Выиграть всухую

08.02.2024

Одна из глобальных проблем мировой энергетики – как быть с теплом, которое необходимо отводить от оборудования электростанций в окружающую среду? На решение этой проблемы ежегодно тратятся миллиарды рублей, миллиарды тонн воды. Нагрузка для экономики и экологии огромная. Инновационное решение – сухое (без использования водных ресурсов) охлаждение энергоблоков теплоэлектростанций. Разработать, внедрить в эксплуатацию такие установки смогли специалисты Калужского научно-производственного внедренческого предприятия «Турбокон» совместно с коллегами из ведущих энергетических компаний и университетов. Коллективу авторов премьер-министр Михаил Мишустин вручил правительственную премию за 2023 год в области науки и техники. В числе награжденных – руководитель работ Олег Мильман, профессор КГУ им. К.Э. Циолковского, он также президент и директор по науке ЗАО НПВП «Турбокон», Виктор Перов, генеральный директор предприятия, Антон Птахин, заместитель директора по науке. Всего в России этой награды удостоены 20 проектов из разных отраслей.

Куда выпустить пар

Цивилизация нуждается в энергии, какую сторону жизни ни возьми. Мы щелкаем выключателями электроприборов, принимаем горячий душ, ездим на троллейбусах... И удивляемся потом: «Отчего обмелела речка, которая еще лет 60 назад была судоходной? Почему окрест высоченной башни-градирни всегда холодно и сыро?»

– Тепловые машины не могут использовать всю энергию. Сегодня КПД теплоэлектростанций порядка 40 %. Остальные 60% уже непригодны для производства, поскольку имеют температуру чуть выше, чем у окружающей среды. Вопрос отвода отработавшего тепла решают с помощью водного охлаждения в башнях-градирнях. Но этот метод неблагоприятен для экологии.

Расходы воды совершенно фантастические. Недалеко от нас, в Тульской области, находится Черепетская ГРЭС. В свое время на полной мощности она выработала 1 млн 200 тысяч кВт электроэнергии. Чтобы охладить ее конденсатор, нужно количество воды равное реке Протве! Вода выходит со станции теплее на 10 градусов. Это меняет ее биологическую структуру, микроклимат вокруг. Водяное охлаждение – больное место в работе энергетики, – объяснил Олег Мильман.
Над «сухим» охлаждением энергоблоков в «Турбоконе» работают с его основания в 1991 году. За это время были изучены не только в лабораториях, но и на объектах энергетики все аспекты перспективной технологии. На данный момент калужские ученые занимают ведущие позиции в данном направлении. В мировом тренде, как теперь говорят. Кстати, разработанное у нас воздушное охлаждение имеет лучшие показатели по эффективности теплопередачи.

– Глобально все идет к дефициту пресной воды. Он уже ощущается во многих регионах мира. За водные ресурсы конкурируют между собой энергетика (основной потребитель воды в промышленности) и сельское хозяйство. Отсутствие источников воды ставит под вопрос строительство энергетических мощностей в засушливых регионах. Поэтому столь высок интерес к новым методам охлаждения, – отметил Виктор Перов.

Строить там, где нужна энергия!

Такой лозунг придумали сотрудники «Турбокона». Их разработки дают энергетикам свободу маневра – нет острой необходимости размещать теплоэлектростанции вблизи источников воды. Вместо башенных градирен с вечным облаком пара устанавливают модули воздушных теплообменников.

– Мы работали на строительстве электростанции в столице Чеченской Республики Грозном. Одним из требований заказчика было не брать воду из реки Сунжи, притока Терека. В противном случае пострадало бы сельское хозяйство республики. «Сухое» охлаждение помогло решить проблему. В 2019 году была принята в эксплуатацию вторая очередь новой Грозненской ТЭС, для которой «Турбокон» поставил две сухие вентиляторные градирни, – продолжил Виктор Перов.

На счету предприятия – более двух десятков объектов, где были спроектированы, изготовлены, налажены и введены в эксплуатацию установки воздушного охлаждения. Первые работы начали в 90-х годах. Тогда создали воздушные конденсаторы для Верхне-Мутновской геотермальной электростанции. Потом были воздушно-конденсационные установки на компрессорной станции «Чаплыгин», на мусоросжигательном заводе № 2, «Экотехпром» и Актюбинском ферросплавном заводе. Введены в эксплуатацию парогазовые установки с сухими вентиляторными градирнями на Адлерской ТЭС (энергоснабжение олимпийских объектов), Серовской ГРЭС, ТЭЦ-12 «Мос-
энерго», Грозненской ТЭС, а также на Свободненской ТЭС.

– Сейчас участвуем в проекте строительства малых атомных станций для Севера. Это очень перспективное направление. Такие АЭС, как правило, устанавливают в тех местах, где воды либо нет, либо зимой она замерзает. В этом случае альтернативы «сухому» охлаждению нет. У нас большой контракт с «Рос-атомом». Проектируем воздушные системы охлаждения реакторов. В этом году завершаем опытно-конструкторскую работу, – рассказал Олег Мильман.
Среди перспективных направлений предприятия также утилизация тепла горячих газов от газотурбинных двигателей. По мнению специалистов, потенциал таких вторичных источников у нас более 50 процентов от реально используемого тепла. Борьба с шумом и вибрацией, производство сжиженного природного газа за счет тепла, выбрасываемого при работе станции, над этими проектами предприятие работает с ПАО «Мосэнерго».

ЦИФРЫ
По данным на декабрь 2022 года, энергоблоки большой мощности с «сухим» охлаждением выработали > 50 млрд кВт·ч электроэнергии.
Выручка от реализации электроэнергии и мощности составила почти 160 млрд руб.
Выплачено налогов на сумму без малого 8 млрд руб.
Создано 827 новых рабочих мест.
Внедрено 2 патента.

Притяжение «железа»

Биологи говорят, что самая устойчивая живая система – разновозрастный лес. Инженеры с ними согласны. Команда «Турбокона» сегодня объединяет и корифеев, и тех, кто только начинает свой профессиональный путь.

– Я преподаю в Калужском филиале МГТУ им. Баумана. Интерес к науке у студентов есть. Мне кажется, что произошла трансформация – молодым людям хочется не только заработать много денег, они желают делать что-то полезное и видят в этом большой смысл. Сам пришел в «Турбокон» на третьем курсе института. Здесь работал коллега. Он рассказывал много интересного – какие вопросы решают, какие испытания проводят. Разжег мое любопытство. Сейчас заведую Межведомственной научно-исследовательской лабораторией имени нашего первого руководителя профессора Владимира Федорова. Защитил кандидатскую диссертацию. Стараюсь приводить сюда на практику студентов, особенно когда идут испытания, чтобы они вживую видели «железо» – как оно работает, чем оно живет. Хочется дать ребятам импульс, показать, как они могут реализовать себя, – поделился Антон Птахин.

Межведомственная научно-исследовательская лаборатория была создана в 2009 году при поддержке правительства области, ведущих научных учреждений страны. Здесь проводят исследования, испытания перспективных отечественных разработок в энергетике, моделируют различные процессы, которые могут возникнуть при эксплуатации объектов и т.д. В 2018 году лаборатория зарегистрирована Российским научным фондом как объект уникальной научной инфраструктуры.
Возвращаясь к удостоенной правительственной премии разработке «сухого» воздушного охлаждения энергоблоков, добавим еще несколько красноречивых цифр. К исследованиям были привлечены более ста ученых, инженеров, преподавателей и студентов, совместно с вузами созданы три научные лаборатории, защищены шесть кандидатских и одна докторская диссертации.

Светлана МАЛЯВСКАЯ.
Фото Георгия ОРЛОВА и из архива НПВП «Турбокон».