Самый теплый институт

25 октября в Институте теплофизики (ИТ) им. С.С. Кутателадзе СО РАН состоялась презентация разработок для малой и большой энергетики.

Директор Института теплофизики Сергей Алексеенко обозначил несколько направлений перспективных исследований – глубокая переработка угольного топлива, возобновляемые источники энергии и энергосберегающие технологии – в этой области институт занимает лидирующие позиции в Академии наук. Так, здесь собран крупномасштабный огневой стенд мощностью 6 МВт – настоящая тепловая станция, не имеющая аналогов в научных учреждениях России. На ней можно будет проводить натурные эксперименты по сжиганию угля и отрабатывать новые технологии до полной готовности к внедрению. Ближайшая задача, требующая проведения подобных исследований, – двукратное снижение окислов азота в продуктах сгорания угля.

КПД тепловых станций в России составляет в среднем всего 25-30%. Уголь в ближайшее время должен стать одним из основных энергетических ресурсов, а значит, эффективность его использования нужно повысить в несколько раз.

– Это произойдет сразу же после повышения цены на газ, которая пока искусственно снижена, – считает завотделом теплоэнергетики ИТ СО РАН, профессор Анатолий Бурдуков, под руководством которого в институте была создана и доведена до стадии внедрения технология сжигания пылеугольного топлива. – А пока это не случилось, нужно сделать так, чтобы уголь не уступал газу и мазуту. В институте работают два экспериментальных стенда мощностью 1 и 5 МВт, на которых проводятся испытания по сжиганию пылеугольного топлива. Технология уже внедрена на десятках энергетических предприятий в России, Монголии, Китае и Украине. Ближайший объект – один из котлов Бердской тепловой станции, а в будущем году мы планируем применить технологию в Кузбассе на котлах Беловской ГРЭС.

Жидкий уголь согреет Мошково

Заведующий лабораторией гидроаэродинамики Леонид Мальцев рассказал о преимуществах «жидкого угля» – однородной суспензии из угля мелкого помола, воды и пластификатора. Степень выгорания «жидкого угля» достигает 95-99%, а это чуть ли не вдвое больше, чем при традиционном сжигании угля сухого. К преимуществам технологии относится неприхотливость: вид угля неважен, можно использовать даже отходы угольных производств, которые в местах добычи и на обогатительных предприятиях накапливаются тысячами тонн. Кроме того, при сжигании такой смеси значительно снижаются выбросы оксидов азота, угарного газа и частиц золы – их объем примерно равен показателям выбросов на мазутных котельных. На заводе стеновых блоков в Первомайском районе совместно с ИТ СО РАН успешно внедрены в производство три парогенерирующие установки мощностью 1.5, 3 и 7 МВт. Несколько таких котлов эксплуатируется в Кузбассе, а на днях котел на 7 МВт заработает и в поселке Мошково.

Для помола угля используется шаровая барабанная мельница, позволяющая получать 10 тонн водоугольной суспензии в час, и роторный генератор пузырьковой кавитации. Он создает в суспензии мелкие пузырьки пара, которые лопаются при повышении давления. Когда пузырьки схлопываются около частиц угля, они разрушают их, измельчая до 50-60 микрон и качественно перемешивая суспензию.

Однако кавитация далеко не всегда играет положительную роль. Эксперименты на гидравлических установках, которые институт проводит для Ленинградского металлического завода – широко известного в мире производителя турбинного оборудования для гидроэлектростанций, нацелены как раз на борьбу с кавитацией, разрушающей лопатки гидротурбин. Аспирант НГУ, сотрудник института Константин Первунин показал на недавно собранной новой установке кавитации, как с увеличением скорости потока воды на поверхности лопатки растет белый слой мельчайших пузырьков, и объяснил, что защитить от них оборудование ГЭС можно, изменяя форму лопатки и ее угол по отношению к потоку воды.

Энергия из мусора

Заведующий лабораторией электротехнологий ИТ СО РАН, профессор Анатолий Аньшаков продемонстрировал работу плазмотрона – генератора термической плазмы с диапазоном температур от четырех до двенадцати тысяч градусов. Наблюдать его в непосредственной близости без очков и наушников невозможно, да и опасно – журналистам выдали необходимое оборудование и продемонстрировали ярко-синюю огненную струю, способную испарить практически что угодно. Плазмотроны давно применяются в машиностроении, энергетике, порошковой металлургии. Сегодня эта технология может стать панацеей для решения проблемы утилизации органического мусора – твердых бытовых отходов (ТБО), а также новым способом получения энергии. При такой высокотемпературной обработке органические части ТБО газифицируются, разлагаясь на нетоксичные элементы – из образовавшегося синтез-газа можно получать электричество или тепло. Неорганические компоненты превращаются в остеклованный шлак, который пригодится при производстве стройматериалов. Если затратить на переработку ТБО 1 кВт, из полученного синтез-газа можно будет получить 1,2 кВт. КПД, конечно, невысокий, но система будет самоокупаться. Ведь разработка направлена не столько на создание нового источника энергии, сколько на решение проблемы утилизации мусора.

Для промышленных нужд в Институте теплофизики создана целая линейка плазмотронов мощностью от одного до 1,5 МВт. В сентябре ИТ СО РАН подписал соглашение о применении на территории Китая технологий по утилизации органических отходов с получением синтез-газа. Также одобрен проект плазменного уничтожения медицинских отходов в технопарке Кузбасса.

– Вредных выбросов, в отличие от сжигания мусора, при переработке на плазмотроне не образуется, – объяснил Анатолий Аньшаков. – Другое дело, что вкладывать средства в экологию и утилизацию отходов на основе отечественных разработок Россия по-прежнему не готова. Сегодня опытный завод на основе плазменной технологии есть в Канаде. В США планируют строительство завода по плазменной переработке отходов производительностью до 100 т/час.

третий в стране – первый в академгородке

Еще одна технология переработки отходов, разработанная в Институте теплофизики, – низкотемпературный пиролиз. Сегодня в России действует всего два аналогичных мусоросжигательных завода – в Москве и Череповце. Третий, причем по отечественной технологии, планируется в нашем районе. Уже имеется инвестор для строительства в Академгородке тепличного комплекса и производства базальтовых матов на основе технологии низкотемпературного сжигания ТБО в барабанной вращающейся печи – такие используются для обжига цемента (автор проекта – компания «Экко»). По словам директора ИТ СО РАН, тепла от такого завода достаточно, чтобы обеспечить весь Академгородок горячей водой во время летних отключений, а по количеству вредных выбросов в атмосферу такой завод сравним с двумя работающими КамАЗами.

Мария ШКОЛЬНИК