И газ экономит, и выбросы сокращает

В настоящее время выигрывают экономики тех стран, у которых эффективность использования топлива выше. Наиболее прогрессивная технология использования природного газа в теплоэнергетических установках впервые в мире была предложена в Институте технической теплофизики (ИТТФ) НАН Украины. Она базируется на новом методе преобразования энергии — термохимической регенерации (ТХР). На сегодняшний день разработаны научные основы и практические методы реализации ТХР в различных теплоэнергетических установках, получено более 50 авторских свидетельств и патентов.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями доказано, что применение ТХР, например, в промышленных печах позволяет сократить расход природного газа на 30—35% и в комбинации с воздушной регенерацией достигнуть наибольшего значения коэффициента использования топлива. При использовании ТХР в двигателях внутреннего сгорания (ДВС), газотурбинных установках и парогазовых установках их КПД повышается на 7—13%.

Если бы названные теплоэнергетические установки использовали ТХР, то сегодня потребление природного газа в Украине было бы на 15—25% меньше, а количество вредных выбросов в атмосферу сократилось бы в три-пять раз. Соответственно уменьшилась бы топливная составляющая в себестоимости многих товаров. Это позволило бы снизить их цену и тем самым значительно повысить конкурентоспособность. Таким образом, благодаря внедрению энергосберегающей технологии могла быть повышена экономическая безопасность страны. Однако, несмотря на такие большие возможности ТХР, сегодня она в Украине не используется. Почему?

Большим препятствием на пути реализации термохимической регенерации, как это ни странно, стало то, что ТХР обладает чрезвычайно большими возможностями повышения КПД практически для всех типов перечисленных выше теплоэнергетических установок. Ее возможности распространяются на все виды топлива (твердое, жидкое и газообразное). Причем КПД благодаря технологии ТХР может превышать даже тот предел, который достигнут при помощи каких-либо других известных методов.

Конечно, человеку неискушенному такие «сверхвозможности» ТХР могут показаться неправдоподобными. Именно неверие отдельных энергетиков создавало препятствия (отсутствие финансирования, ликвидация научного отдела, исключение исследований из тематики и т.д.), парализовавшие работы по внедрению ТХР в Украине.

Не способствовали ее внедрению и очень низкие цены на природный газ в Советском Союзе. С одной стороны, у разработчиков отсутствовал интерес к внедрению, так как это не давало возможности получить ощутимый экономический эффект. С другой стороны, у предприятий не было заинтересованности в экономии топлива.

И все же ТХР удалось внедрить. Правда, способствовали этому больше не экономические сти­мулы, а экологические. Это произошло, к сожалению, не в Украине, а в Узбекистане (г. Чирчике) на заводе «Узбекхим­маш». Причем, как отмечалось выше, ТХР интересовала завод не столько как возможность экономии природного газа, а прежде всего как средство от загрязнения атмосферы (существовала угроза закрытия кузнечно-прессового цеха по экологическим причинам). Впервые в мире на этом заводе была построена и введена в эксплуатацию нагревательная печь с ТХР. При использовании такой комбинированной регенерации теплоты был почти вдвое сокращен расход природного газа, а коэффициент использования топлива в печи достиг рекордного значения — 92—93%. При этом экологические показатели работы печи находились на уровне, который значительно ниже предельно допустимых норм.

Наверное, у читателя возник вопрос: а как же сейчас обстоят дела с внедрением ТХР в Украине, когда цены на природный газ возросли во много раз? Если раньше были деньги, но не было экономического стимула, то сейчас есть стимул, но нет денег. На этот вопрос можно ответить и иначе: видимо, пока цена на природный газ повысилась не настолько, чтобы ТХР была бы востребована в Украине.

Выходит, что повышение цены на энергоносители не стимулирует в достаточной мере острую потребность в широком использовании энергосберегающих технологий. По крайней мере, по отношению к ТХР такой потребности не возникло. И это несмотря на то, что уже при существующих ценах на природный газ можно получить колоссальный экономический эффект. Если всего лишь на одной печи (с расходом природного газа 1000 м³ в час) установить ТХР, то плата за годовой расход газа уменьшится примерно на 0,5 млн. долл. США. Если же цена на газ повысится до европейского уровня (что вполне возможно в ближайшие годы), то плата за газ при использовании технологии ТХР будет меньше уже на 1 млн. долл. США. Поскольку в Украине (и не только) десятки тысяч различных печей, нетрудно себе представить, какую огромную прибыль имела бы страна, используя этот метод только на печах.

Работы по внедрению ТХР ведутся интенсивно, но, к большому сожалению, не в Украине. В настоящее время реализуется совместный проект с Институтом газовой технологии, который находится в г. Чикаго, по использованию ТХР для ряда американских двигателестроительных фирм (на соответствующие способ и устройство имеется патент США). Развиваются исследования по использованию ТХР в промышленных печах для нескольких американских заводов.

Ряд стран (прежде всего Россия) в последнее время достаточно интенсивно наращивают свой энергетический потенциал в основном за счет строительства высокоэффективных ТЭС, КПД которых будет превышать 50%. В Европе КПД большей части ТЭС уже давно около 50%, в то время как в Украине этот показатель не превышает 40%. Если в ближайшие годы не повысить эффективность преобразования энергии природного газа в электроэнергию, то цена, которую придется платить за перерасходуемый газ, может представлять серьезную угрозу экономической безопасности Украины. Существенную помощь в решении этой проблемы может оказать ТХР. Если двигатель внутреннего сгорания, который производится на Харь­ковском заводе им. Малышева, оборудовать ТХР, то на его базе можно создать мини-ТЭЦ, КПД которой составит около 50%. Широкое использование таких автономных мини-ТЭЦ позволит в короткий срок существенно поднять эффективность использования природного газа при производстве электроэнергии в Украине.

Для реализации ТХР не требуется создавать какое-либо новое энергетическое оборудование — достаточно в существующих теплоэнергетических установках всего лишь изменить систему питания топливом. Для этого к обычной системе добавляется теплообменник, предназначенный для нагрева смеси топлива с частью продуктов сгорания. При нагреве смеси происходят химические реакции, в результате чего образуется новое топливо, калорийность которого существенно превышает исходное.

Учитывая, что ТХР практически готова к реализации, а также то, что для ее внедрения не требуется больших капитальных затрат, можно надеяться, что новая технология в короткий срок найдет широкое применение в Украине. Это позволит не только получить большую экономию природного газа, но и значительно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу.