Визначні особистості України, "Мудрість, честь, слава"

"...Лист-пропозицію про нагородження Олександра Кулика на розгляд виконавчого комітету подав гендиректор АТ «Бротеп-ЕКО» М.С. Гришук 21 травня поточного року.
На своєму засіданні 26 травня виконком вирішив клопотати перед КОДА про відзначення державною нагородою України – відзнакою Президента, орденом князя Ярослава Мудрого V ступеня – заслуженого лікаря України, доктора медичних наук, нейрохірурга вищої категорії, лікаря функціональної діагностики Олександра Кулика."..
Детальніше - на основній сторінці новини.
https://brovary.net.ua/oleksandra-kulyka-proponuyut-nagor…/…

«Ученые прогнозируют, что к 2050 году запасы пресной воды практически иссякнут, а 4 млрд людей даже не смогут удовлетворить суточную потребность в воде».

«Человечество не погибнет в атомном кошмаре - оно задохнется в собственных отходах».

АО «БРОТЕП-ЭКО» было выполнено поставку оборудования (градирни МГ-16) для комплекса по сбору и утилизации свалочного биогаза (БГЗ).

Далее - информационная статья по практике использования биогаза свалок для выработки электроэнергии и газа.

АО «БРОТЕП-ЭКО» ПРИЗЫВАЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДАННЫЕ НАРАБОТКИ ИНСТИТУТА ГАЗА НАН УКРАИНЫ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УКРАИНЫ, СОЗДАТЬ ГОСУДАРСТВЕННУЮ ПРОГРАММУ ПО ДЕГАЗАЦИИ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.

Жук Геннадий Вилиорович,

заместитель директора, доктор технических наук Института газа НАН Украины (г. Киев).

Статья опубликована в газете "Деловая панорама" 1 (95) *2018,

ст. 24-25.

Обращение с твердыми бытовыми отходами (ТБО), в том числе с их производными - свалочным газом и фильтратом, сегодня приобретает: стратегического, даже угрожающего значения. Сбывается пророчество великого физика Нильс Бора «Человечество не погибнет в атомном кошмаре - оно задохнется в собственных отходах». Несмотря на развитие технологий сжигания, до 90% твердых бытовых отходов в мире хоронят на полигонах (свалках).

В Украине ежегодно образуется около 13 млн. тонн ТБО. Полигоны возле крупных и средних городов отравляют воздух, воду, негативно влияют на климат. Как известно, в мае 2016 на свалке возле Львова произошел пожар, погибло несколько человек. Эта трагедия наконец привлекла внимание журналистов, общественности, государственных и местных органов власти к проблеме пожаров на полигонах твердых бытовых отходов (свалках), которые происходят регулярно. На свалках выделяется метан, который смешиваясь с воздухом может гореть и зажигать мусор. При горении отходов образуются сверхопасные соединения (диоксины, фураны), которые вызывают у населения онкологические заболевания. Стандартной процедурой измерения загрязнения воздуха не предусмотрено определение концентрации этих соединений. Указанная проблема решается во всем мире путем создания систем дегазации полигона и утилизации свалочного газа.

Сбор и утилизация свалочного газа является обязательным условием присоединения Украины к европейскому сообществу.

Высокий энергетический потенциал биогаза полигонов ТБО (до 70% метана) способствует эффективному его использованию вместо природного газа. Богатый опыт Института газа НАН Украины в области использования горючих газов позволил разработать различные технологические схемы применения биогаза. Свалочный газ после предварительной переработки может быть использован для заправки автомобилей, в том числе, перевозящих ТБО. Для этого необходимо обогатить биометан, убрав углекислый газ. Потом, для заправки баллонов автомобилей, метан сжимают или сжижают.

При наличии вблизи полигона линии электропередачи, биогаза, без предварительного обогащения, утилизируется в поршневых ДВС - генераторах и через трансформаторную подстанцию передается в сеть. При производительности системы скважин 600 куб. м./ч мощность энергетической установки составит около 1 МВт, а в случае когенерационных установок - дополнительно 1,2 МВт тепловой энергии. Тепло может быть использовано в коммунальном хозяйстве или для производственных целей (парникового хозяйства, обжига кирпича, осушки древесины и т.д.).

Необходимо отметить, что высокая температура сгорания богатого метаном биогаза (около 1200°С) позволяет; использовать его в экстремальных технологиях, например, утилизации опасных отходов на территории полигона ТБО.

Учеными Института газа НАН Украины разработаны проекты внедрения на полигонах ТБО Киевской, Житомирской, Николаевской, Хмельницкой областей промышленные комплексы защиты атмосферы от парниковых газов и иx утилизации с выработкой электроэнергии общей мощностью 6,5 МВт для энергорынка. По нынешним временам этими объектами уже произведено и поставлено в сеть на непрерывные основе 70 млн. кВт/ч. При этом реальное сокращение выбросов парниковых газов составило более 300 тыс. тонн в эквиваленте углекислоты. Внедрение разработанных технологий на крупных полигонах ТБО Украины позволит ежегодно стабильно производить электроэнергии на 6.5 млрд. грн, замещать 0.5 млрд. куб. м. природного газа.

Достигнута экономическая рентабельность проекта, является исключением для экологических проектов. Срок окупаемости его составляет около 2 лет. Внедрение выполнено без привлечения бюджетных средств.

В будущем будет целесообразно использовать отечественное электрогенерирующее оборудование вместо импортированного, которое используется сейчас. Распространение нашего опыта по всем свалкам Украины сдерживает недостаток средств местных бюджетов (хотя эти средства вернутся через «зеленый тариф» на производимую электроэнергию за 2-3 года), неопределенность с земельными участками для размещения объектов системы утилизации газа и, порой, сопротивление организаций, которые эксплуатируют свалки.

Целесообразно создать Государственную программу по дегазации полигонов твердых бытовых отходов Украины с привлечением Института газа и других учреждений НАН Украины. Нужно также предусмотреть поддержку создания систем дегазации на относительно небольших полигонах ТБО, где рентабельность внедрения, даже при наличии «зеленого тарифа», невысока.

"Деловая панорама" 1 (95) *2018, ст. 24-25.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ МАЙСОЦЕНКО И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ В УКРАИНЕ

КРАТКОЕ НАЗВАНИЕ: ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЦИКЛА МАЙСОЦЕНКО

A.A. ХАЛАТОВ, академик НАН Украины

Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев

И.Н. КАРП, академик НАН Украины

Почетный директор Института газа НАН Украины, Киев

Б.В. ИСАКОВ

Генеральный конструктор (Государственное предприятие

Научно-производственный комплекс газотурбостроения

«Зоря» - «Машпроект», Николаев)

Аннотация. В статье представлен обзор работ в области нового термодинамического цикла Майсоценко и его использования в различных отраслях промышленности. Среди них энергетические газовые турбины, кондиционеры и охладители воздуха, опреснители морской воды, горелки с высоким содержанием влаги в воздухе и некоторые другие. Показано, что устройства на основе цикла Майсоценко обладают высокими технико-экономическими показателями, которые превышают характеристики современных установок.

Введение. Быстрый рост стоимости углеводородов и прогрессирующее загрязнение окружающей среды заставляют человечество искать альтернативные источники энергии. Одним из потенциальных и неисчерпаемых источников энергии, который имеется практически в любой точке мира, является природная неравновесность атмосферного воздуха в форме разности температур сухого и мокрого термометра (психрометрическая разность температур, или разность температур атмосферного воздуха и воздуха, контактирующего с испаряющейся д водой). В жарких и сухих регионах Земли эта разность может достигать 20...25 С. Так как разность любых потенциалов является источником энергии, то психрометрическая разность температур также может служить энергетическим ресурсом. До исследований американского ученого, бывшего гражданина Украины проф. Валерия Майсоценко, эта разность, ввиду ее малости, практически не использовалась. Майсоценко первым показал, как может быть увеличена и эффективно использована в различных приложениях психрометрическая разность температур. В статье рассматриваются возможные приложения в Украине цикла Майсоценко в энергетических и тепло- и массообменных технологиях.

1. Цикл Майсоценко

Высокая психрометрическая разность температур может быть получена в тепло- и массообменном аппарате косвенно-испарительного охлаждения при противоточном течении воздуха (газа) в системе сухих и влажных каналов. В таком аппарате создаются разделенные потоки воздуха, один из которых искусственно увлажняется, а другой - охлаждается. Процессы тепло- и массообмена, протекающие в аппарате, очень близки к обратимым термодинамическим процессам, поэтому в нем достигается максимальный эффект охлаждения воздуха с минимальными затратами энергии. Так как степень термодинамического совершенства рассматриваемой системы близка к единице, то теоретическим пределом охлаждения воздуха в противоточном аппарате косвенно-испарительного охлаждения является температура точки росы. Отметим, что в традиционном аппарате испарительного охлаждения (direct cooling), предельной температурой охлаждения является температура мокрого термометра охлаждаемого воздуха. Использование последовательности аппаратов испарительного охлаждения также позволяет приблизиться к температуре точки росы, но в этом случае стоимость оборудования резко возрастает.

Основываясь на теоретических положениях термодинамики влажных потоков, проф. В. Майсоценко (США) предложил и запатентовал в различных странах новый термодинамический цикл, известный как цикл Майсоценко (Maisotsenko Cycle), или М-цикл (М-Cycle). Этот цикл открыл путь создания высокой психрометрической разности температур в одном аппарате, что позволило создать эффективные устройства тепломассообмена, возобновляемой и традиционной энергетики, с высокими технико-экономическими показателями, часть из которых выпускаются серийно.

Идеальная схема элементарной ячейки противоточного тепломассообменного аппарата с двумя независимыми потоками воздуха показана на рис. 1а. Внешний поток, попадая в сухой рабочий канал, охлаждается за счет контакта с обратной стороной влажного рабочего канала, где происходит испарение воды. При идеальных условиях на входе во влажный рабочий канал воздух достигает насыщенного состояния, а его температура - температуры точки росы (т. 3, рис. 1а). При испарении во влажном рабочем канале температура воздуха, контактирующего с влажной стенкой, постепенно снижается, т.к. на испарение воды затрачивается его энергия, соответствующая скрытой теплоте испарения. При движении во влажном канале воздух сохраняет насыщенное состояние, но его абсолютная влажность возрастает, а температура (энтальпия) увеличивается.

а) б)

а – идеальная схема (точки 1, 3, 4, 6 показаны на рис. 2);

б – схема с перфорированной стенкой

Рис. 1 – Элементарная ячейка противоточного тепломассообменного аппарата

косвенно-испарительного охлаждения

Таким образом, в устройствах М-цикла реализуется разность энтальпий воздуха при температуре точки росы и того же, но насыщенного воздуха при более высокой температуре. Эта разность энтальпий используется для эффективного охлаждения потока воздуха в сухом канале охлаждения - теоретически до точки росы входящего воздуха.

Идеальный цикл Майсоценко представлен на рис. 2 линией 1-3-4-1. Здесь: 1-3: охлаждение воздуха в сухом рабочем канале; 3-4: нагрев и увлажнение воздуха во влажном рабочем канале; 4-1: возврат воздуха в исходное состояние. При начальной температуре воздуха 160°F (71,1°С) абсолютная влажность воздуха в М-цикле возрастает с 0,025 до 0,53 кг/кг, т.е. увеличивается более чем в 20 раз. Рост теплосодержания влажного воздуха определяется разностью энтальпий в точках 3 и 4, а уменьшение температуры воздуха в сухом канале охлаждения – разностью температур в точках 6 и 5. Достигается в идеальном М-цикле влажность потока более чем в 6,5 раз больше, чем при традиционной схеме испарительного охлаждения (0,025...0,08 кг/кг; рис. 2), где влажность увеличивается только в 3,2 раза. Увеличение энтальпии влажного потока в М-цикле (линии постоянной энтальпии на рис. 2 не показаны) более чем в 4 раза открывает большие возможности в различных практических приложениях.

Из рис. 2 следует, что теоретическое охлаждение воздуха в М-цикле может составлять 45,5°С (от 71,1°С до 25,6°С), а при испарительном охлаждении (линия 1-7) – только 23,9°С (от 71,1°С до 47,2°С). Чем выше температура входящего воздуха, тем больше эффект охлаждения воздуха достигается в сухом канале охлаждения. В этом проявляется одно из наиболее важных свойств М-цикла - увеличение его эффективности с ростом температуры воздуха на входе; как известно, эффективность холодильного цикла с ростом температуры окружающей среды, наоборот - уменьшается. При высокой влажности входящего воздуха (газа) эффективность М-цикла может быть улучшена за счет его осушения на входе.

Рис. 2 – М-цикл на психрометрической диаграмме

В реальных условиях охлаждение воздуха в сухом рабочем канале характеризует линия 1-2, а линия 2-3-8 - нагрев и увлажнение воздуха во влажном рабочем канале. Реальное испарительное охлаждение характеризуется линией 6-9 на рис. 2.

Идеальный противоточный тепломассообменный аппарат косвенно-испарительного охлаждения представляет собой систему элементарных ячеек по типу, представленных на рис. 1. Его лабораторные испытания показали, что температуры воздуха на выходе из сухого рабочего канала и сухого каната охлаждения близки к температуре точки росы, а на выходе из влажного канала - к температуре мокрого термометра (100% влажность).

Цикл Майсоценко используется не только в системах кондиционирования (охлаждения) воздуха. Большая разность плотности охлаждаемого и нагреваемого воздуха может быть использована в качестве движущей силы (разности потенциалов) в энергетических и тепло- и массообменных технологиях. Во всех случаях через сухой рабочий и влажный рабочий каналы проходит атмосферный воздух (или используемый газ). В системах кондиционирования через сухой канал охлаждения проходит воздух из атмосферы, а в энергетических, тепло- и массообменных технологиях - выхлопной газ энергетических установок или охлаждаемая рабочая жидкость (например, конденсаторы). Поскольку в устройствах на основе М-цикла используется потенциальная энергия окружающей среды (влажного воздуха атмосферы), то стоимость производимой энергии существенно меньше по сравнению с другими технологиями возобновляемой энергетики и стоимостью энергии, получаемой при сжигании природных углеводородов.

Исследования М-цикла показали, что при одинаковых параметрах внешнего воздуха степень термодинамического совершенства противоточной схемы косвенно-испарительного охлаждения (коэффициент неидеальности) в среднем в 2,5 раза выше, чем у испарительных систем охлаждения. Энергетическая эффективность установки на основе М-цикла (отношение холодопроизводительности к затратам энергии на транспортировку воздуха) существенно выше холодильного коэффициента традиционных установок. |

Основные преимущества установок на основе М-цикла – экологическая безопасность, высокая экономичность, низкая удельная стоимость (конструкция не содержит сложных узлов), небольшие эксплуатационные затраты, конструктивная простота. Поскольку все процессы происходят при атмосферных условиях, то не возникает проблемы герметизации установки. Наиболее важным преимуществом является отсутствие дорогостоящего компрессора и холодильного агента.

Цикл Майсоценко может быть эффективно использован во многих климатических зонах мира, исключая зону тропиков и субтропиков. Некоторые данные, характеризующие климатические условия в городах Европы, в летнее время приводятся ниже:

температура мокрого температура точки

термометра (ТМТ), °С росы (ТТР), °С

Копенгаген (Дания)………………………. 17,3 13,5

Лондон (Великобритания)……………… 20 14,6

Катания (Италия)………………………… 21,6 16,2

Измир (Турция)…………………………… 20,4 12,5

Киев (Украина)/август 2012 г./ 6,1 9,2

Несмотря на небольшую разницу между этими температурами, она представляет большой потенциал для практического использования.

1. Перспективы практического использования М-цикла в Украине

Перспективы практического использования М-цикла охватывают многие энергетические и тепломассообменные технологии (рис. 3). В настоящее время на международном рынке представлены испарительные, солнечные генераторы электроэнергии с охлаждающей системой по М-циклу. В стадии исследования и пилотного проектирования промышленные градирни, увлажнители воздуха, установки получения пресной воды из промышленных жидкостей и морской воды, охладители воздуха на входе в газовую турбину.

Впервые на практике цикл Майсоценко был использован компанией «Coolerado Corporation» (Денвер, штат Колорадо; США) при создании кондиционеров нового поколения, которые выпускаются серийно в США, Европе, Индии, Китае, Австралии, Южной Америке, Сингапуре (рис. 4). Акт Национальной Лаборатории источников возобновляемой энергии США (NREL) подтверждает, что кондиционеры на основе М-цикла проще с конструктивной точки зрения, они потребляют почти в 10 раз меньше электрической энергии, чем традиционные кондиционеры компрессионного цикла. Такие кондиционеры на 100% используют чистый воздух окружающей среды, в то время как традиционные кондиционеры на 85% работают на рециркулируемом (уже использованном) в помещении воздухе. Исследование, выполненное в работе, показало, что максимальная (19,14%) эксергетическая

эффективность цикла Майсоценко соответствует температуре окружающей среды 23,88°С.

кондиционер coolerado купить украина, цена

Рис. 4 – Кондиционеры по циклу Майсоценко, выпускаемые серийно

Схема работы кондиционера Майсоценко представлена на рис. 5а, а конструкция тепломассообменного аппарата - на рис. 5б. Эта конструкция представляет собой соединенные между собой пластины с чередованием влажных и сухих каналов. Поступающий в кондиционер атмосферный воздух разделяется на две части. Одна его часть постепенно подается во влажные рабочие каналы, а другая - в сухие каналы охлаждения. В отличие от идеальной конструкции в этом случае применяется схема каналов с перфорированной стенкой, когда охлажденный воздух из сухих рабочих каналов поступает во влажные рабочие каналы через систему отверстий (рис. 1б). Вода подается в верхнее углубление пластины (рис. 6б) стекает вниз, благодаря капиллярным силам (аппарат располагается немного наклонным) и далее растекается по влажным каналам. Поверхность влажного канала покрыта пористым материалом типа целлюлоза с высокой теплопроводностью в поперечном направлении, который функционирует как капиллярный фитиль. Это обеспечивает равномерное смачивание поверхности.

Большое распространение в Украине могут получить солнечные кондиционеры, использующие тепломассообменный аппарат косвенно-испарительного охлаждения с вентилятором атмосферного воздуха, работающим от системы солнечных батарей малой мощности. Серийный солнечный кондиционер «Coolerado Cooler R600» (рис. 4) использует только 4 солнечные батареи электрической мощностью по 200 Вт, которые питают вентилятор кондиционера М-цикла, но при этом охлаждает помещение площадью 225 м².

Традиционный компрессионный кондиционер требует для этого 20...30 батарей, или 4...6 кВт мощности. Большой интерес для Украины представляют гибридные кондиционеры, сочетающие кондиционер по М-циклу с традиционным компрессионным кондиционером на выходе (Hybrid Н80, рис. 4). Это позволяет получить более низкую температуру охлаждаемого воздуха и на 80% снизить энергопотребление компрессионного кондиционера. Охлаждение солнечных батарей устройствами на основе М-цикла используется в солнечных кондиционерах компании «Coolerado Corporation» (США), в результате чего эффективность установки возрастает с 12... 15% до 30...32%.

1 - наружный воздух на входе в кондиционер; 2 - фильтр; 3 - тепломассообменный аппарат Майсоценко; 4 - рабочий влажный воздух; 5 - охлажденный воздух.

Рис. 5 – Схема работы кондиционера Майсоценко (а)

и тепломассообменный аппарат Майсоценко (б)

В ближайшей перспективе М-цикл может найти применение в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах, топливных горелках, конденсаторах различного назначения, системах кондиционирования автомобилей, котлах и нагревателях воды, промышленных печах, системах термохимической рекуперации топлива.

Например, постановка керамического рекуператора косвенно-испарительного охлаждения на выходе из автомобильного двигателя, где температура составляет от 540 до 980°С, позволит утилизировать не только выхлопную теплоту и пары воды, содержащиеся в продуктах сгорания, но и теплоту системы охлаждения двигателя, что в пределе позволит отказаться от использования радиатора. Снижение «нижней» температуры термодинамического цикла до температуры точки росы существенно (до 55...60%) повышает КПД теплового двигателя, который сегодня составляет около 30%. Официальное тестирование, выполненное Центром Дэвиса Калифорнийского университета (США), показало, сжигание жидкого топлива в воздухе высокой влажности (30...40%), позволяет на 80% снизить его расход и на порядок уменьшить вредные выбросы в окружающую среду.

Часто во многих энергетических и технологических процессах основным лимитирующим фактором является температура холодной воды, для охлаждения которой используются градирни. Чем холоднее вода, тем интенсивнее отвод теплоты в конденсаторе, который является составной частью многих технических устройств. Недостаточно низкий вакуум в конденсаторе электростанции вследствие недостаточного охлаждения воды в градирне, приводит к снижению КПД электростанций и повышенному расходу топлива на выработку единицы энергии. Исследования, выполненные Electric Power Research Institute (США), показали, что 65% градирен в энергетике США работают в условиях, не соответствующих оптимальным по эксплуатационным характеристикам и климатическим условиям, что стоит американской электроэнергетике более 100 млн. долл. США в год за счет потери мощности или снижения производства электроэнергии.

В настоящее время в мире насчитывается более миллиона градирен контактного типа, только в США их установлено несколько сотен тысяч. Теоретически при температуре окружающей среды 30°С и относительной влажности воздуха 35% температура воды в такой градирне может быть снижена на 10°С - от 32°С до 22°С. Однако реальная эффективность градирен не превышает 65...70%. Так как температура охлаждения воды ограничивается температурой мокрого термометра воздуха окружающей среды, то такие градирни наиболее эффективны в районах с очень низкой влажностью воздуха. Тем не менее, градирни подобной конструкции широко используются в Украине, где влажность является умеренной (30...50%). Как результат, их работа протекает в условиях далеких от оптимальных. Использование насадок пленочного типа увеличивает поверхность контакта воздуха и охлаждаемой воды. Однако в этом случае удается только повысить компактность аппарата, но не «нижнюю» температуру охлаждения, которая остается выше температуры мокрого термометра окружающей среды.

При температуре окружающего воздуха 30°С и его относительной влажности 35% температура воды в градирне контактного типа тепловой электростанции мощностью 500 МВт, работающей по циклу Ренкина, может быть снижена от 38°С до 24°С. Использование градирни для работы по М-циклу (рис. 6а) потребует незначительных изменений в конструкции насадки градирни (рис. 6в). В этом случае вода будет охлаждаться до 13°С, потребный расход воды через градирню снизится на 44%, а расход воды на подпитку градирни вследствие потерь на испарение - на 20%. В целом, в районах с низкой и умеренной влажностью воздуха (20...50%) при использовании цикла Майсоценко потребный расход воды в градирне энергоблока 400 МВт уменьшается на 47...33%, и только при влажности воздуха более 60% он становится примерно одинаковым с традиционной градирней. Отметим, что проблема снижения потребления воды в ближайшее время станет особенно актуальной для тепловой и атомной энергетики Украины, где широко используются паровые турбины, а запасы пресной воды ограничены.

Энергоблоки мощностью 300 МВт составляют около 44% мощности всех энергоблоков Украины. Расчеты показывают, что дополнительное снижение температуры охлаждаемой воды на 11°С в градирне по М-циклу позволяет при годовой работе такого энергоблока получить экономию более 400 000 долл. США за счет повышения КПД станции и сопутствующей экономии топлива (более 1 долл. США на 1 кВт установленной мощности). Потребный расход оборотной воды при этом снизится на 25...30%, что также способствует повышению экономичности энергоблока. Если рассматривается увеличение производства электрической энергии при сохранении расхода воды через градирню (продажная цена 0,036 долл. США за 1 кВт-час), то экономический выигрыш составит более 500 000 долл. в год. В масштабе Украины ж использование градирен нового поколения в составе всех энергоблоков мощностью 200 и 300 МВт позволит получить экономию более 25 млн. долл. США в год.

Применение цикла Майсоценко в промышленных градирнях не ограничено использованием воздуха окружающей среды. В технологических процессах могут использоваться азот, двуокись углерода, промышленные газы, а в качестве охлаждающей жидкости - промышленные стоки, морская и засоленная вода.

Рис. 6 – Цикл Майсоценко в градирне открытого типа: схема течения (а), психрометрическая диаграмма (б), насадки по традиционному и М-циклу (в)

При модернизации в градирне по М-циклу сохраняется корпус традиционной градирни (80% стоимости), а изменяются только внутренняя насадка и способ подачи воздуха в объем градирни (через насадку)Стоимость насадки по М-циклу составляет около 100 долл. США за 1 м³ объема (или 150...200 тыс. долл. США для энергоблока 300 МВт), модернизация подвода воздуха и прочие расходы могут составить около 100 тыс. долл. США. Учитывая экономию на уровне 400000 долл. США в год за счет более глубокого охлаждения воды в градирне энергоблока 300 МВт, можно сделать вывод, что срок возврата инвестиций составит не более одного года.

Большие экономические выгоды могут быть получены и в других областях экономики Украины. Уменьшение на 1°С температуры воды на охлаждение промышленного компрессора приводит к снижению на 4,5% электрической мощности на его привод. Снижение на 1,7°С температуры охлаждаемой воды при производстве монофосфата (от 25,6°С до 23,9°С) приводит к увеличению производительности предприятия на 12 тонн в час, или на 7,7%. Крупный химический комбинат теряет более 25 миллионов долл. США в год из-за снижения производительности только потому, что температура воды на выходе из градирни на 3°С больше ее проектного значения.

Рис. 7 – Схема установки по М-циклу для получения пресной воды из морской и засоленной воды, а также промышленных стоков

Большой интерес для Украины представляют установки для производства пресной воды из морской и засоленной воды, промышленных стоков, а также установки для экстрагировании влаги из атмосферного воздуха. В опреснителях на основе М-цикла (рис. 7) подогретый воздух подается в сухие рабочие каналы аппарата Майсоценко (рис. 2), затем проходит через влажные каналы, где достигает насыщенного состояния с высоким уровнем влажности, и частично охлаждается. Насыщенный воздух частично подается в сухие каналы охлаждения, где происходит его охлаждение (теоретически до точки росы) и конденсация влаги. Расчеты показывают, что стоимость производства 1 тонны пресной воды составляет около 0,25 долл. США, что значительно дешевле, чем при использовании широко используемой технологии обратного осмоса. Такие установки могут широко использоваться при утилизации низкопотенциальной тепловой энергии в промышленности (80...120°С), которая в большом количестве выбрасывается в атмосферу (промышленные газы, системы кондиционирования и др.).

Для Украины большой интерес представляют водогрейные установки и котлы с экологически чистой горелкой (рис. 8), которая использует воздух высокой влажности (30% и более). В этом случае в тепломассообменном аппарате Майсоценко утилизируется выхлопная теплота и влага из продуктов сгорания, а отработанный воздух высокой влажности используется в горелке для сжигания природного газа.

1 – Природный газ: t = 15,6°С, G = 1,145 г/с, W= 0,10 г воздуха/г воды.

2 – Влажный воздух в горелку: t = 60°С, G = 12,72 г/с, W = 0.152 г воздуха/г воды, t_dp= 60°С.

3 – воздух из атмосферы: t = 15,6°С, G = 12,72 г/с, W = 0,069 г воздуха/г воды, t_dp = 7,8°С.

4 – Продукты сгорания: t = 93,3°С, G = 13,24 г/с, W = 0,189 г воздуха/г воды, t_dp = 63,7°С.

5 – Продукты сгорания в атмосферу: t = 38,61°С, G = 12,91 г/с, W = 0,0573 г воздуха/г воды,

t_dp = 42,78°С.

6 – Конденсат: G = 1,76 г/с.

Примечание: t_dp - точка росы потока при заданной температуре.

Рис. 8 – Нагреватель воды с горелкой, использующей воздух высокой влажности.

Большой интерес для нетрадиционной энергетики Украины представляет эксергетическая башня Майсоценко. Она может быть использована для выработки электроэнергии, холодного воздуха и холодной воды. Схема эксергетической башни на основе М-цикла представлена на рис. 9. Она состоит из двух вертикальных концентрических цилиндров, причем внешняя часть внутреннего цилиндра покрыта капиллярно-пористым материалом и орошается водой. «Толчок» процессам тепло- и массообмена в башне дает вынужденная подача воздуха окружающей среды во внутренний цилиндр (вентилятор) и испарение воды с внешней поверхности внутреннего цилиндра. В центральном канале башни поток за счет охлаждения движется сверху вниз, а при нагреве в кольцевом канале - снизу вверх с увеличением влажности.

Использование большой психрометрической разности температур в качестве движущей силы процессов тепло- и массообмена принципиально отличает эксергетическую башню Майсоценко от «сухих» энергетических башен большой высоты. Вследствие испарения воды в кольцевом канале масса потока на выходе значительно превышает массу входящего воздуха, что увеличивает скорость воздушного потока в башне. Установка ветроустановки в нижней части башни позволит производить электрическую энергию. Работа такой установки протекает круглосуточно и не зависит от скорости ветра в окружающей атмосфере. Расчеты показывают, что эксергетическая башня высотой 10 м способна производить до 25 кВт часов электроэнергии ежесуточно. Фактически, любая индустриальная труба, снабженная устройством на основе М-цикла, может быть использована для выработки электроэнергии, охлажденного воздуха (если отбирать часть воздуха в нижней части градирни) и охлажденной воды.

Рис. 9 – Эксергетическая башня по циклу Майсоценко

В соответствии с рис. 1 наименьшая температура воздуха и воды в цикле Майсоценко достигается в нижней части башни. Этот факт может быть использован для производства охлажденного воздуха и холодной воды.

1. М-цикл в газотурбостроении Украины

Газовые турбины широко используются в энергетике, авиации, судостроении, а также в качестве механического привода различных систем. Сегодня до 70% прироста новых электрогенерирующих мощностей в мире обеспечивается за счет газотурбинных (ГТУ) и парогазовых установок (ПГУ). С использованием ГТУ и ПГУ в мире вырабатывается более 20% электроэнергии, в США к 2020 г. около 40% электроэнергии будет производиться за счет ГТУ и ПГУ. В развитых странах удельный вес использования ГТУ для покрытия пиковых и полупиковых нагрузок уже достиг 30% установленных мощностей. В энергетике Украины газовые турбины пока не используются, на газотранспортной системе Украины установлены более 450 газовых турбин общей мощностью более 4,5 ГВт.

Несмотря на высокую степень термодинамического совершенства, КПД мощных энергетических газотурбинных установок простого цикла не превышает 40% (ГТУ SGT5-800H; 375 МВт; «Siemens AG», Германия). Одной из главных проблем при создании таких турбин является создание осевых компрессоров с высоким (до 800 кг/с) расходом воздуха.

Для повышения КПД ГТУ используются различные методы, основные из которых рост температуры продуктов сгорания перед турбиной и повышение степени сжатия воздуха в компрессоре. Большое распространение получают сложные термодинамические циклы - парогазовый цикл, впрыск пара в камеру сгорания и в проточную часть турбины, регенерация теплоты на выходе из турбины, промежуточное охлаждение воздуха в компрессоре и промежуточный нагрев продуктов сгорания в газовой турбине. Сегодня КПД самой мощной парогазовой установки (570 МВт), выполненной на основе ГТУ SGT5-800H («Semens AG», Германия) составляет 60%. На ее создание потребовалось 7 лет и более € 550 млн. инвестиций.

Украина входит в десятку развитых стран мира, имеющих полный цикл проектирования и серийного производства газовых турбин среднего класса для энергетики, авиации, судостроения и механического привода на газотранспортной системе. Предприятие ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект» (г. Николаев) занимает ведущее положение в мире на рынке газовых турбин морского назначения, там же более 50 лет серийно производятся газотурбинные установки мощностью 2,5...25 МВт. Для энергетики разработана и эксплуатируется в России ГТУ-110 МВт с КПД 52%, в стадии испытаний находится энергетическая ГТУ-45/60 мощностью 45 и 60 МВт. Авиационные двигатели ГП «Ивченко - Прогресс» (г. Запорожье) экспортируются во многие страны мира, более 800 газоперекачивающих агрегатов производства Сумского «НПО им. М.В. Фрунзе» уже более 40 лет эксплуатируются на газопроводах стран бывшего СССР. В ОАО «Турбоатом» (г. Харьков) созданы несколько проектов энергетических ГТУ и ПГУ, мощных паровых турбин для атомной энергетики.

В Украине (ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект») имеется большой опыт проектирования ГТУ сложного цикла – парогазовых установок среднего класса мощностью 13,5...25 МВт (КПД = 45,8...48.5%), ГТУ по циклу «STIG» мощностью 4,3...40 МВт с впрыском пара в камеру сгорания и проточную часть турбины (КПД = 35,5...42,8%), разработан проект регенеративного ГТД мощностью 16 МВт с КПД на уровне 40% при температуре газа на входе в турбину 980°С. На базе ГТУ простого цикла (10 МВт, КПД = 36%) создана и с 1993 г. эксплуатируется на газотранспортной системе Украины газотурбинная установка «Водолей-16К» мощностью 16 МВт с КПД = 42,1% [10]. На выходе установки установлен контактный конденсатор, утилизирующий большую часть выхлопной теплоты и обеспечивающий возврат конденсата в цикл, а также воды, образующейся при сгорании природного газа. Коэффициент возврата воды в цикл более единицы сохраняется до температуры окружающей среды +25°С. Температура охлажденных продуктов сгорания на выходе из установки «Водолей-16К» составляет +43...45°С и близка к температуре мокрого термометра окружающей среды. Расчеты показывают, что при температуре газа перед турбиной 1350... 1400^оС КПД установки «Водолей» может составить более 50%.

Циклы газовых турбин с увлажнением воздуха («STIG», «HAT», «CHAT» и др.) характеризуются высокими технико-экономическими показателями, но имеют сложную инфраструктуру. По этой причине они пока не получили большого распространения. В частности, они требуют двух отдельных и достаточно металлоемких аппаратов - нагревателя воздуха и увлажнителя, четырех крупногабаритных теплообменников, а также много вспомогательного оборудования, что повышает стоимость установки и производимой электроэнергии, снижает ее надежность. Другая проблема – использование в цикле большого количества химически очищенной воды, которая безвозвратно выбрасывается в атмосферу. В результате повышается влажность воздуха вблизи работающей газотурбинной установки, что приводит к экологическим проблемам и наносит вред здоровью человека.

Влажность воздуха, подаваемого в камеру сгорания в циклах «STIG», «HAT», «CHAT» не превышает 20%. В цикле Майсоценко очень высокая влажность воздуха (30% и более) достигается в одном аппарате, он более компактный, более дешевый и более технологичный в изготовлении, характеризуется высокой интенсивностью тепло- и массообмена.

В работе рассмотрена одна из возможных схем газотурбинной установки на основе М-цикла (рис. 10). Применение двух аппаратов косвенно-испарительного охлаждения решает одновременно несколько важных задач. Во-первых, снизить «нижнюю» температуру цикла до температуры близкой к точке росы и, тем самым, существенно повысить КПД установки без увеличения температуры газа перед турбиной. Одновременно утилизируются «выбросная» теплота, вода, подводимая в цикле, и водяной пар из продуктов сгорания. Во-вторых, получить очень высокую степень увлажнения сжатого воздуха (30% и более) на входе в камеру сгорания. Известно, что при использовании пара высокой влажности улучшаются процессы сгорания топлива, в несколько раз снижается уровень вредных выбросов в атмосферу, увеличивается мощность газотурбинной установки. В газотурбинной установке используется другой тип тепломассообменного аппарата Майсоценко, схема которого представлена на рис. 11. В-третьих, снижается температура воздуха перед компрессором установки в жаркое время года, что также повышает КПД установки. Это охлаждение достигается без увлажнения воздуха, которое характерно для большинства известных технологий охлаждения входного воздуха.

Как следует из теории газотурбинных установок, при температуре окружающей среды более +15°С каждое снижение температуры входного воздуха на 1 °С приводит к увеличению КПД газотурбинной установки на 0,5...0,7%. Чем холоднее воздух, тем он более плотный, что определяет более высокий расход воздуха и степень сжатия в компрессоре. Вода, используемая для охлаждения входного воздуха, и отработанный влажный воздух утилизируется и вновь используется в цикле.

тепломассообменный аппарат Майсоценко (рис. 2); 2 - тепломассообменный аппарат Майсоценко (рис. 11); 3 - конденсатор воды; 4 - камера сгорания; 5 - компрессор; 6 - турбина; 7 - электрогенератор; 8 - подача топлива; 9 - подача воды; 10 - вентилятор.

Рис. 10 – Газотурбинная установка с охлаждением воздуха на входе в компрессор, увлажнением воздуха на входе в камеру сгорания и утилизацией теплоты

и влаги уходящих газов.

Цикл Майсоценко может быть использован как в микротурбинах, так и в газовых турбинах большой мощности. При этом высокое значение КПД газотурбинной установки сохраняется даже при частичной нагрузке турбины до 50%, т.е. такие турбины могут широко использоваться для компенсации пиковых и полупиковых нагрузок. Важным преимуществом М-цикла по сравнению с парогазовым циклом является факт, что высокое значение КПД на уровне 60% достигается без использования дополнительной паровой турбины, конденсатора и других металлоемких устройств, связанных с практической реализацией парогазового цикла.

В настоящее время исследования термодинамики газотурбинной установки на основе М-цикла находятся в начальной стадии. Тем не менее, даже первые исследования цикла показали его несомненные преимущества по сравнению с циклами «HAT», «CHAT» и др. Как указывалось выше, в ГТУ на основе М-цикла охлаждение продуктов сгорания происходит до температуры близкой к точке росы, т.е. рост термического КПД происходит за счет «нижней» температуры цикла, что конструктивно более просто. Высокий уровень увлажнения воздуха (до 30%) существенно снижает выбросы окислов азота в окружающую среду. Расчеты и опыты показывают, что при увеличении влажности воздуха с 3 до 39% выбросы окислов азота снижаются в 13,5 раза. Это обусловлено более высоким значением теплоемкости парогазовой смеси, а также более равномерным температурным полем в камере сгорания без «локальных» пиков температуры. Кроме того, даже небольшая диссоциация водяного пара на водород и кислород способствует значительной интенсификации процессов горения.

Рис. 11 – Тепломассообменный аппарат Майсоценко для утилизации теплоты и водяного пара из продуктов сгорания газотурбинной установки

Термический КПД цикла газотурбинной установки при ее модификации и одинаковом тепловыделении в базовой (цикл Брайтона) и модифицированной (цикл Майсоценко) установке определяется уравнением:

где – выходная температура по циклам Майсоценко и Брайтона;

– действительный термический КПД цикла Брайтона;

– расход рабочего тела через газовую турбину по циклам Майсоценко и Брайтона.

В качестве примера рассмотрим энергетическую газовую турбину UGT-25 мощностью 25 МВт производства ГН НПКГ «Зоря» - «Машпроект». Температура продуктов сгорания на входе - 1350°С, на выходе - 465°С, теоретический КПД цикла Брайтона - 0,48, действительный КПД - 0,37, КПД цикла Карно - 0,815. При постановке на выходе из газотурбинной установки тепломассообменного аппарата Майсоценко отношение находится в пределах 1,1... 1,2; для дальнейших расчетов принимаем = 1,2. Тогда из уравнения (1) для температуры окружающей среды =27°С следует =1-1,92*10^-3 (= -27°С).

В М-цикле вследствие высокой влажности потока в газовой турбине, температура конденсации на выходе из турбины (точка росы) будет составлять 80...120°С, которую можно принять в качестве температуры , что значительно выше точки росы окружающей среды (10...15°С). Тогда для среднего значения = 100°С и = 73°С получим 86%, т.е. около 86% химической энергии топлива могут быть полезно использованы в газотурбинной установке на основе М-цикла. Это существенно больше, чем в идеальном цикле Брайтона и даже больше, чем в цикле Карно.

Более высокий идеальный термический КПД М-цикла по сравнению с циклом Карно объясняется принципиальным различием между ними как предельными термодинамическими циклами. В цикле Карно используется одно рабочее тело, которое последовательно проходит сжатие, подвод теплоты (горение), расширение и охлаждение до температуры влажного термометра окружающей среды. Цикл Майсоценко использует два различных рабочих тела - воздух в компрессоре и влажные продукты сгорания в газовой турбине с различными расходами, причем каждое из них работает в условиях близких к оптимальным. Предельной температурой в М-цикле является температура точки росы, которая ниже, чем температура мокрого термометра окружающей среды.

Использование двух различных рабочих тел - воздуха в компрессоре и влажных продуктов сгорания в газовой турбине имеет и другие преимущества. Поскольку после компрессора в воздух добавляется влага, то чтобы сохранить расход воздуха, соответствующий базовой турбине, необходимо сжимать меньший массовый расход воздуха, т.е. можно использовать компрессор меньшей мощности. При заданном массовом расходе смесь продуктов сгорания и влаги имеет меньшую плотность, чем продукты сгорания и за счет присутствия водяного пара характеризуется большей степенью расширения. Так как объемный расход рабочего тела через газовую турбину возрастает, то ее мощность также увеличивается.

Эксперименты показали, что потери давления в выходном тепломассообменном аппарате слабо влияют на общий КПД установки; при постановке двух последовательных аппаратов, что может диктоваться условиями эксплуатации, термический КПД цикла уменьшается всего на 2...3%.

Украина, имеющая достаточно большой опыт создания газовых турбин сложного цикла с использованием влажного воздуха («STIG», «Водолей»), может занять лидирующее положение в мире на рынке газовых турбин, положив М-цикл в основу разработки энергетических и приводных газовых турбин следующего поколения. В качестве первого шага могут быть использованы микротурбинные установки.

В 2005 г. в США были выполнены испытания микротурбинной установки «Capstone» С30 мощностью 30 кВт (Department of Water and Power of the City Los Angeles Distribution Power Unit совместно с «Coolerado Corporation»). Эксперименты показали, что при использовании входного охладителя на основе М-цикла снижение температуры воздуха составило 8°С - от 32°С до 24°С. В режиме максимальной мощности увеличение мощности составило 8,8%, а в режиме максимального КПД - мощность возросла на 11,7%. Что касается КПД микротурбинной установки, то в первом случае он возрос на 3,4%, а во втором - на 0,2%.

Для более масштабной отработки газотурбинной установки, работающей по М-циклу, может быть использована действующая на Газотранспортной системе Украины установка «Водолей-16К», которая имеет для этого всю необходимую инфраструктуру. При ее модернизации в соответствии со схемой рис. 5 будут установлены два аппарата косвенно-испарительного охлаждения – на входе в компрессор и на выходе из газовой турбины. В жаркое время года только за счет охлаждения входного воздуха повышение КПД приводной газотурбинной установки может составлять 10... 12%, что в масштабе Газотранспортной системы Украины эквивалентно ежегодной экономии природного газа около 900 млн. нм³ стоимостью более 400 млн. долл. США. В целом, КПД ГТУ по М-циклу может составить 60% и более.

Важным этапом такой работы может стать термодинамический и технико-экономический анализ установки при ее переводе на М-цикл с использованием в камере сгорания воздуха высокой (30% и более) влажности. Самостоятельный интерес представляет использование в установке «Водолей-16К» системы очистки воды по М-циклу (около 800 тонн воды используется в цикле, которая требует периодической химической регенерации), а также регенерация воды на входе в компрессор из отработанного влажного пара.

Недавно в ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект» (Николаев) разработан проект газотурбинного двигателя для газотранспортной системы Украины мощностью 16 МВт с воздухо-воздушным регенератором на выходе. При температуре продуктов сгорания перед турбиной 980°С, КПД составил около 40%. Однако, если в такой установке будет использован тепломассообменный аппарат Майсоценко, то КПД турбины может увеличиться до 55%.

Одним из наиболее перспективных и масштабных приложений М- цикла может стать охлаждение компримированного (сжатого) природного газа на компрессорных станциях, которых на территории Украины более 80. Решение этой проблемы, которая до сих пор базируется на использовании неэффективных, громоздких и энергозатратных аппаратах воздушного охлаждения (АВО), позволит достичь большого экономического эффекта в масштабе Украины. Для сведения укажем, что одна компрессорная станция использует в среднем 300 кВт установленной электрической мощности, главным образом на привод вентиляторов АВО, охлаждающих компримированный газ до 45°С. Стоимость одного АВО составляет более 35 000 тыс. долл. США, причем в среднем на одной компрессорной станции установлены 12-14 АВО. В течение года (работа 6000 часов в год) только на оплату электроэнергии для их работы на одной компрессорной станции расходуются более 250000 тыс. долл. США. Предварительные расчеты показывают, что решение этой проблемы на основе аппаратов, использующих цикл Майсоценко, экономически целесообразно с возвратом инвестиций на уровне 1-2 лет.

1. Научные программы

В настоящее время теоретические и прикладные исследования цикла Майсоценко активно изучаются в странах Европы, Азии, Австралии, Южной и Северной Америки. В частности, в США интенсивные научно-исследовательские, конструкторские и прикладные работы в содружестве с университетами, научно-исследовательскими и промышленными организациями США и других стран выполняются в Институте газовых технологий (Gas Technology Institute, GTI) и Компании «Idalex Corporation» (Денвер).

Промышленное использование цикла Майсоценко в Украине потребует научных исследований в области теплофизики, горения топлив, материаловедения, теории газовых турбин и других наук, которые могут быть выполнены в институтах Национальной академии наук Украины. Потребуется также последующее научное сопровождение институтами НАН Украины при создании новых установок в содружестве с украинскими бизнес-структурами. Ведущей конструкторской организацией по проектам в области газотурбостроения может стать ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект» с привлечением ведущих организаций США и Европейского Союза.

В 2011 г. в рамках научно-технического сотрудничества подписано Соглашение о научно-техническом сотрудничестве между Отделением физико-технических проблем энергетики НАН Украины (ОФТПЭ НАНУ), Компанией «Idalex Corporation» (США) и Институтом газовых технологий (GTI, США), в программу которого включены вопросы исследования М- цикла и его использования в промышленности Украины. Институты ОФТПЭ НАНУ будут привлечены к изучению цикла Майсоценко и его использованию в градирнях нового поколения, при охлаждении компримированного природного газа на ГТС Украины, в энергетических и приводных газотурбинных установках, при опреснении воды и утилизации вторичных энергоресурсов, в горелках, использующих воздух высокой влажности и в некоторых других приложениях.

2. Выводы

Цикл Майсоценко открывает широкие возможности для совершенствования многих энергетических и тепломассообменных процессов. Для охлаждения воздуха в системах кондиционирования до температуры близкой к точке росы используется относительно простое оборудование. М-цикл может найти широкое использование в Украине в системах кондиционирования, промышленных градирнях, конденсаторах, тепловых насосах, солнечных и ветроустановках, установках опреснения и очистки воды, в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах, системах охлаждения электроники. Устройства на основе М-цикла имеют более высокие технико-экономические показатели и оказывают менее вредное воздействие на окружающую среду.

Большие перспективы для Украины имеет использование М-цикла при модернизации тепловой энергетики Украины, в частности в градирнях. Дополнительное снижение температуры охлаждаемой воды только на 1^оС в градирне по М-циклу позволяет при годовой работе энергоблока мощностью 300 МВт получить экономию более 360 00 долл. США в год за счет повышения КПД станции и экономии топлива. Значительной экономии работы энергоблока способствует снижение расхода воды за счет увеличения глубины ее охлаждения.

Применение М-цикла в газотурбостроении позволяет снизить «нижнюю» температуру термодинамического цикла и повысить КПД цикла без увеличения температуры на входе в турбину, относительно простыми методами существенно снизить выбросы двуокиси азота в атмосферу, уменьшить работу на привод компрессора и повысить мощность газовой турбины. Снижение температуры воздуха на входе в компрессор может служить эффективным средством изменения мощности газотурбинной установки в период пиковых и полупиковых нагрузок. В цикле Майсоценко обеспечивается полный возврат воды в цикле, в том числе из продуктов сгорания.

В качестве пилотных проектов для оценки основных преимуществ и технико-экономических показателей газотурбинной установки с М-циклом, на первом этапе могут быть использованы микротурбинные установки, а на втором - установка «Водолей-16К», которая с 1993 г. эксплуатируется на газотранспортной системе Украины. Ведущей организацией по таким проектам в содружестве с организациями США и Европы может стать украинское предприятие ГП НПКГ «Зоря» - «Машпроект», в котором был создан и реализован проект установки «Водолей-16К», а научное сопровождение проектов могут обеспечить институты Национальной академии наук Украины.

В целом, широкое использование М-цикла в различных отраслях промышленности Украины в самой ближайшей перспективе может создать предпосылки для формирования новой стратегии энергосбережения в Украине.

Журнал "Досвід" №2 (31) 2012

ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧІ ГРАДИРНІ –РЕАЛЬНІСТЬ ЧИ МІФ?

Одним із нагальних завдань сьогодення та ефективних шляхів зниження собівартості продукції є зменшення використання електроенергії при максимальному підвищенні продуктивності виробництва. І тут виникає питання: «А як її забезпечити цю економію?», «Якими методами чи засобами скористатись?». На жаль, на сьогоднішній день, однозначних відповідей на ці запитання нема. До кожного випадку необхідно підходити індивідуально.

Наше підприємство вже більше двадцяти років займається організацією, модернізацію та відновлювальною реконструкцією існуючих систем обігового водопостачання промислових підприємств, виробництвом та поставкою вентиляторних градирень та комплектуючих. При цьому основними споживачами електроенергії являються електродвигуни вентиляторних установок градирень та насосного обладнання, правильний підбір яких у відповідності до потреб сучасного виробництва визначає рівень електроспоживання системи обігового водопостачання в цілому.

Як правило, найбільше проблем, суперечок та сумнівів виникає при модернізації діючої системи обігового водопостачання, організованої ще за часів Радянського Союзу. Через проведену з тих пір реструктуризацію виробництва, зміну номенклатури та кількості продукції, що виготовляється, потужність системи обігового водопостачання, в тому числі градирень та насосного обладнання не відповідає потребам технологічного процесу сьогодення. Не говорячи вже про використання застарілого обладнання, коли про класи енергоспоживання («А»÷«G»), введені нещодавно виробниками електрообладнання країн Євросоюзу, взагалі не йдеться. Належність електрообладнання до певного класу характеризує рівень енергоефективності. Різниця між класами енергоспоживання становить близько 20%. На сьогоднішній день найбільш енергоефективним є клас «А», до якого входять сучасні частотно-регульовані електроприводи.

Звичайно, для модернізації існуючого виробництва, можливо піти кардинальним шляхом – організувати окремі локальні водообігові цикли, встановити нові енергоефективні градирні укомплектовані сучасними вентиляторними установками та насосне обладнання з частотнорегульованими електроприводами класу енергоефективності «А» і почати історію свого підприємства, як то кажуть, з чистого аркушу.
А чи є це рішення аксіомою? А що робити коли ти обмежений у фінансах, у часі та відсутня можливість повної зупинки всього технологічного процесу на тривалий період? На сьогоднішній день сучасні технології дозволяють здійснювати поступову заміну окремих двигунів на частотно-регульовані електроприводи з максимальною «безболісною» інтеграцією у схему роботи вже працюючих градирень або насосів. Найбільш мало затратним, але не менш ефективним рішенням, є встановлення частотних перетворювачів на вже працюючі електродвигуни.
При використанні перетворювачів частоти у схемі управління роботою електродвигуна вентилятора градирні з'являються наступні технічні можливості:
- регулювання швидкості від нуля до номінальної і вище номінальної;
- плавний розгін і гальмування;
- обмеження струму на рівні номінального в пускових, робочих і аварійних режимах;
- збільшення терміну служби механічної й електричної частин електродвигуна.

Для визначення економії електроспоживання і терміну окупності при застосуванні перетворювачів частоти в насосних і вентиляторних установках градирень ще на стадії проектування фахівці нашого підприємства разом з компанією Schneіder Electrіc пропонують скористатися спеціалізованою комп'ютерною програмою.

Так, при встановленій потужності електродвигуна вентилятора градирні 45 кВт частотно регульований електропривід дозволяє середньодобове використання електроенергії зменшити до 29,3 кВт. Крім того, кожний зекономлений кіловат електроенергії на підприємстві знижує кількість використання тепловими електростанціями паливно-енергетичних ресурсів, тим самим значно обмежуючи теплові викиди в атмосферу, запобігаючи утворенню парникового ефекту.

В даній статті ми розглянули тільки реальний аспект економії електроспоживання в системах обігового водопостачання підприємств. Ми закликаємо Вас звернути увагу і на інші можливі реалії економного використання енергоресурсів та сприймати економію не як символ бідності, а як необхідну умову довгострокового фінансового успіху підприємств і державної економіки загалом. І для цього можна скористатися вже накопиченим досвідом нашого підприємства.

Неділько Андрій Петрович – можливо ця постать та ім'я і не всесвітньо відомі, але дуже дорогі нам, колективу «БРОТЕП» та співробітникам таких гігантів промисловості Київського регіону як ПАТ «Броварський завод пластмас» та «Київський завод будівельних алюмінієвих конструкцій», де довелося попрацювати на своєму довгому трудовому шляху нашому технічному директору.

Його життя – це технічний прорив та наполеглива праця починаючи від майстра зміни до технічного директора. Ми пишаємось, що працюємо під керівництвом людини, яка внесла значний вклад у вдосконалення виробничих процесів. За часів Радянського Союзу Андрій Петрович був активним членом ВТВР (Всесоюзне товариство винахідників та раціоналізаторів). На його рахунку більше двадцяти свідоцтв раціоналізаторських рішень, багато з яких втілені у життя.

Завдяки своїм організаторським здібностям, глибоким різнобічним знанням та природній допитливості, Андрій Петрович став піонером кооперативного руху Київщини. Зокрема, під його професійним керівництвом у 80÷90 р.р. працювала теплоенергетична фірма із забезпечення виробництв підприємств необхідним обладнанням та науково-виробничий центр, де, зокрема, вирощували змій.

А в дуже багатьох колективах Андрій Петрович на посаді інженера попрацював як тимчасовий співробітник, заснувавши багато напрямів діяльності.

Саме цьому гігантському досвіду роботи Андрія Петровича завдячує створення нашого підприємства «БРОТЕП» та його успішне функціонування на ринку України вже понад двадцяти років. Саме тверда рука, життєва мудрість та професіоналізм нашого технічного директора спрямовувала підприємство до нових звершень та перемог. А теплий погляд та влучний жарт Андрія Петровича – це незамінна підтримка для кожного із співробітників нашого підприємства.
В рік свого ювілею Андрій Петрович підкорив не одну вершину. На знімку у ніг Андрія Петровича простягнувся найбільший у світі високогірний спортивний комплекс – «Медеу» розташований в однойменному урочищі Заілійського Алатау на висоті близько 1 700 метрів неподалік від м. Алмати. Кращі ковзанярі світу прозвали алматинську ковзанку «фабрикою рекордів». Усього на «Медеу» було поставлено понад 120 світових рекордів. І ось черговий рекорд належить без сумніву Андрію Петровичу.

Поздоровляючи з ювілеєм, зичимо Вам, Андрій Петрович,
невпинного руху вперед, успішного здійснення всіх планів та задумів.
Бажаємо, щоб підґрунтям щасливого життя та плідної професійної діяльності були міцне здоров`я, серце сповнене любові та добра, натхненна думка й щирі почуття.
Нехай людська шана буде подякою Вам за плідну працю, чуйність, уміння творити добро.
З глибокою шаною і повагою
колектив «БРОТЕП»

Журнал «Главный механик» №1/2011

РЕЗЕРВЫ ЭКОНОМИИ

В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТЭС, АЭС И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

А.П. Неделько,

технический директор ЗАО СП «БРОТЕП-ЭКО»

Украина, г. Бровары, ул. Кирова, 88

E-mail: info@brotep.com.ua, тел./факс: +380(4594) 543-89;628-79

Аннотация. Рассмотрены технико-экономические аспекты реконструкции и модерниза-

ции сооружений оборотного водоснабжения, влияние технического состояния градирен на

окружающую среду, потребление природных ресурсов и электроэнергии, основные причины

повреждения технологических элементов градирен. Приведены результаты реконструкции

градирен конкретных предприятий, даны рекомендации по выбору современных образцов обо-

рудования и средств автоматизации, обеспечивающих экономичность, надежность и долго-

вечность сооружений и машинного парка.

Ключевые слова: оборотное водоснабжение, градирни, реконструкция, ТОиР, охрана окру-

жающей среды.

Abstract. Technical-and-economic aspects of reconstruction and modernization of constructions of

recycling water supply, influence of the technical state of cooling towers on environment, consumption

of natural resources and electrical energy, basic reasons of failure of technological elements of cooling

towers are considered. Results of reconstruction of cooling towers at certain enterprises are stated,

recommendations on selection of modern samples of equipment and automation means providing costeffectiveness,

reliability and durability of constructions and machines’ park are given.

Key words: recycling water supply, cooling tower, reconstruction, MRO, environmental protection.

На сегодняшний день отведение низкопотенциального тепла от технологического оборудования при помощи градирен - наиболее дешевый способ, который разрешает сэкономить не менее 95% свежей воды. Но в условиях экономического кризиса на многих предприятиях СНГ градирням, как сооружениям оборотного водоснабжения, не приделяется нужного внимания. По ошибке считается, что градирня - это второстепенное сооружение, при этом на протяжении многих лет может находиться в аварийном состоянии или эксплуатироваться без основных технологических элементов - водоуловителя, оросителя, форсунок и вентиляторов. Конечно, об эффективной работе и экологической безопасности в таком состоянии не может быть и речи. Только эффективная работа градирен и их правильная эксплуатация разрешает значительно уменьшить использование природных ресурсов производствами, энергопотребление и ощутимо ограничить отрицательное влияние на окружающую среду. Это подтверждается не только теоретическими расчетами, но и работой предприятий Западной Европы, где аналогичные технологии и оборудование используются больше 20 лет. Так, в Чешской республике за последние 5 лет реконструированы градирни практически всех ТЭЦ.

Влияние атмосферных охладителей (градирен) на окружающую среду в настоящее время является предметом пристального внимания широкого круга специалистов. Объясняется это тем, что тепловые выбросы ТЭС и АЭС становятся равноценными по количеству энергии некоторым атмосферным процессам. Например, в местах сосредоточения больших ТЭС и АЭС наблюдается повышение температуры окружающей среды, изменяется ветровой режим, повышается влажность воздуха и т.д. Особой проблемой являются вынесения в атмосферу с влагой химических и биологических примесей, в том числе болезнеобразующих бактерий, на расстояние до нескольких сотен метров. Непосредственная близость расположения некоторых предприятий к жилым домам приводит к повышению влажности воздуха, а зимой к обледенению окон.

Из большого количества вопросов, связанных с этой проблемой, особое внимание следует уделить капельному выносу из вентиляторных и башенных градирен, что более всего влияет на окружающую среду. Капельная влага, которая выносится из градирни в результате ее повреждения, влияет на окружающую среду, в результате чего наблюдается туман, выпадение сконденсированных капель в направлении ветра, увлажнение территории, реже - образование туч. В холодную пору года усложняется движение на транспортных магистралях, могут выйти из строя прилегающие линии электропередачи и подстанции, а что главное, из оборотных систем ТЭС и АЭС бесповоротно теряются значительные объемы воды, что отрицательно сказывается на воспроизводящих возможностях водных ресурсов.

Кроме этого, даже при незначительном боковом ветре будет наблюдаться значительный вынос влаги через входные окна. При этом затраты воды на подпитку составят 5 ± 0,5% при максимально допустимой норме - 2%, что приведет к увеличению расхода воды на подпитку и ухудшению экологического состояния вокруг градирни.

Потери воды при расходе воды в оборотном цикле 12 000 м³/час и перерасходе воды на подпитку равном 2% составят 1 920 000 м³/час (при количестве рабочих часов 8 000 в год), что при минимальной цене на техническую воду 0,04 долл. США/ м³ составит 76 800 долл. США в год.

Таким образом, для успешной эксплуатации оборотных циклов в населенных районах и промышленных центрах для сохранности окружающей естественной среды, особое внимание следует уделить эффективной работе вентиляторных и башенных градирен. За последние несколько лет технология проектирования и изготовления комплектующих для вентиляторных и башенных градирен усовершенствовались настолько, что даже разработки сравнительно недавних времен, которые сохранились в неплохом состоянии, значительно им проиграют. Поэтому даже в случаях, когда градирня «успешно» работает и удовлетворяет все потребности в охлаждении, существует смысл провести реконструкцию и обновить комплектующие. Не говоря уже о тех нередких случаях, когда состояние градирни не разрешает нормально эксплуатировать водооборотный цикл. Выбор конкретной схемы реконструкции должен разрабатываться непосредственно в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов. Один из наиболее распространенных вариантов реконструкции предусматривает неполный демонтаж старых конструкций и комплектующих, и использование бассейна и другой инфраструктуры для установки новых блочных градирен.

Анализ возможных путей энерго- и ресурсосбережения без значительных при этом капитальных затрат на ТЭС и компрессорных станциях показал, что резервом оперативного и малорасходного решения этой проблемы является реконструкция действующих градирен.

От эффективности работы градирен зависит степень реализации преимуществ систем оборотного водоснабжения в техническом и экологическом аспектах по сравнению с прямоточными системами, а также производительность технологического оборудования, качество и себестоимость выпускаемой продукции, удельный расход сырья, топлива и электроэнергии. Кроме того, эффективная работа градирен, их правильная эксплуатация разрешает значительно уменьшить использование производством природных ресурсов, энергопотребление и существенным образом ограничить отрицательное влияние на окружающую среду.

Соответственно разработанной методике расчета для турбоблока мощностью 1 000 МВт снижение температуры циркуляционной воды на 1°С существенным образом влияет на экономию условного топлива d/dt_2B, (тыс.× т)/год ×°С (см. рис. 1).

При снижении температуры циркуляционной воды лишь на 2°С, время окупаемости работ по реконструкции составляет:

- для градирни турбоблока мощностью 1000 МВт - от 4,5 до 7 месяцев;

- для градирни турбоблока мощностью 310 МВт - от 5 до 7 месяцев.

Основу реконструкции градирен составляет установка оросителя с гофрированных ПВХ листов, который обеспечивает наибольшую поверхность соприкосновенья для тепломассообмена воды с воздухом, водоуловителя с высокой улавливающей способностью (до 0,01%) и форсунок. Материал оросителя и водоуловителя трудногорюч.

Так, в процессе предварительно проведенного обследования и анализа существующего состояния в 2000 году башенной градирни №2 Симферопольской ТЭЦ площадью орошения F=1 600 м² производительностью по воде 10 000 ÷ 12 000 м³/час была выявлена необходимость замены деревянного оросителя, который в процессе эксплуатации вышел из строя и разрушился, а также полного восстановления водораспределительной системы из-за присутствия сквозной коррозии. Сама градирня на тот момент работала в брызгальном режиме, что разрешало обеспечивать температурный перепад Δt,°С (разность между температурой нагретой воды t₁ и температурой охлажденной воды t₂) всего лишь 8°С (см. рис. 2).

Благодаря проведенной реконструкции путем установки 1 яруса оросителя с гофрированных ПВХ листов и оросительных форсунок типа РТ-240 (см. рис. 3), температурный перепад Δt,°С на градирне увеличился с 8°С до 11÷14°С в зависимости от температуры атмосферного воздуха, что разрешило значительно повысить показатели производительности и экономии использования сырья всем производством.

Но учитывая тот факт, что в абсолютном большинстве градирни построены 20÷40 лет тому назад и к настоящему времени существенным образом изношены, то во многих случаях экономически нецелесообразно осуществлять восстановление строительных конструкций. В таком случае рационально демонтировать разрушенную градирню и на ее месте установить блочные вентиляторные градирни серии БВГ в соответствующем количестве исходя из производительности всего оборотного цикла. Градирни данной марки не имеют аналогов в странах СНГ, используются как для строительства новых водооборотных циклов, так и замены типовых градирен во время реконструкции существующих, комплектуются экономичными вентиляторами, специальными форсунками, высокоэффективным оросителем, водоуловителем, что способствует повышению эффективность работы и снижению потребления электроэнергии при уменьшении габаритов. Данные градирни обеспечивают эффективное охлаждение оборотной воды при довольно высокой плотности орошения (до gж=14,5 м³/ м²×час).

Так, на SA «CENTRALA ELECTRІCA DE TERMOFІCARE №1» ТЕЦ-1 г. КИШИНЕВ, Республика Молдова при реконструкции оборотного цикла водоснабжения была осуществлена замена башенной градирни площадью орошения F=800 м² на блочные вентиляторные градирни марки БВГ-600 «МАКСИ» (см. рис. 4).

В процессе разработки технических решений по реконструкции оборотного цикла водоснабжения на данном предприятии была предложена оптимальная схема расположения градирен БВГ-600 «МАКСИ» на железобетонном бассейне с привязкой к существующим опорам, балкам и колоннам. Для эффективной работы вышеуказанных градирен достаточно было задействовать 50% существующего бассейна башенной градирни. Но в данном случае при эксплуатации градирен используется полностью весь объем бассейна. Это разрешает обеспечить более низкие температуры охлажденной воды за счет развитой поверхности бассейна для тепломассообмена воды с воздухом и дополнительного охлаждения воды перед градирнями путем перемешивания с охлажденной водой.

Максимальное использование имеющихся коммуникаций, сетей и насосного оборудования, а также проведение работ по восстановлению бассейна, опорных конструкций, а не строительство и приобретение нового оборудования повлияло на уменьшение стоимости внедряемого проекта реконструкции оборотного цикла водоснабжения с параллельным достижением максимально низких температур охлажденной воды.

Вопрос о снижении себестоимости продукции, в том числе за счет уменьшения затрат электроэнергии, стоит очень остро перед каждым руководителем предприятия. Почти каждое предприятие горно-металлургического комплекса имеет собственную электростанцию для изготовления электроэнергии на собственное производство. Так, например, на Ясиновском коксохимическом заводе среднечасовое потребление электроэнергии составляет 11,5÷12,5 МВт, что обеспечивается генератором мощностью 12,5 МВт. В состав электростанции, как правило, входят турбины разных типов, генератор, циркуляционная система водоснабжения и вентиляторные градирни.

Рассмотрим экономию электроэнергии на примере одного из металлургических предприятий Донецкого региона. При осуществлении реконструкции оборотного цикла водоснабжения выполнено частичную модернизацию многосекционных вентиляторных градирен типа ВГ-70. Предприятием ЗАО СП «БРОТЕП-ЕКО» осуществлена поставка отдельных технологических комплектующих (водоуловителя, оросителя, оросительных форсунок, вентиляторных установок в комплекте с рабочим колесом, диффузором и электродвигателем), а также многофункциональных систем управления и контроля работы вентиляторных установок и градирен вообще (далее по тексту СУиК). На сегодняшний день согласно условиям подписанного Договора выполнена частичная поставка вентиляторных установок и многофункциональных СУиК в количестве 11 /одиннадцати/ штук. Вентиляторные установки были укомплектованы 2-х скоростными тихоходными асинхронными электродвигателями нового поколения серии РМН. СУиК разрешает автоматически переключать число оборотов в соотношении 1:2, т.е. переходить с первой скорости на вторую и наоборот в зависимости от атмосферных параметров, в частности температуры воздуха по «влажному» термометру, и тем самым регулировать электропотребление не только на протяжении конкретной поры года, но и на протяжении отдельных суток. Температура воздуха по «влажному» термометру является фактической границей охлаждения оборотной воды на градирнях и может достигать своих критических значений для работы градирен несколько раз на протяжении одних суток.

В то же время стоимость электродвигателя составляет около 70% от общей стоимости всей вентиляторной установки. Для обеспечения продолжительной, эффективной эксплуатации и предупреждения преждевременного выхода из строя такого дорогого оборудования как электродвигатель вентиляторной установки, ЗАО СП «БРОТЕП-ЭКО» осуществляет автоматизацию работы градирни с возможностью ручного управления и комплектует градирни системой управления и контроля (см. рис. 5). СУиК выполняет мониторинг и диагностирование основных параметров работы электродвигателя - температуры подшипников, обмоток статора, входной воды на градирню, величину вибрации, и осуществляет автоматическое выключение/включение соответственно при превышении и стабилизации данных параметров. Своевременное выкключение электродвигателя вентиляторной установки, в частности при температуре входной воды меньше 15°С, разрешает избежать обледенения, разрушения и соответственно обвал под влиянием увеличения собственного веса почти вдвое отдельных технологических элементов, таких как лопасти рабочего колеса, ороситель и непосредственно сам двигатель. Для осуществления плавного пуска/остановки, переключение скоростей электродвигателя и соответственно предотвращения возникновения значительных нагрузок пусковых токов, СУиК комплектуется устройством задержки времени. При этом количество пусков/остановок электродвигателя на протяжении одного часа также строго ограничивается (не больше трех раз), что наиболее актуально в период пусконаладочных работ вентиляторной установки. СУиК разрешает осуществлять диспетчеризацию, т.е. передачу данных на центральный компьютер.

Учитывая собственные наработки в сфере автоматизации работы вентиляторных установок и вообще всей градирни по желанию Заказчика ЗАО СП «БРОТЕП-ЭКО» может осуществить поставку двигателей с частотно регулированными электроприводами. При использовании частотно регулированных электроприводов исключаются потери на пусковые тока, снижается среднее электропотребление двигателя.

Согласно исследованиям НИИ электроэнергетики США, переход от метода аварийного обслуживания (от аварии до аварии) к методу диагностирования фактического технического состояния машинного оборудования разрешит обеспечить экономию затрат на обслуживание около 47%. Аналогично, переход от метода планово-предупредительного обслуживания к обслуживанию по фактическому состоянию разрешит обеспечить экономию затрат на обслуживание около 32%. Исходя из выше приведенного, создание и внедрение системы мониторинга и диагностирования электродвигателей быстро окупается.

Имеющиеся наработки, опыт реконструкции градирен ТЭС и промышленных предприятий, а также наличие большой гаммы современных материалов, комплектующих и оборудования, которые используются для восстановительной реконструкции или модернизации градирен, позволяют реализовывать проекты разной сложности и модификаций. При этом решаются вопросы экономии воды и снижения выбросов за счет уменьшения выноса воды, снижения эксплуатационных затрат на счет применения долговечных комплектующих.

Журнал "ОйлМаркет" 01.2011

специальные Градирни для предприятий нефтегазовой отрасли северных регионов

Модельный ряд блочных вентиляторных градирен производства АО «БРОТЕП-ЭКО» пополнился новыми разработками. В 2010 году для Ачинского нефтеперерабатывающего завода была разработана, изготовлена и поставлена вентиляторная градирня 2БВГ-42 «МАКСИ» (БВГ-600 «МАКСИ» М1) предназначенная для работы в суровых условиях Красноярского края, где температура воздуха в зимний период может опускаться до -60°С.

Учитывая особенности климата данного региона каркас градирни, ограждающие конструкции и переходные площадки изготовлены из хладостойкой низколегированной конструкционной стали марки 09Г2С обработанной, для предотвращения возникновения коррозии, методом горячего цинкования. Хладостойкость данной марки стали позволяет обеспечить жесткость и надежность конструкции при температурах атмосферного воздуха до -70°С.

Конфузорно-диффузорная часть, водораспределительная система, обшивка и опорные конструкции для укладки блоков оросителя и водоуловителя градирни изготовлены из ПАС (полиэстер армированный стекловолокном). Данный материал обеспечивает антикоррозионную стойкость и долговременную работу основных технологических элементов градирни, находящихся в зоне пагубного влияния влажного воздуха, нередко содержащего агрессивные вещества, что актуально для предприятий нефтеперерабатывающей и химической отраслей промышленности.

Материал ПАС сочетает в себе все положительные характеристики дерева, металла и пластика, не имея при этом их недостатков. По теплопроводности стеклопластик близок к дереву (0,25-0,3 Вт/м×К), но в отличие от дерева он не боится ни сырости, ни плесени. Горение не поддерживает, при недолгом воздействии открытого пламени лишь слегка разрушается его верхний слой, при длительном – повреждения более серьезны, однако ни в том, ни в другом случае ядовитых или вредных для организма веществ не выделяется. По прочности стеклопластик сравним со сталью (предел прочности на сжатие - от 410 до 1180 МПа, а на изгиб - от 690 до 1210 МПа), однако не подвержен коррозии и окислению. При понижении температуры окружающей среды прочностные характеристики ПАС только повышаются. Согласно испытаниям, долговечность конструкций из ПАС рассчитана на полвека, а на практике они успешно используются уже в течение 25 лет.

Конструктивные элементы каркаса градирни, работающие под постоянной нагрузкой, а также отдельные комплектующие такие как, опорная рама под вентиляторную установку, крепежные элементы и оросительные форсунки изготовлены из нержавеющей стали.

Эффективность и надежность долговременной работы градирни непосредственно зависит от оросителя, его модификации и материала изготовления. В данном проекте применен ороситель из гофрированных ПАС (толщина листа не менее 2÷3мм).

Учитывая климатические особенности северного региона, в градирне применен специальный метод укладки блоков оросителя для предотвращения попадания воды и льдообразования на стенках градирни в процессе работы при отрицательных температурах. А поворотные пластины в жалюзийных блоках позволяют регулировать количество холодного воздуха, попадающего в градирню.

Все материалы, примененные в данной градирне, соответствуют требованиям к оборудованию, работающему в агрессивной среде нефтеперерабатывающих и химических предприятий при отрицательных температурах северного региона.

Градирня оснащена автоматической системой управления и контроля с частотно-регулируемым электроприводом, которая обеспечивает:

- ручное и автоматическое управление скорости вращения вентиляторов в зависимости от температуры охлаждённой воды для предотвращения льдообразования в зимний период (датчики температуры входят в комплект),

- защитное отключение и автоматический запуск каждого двигателя,

- включение вентиляторов на реверс для борьбы с обледенением.

- осуществление пуска двигателя в щадящем для него и пусковой аппаратуры режиме и повысить за счёт этого их надёжность;

- полную защиту вентиляторной установки от повышенной вибрации при нарушении целостности диффузора и рабочего колеса, их обледенении и т.д.;

- возможности вывода информации на пульт диспетчера.

Технические характеристики градирни 2БВГ-42 «МАКСИ» (БВГ-600 «МАКСИ» М1)

Проектные данные

Ед. изм.

Значение

Вид градирни

Противоточная

Количество секций

шт.

2

Расположение секций

Линейное

Производительность по воде

м³/час

200÷600

Габаритные размеры градирни (длина х шир. х выс.)

мм

8400х4200х5750

Давление в системе водораспределения

м.вод.ст

3

Тип соединения мотора и вентилятора

Прямой

Диаметр вентилятора

мм

2 х 2400

Степень защиты электродвигателя

IP55

Взрывозащита

1Exd IIBT3 (или 1Exd IIСT4)

Количество фланцев ввода воды

мм

2x200

Масса градирни (сухая) не более

кг

6 400

BUSINESS JOURNAL «INTELNEWS»
UKRAINE’S LEADING ENGLISH-LANGUAGE NEWS AGENCY
(SPECIAL ISSUE: KIEV REGION)

NOVEMBER, 2007

ACCORDING TO THE LAWS OF ECO-FRIENDY ENERGETICS

Water is a priceless gift of nature. Among all ways to use water the mankind knows one more very important way - industrial usage of water. no enterprise can work without it. how to provide constant supply production with industrial water? how to separate heat from industrial appliances and use minimal amount of water? in brotep-eco cjsc in brovary you can receive the answer.

optimal variant which allows decreasing usage of water by 95 % was found here. in brotep such appliances as coolers are produced. we have asked the chief of THE ENTERPRISE. Mr. MYKHAILO HRYSHCHUK ABOUT THE ACTIVITY AND PERSPECTIVES OF THE ENTERPRISE. - Mr. Hryshchuk, please, tell us about the gadgets you produce.

- The kind of our production has been known to producers long time ago. There were coolers in soviet times. They are essential. And our cooler build according to the new technologies is very necessary now. On the one hand it saves ecology on the other - it is a real economy of energy resources. And by the way due to this factor we think about competition in Ukrainian market as well. West European and Russian producers will bring their production to Ukraine and it will be more difficult for us to work. But competition makes us develop. And it is a positive side. That is why our credo is developments, discoveries, research.

- What does cooler mean? - These are huge industrial coolers of water, or simply cooling towers. When after some production process where high temperatures were used, water which cooled this process needs to be cooled as well. For that purpose one uses cooler. They are placed on the territory of the plant. The water passes through definite circle and then is used for production again. In such a way there is a closed process. Earlier when nobody paid attention to ecology and water was taken from a hole, river or lake and worked warm water was poured off into the environment it made harm for nature. Whole lakes were contaminated, fish died changed the eco-system. This is on the one hand and now on the other. If these are big coolers, for example, in chemical plants which work badly, chemicals penetrate into water and atmosphere and ruin environment. In winter in frosty weather water from cooler can appear on the transmission facilities which can cause icing of wires and they can break off. We had such examples in the past. This is ecological factor. And economic as well. There are big coolers on the enterprises. They are outdated because need huge energy consumption. We produce small coolers which perform the same function but need less energy. That means that one can make 4-times smaller cooler and it will use 4-times less energy. All secrets are in the technological part of the cooler. Our team is constantly working on this question. It would be a mistake to open the technological side of cooler but I will say that they almost do not make emissions. Cooler should be safe and water saved.

- How long has been your enterprise working? - 17 years already. We are one of the oldest non-state enterprises in Brovary. It was not easy for us to survive. Our ideas and production were in demand but enterprises stopped, their work, went bankrupt and we had very little orders. And to survive besides our main work we run additional business. We tried many things. We were engaged in building, insurance business, mounted money depositaries for banks. We even had our own trade network. Because enterprises paid us not with money but with their production. We sold it and added something else. We even had our own bees. We received poison for pharmacy. But for 12 years we engaged only in our main business - produce and set coolers. Together with us other enterprises stood on their feet and our service is needed.

We have developed. We have our own plant, built our office and build our perspective. - How does the technology of production change? - Considerably. If in soviet times coolers were made from metal and even wood, today we work with polymers. All parts of the cooler are made from modern polymers. Our products are compact, esthetic, and economic and have the same capacity as the old big ones. We were one of the first in Ukraine to produce polymer irrigators. But they were already known in the world though in our country they were not produced. We began co-operation with Check firms which were engaged into the same production. We went to Check republic to exhibitions and enterprises.

Once we took presentation letters with our production and hoped that somebody would make deal with us and order products. But our hopes dfd not come true. But we brought many lessons, useful information, and experience with us. We got acquainted with American specialists and soon went to America. There we signed agreements on purchase of component parts. We got information about international institute of coolers. So we got the access to the data base of the institute CTI. This helps us to develop. - Tell us, please, where do you take workers and how do you teach them? - People are the big treasure of the enterprise. And every our employee deserves recognition. But I will speak about one person the generator of the most ideas which we later implemented. This is Mr. Andriy Nedilko. He is the technical director and brains of the enterprise. The matter is that our products are not standard. We make orders for particular enterprise. So we can consider each our product to be exclusive. It is not easy. That is why we have creative team which is devoted to work. We have a serious designer's department which solves difficult questions and should satisfy the customer. Our people like and value their work. I remember difficult times when we could not pay salary for two months. And then I said that we would work half-time because did not have money for salary. But people agreed to work full-time for half-salary. It was really astonishing. Later we got out of crises and paid full salary but nobody forgot about that situation. We have a stable team. We have 5 employees who work with us 16 years and 10 who work 10 years. Of course we teach youth. Now we can advice others how to work in our branch. Our advice is listened to. We conduct studies. This October our specialists were in seminar in Kharkiv, hold lectures. They were not only attentively listened to but also given questions after thesis and people even argued between themselves. Our enterprise is growing. We have a lot of awards. According to the business-rating (where such factors are taken into account: work productivity, production volume and level of salary) we took second place in our branch in Ukraine. - Where is your production realized now? - First of all in Ukraine. But we also import our goods abroad to Russia, Estonia, and Lithuania. We work with Moldova. Worked with Byelorussia for a long time. But now they prefer native producers. Now we develop relations with Georgia. Co-operate with Bulgaria, Serbia and even Greece.

That is why we constantly implementing innovations because only in that way we can be in good level.

ЖУРНАЛ ДЕЛОВАЯ ПАНОРАМА
№2 2008 ГОД

НОВЫЕ ГОРИЗОНТЫ С СИСТЕМОЙ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА СОГЛАСНО ISO 9001:2000г.

Известно, что эффективность деятельности предприятий в определяющей степени зависит не столько от имеющихся ресурсов, сколько от умения грамотно ими управлять.

В каждой стране, в том числе и в Украине, можно назвать сотни предприятий, имеющих сертификат соответствия стандарту IS0 9001, на которых повысились культура менеджмента и авторитет у потребителей, успешно решаются социально-экономические проблемы.

В условиях рыночных отношений качество производимой продукции становится важнейшим фактором в конкурентной борьбе.

Это очень хорошо понимают отечественные предприятия, одно из которых - ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО, СОВМЕСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "БРОТЕП-ЭКО", обратилось в Киевскую торгово- промышленную палату с просьбой о помощи в разработке системы менеджмента качества согласно международным стандартам серии ISO 9000.

ЗАО СП "БРОТЕП-ЭКО"

ЗАО СП "БРОТЕП-ЭКО" работает в сфере энергосберегающих технологий промышленного водоснабжения в составе холдинга "Бротеп" с 1994 г. Оно имеет опыт строительства, модернизации и реконструкции оборотных циклов на предприятиях всех отраслей промышленности; осуществляет разработку, проектирование, изготовление, монтаж и наладку градирен малой, средней и большой производительности, а также комплектующих к ним с использованием современных технологий.

При производстве градирен используются материалы и комплектующие от лучших производителей. Продукция ЗАО СП "БРОТЕП-ЭКО" поставляется во все области Украины, а также 21 страну, в том числе Литву, Эстонию, Белоруссию, Чехию, Россию, Сербию, Болгарию, Грецию и. др.

Поэтому вопрос внедрения СМК для ЗАО СП "БРОТЕП-ЭКО" был особенно важным.

Специалисты Киевской ТПП на основе международного стандарта серии IS0 9001:2000 г. в короткие сроки разработали и внедрили на предприятии СМК, которая в январе т. г. была сертифицирована "ТЮФ Норд Украина", а уже в феврале состоялась церемония вручения сертификата.

Теперь у предприятия ЗАО СП "БРОТЕП-ЭКО" открываются новые возможности выйти на рынки сбыта своей продукции, а также повысить ее конкурентоспособность.

Лариса Ворошило

начальник научно-методического
центра СЕЙТЕХ Киевской ТПП

Журнал OIL Маркет 07//2008

ЭФФЕКТИВНАЯ ГРАДИРНЯ ОТ «БРОТЕП-ЭКО»

В апреле этого года АО «Лукойл-Одесский нефтеперерабатывающий завод» после двухлетнего перерыва возобновил переработку нефти.

К этому времени на предприятии кроме прочих инноваций были установлены блочные вентиляторные градирни БВГ-300 «БАЗИС» и БВГ-600 «МАКСИ» производства ЗАО СП «БРОТЕП-ЭКО» (Украина), которые предназначены для охлаждения технической воды на предприятиях почти во всех отраслях промышленности, в том числе в химической и нефтехимической.

Эти градирни позволили вдвое сократить потребление электроэнергии для охлаждения прежнего объема сточных вод, что весьма актуально для Одесского НПЗ НК «Лукойл», поскольку предприятие тесно связано с городской системой энергоснабжения.

Принцип работы градирен состоит в том, что нагревшаяся в процессе производства вода по трубам водораспределительной системы подается на форсунки, равномерно распределяющие ее по поверхности оросителя, и, проходя сверху вниз, охлаждается встречным потоком воздуха, который создает вентилятор.

АО «Лукойл-Одесский нефтеперерабатывающий завод» При этом она стекает непосредственно в предназначенный для ее сбора бассейн, куда попадают также и захватываемые потоком воздуха капли воды, которые удерживает специальный водоуловитель. В числе основных конструктивных особенностей данного оборудования — полимерный ороситель, который обеспечивает высокий эффект охлаждения воды при низком аэродинамическом сопротивлении, не засоряется и обладает стойкостью по отношению к низким температурам воздуха; а также входящие в состав вентиляторной установки импортный 2-скоростной электродвигатель типа РМН, рабочее колесо с пластиковыми лопастями и диффузор.

Каркас градирен состоит из металлоконструкций, обработанных специальным высокоэффективным антикоррозионным покрытием. Обшивка состоит из профильных оцинкованных листов с полимерным покрытием или ПВХ листов.

Отметим, что «БРОТЕП-ЭКО» производит вентиляторные градирни уже более 10-ти лет. На сегодня, кроме Одесского НПЗ, компания оснастила аналогичным оборудованием НПК «Галычина» (три БВГ-1000 и три БВГ-600), ОАО «Укртатнафта» (четыре БВГ-1000 и шесть малогабаритных вентиляторных градирен ГМВ-100Н) и ЗАО «ЛИНИК» (пять вентиляторных градирен ВГ-70) в Украине; а также ОАО «Мозырский НПЗ» (ВГ-70) в Республике Беларусь и ОАО «НК «Роснефть — Туапсинский НПЗ» (три БВГ-600) в России.

Кроме того, в ближайшее время «БРОТЕП-ЭКО» установит еще три БВГ-1000 на НПК «Галичина», девять БВГ-600 на Гнединцевском и Качановском газоперерабатывающих заводах ОАО «Укрнафта» и еще по одной БВГ-600 и БВГ-300 на ОАО «НК «Роснефть - Туапсинский НПЗ».

По желанию заказчика градирня комплектуется системой управления и контроля (СУК), которая дает возможность мелко калибровать рабочий диапазон мощности, что, в свою очередь, обеспечивает мобильность управления работой электродвигателя путем подбора необходимой нагрузки в конкретных метеорологических условиях и в зависимости от температуры охлажденной воды на выходе из градирни.

Иными словами, СУК позволяет вести технологичный режим охлаждения воды; осуществлять пуск двигателей с низкими пусковыми токами; переводить двигатель на меньшую частоту оборотов вместо его выключения; что, в совокупности, дает существенную экономию электроэнергии (от 30 до 60%), а также повышает надежность самих двигателей.

сайт создан компанией