 |
Исследования по проблемам энергетики.
|
|  |
Развитие технологий и системных подходов к проблеме энергосбережения
одно из важнейших направлений в деятельности Отделения.
Ученые Сибирского энергетического института им. Л.А.Мелентьева
подвели итог цикла своих работ по развитию теории и методов
системных исследований в энергетике применительно к новым
социально-экономическим условиям, по методам оптимального
управления развитием и функционированием электроэнергетических и
больших трубопроводных систем. Результаты этих исследований
опубликованы в пяти монографиях.
В том же Институте в рамках исследований перспективных
комбинированных энерготехнологических установок (ЭТУ)
разработаны математические модели и методы для оптимизации
схемно-параметрических решений и анализа условий экономической
эффективности установок комбинированного производства
электроэнергии и метанола из углей.
Выполненные с помощью этих моделей исследования эфективности ЭТУ на углях
Восточной Сибири дали следующие результаты:
- оптимальные соотношения производительности ЭТУ по
электроэнергии и метанолу;
- безусловная экономическая эффективность производства
метанола из угля при средних ценах химически чистого метанола
на мировом рынке (рентабельность - 21,7%, период возврата
капиталовложений - 11 лет);
- достаточная привлекательность производства метанола при
реализации в восточных районах страны по ценам дизельного
топлива (рентабельность - 19%, период возврата капитала - 12
лет);
- целесообразность использования метанола из угля в качестве
заменителя мазута в случае роста цен на нефтепродукты и
ужесточения экологических ограничений.
В рамках исследований энергетических основ создания нового
поколения энергетических технологий и установок, в Институте теплофизики показано, что на поверхностях, обедненных центрами парообразования, возникновению кризиса в воде предшествует распространение фронтов испарения. Нижняя граница для
критических тепловых потоков при нестационарном тепловыделении
совпадает с критическими тепловыми потоками при стационарном
тепловыделении.
Создана физическая модель фронта испарения. Параметры пара
рассчитывались по неравновесной теории испарения с учетом
динамики пара в Навье-Стоксовской области. Достоверность модели
подтверждена сравнением с экспериментальными данными.
Одно из основных перспективных энергетических решений -
использование водоугольных суспензий (ВУС) на основе углей
различных типов и месторождений. Особенно большой интерес
представляет исследование горения дешевых высококалорийных, но
низкореакционных углей Листвянского месторождения Новосибирской
области с высокореакционными, но низкокалорийными газовыми и
бурыми углями Кузбасса и КАТЭКа. В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе на базе созданного комплекса экспериментальных стендов проведено комплексное исследование процессов
воспламенения, горения и газификации одиночной капли топлив.
Предложен рецептурный состав композитных (высокореакционных и
низкореакционных) водоугольных суспензий на базе углей названных
месторождений. Изучены их реологические свойства применительно к
трубопроводному гидротранспорту.
На рисунке 58 видно, что время горения в
существенной мере зависит от состава композита - соотношения
высоко- и низкореакционных углей. Полученные данные служат
основой расчета новых технологических устройств по горению и
газификации ВУС.
Институтом теплофизики совместно с КазНИИЭнергетики, Гусиноозерской ГРЭС
и СибНИИЭ проведены комплексные теоретические и
экспериментальные исследования плазменного безмазутного
воспламенения углей, а также
электро- и теплофизических характеристик плазмотронов и
источников электропитания, применительно к поставленной задаче.
Крупномасштабное использование плазменной газификации и безмазутного розжига
котлов из холодного состояния проведено на Гусиноозерской ГРЭС и
Улан-Баторской ТЭЦ-4 (республика Монголия). Промышленные
испытания показали хорошую работоспособность плазменного
оборудования в условиях регулярной его эксплуатации в течение
1994-1995 годов. Новая технология снижает выброс оксидов азота и
серы, дает большой экономический эффект.
Полученные экспериментальные зависимости удельных энергозатрат на
плазменное воспламенение от концентрации пыли и качества угля
позволяют производить расчеты вновь проектируемых систем
воспламенения.
Плазменная система безмазутной растопки котлов сдана ведомственной
комиссии РАО "ЕЭС России" и рекомендована ею для внедрения на
котлах, сжигающих энергетические угли Восточной Сибири.
В том же Институте создан не имеющий прямых аналогов
абсорбционный бромистолитиевый тепловой насос, использующий
сбросное тепло, с топкой на газообразном (жидком) топливе
мощностью 2 мВт. Предназначен для получения горячей воды на
нужды отопления, горячего водоснабжения, для нагрева и
охлаждения технологических жидкостей. Насос позволяет сократить
удельный расход топлива на выработку тепла на 40% по сравнению с
котельной.
Представленный на фотографии тепловой насос
изготовлен на Новосибирском заводе "Востоктрансэнерго" и
устанавливается на Новосибирском металлургическом заводе в цехе
горячей прокатки. Завершается изготовление еще двух аналогичных
машин, которые будут установлены на промышленных предприятиях г.
Барнаула.
В Институте химии углеродных материалов на примере баженита,
уникально обогащенной органическим веществом морской
черносланцевой породы, представляющей интерес как возможный
главный генератор нефти в Западной Сибири, одном из крупнейших
нефтегазоносных бассейнов мира, изучен состав первичных
нафтоидов - продуктов экспериментального гидротермального
разложения сапропелитовых углеродистых пород с тем, чтобы
сопоставить эти результаты с данными исследования нафтоидов из
зон гидротермальной активности дна Мирового океана. Показано,
что углеводородная часть нафтоидов из баженита идентична той,
которая образуется в зонах гидротермальной активности океанского
дна, а фракция длинноцепных карбоновых кислот нетипична для
указанных зон и присутствует в заметной концентрации только в
первичных нафтоидах - продуктах очень кратковременного
гидротермального воздействия на сапропелитовый кероген. Получена
информация об основных органических составляющих первичных
нафтоидов из зрелой осадочной породы в сопоставлении с данными
изучения нафтоидов, образующихся из современных, незрелых
осадочных отложений в зонах гидротермальной активности дна
Мирового океана.
В Институте химии и химико-металлургических процессов совместно
с японской фирмой Nippon Brown Coal Liquefaction проведены
сравнительные испытания и сопоставлены показатели каталитической
гидрогенизации бурых углей из различных месторождений Канско-
Ачинского бассейна и ряда образцов бурых углей из Японии,
Канады, Китая и Австралии, используемых в качестве
перспективного сырья для получения синтетического жидкого
топлива. Установлена более высокая реакционная способность
канско-ачинских углей в сравнении с зарубежными углями: при
меньшем газообразовании они дают более высокий выход растворимых
продуктов, в т.ч. на 15% больше, чем австралийский бурый уголь -
базовое сырье для японской технологии.
В Институте химии природного органического сырья в развитие
работ по физико-химическому исследованию окислительной
деструкции органической массы бурых углей в щелочной среде
разработаны научные основы технологии перевода органической
составляющей угля в водорастворимые соединения, включающей
следующие процессы: диффузию
реагентов (NH4++H2О2 ) в транспортные поры угля, проникновение
ионов NH4+ в микропоры и межслоевое пространство угольного
вещества, набухание и увеличение на порядок доступной
поверхности угля под воздействием NH4+, диффузию Н2О2 в ранее
недоступные участки угольной структуры, окислительную деструкцию
угольного вещества с образованием преимущественно аммониевых
солей гуминовых кислот. Технология позволит увеличить выход
продуктов на 40-50% при снижении в 10-15 раз продолжительности
процесса.
Объединенный институт геологии, геофизики и минералогии, Институт экономики и организации промышленного производства и Сибирский энергетический институт приняли активное участие в
разработке "Энергетической стратегии России" и официально
являются организациями-разработчиками этого документа.
Сибирским отделением РАН даны предложения по разработке "Энергетической
стратегии Сибири , в частности, по уровням добычи нефти и газа в
Сибири на период до 2010 г., по обоснованию целесообразности
выхода России на Азиатско-Тихоокеанский рынок нефти и газа, по
разработке концепции программы газификации промышленных и
сельскохозяйственных центров юга Западной и Восточной Сибири.
ОИГГМ СО РАН совместно со СНИИГГиМСом Роскомнедра и
территориальными Геолкомами разработаны: "Программа развития
нефтяной и газовой промышленности в Томской области" (программа
одобрена Думой Томской области); "Концепция формирования
нефтяной и газовой промышленности Красноярского края";
"Программа воспроизводства минерально-сырьевой базы нефтяной и
газовой промышленности Томской области на 1996-2000 гг.