«Наука в Сибири»
№ 8 (2793)
24 февраля 2011 г.
ИННОВАЦИИ
И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
Важность и необходимость повышения энергоэффективности хозяйственного комплекса страны — уже давно очевидная для всех задача. Удельное потребление энергии на единицу производимой продукции и услуг в России, не говоря уже о Сибири, в несколько раз выше, чем в развитых странах. Поэтому в энергетической стратегии вопросы энергосбережения и энергоэффективности рассматриваются как основные направления государственной политики России. В Сибирском отделении деятельность в этих направлениях координирует Совет по энергосбережению и энергоэффективности, который возглавляет
Е. Садыкова, «НВС»
В конце прошлого месяца состоялся пресс-тур в Институт теплофизики СО РАН, основной темой которого стала «Инновационная энергетика».
«Сегодня в России для экономики самое важное — инновации и энергоэффективность. Эти два направления везде стоят на первом месте. В сочетании „инновационная энергетика“ мы как раз попытаемся их совместить. Естественно, применительно к Сибири, ведь в энергетике Сибирский регион играет ключевую роль», — так начал встречу директор Института теплофизики,
От фундаментальной науки —
к энергетическим технологиям
Не каждый день увидишь, как на твоих глазах с диким шумом и ослепляющим светом, подобно огнедышащему дракону, рождается термическая плазма.
 |
Вот что рассказал заведующий лабораторией электротехнологий, доктор технических наук, профессор Анатолий Степанович Аньшаков:
— Мы занимаемся исследованием физики дугового разряда применительно к созданию генераторов термической плазмы (плазмотронов). Это важно для технологических процессов, которые применяются в машиностроении, энергетике, химии, порошковой металлургии и т.д. Генераторы термической плазмы предназначены для нагрева различных газовых сред — воздуха, аргона, водорода, гелия, ксенона, криптона, углекислого газа и других газов до температур от 4 до 12 тысяч градусов. При этих температурах любые вещества, известные нам, разлагаются на простейшие. Например, вода — на водород и кислород. Поэтому нам удалось установить, что низкотемпературная плазма является эффективным средством переработки техногенных отходов. По данной технологии из отходов получается синтетический газ с высокой калорийностью, а неорганическая часть превращается в остеклованный шлак — совершенно безвредное, инертное вещество, которое применяется в строительстве. Что касается синтетического газа, его можно использовать в энергетике для теплоснабжения или получения электрической энергии.
Кроме того, генераторы термической плазмы используются для розжига крупных пылеугольных котлов. Сегодня российскими плазменными установками для розжига оснащен не один десяток котлов как в России, так и в Китае, Монголии, на Украине. Наши генераторы достаточно надежны, длительность их непрерывной работы составляет многие сотни часов. И не мудрено, ведь мы не один десяток лет занимаемся исследованием процессов и явлений, связанных с электродами, что позволило нам уменьшить их эрозию и получить такие результаты.
Одним из основных технологических параметров генераторов плазмы является их мощность. У нас есть генераторы мощностью от десятков киловатт до 1 мегаватта. Основные наши заказчики — мэрии городов и регионов. Так, например, в настоящий момент в Кемеровском технопарке рассматривается проект, предложенный ИТ СО РАН, по созданию плазменной термической установки для переработки медицинских отходов. За последний год на Новокузнецком металлургическом комбинате установлены эффективные генераторы плазмы для получения ферросплавов. Также с помощью ИТ СО РАН создана система плазменного воспламенения топлива на Горнообогатительном комбинате в Оленегорске При этом использовались так называемые теплофикационные котлы, т.е. котлы малой мощности. В принципе, при увеличении мощности плазмотронов возможен розжиг котлов производительностью порядка 800 тонн пара в час.
В лаборатории физических основ энергетических технологий (заведующий —
В лаборатории экологических проблем теплоэнергетики (заведующий —
Разрабатываются системы и устройства по экологически чистому сжиганию топлива, системы для очистки и утилизации тепла уходящих газов ТЭЦ на основе центробежно-барботажных аппаратов. В лаборатории созданы крупномасштабные стенды для отработки технологии применения угля микропомола, газоаналитический комплекс, предназначенный для непрерывного контроля содержания СО2, СО, O2, СН4, NOx в отходящих газах котельных. Ещё одно направление связано с изучением гидродинамики, горения и процессов переноса в закрученных потоках. Для этого создан ряд экспериментальных установок. Самая крупная из них — гидродинамический стенд для изучения одно- и двухфазных течений в элементах гидроагрегатов ГЭС.
После этого состоялась пресс-конференция, на которой выступили директор ИТ СО РАН,
Новое лицо угольной энергетики
Сегодня очень много разговоров идет об экологических проблемах, связанных с парниковым эффектом.
 |
— Как уголь ни перерабатывай, атом углерода при сжигании дает СО2, и если в Новосибирской области мы сжигаем 5 миллионов тонн угля, то должны поймать и транспортировать
В стране осталось очень мало центров, которые занимаются угольными проблемами. Мы специализируемся на вопросах эффективности сжигания угля, его характеристиках и свойствах, стараемся их приблизить по свойствам (при сжигании) к газу и мазуту. Одна из технологий — это уголь микропомола. Мы первые в мире установили, что при измельчении он может изменять кинетические характеристики, приближаясь по свойствам к мазуту и газу. Основные задачи — замещение углем этих видов топлива в промышленной энергетике и в технологиях большой энергетики. Ведутся промышленные испытания в Бердской котельной на котле мощностью 50 тонн пара в час, готовятся предложения в следующем году запустить нашу технологию на одной из тепловых станций Кузбасса. На будущий год, я думаю, будут успешно выполнены работы по оснащению энергетических котлов Беловской ГРЭС.
 |
| Профессор Анатолий Петрович Бурдуков и ведущий инженер Михаил Александрович Кузнецов около установки по сжиганию механоактивированного угля микропомола тепловой мощностью 5 МВт. |
Впервые за много лет у нас в институте и вообще в России, создан и запущен в эксплуатацию крупномасштабный огневой стенд мощностью 6 мегаватт — мы выиграли грант по Федеральной целевой программе на проект по двукратному уменьшению выбросов окислов азота. Это настоящая станция, на которой мы будем отрабатывать новые способы сжигания угля. Такой стенд может быть центром коллективного пользования для исследований в области угольной энергетики.
 |
— Последние годы на всех уровнях говорят о том, что уголь надо использовать более масштабно, при этом нужны новые технологии, более эффективные и более экологические. Сжигание угля в виде водоугольной суспензии — одна из таких технологий, — рассказывает доктор технических наук Леонид Иванович Мальцев.— Водоугольное топливо включает в себя
Каковы его преимущества? Во-первых, уголь в ВУТ почти полностью выгорает — недожёг угля составляет
Для приготовления ВУТ годятся отходы углеобогащения. Не секрет, что возле обогатительных фабрик лежат горы отходов, от которых отказываются энергетики, применяющие традиционные методы сжигания угля, но которые с успехом можно применять для приготовления ВУТ и пускать их в дело, при этом еще и не загрязняя окружающее пространство отвалами.
Начиная с 2006 года Институт теплофизики тесно сотрудничает с ООО «Теплопром», включающим в себя завод по производству стеновых блоков из автоклавного газобетона. Администрация завода, взявшаяся за организацию производства газобетона на руинах ЗЖБИ-2, решилась на перевод на водоугольное топливо своих котлов, предназначенных для слоевого сжигания угля.
Однако найти готовую технологию применительно к малой энергетике не удалось. Пришлось нам совместно выполнить огромный объем работы. К настоящему времени проработаны все основные элементы технологии — приготовление, транспортировка, хранение, сжигание. В дополнение к шаровой барабанной мельнице, обычно применяемой для измельчения рудных материалов и, в том числе, угля, мы разработали генератор кавитации, обработка ВУТ в котором позволила существенно «облагородить» топливо. Создана оригинальная высокоэффективная пневматическая форсунка для распыливания ВУТ, к тому же имеющая длительный ресурс успешной работы. Разработаны новые топочные устройства. На Заводе стеновых блоков последовательно созданы три котла, работающие на ВУТ. Последние три года эти котлы полностью обеспечивают завод теплом для обогрева, а также паром для технологических целей.
В Кемерово «Теплопром» проводит работы по переводу двух угольных котлов на совместное использование двух технологий: слоевое сжигание угля и ВУТ. По заказу администрации Новосибирской области в райцентре Мошково построен котёл на водоугольном топливе и в декабре прошедшего года губернатором В. А. Юрченко он был запущен в работу. В настоящее время обсуждается вопрос о распространении опыта по области.
Цель — снижение энергоёмкости
 |
О разработках в области энергосбережения и проектах «Экодом» и «Энергоэффективный квартал» рассказал
— Множество разработок как на уровне производства энергии, так и на уровне потребления предложено в рамках деятельности Совета по энергосбережению Сибирского отделения РАН. Так, с нашей помощью разработаны топливные элементы на основе боргидридов, которые после водорода являются наиболее энергоёмкими веществами. Конструкция состоит из воздушного катода, щелочного электролита, анода и топливной камеры. Мощность элемента — 1,3 Вт, что дает возможность подзарядки мобильных телефонов до 24 часов. И главное преимущество — безопасность в сравнении с водородом или метанолом. Впервые в мире компанией «More Energy» (Израиль), с которой у ИТ СО РАН контракт, этот топливный элемент запущен в массовое производство на заводе в Ирландии, 1,5 млн штук в месяц. Но предполагается, что на том же принципе можно разработать и киловаттный топливный элемент. Это уже реальная энергетика, его можно будет использовать в домах, для аварийного теплоснабжения.
Разрабатывается и другой портативный топливный элемент, в котором используется совершенно безопасное и очень энергоёмкое вещество — алюминий, который применяется в качестве топлива и анода. Работа проводится в рамках программы РАН и ФЦП, есть лабораторный образец с возможностью запуска в малосерийное производство.
Но всё начинается с энергоаудита, а затем уже идут учёт и регулирование потребления тепла. Мы разрабатываем также и теплосчётчики. Но, чтобы получить эффект энергосбережения, этими приборами нужно вначале снабдить все здания (как это сделали в Томске, реализовав программу «Народный счётчик»), только тогда можно будет вести правильный учет и регулирование потребления тепла.
В новом законе по энергосбережению говорится, что цель России — снижение энергоемкости ВВП на 40 % (до 2020 года). Остается, конечно, вопрос о реальности этих планов, тем не менее, у нас есть предложение в рамках данной программы — проект «Энергоэффективный квартал».
На самом деле, это один из проектов в рабочей группе по энергоэффективности при Президенте РФ. Под энергоэффективным кварталом подразумевается либо маленький городок, либо район города, где будет в полной мере реализована программа энергосбережения. В целях упрощения финансовых вопросов мы решили реализовать эту программу как проект Сибирского отделения. Надеемся, что в ближайшее время дело сдвинется с мертвой точки и считаем, что Академгородок — лучший объект в России для реализации таких планов.
Недавно вышел указ президента о малоэтажном домостроении. Наша программа «Экодом» родилась в Сибирском отделении ещё при В. А. Коптюге, поэтому мы давно были к этому готовы. Было запланировано строительство поселка вблизи Академгородка на основе проектов типа «Экодом». Очень своевременно появился такой указ и выделены средства для федерального пилотного проекта. Необходимо создание экодома-лаборатории на территории ИТ. Есть проект, но нет средств на его строительство. Предлагается создать Центр малоэтажного домостроения в Новосибирске, где можно будет получить консультации — где лучше построить дом, какие компании выбрать и так далее. Ещё одна идея — организовать технопарк по малоэтажному домостроению и вопросам энергоэффективности в Новосибирске.
Фото В. Новикова
стр. 1, 7