ОПК 
25 декабря 2022

АО «Смоленский авиационный завод»: природоохранные технологии в теплоэнергетике

 

ОльгаЩербинаАналитик ИТЦ «Спектр»

Индукционный пароперегреватель и опытный образец пароплазменного горелочного устройства.

Известно, что сегодня актуальной государственной задачей является использование научно-технического и производственного потенциала предприятий оборонно-промышленного комплекса России в интересах обеспечения технологического суверенитета по всем направлениям хозяйственной деятельности. АО «Смоленский авиационный завод» (СмАЗ) (входит в состав АО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение») также является участником решения этой важной государственной задачи.

Завод СмАЗ построил свою простую схему организации такого взаимодействия, смысл которого состоит в привлечении ученых из различных отраслей к созданию высокотехнологичной инновационной продукции гражданского назначения. Так родилось сотрудничество смоленского завода с Донским государственным техническим университетом (ДГТУ), в котором в установленном порядке был организован ресурсный центр «Спектр» (ИТЦ «Спектр»), осуществляющий взаимодействие вуза и индустриального партнера. Название ресурсного центра «Спектр» указывает на перспективное намерение сторон не ограничиваться единственным проектом, а расширять совместную работу по другим смежным направлениям.

Технический совет инженерно-технического центра в кратчайший срок определил в качестве перспективного направления разработку и производство нового оборудования для теплоэнергетики, наиболее консервативной отрасли, где до сих пор доминируют проекты и решения еще с советских времен. В соответствии с выводами экспертов, на российском рынке газовых и жидкотопливных горелочных устройств доля российских производителей составляет 30%, зарубежных – 70%.

Согласно данным статистики (www.gks.ru; infoline.spb.ru), основными зарубежными поставщиками горелок в Россию являются: 49% (4,16 млн долларов США) – Италия; 25% (2,61 млн долларов США) – Германия, 12% (1,7 млн долларов США) – Финляндия. Российские горелки не уступают зарубежным аналогам по техническим характеристикам, и при этом существенно дешевле.

Первым проектом СмАЗ и ДГТУ в рамках деятельности ИТЦ «Спектр» стала разработка пароплазменного горелочного устройства с внутрицикловой газификацией топлива (ППГУ-ВЦГ). Это не только проект 100% импортозамещения, но также инновация, которая обещает высокую эффективность в виде существенной (до 15%) экономии топлива и, главное, – удовлетворение самых строгих требований государственной экологической экспертизы (ГЭЭ) на соответствие новой техники действующему природоохранному законодательству.

В связи с санкционной политикой, проводимой зарубежными странами в отношении России, возникли логистические проблемы с поставками в нашу страну горелочных устройств зарубежных производителей. Появился уникальный шанс перехода к горелкам нового технического уровня собственного производства. На новом уровне в повестке прикладной науки в сфере теплоэнергетики уже используются такие термины, как плазма, водород, экологичность, сверхкритическое состояние воды, связанные с повышением эффективности и безопасности работы теплоэнергетических установок и оборудования.

В качестве первого шага ИТЦ «Спектр» на пути создания инновационного пароплазменного горелочного устройства стала разработка электроиндукционного пароперегревателя – устройства, преобразующего электрическую энергию в тепловую энергию перегретого до закритической температуры водяного пара, принципиально необходимого для функционирования ППГУ-ВЦГ.

При этом от пароперегревателя требовалось иметь минимальные габаритные размеры при высоких показателях эффективности и удельной мощности, почти мгновенное быстродействие, обеспечивать устойчивую работу на низких давлениях (1,5-2 бар), обеспечивать температуру пара на выходе в пределах до 600 °С. Такой пароперегреватель был создан, его электрический КПД (эффективность) оказался равным 0,99. Специалисты в данной области техники могут подтвердить, что достигнутые характеристики – это реальные технические преимущества. Авторы, принимавшие участие в разработке индукционного пароперегревателя, изучив до мельчайших подробностей все физические принципы его работы и публикации об известных похожих устройствах, констатируют, что у данного пароперегревателя в настоящее время аналогов не существует. В рамках действующей НИОКР проведены соответствующие научные исследования, получены два патента РФ, опубликованы три актуальные статьи в научно-технических изданиях.

Завод СмАЗ разработал модельный ряд пароперегревателей, подготовил соответствующую рекламу и предложил рынку уникальную продукцию – индукционные пароперегреватели серии ИПП – СмАЗ. К преимуществам пароперегревателя СмАЗ в сравнении с существующим оборудованием следует отнести широкий диапазон регулирования производительности, давления и температуры пара на выходе. Для эксплуатации устройства не требуется специальная подготовка операторов. Пароперегреватель не относится к опасным производственным объектам, не подлежит регистрации в Ростехнадзоре по критерию малого внутреннего объема парогенерирующего нагревательного элемента, легко встраивается в автоматизированные системы и обладает высоким быстродействием пуска/остановки. Такой пароперегреватель (ИПП) пригоден для использования не только в горелочных устройствах.

Потребителями новых индукционных пароперегревателей являются пищевая и перерабатывающая промышленность, топливо-энергетический комплекс, ЖКХ, строительные организации, предприятия переработки и утилизации отходов, сельское хозяйство и др. Можно с уверенностью сказать, что тепловые машины и аппараты, связанные с преобразованием электрической энергии в тепловую энергию пара, востребованы практически во всех отраслях народного хозяйства.

Предварительную оценку инновационной продукции СмАЗ проводит на выставках: это не только «фирменные» площадки, как Международный авиационно-космический салон «МАКС-2021», Международный военно-технический форум «Армия-2021» и «Армия-2022», но и гражданские: Aquatherm Moscow 2022 – самая крупная выставка в России и странах Восточной Европы комплексных инженерных решений, Международная выставка технологий и оборудования для обращения с отходами WasteTech 2022.

Анализ контактов на выставках выявил группу потребителей, которые заинтересованы в приобретении инновационных пароперегревателей для решения специфических задач, например, для повышения эффективности работы теплоэнергетических установок с двигателями внутреннего сгорания, для управления течением химических реакций в камерах пиролиза и термолиза. Технические преимущества предлагаемых пароперегревателей делают возможным создание безопасных устройств для приготовления пищи с помощью пара, камер обеззараживания, а также высокоэффективных и безопасных установок раскоксовки двигателей внутреннего сгорания и т.п. Это свидетельствует о возможном увеличении числа потенциальных потребителей и расширении рынка сбыта данной гражданской продукции.

Что касается горелочных устройств, то их применение на сегодняшний день очень разнообразно, начиная от получения тепла для отопления и/или горячего водоснабжения до их использования в технологических процессах, установках по сжиганию мусора, теплогенераторах, химических реакторах.

Разработчики пароплазменного горелочного устройства предполагают, что оно будет полезно для производителей котельного и бытового оборудования, промышленным предприятиям, использующим котлоагрегаты, крематоры, инсинераторы и печи, применяемые в области термического уничтожения бытовых и промышленных отходов, позволит осуществлять более безопасные и экологичные химические процессы, сокращать затраты на выработку тепловой энергии, использовать низкосортные дешевые виды топлива.

Предварительную оценку инновационной продукции СмАЗ проводит на профильных выставках. Предварительную оценку инновационной продукции СмАЗ проводит на профильных выставках.
Предварительную оценку инновационной продукции СмАЗ проводит на профильных выставках.

Драйвером роста рынка в этом сегменте потребителей являются следующие факторы: физический износ котельных достигает 56,7%, низкий КПД (не превышает 80% на 50% котельных), высокая себестоимость генерации тепла (до 5000-6000 рублей за 1 Гкал) и особенно ориентация отрасли на технический суверенитет.

Учитывая то, что продукция, выпущенная ведущими производителями котельного оборудования в России: ООО «Дорогобужкотломаш», АО «Подольский машиностроительный завод» (ЗиО), ТКЗ «Красный Котельщик», ПАО «Бийский котельный завод», АО «Буммаш», ПАО «БКМЗ», ПАО «Кировский завод, ПАО «Камбарский ЗГО», ООО «Каменский ЗГО», ООО «Белэнергомаш-БЗЭМ» и др., – успешно работает на тепловых электростанциях не только России, но и Беларуси, Болгарии, Вьетнама, Германии, Греции, Казахстана, Китая, Румынии, Украины, Монголии, Узбекистана, Ирана, стран бывшей Югославии и др., можно сделать вывод о востребованности разрабатываемого ППГУ-ВЦГ и в этих странах.

Через контакты на выставках и начавшиеся продажи пароперегревателей смоленскому заводу удалось наладить постоянный диалог с потребителями и отметить, что потребителей прежде всего интересует безопасность теплового оборудования, экономичность, надежность и достаточно продолжительный срок службы. Конкурентными преимуществами при прочих равных условиях в современной теплоэнергетике являются: быстродействие тепловых процессов, сопоставимое с быстродействием электрических процессов, простота и ремонтопригодность конструкции, удобство управления. Пароперегреватели СмАЗ обладают этими свойствами и несомненно занимают лидирующие позиции вследствие применения инновационных технических решений. Разработки вызывают интерес у посетителей выставок и получают высокие оценки профессионалов.

В настоящее время завод и университет завершили второй этап выполнения совместного плана работ. Учеными университета проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские изыскания и завершаются работы по созданию лабораторной установки для испытания опытного образца пароплазменного горелочного устройства с внутрицикловой газификацией топлива.

Авторы разработки с уверенностью смотрят в будущее, убедившись, что разрабатываемое оборудование соответствует современным тенденциям развития мирового технического прогресса. На последней выставке WasteTech 2022 в сентябре этого года к экспонатам СмАЗ проявили интерес московское правительство, а также представители КНДР и КНР, заинтересованные в экспорте производства показанной на выставке продукции в их страны.

Главная задача, которую удалось решить, – это практическое доказательство реальности выбранной стратегии взаимодействия предприятия ОПК и гражданского вуза, объединение усилий для разработки наукоемкой инновационной продукции гражданского назначения. На данном этапе совместной деятельности уже можно гордиться появлением в сфере теплоэнергетики новых современных изделий, которые внесут свою лепту в развитие отрасли. Также важно, что рынок обратил внимание на инновационно-производственную активность завода, и уже с рынка в его адрес поступают новые пожелания и запросы на оборудование, в котором нуждается теплоэнергетика.