СО РАН

Исследования по проблемам энергетики.

Россия

В оглавление. Далее.

Развитие технологий и системных подходов к проблеме энергосбережения одно из важнейших направлений в деятельности Отделения.
Ученые Сибирского энергетического института им. Л.А.Мелентьева подвели итог цикла своих работ по развитию теории и методов системных исследований в энергетике применительно к новым социально-экономическим условиям, по методам оптимального управления развитием и функционированием электроэнергетических и больших трубопроводных систем. Результаты этих исследований опубликованы в пяти монографиях.
В том же Институте в рамках исследований перспективных комбинированных энерготехнологических установок (ЭТУ) разработаны математические модели и методы для оптимизации схемно-параметрических решений и анализа условий экономической эффективности установок комбинированного производства электроэнергии и метанола из углей.
Выполненные с помощью этих моделей исследования эфективности ЭТУ на углях Восточной Сибири дали следующие результаты:

  1. оптимальные соотношения производительности ЭТУ по электроэнергии и метанолу;
  2. безусловная экономическая эффективность производства метанола из угля при средних ценах химически чистого метанола на мировом рынке (рентабельность - 21,7%, период возврата капиталовложений - 11 лет);
  3. достаточная привлекательность производства метанола при реализации в восточных районах страны по ценам дизельного топлива (рентабельность - 19%, период возврата капитала - 12 лет);
  4. целесообразность использования метанола из угля в качестве заменителя мазута в случае роста цен на нефтепродукты и ужесточения экологических ограничений.
В рамках исследований энергетических основ создания нового поколения энергетических технологий и установок, в Институте теплофизики показано, что на поверхностях, обедненных центрами парообразования, возникновению кризиса в воде предшествует распространение фронтов испарения. Нижняя граница для критических тепловых потоков при нестационарном тепловыделении совпадает с критическими тепловыми потоками при стационарном тепловыделении.
Создана физическая модель фронта испарения. Параметры пара рассчитывались по неравновесной теории испарения с учетом динамики пара в Навье-Стоксовской области. Достоверность модели подтверждена сравнением с экспериментальными данными.
Одно из основных перспективных энергетических решений - использование водоугольных суспензий (ВУС) на основе углей различных типов и месторождений. Особенно большой интерес представляет исследование горения дешевых высококалорийных, но низкореакционных углей Листвянского месторождения Новосибирской области с высокореакционными, но низкокалорийными газовыми и бурыми углями Кузбасса и КАТЭКа. В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе на базе созданного комплекса экспериментальных стендов проведено комплексное исследование процессов воспламенения, горения и газификации одиночной капли топлив. Предложен рецептурный состав композитных (высокореакционных и низкореакционных) водоугольных суспензий на базе углей названных месторождений. Изучены их реологические свойства применительно к трубопроводному гидротранспорту.
На рисунке 58 видно, что время горения в существенной мере зависит от состава композита - соотношения высоко- и низкореакционных углей. Полученные данные служат основой расчета новых технологических устройств по горению и газификации ВУС.
Институтом теплофизики совместно с КазНИИЭнергетики, Гусиноозерской ГРЭС и СибНИИЭ проведены комплексные теоретические и экспериментальные исследования плазменного безмазутного воспламенения углей, а также электро- и теплофизических характеристик плазмотронов и источников электропитания, применительно к поставленной задаче.
Крупномасштабное использование плазменной газификации и безмазутного розжига котлов из холодного состояния проведено на Гусиноозерской ГРЭС и Улан-Баторской ТЭЦ-4 (республика Монголия). Промышленные испытания показали хорошую работоспособность плазменного оборудования в условиях регулярной его эксплуатации в течение 1994-1995 годов. Новая технология снижает выброс оксидов азота и серы, дает большой экономический эффект.
Полученные экспериментальные зависимости удельных энергозатрат на плазменное воспламенение от концентрации пыли и качества угля позволяют производить расчеты вновь проектируемых систем воспламенения.
Плазменная система безмазутной растопки котлов сдана ведомственной комиссии РАО "ЕЭС России" и рекомендована ею для внедрения на котлах, сжигающих энергетические угли Восточной Сибири.
В том же Институте создан не имеющий прямых аналогов абсорбционный бромистолитиевый тепловой насос, использующий сбросное тепло, с топкой на газообразном (жидком) топливе мощностью 2 мВт. Предназначен для получения горячей воды на нужды отопления, горячего водоснабжения, для нагрева и охлаждения технологических жидкостей. Насос позволяет сократить удельный расход топлива на выработку тепла на 40% по сравнению с котельной.
Представленный на фотографии тепловой насос изготовлен на Новосибирском заводе "Востоктрансэнерго" и устанавливается на Новосибирском металлургическом заводе в цехе горячей прокатки. Завершается изготовление еще двух аналогичных машин, которые будут установлены на промышленных предприятиях г. Барнаула.
В Институте химии углеродных материалов на примере баженита, уникально обогащенной органическим веществом морской черносланцевой породы, представляющей интерес как возможный главный генератор нефти в Западной Сибири, одном из крупнейших нефтегазоносных бассейнов мира, изучен состав первичных нафтоидов - продуктов экспериментального гидротермального разложения сапропелитовых углеродистых пород с тем, чтобы сопоставить эти результаты с данными исследования нафтоидов из зон гидротермальной активности дна Мирового океана. Показано, что углеводородная часть нафтоидов из баженита идентична той, которая образуется в зонах гидротермальной активности океанского дна, а фракция длинноцепных карбоновых кислот нетипична для указанных зон и присутствует в заметной концентрации только в первичных нафтоидах - продуктах очень кратковременного гидротермального воздействия на сапропелитовый кероген. Получена информация об основных органических составляющих первичных нафтоидов из зрелой осадочной породы в сопоставлении с данными изучения нафтоидов, образующихся из современных, незрелых осадочных отложений в зонах гидротермальной активности дна Мирового океана.
В Институте химии и химико-металлургических процессов совместно с японской фирмой Nippon Brown Coal Liquefaction проведены сравнительные испытания и сопоставлены показатели каталитической гидрогенизации бурых углей из различных месторождений Канско- Ачинского бассейна и ряда образцов бурых углей из Японии, Канады, Китая и Австралии, используемых в качестве перспективного сырья для получения синтетического жидкого топлива. Установлена более высокая реакционная способность канско-ачинских углей в сравнении с зарубежными углями: при меньшем газообразовании они дают более высокий выход растворимых продуктов, в т.ч. на 15% больше, чем австралийский бурый уголь - базовое сырье для японской технологии.
В Институте химии природного органического сырья в развитие работ по физико-химическому исследованию окислительной деструкции органической массы бурых углей в щелочной среде разработаны научные основы технологии перевода органической составляющей угля в водорастворимые соединения, включающей следующие процессы: диффузию реагентов (NH4++H2О2 ) в транспортные поры угля, проникновение ионов NH4+ в микропоры и межслоевое пространство угольного вещества, набухание и увеличение на порядок доступной поверхности угля под воздействием NH4+, диффузию Н2О2 в ранее недоступные участки угольной структуры, окислительную деструкцию угольного вещества с образованием преимущественно аммониевых солей гуминовых кислот. Технология позволит увеличить выход продуктов на 40-50% при снижении в 10-15 раз продолжительности процесса.
Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии, Институт экономики и организации промышленного производства и Сибирский энергетический институт приняли активное участие в разработке "Энергетической стратегии России" и официально являются организациями-разработчиками этого документа.
Сибирским отделением РАН даны предложения по разработке "Энергетической стратегии Сибири , в частности, по уровням добычи нефти и газа в Сибири на период до 2010 г., по обоснованию целесообразности выхода России на Азиатско-Тихоокеанский рынок нефти и газа, по разработке концепции программы газификации промышленных и сельскохозяйственных центров юга Западной и Восточной Сибири.
ОИГГМ СО РАН совместно со СНИИГГиМСом Роскомнедра и территориальными Геолкомами разработаны: "Программа развития нефтяной и газовой промышленности в Томской области" (программа одобрена Думой Томской области); "Концепция формирования нефтяной и газовой промышленности Красноярского края"; "Программа воспроизводства минерально-сырьевой базы нефтяной и газовой промышленности Томской области на 1996-2000 гг.

В оглавление. Далее.

СО