ПРОЕКТЫ ПО ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ
ВЫПОЛНЕНЫ ПОЛНОСТЬЮ
Профессор В. И. Терехов (Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН) представил шесть проектов по теплоэнергетике, согласованных с председателями региональных научных центров и Президиумом СО РАН. В качестве исполнителей этих заказных проектов участвуют все научные центры и большое число институтов Сибирского отделения. В связи с юбилейными торжествами объем их финансирования был сокращен вдвое. Тем не менее, за счет внебюджетных средств и других источников программа проектов была выполнена полностью.
Представленные проекты ориентированы на исследования в области приоритетных вопросов энергосбережения и энергетики. Их особенностью является то, что они имеют четкий вектор, направленный на достижение конкретных практических результатов, особенно в регионах, где расположены научные центры РАН. Докладчик отметил, что его задача упрощается тем, что вопросы энергосбережения находятся под пристальным вниманием Президиума СО РАН и неоднократно обсуждались на его заседаниях.
Все представленные в докладе проекты можно разделить на три крупные группы. Первая — это создание экологически чистых источников тепловой энергии, вторая — оптимизация процессов сжигания нетрадиционных топлив и организация процессов оптимального горения. Третья — энергопотребление, тепловые сети, методы управления и оптимизации. Параллельно прорабатываются вопросы экономики, поскольку без экономического обоснования такие проекты становятся бессмысленными.
Первый из представленных проектов касается разработки теоретических основ новых термотрансформаторов применительно к условиям Сибири и районов Прибайкалья. В чем заключаются их особенности? Прежде всего, в низких потенциалах источников тепла и жестких требованиях экологии. Температурный градиент для Сибири и некоторых районов Прибайкалья, когда в качестве источника теплоты используется вода рек и водоемов, составляет порядка 3-4 градусов, поэтому широкий спектр зарубежной техники в этих условиях не работает. Благодаря разработкам Института теплофизики в 2006 году в Иркутске был смонтирован тепловой насос компрессионного типа для теплоснабжения Байкальского музея. В течение 2007 года были проведены опытные испытания, которые подтвердили основные положения, заложенные в концепцию создания аппаратов подобного типа.
Что же может дать использование тепловых насосов в условиях Сибири? Докладчик пояснил, что было проработано несколько концепций теплоснабжения, и наиболее оптимальной оказалась одна из схем с рекуперацией энергии на подогрев входящей воды. Результаты исследования показали, что экономия составляет 0,109 млн тонн условного топлива в год. Однако эта технология может эффективно работать только в том случае, когда есть источники низкопотенциального тепла. Кроме того, в рамках этого проекта были проведены фундаментальные исследования интенсификации процессов переноса в адсорбционных тепловых насосах с помощью поверхностно активных веществ (ПАВ). Физические процессы здесь сложные, интересные, и заключаются они в том, что в неподвижной среде возникают конвективные течения, которые приводят к интенсификации теплопереноса в несколько раз.
Важное направление касается разработки и создания новых систем газификации углей и древесных отходов для различных установок, в том числе газотурбинных. Профессор В. И. Терехов отметил, что исследовательские работы в научных центрах проводились в зависимости от того, какого топлива в регионе в избытке. В частности, в Тюмени была создана крупномасштабная газогенераторная установка мощностью 100 киловатт, работающая на отходах древесного производства. В настоящее время она запущена и производит тепловую энергию.
Кроме того, существует множество отвалов бедного угля с достаточно большой зольностью и низкой калорийностью. Такая ситуация характерна для нашей угольной столицы — Кемерово. Использовать подобные угли для каких-либо целей нерационально, поэтому они и не были востребованы. Однако, если этот уголь соответствующим образом переработать, то можно получить кондиционный продукт с высокой теплотой сгорания, а также синтез-газ для тепловой энергетики. Докладчик обратился к рисункам, на которых были показаны лабораторная и полупромышленная установки. «Нам представляется, что эта работа также имеет хорошие перспективы, ликвидируя большое количество таких неиспользуемых отвалов», — добавил он.
Для Красноярска важной работой является улучшение процесса сжигания подобных «бедных» топлив, в частности, бурых углей и дровяных отходов. Плохие угли можно сжечь только в кипящем слое. Но если при этом использовать в качестве инертного материала не традиционный гравий, а каталитически активный мартеновский шлак, оказывается, что КПД используемого топлива возрастает на 15 %. Самое главное, что снижается на порядок величина токсичных выбросов. Перспектива применения данных котлов имеет достаточно хорошую основу, в первую очередь, за счет сжигания отходов, в том числе и биоотходов.
Продолжалась исследовательская программа Института теплофизики, посвященная возможности непосредственного сжигания угля микропомола для работы непосредственно на газотурбинных установках. В результате исследований впервые было показано, что можно сжигать уголь напрямую, минуя процесс газификации, который существенно снижает КПД. При этом существенную роль в физике горения углей микропомола играют процессы поверхностной механоактивации.
Один из важных разделов работы — создание энергосберегающих экологически чистых горелок для автономного энергообеспечения. Работы в этом направлении проводились большим числом организаций, и одной из важных проблем, ставших предметом исследования, было сжигание газообразного топлива в пористом слое. Таким способом можно сжигать даже вентиляционные выбросы из шахт!
Следующий проект — горелки для сжигания некондиционных топлив, таких как резина и угольная крошка. Это возможно только в паровом пламени. Подробные и детальные исследования показали, что в этом случае образуются нанокластеры сажи, которые являются своеобразным катализатором, приводящим к разложению воды с образованием активных радикалов ОН. Работы получили очень серьезное продвижение и сулят достаточно большой эффект.
Очень важной работой для Академгородка, всех без исключения его жителей является организация оптимального теплоснабжения с использованием систем регулирования. Достаточно простые системы позволяют экономить огромное количество тепловой энергии. В ННЦ уже много сделано в этом направлении, накоплен огромный опыт, есть проработанные проекты. Внедрение систем регулирования — одна из наиболее актуальных задач, требующая незамедлительного комплексного решения во всех научных центрах СО РАН.
В. И. Терехов коснулся и вопроса об энергосберегающих вентиляционных системах. Эти работы проводятся уже достаточно длительное время, получены серьезные результаты в институтах Катализа, Теплофизики, Теоретической и прикладной механики. В качестве примера была представлена адсорбционная машина для вентиляции воздуха в производственных и жилых помещениях. Коэффициент утилизации теплоты в ней равен 0,9, влаги — 0,85. Подобные системы имеют важное значение, поскольку сейчас потери при вентиляции составляют примерно половину всех теплопотерь в зданиях.
Отдельный вопрос касался разработки и внедрения экономических механизмов энергосбережения, чрезвычайно важных в рыночных условиях. В настоящее время он удачно решается в Республике Саха. Там выпущено постановление правительства об экономической заинтересованности персонала бюджетных учреждений. Часть экономии, полученной от использования энергосберегающих систем, возвращается в бюджетную организацию и тратится затем на хозяйственные нужды и новые ресурсосберегающие мероприятия.
В заключение профессор В. И. Терехов отметил, что у каждого научного центра есть своя ниша в программе энергосбережения, обусловленная настоятельной необходимостью решения наиболее важных проблем региона. Над этими актуальными задачами они сейчас и работают. Значительный эффект может быть достигнут в рамках реализации механизмов Киотского протокола. И это одно из важнейших направлений деятельности ученых.
Фото В. Новикова
стр. 10
|
