ЗАО «Эверест-Турбосервис»: энергосберегающие технологии

ЗАО «Эверест-Турбосервис» 10 лет назад взяло курс на диверсификацию производства. К основной задаче - техническому обслуживанию и ремонту газотурбинных двигателей в газовой, нефтяной и энергетической отраслях России и стран СНГ - были добавлены новые перспективные направления. В их числе - разработка и внедрение новейших энергосберегающих технологий в теплоснабжении.

«Фисоник» и экономия энергоресурсов
Одно из этих направлений - проектирование, изготовление и внедрение установок на базе трансзвуковых теплообменных струйных аппаратов (ТСА), получивших название «Фисоник».
Внедрение этих устройств в технологические цепочки приготовления горячей воды позволило многим предприятиям значительно экономить энергоресурсы. ТСА «Фисоник» - это тепловая машина, использующая энергию воды и пара в сверхзвуковых двухфазных пароводяных потоках для перемешивания, нагрева и перекачивания жидкостей и их смесей.
Традиционная схема теплоснабжения, мало чем изменившаяся за свою более чем 80-летнюю историю, представляет собой теплообменный аппарат (бойлер) с внушительными размерами (до 4 м в длину и до 1,2 м в диаметре). Внутри его - пучок латунных трубок, по которым циркулирует вода, нагреваемая паром или горячей водой. Коэффициент полезного действия этих аппаратов не превышает 0,7 со значительной потерей тепла через поверхность нагрева. Кроме того, чтобы преодолеть гидравлическое сопротивление трубного пучка, установлены циркуляционные насосы с большой мощностью электродвигателя.
Проведя незначительное изменение схемы отопления и установив аппараты ТСА, что при их малой металлоемкости и весе (в десятки раз меньшей, чем традиционные теплообменники) не потребует больших затрат, мы не только поднимаем КПД теплосистемы практически до 1, но и благодаря отрицательному гидравлическому сопротивлению ТСА имеем возможность замены циркуляционных насосов на менее мощные, экономя при этом до 50% потребляемой электроэнергии.
Параметры конструкции аппарата ТСА рассчитываются в соответствии с теорией двухфазных потоков, разработанной профессором В. Фисенко. Аппарат представляет собой металлический тройник с фланцевым, муфтовым или сварным присоединением к наружным коммуникациям. Внутри тройника установлены паровое сопло и камера смешения - конфузор, рассчитанные по специально разработанной модели. На вход аппарата поступают раздельно пар и вода со скоростью течения существенно меньшей локальной скорости звука в потоке, то есть с дозвуковой скоростью. Смешиваясь в камере смешения, они образуют однородную, равномерно перемешанную пароводяную смесь, локальная скорость звука в которой меньше скорости самого потока, то есть имеет место сверхзвуковой режим течения. При торможении этой смеси на выходе из камеры смешения происходит рост температуры и скачек давления в потоке с конденсацией паровой фазы. В результате на выходе из ТСА мы снова имеем жидкость с дозвуковой скоростью течения. Именно эта особенность аппарата ТСА дает возможность использовать не только тепловую энергию пара, но и кинетическую, совместив в одном устройстве и теплообменник, и перекачивающее устройство.
Необходимо также отметить, что внедрение этого оборудования в системах теплоснабжения имеет смысл там, где есть источник пара, в том числе и низкопотенциального после производственного процесса.
В зависимости от схемы использования ТСА потребитель получает следующие преимущества:
- экономию до 30% годового расхода топлива за счет высокой эффективности теплообмена и дополнительной генерации тепла;
- снижение до 50% потребляемой электрической энергии циркуляционными насосами;
- снижение потерь с поверхности теплообменного оборудования;
- снижение эксплуатационных затрат в 2 и более раз за счет простоты устройства и высокой ремонтопригодности;
- малые габариты позволяют высвобождать значительные производственные площади и обходиться без грузоподъемных устройств;
- снижение капитальных затрат на перевооружение и модернизацию отдельных устройств.
Одними из первых преимущества новой технологии оценили в ОАО «Казаньоргсинтез». На заводе полиэтилена высокого давления пар после производственного процесса идет на отопление, тогда как раньше его просто выпускали в атмосферу. Экономия - практически 100%. По такой же схеме утилизации «бросового» тепла работают заводы «Искож», «Татнефтегазпереработка». И еще два убедительных примера применения аппарата Фисенко в системе отопления. Всего 4 установки ТСА в Юдино успешно отапливают не только все помещения железнодорожного депо, но и практически весь поселок. Ввод в эксплуатацию этой установки позволил увеличить тепловую мощность системы в целом, вывести из эксплуатации 8 мелких угольных котельных. При этом потребление природного топлива котельной стало меньшим. Для запуска системы требуется от 5 до 10 мин. вместо 10 ч. при прежних условиях. Не дали поводов усомниться в своей эффективности и аппараты, установленные в п. Актюба  Азнакаевского района. При прежней котельной поселок практически замерзал в любые морозы, температура батарей в домах не превышала 40 градусов (вместо положенных 70-90). С помощью малогабаритных установок ТСА в населенном пункте решена двуединая задача: в домах и на предприятиях появилось тепло при радикально снизившихся затратах электроэнергии и природного топлива.
Назначенный ресурс работы аппарата 25-30 лет. Ресурс именно «назначен», поскольку его реальная эксплуатационная жизнеспособность до конца еще не определена в силу новизны проекта (с момента внедрения прошло чуть более 12 лет). А пока специалисты ЗАО «Эверест-Турбосервис» регулярно проводят ревизии установок и никаких особенных нарушений работоспособности не выявили. Всю полноту выгод новой системы энергосбережения могут подтвердить руководители 120 предприятий в Татарстане, где новшество внедрено и работает. 

Другие технологии
Между тем ТСА - это только одно из направлений разработки новейших технологий в области энергосбережения. Так, ЗАО «Эверест-Турбосервис» производит устройство «Разогреватель вязких сред». В основу его работы взят принцип работы «Фисоника». При помощи нового изобретения появилась возможность достаточно быстро разогревать мазут и другие нефтепродукты, перевозимые в железнодорожных цистернах. В холод мазут загустевает, и, для того чтобы перекачать или слить в резервуары, его сначала необходимо разогреть. Раньше это делали паром через шланг. Процесс был длительным, трудоемким и неэкономным. На стенах цистерны оставалось до 3% от общего объема мазута. Потом по технологии цистерну следовало пропаривать, подвергать прочим процедурам, что вело к экологическим проблемам, а также к длительным дорогостоящим простоям подвижного состава.
Новое же устройство устанавливается внутри цистерны; через сопла, направленные в четыре стороны, прогоняются горячие струи мазута, разогреваемые паром внутри аппарата. В результате увеличивается скорость разогрева, и происходит полный слив. Аппарат способен прогонять любые нефтепродукты: патоку, парафиносодержащие жидкости, парафины, битумы - все, что допускает небольшое обводнение. Поэтому он также пользуется хорошим спросом на российском и зарубежном рынках.

Свободная турбина ЭТС.860.000 
и переходное устройство
Новым направлением деятельности ЗАО «Эверест-Турбосервис» является создание перспективной энергетической установки с номинальным числом оборотов выходного вала 3000 об/мин для привода электрического генератора мощностью до 20 МВт.
В период 2000-2008 гг. конструкторским отделом совместно с ОАО «Самарский научно-технический комплекс им. Н. Д. Кузнецова» была спроектирована, изготовлена и испытана трехступенчатая свободная турбина ЭТС.860.000. Конструктивная особенность этой турбины заключается в возможности привода электрогенератора с номинальными оборотами 3000 об/мин напрямую, без использования промежуточного редуктора, что существенно снизит затраты на изготовление и обслуживание энергетической установки, использующей данную турбину. Турбина выполнена в виде отдельного модуля на собственной раме, имеющей газодинамическую связь с газогенератором, а использование запатентованного переходного устройства разработки ЗАО «Эверест-Турбосервис» позволяет подстыковывать ее к любому газогенератору с подходящими газодинамическими параметрами.

Свободная турбина ЭТС.860.000 выполнена в виде отдельного модуля на собственной раме, имеющей газодинамическую связь с газогенератором, а использование запатентованного переходного устройства разработки ЗАО «Эверест-Турбосервис» позволяет подстыковывать ее к любому газогенератору с подходящими газодинамическими параметрами.

Испытания трехступенчатой свободной турбины были проведены в ОАО «СНТК им. Н. Д. Кузнецова» в составе двигателя НК-16ЭТС, с использованием газогенератора двигателя НК-16СТ (номинальная мощность 16МВт, КПД 29% в условиях ISO). Позднее турбину испытали совместно с газогенератором двигателя НК-16-18СТ ( номинальная мощность 18МВт, КПД 31,7% в условиях ISO). Проведенные испытания полностью подтвердили расчетные параметры турбины.
В настоящее время изготовлена модификация трехступенчатой свободной турбины 20ЭТС.860.000 с переходным устройством на номинальную мощность 20 МВт. Указанная турбина установлена совместно с газогенератором ГГ55-20г-Ч производства ОАО «ММП им. В. В. Чернышева»  на строящейся на его территории когенерационной газотурбинной теплоэлектростанции КГТЭС-40. Электрическая мощность станции составит 20 МВт. Запуск станции запланирован на 2010 г. 

Республика Татарстан, г. Казань, ул. Искра, дом 1/151, тел.: +7 (843) 273-17-11, 273-67-68 
Факс: +7 (843) 272-64-95, 272-91-50, www.everest-ts.ru