А. А. Боровко, заместитель генерального директора,
И.А. Чернышев, ведущий специалист проекта,
ЗАО «Гидромашсервис», г. Москва
В рамках «Целевой среднесрочной экологической программы г. Москвы» разработаны и изготовлены каталитические теплогенераторы (КТГ-0,5), снижающие негативное воздействие на окружающую среду, что особенно актуально в связи с ратификацией Россией Киотского протокола. Созданный теплогенератор, имеющий степень экологической чистоты по оксидам азота (NOх) на уровне 10 ppm и оксидам углерода (СО) — 30 ppm, позволяет строить источники тепла непосредственно в селитебной зоне (жилые районы и микрорайоны, общественно-торговые центры, улицы, проезды, магистрали — прим. ред.), без использования высоких дымовых труб для рассеивания вредных выбросов.
При сгорании топлива каталитические элементы на основе высокопористых газопроницаемых пластин излучают тепловую энергию при отсутствии факела, т.к. работают в режиме низкотемпературного горения. Снижение температуры горения приводит к более полному сгоранию, снижению потребления газа, а более полный распад продуктов горения позволяет достичь высокого уровня экологической чистоты применяемой технологии. Наряду с этим обеспечивается низкий уровень шума и отсутствие вибрации на всех режимах работы установки. Наибольшую долю в объеме дымовых газов теплогенераторов занимают «термические» оксиды, составляющие до 90% образовавшихся оксидов азота, подавление которых обеспечивает уменьшение выбросов этого вещества ниже жестких норм международного экологического стандарта «Голубой Ангел» (NOх < 40 ppm). В топках котлов с применением традиционных факельных горелок температура достигает 1500 ОС, что обуславливает активное образование «термических» оксидов азота, при этом возможности их снижения ограничиваются самим принципом открытого факельного горения. В отличие от традиционных котлов, температура в зоне реактора котла КТГ-0,5 находится в диапазоне 700-900 ОС, что в значительной степени позволяет сократить образование «термических» оксидов азота. Одновременно с этим, важную роль в процессе качественного экономичного сгорания топлива играет необходимость поддержания оптимального стехеометрического соотношения газа и воздуха, а также качество подготовки газовоздушной смеси. Для решения этих задач была применена прогрессивная схема предварительного смешения газа и воздуха с использованием сопла Вентури. Воздух с заданным расходом проходит через специальный канал, где его давление падает ниже атмосферного, обеспечивая эжектирование газа через сервоклапан. Образовавшийся поток направляется в корпус высоконапорного вентилятора, где происходит предварительное смешение воздуха и газа. Далее полученная смесь направляется в блок с установленным магнито-пористым газосмесителем. Расход топлива регулируется путем изменения частоты вращения высоконапорного вентилятора и обеспечивает возможность плавного изменения мощности котла в пределах от 25 до 100%. КПД котла составляет 95%.
Для практического освоения данного оборудования был реализован проект установки двух каталитических теплогенераторов мощностью 0,5 МВт каждый (см. фото) в коммунальной зоне № 1 экспериментального жилого района Куркино г. Москвы. За время опытной эксплуатации были проведены всесторонние испытания нового оборудования. К сожалению, первоначальная идея об использовании в котлах комплектующих только российского производства претерпела изменения, в связи с отсутствием на рынке необходимого оборудования. В целях обеспечения устойчивой работы котла в широком диапазоне тепловой мощности потребовалось оптимизировать схему регулирования подачи топлива, поэтому в процессе эксплуатации котла были внесены изменения в отдельные узлы, заменен ряд комплектующих.
Высокая удельная теплонапряженность пространства теплообмена внутри реакторной зоны котла позволяет сократить размеры и вес установок по сравнению с существующими аналогами.
За время опытной эксплуатации был также проведен ряд научных экспериментов, направленных на увеличение живучести каталитических пластин, проверки новых катализаторов, опробованы различные режимы работы котла, проведено несколько плановых ревизий оборудования для контроля внутреннего состояния котла и подтверждения работоспособности всех его элементов.