Спалювати газ «за наукою»

Інноваційна струминно-нішева технологія спалювання палива, розроблена українськими вченими, насилу торує собі дорогу.

Коефіцієнт корисної дії газових пальників і котлів можна істотно підвищити, скоротивши при цьому споживання газу та електроенергії, запевняють фахівці київського науково-технічного центру «Флогістон», що входить у консорціум компаній «СНТ» (Київ).

Про суть винаходу розповів один із його авторів, технічний керівник проекту, академік Міжнародної академії екології Геннадій Дворцин.

Від турбін для літаків — до комунальних котелень

Майже весь склад фірми – випускники Київського політехнічного інституту, кафедри енергетичного встаткування теплових і атомних електростанцій. Ще в 1984 році в КПІ під керівництвом Михайла Абдуліна, нинішнього директора «СНТ», почалася робота над створенням принципово нової технології спалювання газу. Вивчали процеси, що відбуваються в камерах згоряння авіаційних і газотурбінних двигунів. Але, крім того, з’ясувалося, що апаратура, застосовувана в котельнях, у печах різного типу, потребує удосконалення.

— Виявилося, що переважна більшість котлів, пальників, печей, що працюють на газі,  неефективні, — говорить Г. Дворцин. — Газ, що надходить у гарячу зону, не встигає весь згоріти. Мало того, що при цьому немає максимально можливої тепловіддачі, та ще й залишки газової суміші, у тому числі  чадний газ, викидаються в атмосферу. Тому ми підійшли до оптимізації пальникових пристроїв  дуже  ґрунтовно.

Досліджували сотні типів пальників, і в якийсь момент постало закономірне запитання: чи можна створити єдиний пристрій, здатний у будь-якому пальниковому об’єкті забезпечити оптимальний робочий процес, який використовувався б і в обертових печах, і в котлах, і в металургії? Спільними зусиллями співробітники кафедри сформулювали п’ять принципів нової технології й створили дослідні зразки. Пристрої мали найкращі показники в порівнянні з будь-якими іншими пальниками. Уже в 1985 році вчені одержали  кілька авторських свідоцтв…

Метод назвали струминно-нішевою технологією (СНТ). Останні розробки в цьому напрямі — вихрові реактори Абдуліна-Дворцина. На основі СНТ створено кілька пальникових пристроїв, які можуть застосовуватися в усіх відомих типах вогнетехнічних об’єктів — котлах, печах, сушарках, камерах згоряння тощо. Модернізація печей під установки СНТ, за твердженням розробників, є маловитратною і швидко окупається.  

Вихрі, зовсім не ворожі

— Геннадію Романовичу, у чому основна ідея вашого винаходу?

— Ми розробили технологію спалювання палива, що ґрунтується на газодинамічній схемі: пальне подається в поперечному режимі в потік окислювача перед вихреутворювачем, що має форму ніші. Звідси й назва — струминно-нішева система. Головна наша «фішка» — створення в цій ніші стабільної вихрової структури. У робочій зоні виникає круговий вихор, у якому відбувається повне згоряння газу й досягається більш висока, ніж за звичайних умов, температура.

Пальник СНТ у блоковому виконанні комплектується системою регулювання, у якій використані новітні досягнення науки. Усі регулювальні пристрої пальника мають електричний, а не механічний привід — механіка піддається розбалансуванню. Одна з головних переваг нашої системи автоматики в тому, що електронне настроювання блоку керування не боїться зміни тиску газу в мережі, на що звичайні пальники реагують зниженням тепловіддачі. У нас цього немає.

Наша технологія вже є предметом розмов, успішно впроваджено кілька пілотних проектів, зараз готується державна програма енергетичного переозброєння підприємств, де СНТ посідає провідне місце. Однак процеси, що відбуваються в цих пристроях, вийшли за межу знань традиційної науки, тому наші розробки деякі вчені не визнають.

— Чому? Хіба відповідні розділи фізики недостатньо пророблені?

— Так, ми спостерігали в експерименті явища, непоясненні в межах загальноприйнятих фізичних законів. Ці порушення зафіксовані документально. Але технологія працює, що доведено численними дослідами. Отримані результати досить переконливі для того, щоб метод створення вихрових потоків увійшов до числа першорядних застосовуваних у країні енергозбережних технологій.

Крім того, за струминно-нішевою технологією згоряння не утворюється чадний газ, значно знижені, у порівнянні зі звичайними пальниками, викиди інших газів. Тобто метод набагато екологічніший за традиційні.

Упровадити складніше, ніж винайти

Це, на жаль, аксіома. Як серед практиків, так і вчених було чимало таких, хто з недовірою поставився до ідей наших винахідників, аж до їх відторгнення. Довелося витримати конкуренцію із західними пальниковими пристроями, оскільки їх просував на наш ринок сильний і вмілий маркетинг. А у вітчизняних учених якийсь час не було коштів не те що на рекламу свого виробу, а й на подальші розробки й виготовлення дослідних зразків. Проте до 2000 року вони все-таки створили  пальники, які задовольняли сформульованим ученими принципам. Почалося впровадження СНТ у промисловість України, Росії, Білорусі — більш ніж на 600 об’єктах. Навіть у Польщі є печі, що працюють за київською технологією. На котлах удавалося заощаджувати 15% газу, на печах – до 80%. Тільки за рахунок цієї економії строк окупності проектів – від 5 до 15 місяців.

— Де конкретно працюють ваші пальники?

— Це і об’єкти житлово-комунального господарства — більше 40 типів котлів, і малі контактні нагрівачі. Так, ми модернізували ТЕЦ в Одесі. Економія  газу становила близько 8 мільйонів гривень на рік. Фактично за 3—4 місяці впровадження СНТ себе окупило. Нашими пальниками обладнані складні об’єкти металургії: завод «Запоріжсталь» перевів весь свій мартенівський цех на СНТ-технологію й заощадив близько 16%  на газі. Це істотно за його обсягів. Там же були оснащені нашими системами обертові печі, що спалюють по 4 тисячі кубів газу на годину. Тут також мали величезну економію газу.

У Донецьку ми встановили свої пристрої на котельні в Пролетарському районі, які до цього взагалі не працювали взимку — старим пальникам не вистачало тиску газу. Після модернізації опалювання в житлових будинках поновилося. Такий же ефект ми одержали в Севастополі, у Камишовій бухті, де була тупикова  вітка газопроводу. Узимку тиск у ньому падав, і котельні не могли забезпечувати теплом будинки. У районі виникла соціальна напруженість. Після установки нашої апаратури котельні почали нормально працювати. 

— Якщо модернізація пальників за вашим методом окупає себе протягом сезону, то чому в усій Україні найшлося тільки 600 підприємств, що ризикнули впровадити технологію?

— Насправді це дуже багато. Якщо займаєшся реальним упровадженням, то, мабуть, найскладніший момент — домогтися фінансування. Це як біг із бар’єрами, де кожна перешкода вище за попередню. Та й узагалі в Україні до струминно-нішевих пальників дотепер ставляться з недовірою. Тому ми доповідаємо про них на всіх профільних конференціях і виставках, щоб привернути увагу до наших розробок. Урешті-решт їх помітили. Наша фірма двічі одержала звання «Лідер паливно-енергетичного комплексу України» — за кращий енергозбережний проект 2006 року і за кращу науково-технічну розробку 2009 року. Але, на жаль, ми не можемо працювати більш масштабно, як на те заслуговує наш метод.