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.
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.
