Современные технологии сжигания топлива позволят старой газовой котельной греть сильнее, экономя при этом до 20% топлива. Струйно-нишевую технологию сжигания топлива (СНТ) сначала студенты, а потом и научные сотрудники Киевского политеха Михаил Абдулин и Геннадий Дворцин, начали разрабатывать еще для нужд советского ВПК. Но, в отличие от множества своих коллег, лишившихся средств для продолжения исследований вместе с развалом «великого и могучего», они свое дело не бросили. И результат не разочаровал: применение струйно-нишевых горелок, производимых уже коммерческим предприятием изобретателей, сегодня не только закладывается в программу модернизации теплоэнергетики Украины, но и внедряется на предприятиях соседних России, Белоруссии и Польши (Опубликовано в №4.2011г.)

Диссертация – не для пыльной полки

136-2– Еще в 70-х годах прошлого столетия в лаборатории горения теплоэнергетического факультета КПИ проводились исследования струйных систем смесеобразования и стабилизации пламени, – рассказывает Михаил Абдулин. – Результатом этих исследований в середине 80-х стала кандидатская диссертация «Струйно-нишевая система смесеобразования и стабилизации пламени» и ряд авторских свидетельств СССР. Позже я продолжил исследования, изложив их результаты уже в докторской диссертации. В начале 90-х на начальном этапе внедрения были созданы первые промышленные горелочные устройства, реализующие струйно-нишевую технологию сжигания топлива.
Позже мы создали горелочные устройства и назвали их «СНГ» (струйно-нишевая горелка). При эксплуатации огнетехнических объектов были обнаружены недостатки конструкции ГУ, которые приводили к их перегреву, короблению и нарушению рабочего процесса. В ходе совершенствования конструкции появились горелочные устройства, которые потом получили название «СНГ» (струйно-нишевая горелка), в которых был учтен большой опыт их эксплуатации, что существенно увеличило эффективность ГУ. В 2007 году были созданы новые горелочные устройства «СНТ», а в 2009 году – новейшая разработка «ВРАД СНТ», реализующая новую ступень развития струйнонишевой технологии – технологию сжигания газа в газодинамических «вихревых реакторах» АбдулинаДворцина. ВРАД является логическим результатом исследований и развития «вихревых» технологий сжигания топлива для огнетехнических объектов с различным уровнем температур рабочего тела, объемной теплонапряженностью топочного пространства, полями скоростей потока и т.д.
Сегодня универсальная высокоэффективная технология, реализованная в горелочных устройствах

137-1СНТ, может применяться везде, где происходит горение топлива, в том числе на котле в частном доме.

А пока разработки киевских ученых активно внедряют на промышленных предприятиях Украины, России, Белоруссии, Польши. Эффективное изобретение заинтересовало и отечественные госслужбы, призванные внедрять экологические нормы Киотского протокола и изыскивать пути экономии дорогого экспортного сырья. Согласно комментарию члена-корреспондента НАНУ, доктора технических наук Натальи Фиалко, применение струйно-нишевых горелок уже закладывается в государственные программы модернизации теплоэнергетики Украины.
«Перспективы их внедрения колоссальны, – утверждает эксперт. – Эти ученые совершили мощный прорыв в теплоэнергетике, не только разработав высокоэффективное устройство, но и сумев наладить его промышленное внедрение. Оно уже экономит сотни миллионов кубометров газа».

Загадка технологии: практика эффективнее теории

– Для эффективного сжигания газ надо хорошо перемешать с воздухом и сжечь, причем за доли секунды, – объясняет принцип изобретения Михаил Абдулин. – В струйно-нишевой системе в широких пределах изменения режимных факторов (скорость газа, воздуха, давление, температура) реализуются устойчивые и легкоуправляемые вихревые структуры с высокой интенсивностью турбулентности потоков горючего и окислителя, а также зоны обратных токов, обеспечивающие качественное смесеобразование с необходимым уровнем горючей концентрации и надежную аэродинамическую стабилизацию горения. Объем вихрей на несколько порядков меньше, чем в традиционных вихревых ГУ, поэтому их влияние на пульсации в топке котла, а также эрозийное влияние на амбразуру и другие элементы котла относительно небольшое. Малый объем вихрей позволяет проводить пуск и эксплуатацию ГУ с малым расходом газа, что обеспечивает безопасность пуска и увеличивает межремонтный период эксплуатации оборудования. Улучшение смесительных свойств ГУ повышает надежность работы при предельно малых коэффициентах избытка воздуха, что увеличивает среднюю температуру факела в топке при высокой степени ее равномерности. Эти преимущества струйно-нишевой системы позволяют увеличить тепловосприятие радиационной части и приводят к снижению температуры уходящих газов, так как количество тепла, переданное радиационным излучением в топке, пропорционально температуре факела в четвертой степени. Повышение среднего уровня температуры, ее равномерность в топке котла вследствие оптимального смесеобразования сопровождаются значительным уменьшением неравномерности тепловых потоков, что повышает надежность работы котла в целом. Упорядоченная структура течения горючего и окислителя в ГУ со струйно-нишевой системой обеспечивает самоохлаждение элементов ГУ за счет теплообменных процессов при подогреве воздуха и газа. Одной из особенностей струйно-нишевой системы является малое гидравлическое сопротивление по трактам горючего и окислителя, что позволяет значительно снизить давление газа и воздуха при эксплуатации ГУ. Все это позволяет данной технологии сжигания оптимально вписаться в сложную аэро-термо-химическую схему огнетехнического объекта.
После закрытия государственной программы ученым удалось создать свое предприятие – научно-технический центр «Флогистон», а позже – Научно-производственное объединение «СНТ». Работали в экстремальных условиях. Например, на Побужском ферроникелевом комбинате модернизировали четыре печи. Предложили поставить струйно-нишевые горелки на одну печь за свои средства. Если при том же уровне вырабатываемого тепла появится экономия газа, в качестве оплаты согласились на половину стоимости от сэкономленного за два года. В результате объем сжигаемого в печи газа после установки новых горелочных устройств уменьшился на 20%!

Очень важная особенность применения СНТ – устойчивость пламени при любом давлении газа.

При снижении тепловой нагрузки до 20% от нормы другие горелки гаснут, эта же продолжает действовать вопреки нестабильной работе газоподводящего оборудования.
138-11 139-1Сегодня количество горелочных устройств, реализующих СНТ, и установленных на самых различных предприятиях, уже превышает тысячу. Создаются новые типы горелок, работающих на комбинированных видах топлива (газомазутные, работающие на газовой смеси, в том числе с использованием коксового, доменного и близких к ним по составу газов). Накоплен уникальный опыт малозатратной модернизации морально устаревшего парка огнетехнического оборудования (ЖКХ, промышленность, сельское хозяйство и т.д.) с экономией от 5 до 80% горючего, до 50% электроэнергии, с увеличением межремонтного периода, снижением уровня экологического воздействия и т.д. НПО «СНТ» имеет необходимые разрешения на проведение всех видов проектных, монтажных и наладочных работ в Украине, России и Белоруссии и является единственным разработчиком и лицензированным изготовителем горелочных устройств «СНТ» и «ВРАД СНТ». Техническими службами предприятия осуществляется разработка, серийное изготовление и внедрение (проект, монтаж, наладка) сертифицированных энергоэффективных горелок типа СНТ, созданных на базе струйно-нишевой технологии сжигания топлива, с использованием которых проводится малозатратная модернизация «под ключ» котлов всех типов (ВК, НИИСТу-5, ДКВР, КВГ, ТВГ, КПА, КВН, Е, ДЕ, КВГМ, ПТВМ, ОП, ГМ, БКЗ), металлургических и промышленных печей, сушилок, камер сжигания и т.п. Например, модернизация старых (более 20 лет) котлов типа КВГМ, ПТВМ повышает их КПД на 1,5-3% выше паспортных данных, для НИИСТу-5 достигается КПД до 90%.
С использованием СНТ уже модернизировано свыше 700 котлов более 40 типов (от контактных водонагревателей мощностью 50 кВт до крупных энергетических котлов производительностью около 200 т пара в час), десятки типов печей (от мини-печей для плавки базальта с расходом газа 10 м3/ч до 70-метровых вращающихся печей и мартенов с расходом газа более 5 000 м3/ч), теплотехническое оборудование спиртовых и сахарных заводов, комбинатов строительных материалов, большое количество печей и сушек в разных отраслях промышленности. СНТ не только работает на новом оборудовании, но и позволяет достаточно быстро модернизировать морально устаревшие огнетехнические объекты, обеспечивая технические характеристики на уровне лучших мировых показателей по экономичности, экологической безопасности и надежности работы. Срок окупаемости такой модернизации только за счет экономии топлива не превышает одного года эксплуатации. При этом имеют место значительная экономия электроэнергии, существенное увеличение межремонтного периода работы объектов, повышение уровня безопасности и т.д. В настоящее время сертифицировано 64 модели универсальных ГУ СНТ.

Информация к размышлению

Весь комплекс модернизации струйно-нишевой технологии для котла на 5 гигакалорий (средняя коммунальная котельная) окупается за отопительный сезон в течение полугода за счет экономии газа. Стоит такая модернизация около 300 тыс. грн.

Инна Тесленко,
заместитель главного редактора журнала «Зерно»