Перспективные технологии для малой энергетики
Новые разработки ЗАО «Эко-Энергетика»

ЗАО «Эко-Энергетика» – компания, несколько лет занимающаяся разработкой и созданием перспективного энергогенерирующего оборудования, предназначенного для интеграции в тепловую схему отопительных и промышленно-отопительных котельных с целью повышения их экономичности посредством перевода в режим мини-ТЭЦ

Предприятием обозначен спектр задач, жесткий график реализации которых поддерживается отлаженной схемой инвестиций, эффективными методами менеджмента, а также научно-технической поддержкой в лице ведущих ученых. Научным руководителем проекта является доктор технических наук профессор В. М. Боровков.

Первоначально в рамках инвестиционного проекта был проведен анализ современных тенденций развития энергетики России как потенциального рынка сбыта создаваемого инновационного продукта. На современном этапе наше государство не в состоянии обеспечить бюджетное финансирование дорогих долгосрочных программ по обновлению и реконструкции крупных ТЭЦ и протяженных тепловых сетей. Развитие малой энергетики могло бы решить данную проблему на период аккумуляции финансовых средств для строительства и ввода в эксплуатацию крупных энергетических мощностей.
Согласно прогнозам РАН в 2005-2010 гг. ввод малых энергоустановок составит до 35 % в общей мощности всех сооружаемых ТЭЦ.
Преимущества источников энергии малой мощности (ИЭММ) заключаются в том, что они не требуют крупных инвестиций, отличаются малым сроком строительства, высокой эффективностью использования топлива, позволяют отказаться от строительства протяженных электрических и тепловых сетей, потери в которых в настоящее время составляют до 30 %, дают возможность использовать местные виды энергоресурсов. Один из наиболее важных факторов, стимулирующих строительство малых независимых энергоисточников, – это, несомненно, низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии.

Высокоперспективной технологией является надстройка уже существующих котельных паровыми противодавленческими турбинами. При этом происходит переход на комбинированный режим работы с выработкой электрической энергии на тепловом потреблении (см. рис.). Огромный потенциал для внедрения паротурбинных установок таким способом обусловливается большим количеством котлов стандартного типа, эксплуатирующихся на промышленных и отопительных котельных, часть энергетического потенциала которых не используется. Например, это касается котлов серии ДЕ (ЗАО ПО «Бийскэнергомаш») с производительностью от 16 до 25 тонн пара в час, которых выпущено более 6000. Выходное давление пара в них зачастую выше, чем требуется потребителю, и поэтому избыток энергетического потенциала «гасится» в специальных редукционно-охладительных установках (РОУ). Надстройка турбины в обвод РОУ может обеспечить дополнительную выработку 50–60 кВт электрической энергии на каждую тонну произведенного пара.

На базе проведенных исследований компания ЗАО «Эко-Энергетика» под руководством опытного конструктора В. И. Ведайко начала разработку винтового парорасширительного агрегата АВПР-1,0. Этот инновационный продукт представляет собой безлопаточную компактную паровую турбину – машину объемного расширения. В корпусе турбины располагаются ведущий и ведомый роторы в виде шнеков-винтов, которые находятся в зацеплении через шестерни связи, исключающие касание роторов между собой во время работы. Пар поступает через входной патрубок. Проходя по винтовому каналу между зубьями винтов, пар расширяется и преобразует свою тепловую энергию в механическую, вращая роторы. Отработанный пар удаляется через выходной патрубок и поступает в технологический цикл производства или бойлерную установку для подогрева сетевой воды.
Работа АВПР в режиме противодавления более надежна, чем у обычных лопаточных турбин, вследствие низкой чувствительности проточной части этого агрегата к наличию влаги в паре. Кроме того, исходя из предыдущего опыта создания подобного агрегата, а также на базе разработок в винтовом компрессоростроении, винтовые паровые машины имеют высокие энергетические показатели и преимущества по другим техническим характеристикам: работают плавно, практически без вибраций и шума; обладают высокой эксплуатационной надежностью и безопасностью. Предполагаемый срок службы таких агрегатов – более 80 000 часов; расчетный расход топлива на 1 кВт/ч вырабатываемой электроэнергии составляет 165–185 г у. т.
АВПР-1,0 может устанавливаться в котельных, работающих на природном газе, биогазе, мазуте, древесных, сельскохозяйственных, твердых бытовых и промышленных отходах и пр. Агрегат может с успехом использоваться в существующих и вновь вводимых котельных для обеспечения электроэнергией небольших поселков и коттеджных застроек с населением около 1200 жителей.
Логично, что рентабельность работы такой мини-ТЭЦ будет тем выше, чем больше разница между закупочными ценами на электроэнергию и расходами, необходимыми на реконструкцию котельных. Но предприятие, как правило, не имеет возможности влиять на закупочные цены, рост которых в настоящее время составляет 15–20 % в год. В то же время необходимые на производство энергии расходы – а именно здесь предоставляется возможность принятия соответствующих мер – напрямую зависят от качества технических решений и от эффективности производства энергии. Современные проекты реконструкции промышленных и районных котельных в мини-ТЭЦ позволяют это сделать без значительных затрат времени и финансовых средств на строительство.
Предварительные оценки говорят о высокой технико-экономической эффективности внедрения разрабатываемой компанией ЗАО «Эко-Энергетика» винтовой паровой машины. Срок окупаемости составит от двух до четырех лет, капиталовложения – 250–300 долл./кВт, себестоимость вырабатываемой электрической энергии – 25–30 коп./кВт/ч. Стоимость отпускаемой котельной теплоты может снизиться на 10–11%, а коэффициент полезного использования (к. п. и.) топлива – вырасти на 15–20%.
Цель разработок ЗАО «Эко-Энергетика», базирующихся на серьезных научно-конструкторских изысканиях, – занять устойчивую позицию на рынке энергооборудования и внести достойный вклад в развитие малой энергетики России.

О. А. Бородина, менеджер проекта ЗАО «Эко-Энергетика», специалист кафедры ПТЭ СПбГПУ

Виктор Иосифович Ведайко – кандидат технических наук (1986 г.), специалист в области винтового компрессоростроения. Имеет 25 авторских свидетельств и более 50 научных трудов. Родился в 1937 г. в Ленинграде.
С 1955 по 1961 год – студент Ленинградского кораблестроительного института, специальность «Судовые двигатели внутреннего сгорания».
С 1961 по 1976 год прошел путь от инженера до ведущего конструктора (1969 г.) на ЦКБ «Компрессор», где занимался разработкой
и внедрением в промышленность компрессорных установок.
С 1977 года – старший научный сотрудник в Ленинградском технологическом институте холодильной промышленности (ЛТИХП) на кафедре «Холодильные машины», с 1991 по 1997 годы – ведущий сотрудник института. Проводил работы по исследованию рабочих процессов холодильных винтовых компрессоров (ХВК), по результатам которых выпущена отраслевая нормаль РТМ 0555-133-87.
В 1991 году организовал конструкторское бюро ООО «ПРО-КОМ», где разрабатывались проекты паровых винтовых турбин для использования в малой энергетике. Руководил созданием первого в мире опытного образца паровой винтовой турбины мощностью 250 кВт, являясь главным конструктором и соавтором международного патента.
С 2003 года В. И. Ведайко – главный конструктор ЗАО «Эко-Энергетика». Занимается опытно-конструкторской разработкой паровой винтовой турбины мощностью 1000 кВт. Разработка защищена патентом.

Валерий Михайлович Боровков – доктор технических наук (1988 г.), профессор, заведующий кафедрой «Промышленная теплоэнергетика» Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Автор более 200 научных трудов и около 50 авторских свидетельств и патентов, обладатель почетных званий «Заслуженный энергетик РФ» (1993) и «Заслуженный работник РАО ЕЭС России» (1996). Родился в 1934 г. в г. Иваново.
В 1957 г. окончил Ивановский энергетический институт (ИЭИ) по специальности «Тепловые электрические станции».
С 1957 по 1974 г. проработал на ГРЭС-8 Ленэнерго, пройдя путь от старшего машиниста турбинного цеха до начальника котлотурбинного цеха, принимая активное участие в изобретательской и рационализаторской работе, модернизации и реконструкции энергетического оборудования.
С 1974 г. работает в СПбГПУ, где его основная научно-исследовательская работа связана с разработкой технологий для повышения маневренности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС.
С 1994 г. возглавляет кафедру «Промышленная теплоэнергетика», где под его руководством проводится ряд прикладных исследований, в частности по переводу действующих отопительных и промышленных котельных в режим мини-ТЭЦ.
С 2003 года является научным консультантом ЗАО «Эко-Энергетика».