ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Физико-технические проблемы энергетики
44. Сравнительный технико-экономический анализ различных альтернативных технологий производства тепловой и электрической энергий
Сравнительный технико-экономический анализ различных альтернативных технологий производства тепловой и электрической энергий и их ранжирование по экономической эффективности и степени готовности к практической реализации
(ИВТ РАН)
Разработаны оригинальные технические предложения, сгруппированные по трем направлениям: 1) повышение эффективности использования природного газа на действующих, относительно новых энергетических объектах, позволяющих генерировать дополнительную электроэнергию с КПД 60-70% при низких капитальных затратах; 2) создание новых комплексных энергоустановок на газе с производством электроэнергии и синтетических жидких топлив по оригинальной технологии; 3) комплексное энерготехнологическое использование угля с производством энергии, жидкого и облагороженного твердого топлив по оригинальным технологиям.
Выполнен сравнительный технико-экономический анализ эффективности предлагаемых технологий с существующими альтернативными как для централизованных, так и децентрализованных источников теплоэлектроснабжения и сделано их ранжирование по экономическому эффекту и степени готовности к реализации. На основе этого анализа совместно с АО “Мосэнерго” разработана и принята программа реализации 1 этапа наиболее подготовленных технических предложений на ТЭЦ-28 АО “Мосэнерго”.
45. Отработки технологии производства синтез-газа с использованием модифицированного дизельного двигателя в качестве химического реактора сжатия
(ИВТ РАН)
На установке "СИНТОП-1", являющейся прототипом малотоннажных установок по производству метанола, дизельного топлива или бензина из природного газа (другого углеводородного сырья), проведены совместные с ИНХС РАН и РХТУ им. Д.И.Менделеева исследования химического реактора сжатия (ХРС) и каталитических реакторов для получения метанола и дизельного топлива. Функционально ХРС выполняет роль генератора синтез-газа, а конструктивно представляет собой серийно выпускаемый дизель, модернизированный для работы по циклу четырехтактного компрессионного (без свечей зажигания) двигателя внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием топливного заряда с коэффициентом избытка окислителя = 0,38. Проведенные исследования представляют большой интерес для решения проблемы создания малотоннажных установок для переработки углеводородных газов (природного, попутного нефтяного и шахтного метана) непосредственно на местах добычи или переработки.
Полученные экспериментальные данные легли в основу технического задания на создание опытно-промышленного блока по производству 10000 нм3/час синтез-газа на базе серийного двигателя Д-49 16ЧН26/26 Коломенского машиностроительного завода. Получаемый синтез-газ будет переработан в метанол или дизельное топливо в химико-технологическом блоке, создание которого предусматривается вторым этапом работ. В качестве заказчиков на данную технологию выступают крупнейшие газо- и нефтедобывающие компании – "Газпром", "Роснефть", "Сибнефть", "Лукойл" и др.
Основные агрегаты установки и сам технологический процесс защищены патентами и свидетельством на полезную модель.
46. Многоспектральный биофотометр для медицинских целей.
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН, МОНИКИ)
Разработан макетный образец многоспектрального биофотометра. Основные преимущества устройства - возможность ранней неинвазивной диагностики злокачественных новообразований и, как следствие, увеличение продолжительности жизни и сокращение летальности онкологических больных. Использование данного диагностического прибора позволяет сократить стоимость лечения. Наличие объемного интегрирующего устройства позволяет проводить диагностическое обследование при минимальных дозах вводимого фотосенсибилизатора и при минимальных мощностях возбуждающего лазерного излучения (1-2 МВт), т.е. позволяет снизить дозу препарата в 5-10 раз относительно терапевтической и, что особенно важно, не вызывать в процессе флуоресцентного обследования необратимых фотодинамических повреждений.
Основные технические параметры. 1) Длина волны зондирующего излучения, мкм - 0,63 2) Мощность оптического излучения, МВт - 1-10 3) Длина волны анализируемого сигнала флуоресценции, мкм - 0,68-0,82 4) Линейное разрешение прибора, мм – 1.
Прибор предназначен для: а) создания и оснащения кабинетов по флуоресцентной диагностике онкозаболеваний в специализированных медицинских учреждениях; б) создание и оснащение кабинетов лазерной диагностики и терапии в обычных медицинских учреждениях; в) обучение специалистов-онкологов и других специалистов методам ранней лазерной диагностики воспалительных процессов.
В настоящее время прибор находится на клинических испытаниях в МОНИКИ.
47. Комплексная программа энергосбережений
(ИВТ РАН)
Проект выполнен в рамках "Долгосрочной программы энергосбережения в г. Москве" для предприятий промышленности и административно-жилого комплекса района "Дмитровский" Северного административного округа.
48. Анализ технико-экономических показателей муниципальных котельных г. Москвы
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
Рассмотрены различные варианты надстройки крупных котельных (КВГМ-100, ПТВМ-100) с помощью отечественных конверсионных газотурбинных установок (ГТУ); рекомендованы оптимальные схемы ГТУ-ТЭЦ, приведены ожидаемые технико-экономические характеристики. Показано, что ГТУ мощностью от 1 до 30 МВт, создаваемые на базе современных авиационных двигателей, в сочетании с котлами-утилизаторами на указанных ГТУ-ТЭЦ позволяют повысить коэффициент использования тепла до 80-90 %; при этом ГТУ-ТЭЦ компактны и просты в эксплуатации, полностью автоматизированы и, что важно для современного состояния финансирования энергетических систем РФ, характеризуются минимальными сроками ввода в эксплуатацию.Разработано (в рамках ТЭО) предложение по созданию опытно-промышленного демонстрационного энерготехнологического центра по внедрению конверсионных газотурбинных технологий в энергетику РФ (совместно с "Мосэнерго"). Изготовлено основное нестандартное оборудование (ГТУ, котел-утилизатор). Материалы работы опубликованы в "Долгосрочной программе энергосбережений в г. Москве, 2000 г." (Правительство Москвы, Министерство промышленности, науки и технологий РФ)
49. Технология лазерного термоупрочнения
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
Для воспроизводства данной технологии создан экспериментальный технологический комплекс на основе СО2-лазера. Износостойкость рабочих поверхностей повышается в 2-3 раза.
Технические параметры. 1) мощность луча - 2,5 квт; 2) мощность, потребляемая установкой, - 30 квт; 3) максимальные размеры обрабатываемой поверхности: 4) длина - 10 мм, 5) ширина - 5 мм.
Получены результаты для упрочнения колесных пар железнодорожного транспорта и Метрополитена; возможно применение в разных отраслях техники, где требуется упрочнение поверхности.
Степень готовности: 1). Опытно-промышленная установка имеется в НТЦ ЭПУ. Могут выполняться работы на этой установке. Возможно тиражирование установки. 2). Разработана технология обработки поверхности колес на 4-х линиях. 3). Проведены успешно натурные испытания на Московском метрополитене и на Октябрьской железной дороге. 4). Технология готова к широкому внедрению.
50. Разработка энергосберегающих технологий
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
В рамках разработки энергосберегающих технологий в нагревательных печах прокатных цехов металлургических заводов проведены тепловые расчеты температурных полей опорных частей (рейтеров), позволившие провести оптимизацию их конструкции и теплоизоляции и повысить температурный режим с 1250-1360оС до 1400-1420оС
Проводимый комплекс материаловедческих и теплофизических исследований материалов и конструкций рейтеров прокатных станов позволил продолжить осуществление внедрения этих разработок на ведущих металлургических комбинатах России.
51. Процессы пайки циркония, гафния и вольфрама с медью.
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
По сравнению с традиционной пайкой тугоплавких металлов потребляют на порядок меньше энергии на термоцикл пайки. В разработанных процессах пайки циркония и гафния с медью смачиваемость паяемых поверхностей циркония и гафния обеспечивается нанесением на них электролитического покрытия, а для пайки вольфрама изыскан припой, смачивающий его поверхность без нанесения покрытий. Использование указанного покрытия и припоя позволяет перейти от традиционного для тугоплавких металлов энергоемкого вакуумного нагрева к нагреву в воздушной атмосфере током высокой частоты или пламенной горелки, что на порядок уменьшает расход энергии на термоцикл пайки. Основные параметры процесса. 1). Покрытие на цирконии и гафнии - двухслойное и содержит слой хрома толщиной 12 мкм и слой никеля толщиной 20 мкм. 2) . Пайка циркония и гафния с медью выполняется припоем типа ПСр45 под слоем флюса ПВ209. 3) 3. Пайка вольфрама с медью выполняется припоем ПСВ, содержащим поверхностно-активную по отношению к вольфраму добавку, с использованием флюса ПВ209.
Разработанные процессы пайки целесообразно использовать для изготовления катодов плазмотронов, где за счет применения пайки улучшаются условия охлаждения катодов и в 2-2,5 раза увеличивается их стойкость. При этом замена вакуумного нагрева на нагрев током высокой частоты в 13,6 раз уменьшает энергозатраты.
Степень готовности. 1). Разработана технология. 2). Испытан опытно-промышленный образец
52. Мобильный испытательный комплекс для проверки элементов энергосистем на грозоупорность (имитация ударов молний)
(ИТЭС ОИВТ РАН, НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
В настоящее время тестирование составных элементов систем энергоснабжения осуществляется в процессе их производства в условиях стационарных испытательных комплексов. Эти испытания не учитывают эффектов взаимодействия составляющих элементов всей системы в условиях реальной эксплуатации и дестабилизирующих воздействий, адекватных по амплитудно-временным параметрам ударам молний.
В состав предлагаемого мобильного испытательного комплекса входят взрывные генераторы (до 4) соединённые по схеме "вольтового" столба. Взрывомагнитные генераторы (ВМГ) соединяются с нагружаемым объектом посредством согласующих импульсных трансформаторов. Для обострения импульса тока и напряжения используются взрывные размыкатели тока. Комплекс оборудуется необходимыми системами коммутации и регистрирующей аппаратуры. ВМГ размещаются в бронекамерах, что исключает воздействие продуктов детонации на окружающее оборудование и персонал. Масса комплекса 6 т. Комплекс размещается на шасси автомобиля. Выходные параметры импульса, генерируемого комплексом, максимально приближены к стандартному грозовому импульсу принятому в энергетике(tф = 1,2 мкс, tи = 50 мкс). Ток, генерируемый ВМГ в первичной цепи импульсных трансформаторов, достигает 5 МА; во вторичной цепи трансформаторов 30 – 200 кА в зависимости от схемы коммутации параметров нагрузки и целей испытаний.
Мобильный испытательный комплекс впервые позволит проводить натурные испытания не только отдельных устройств энергосистем в реальных условиях эксплуатации, но и выявить "коллективные" явления в энергосистемах, вызванные ударами молний и техногенными факторами. Результатом таких испытаний может быть , в частности, пересмотр ГОСТа на электрооборудование, устройство заземлителей и высокочастотных заградителей, что в целом приведёт к существенному повышению надёжности электроснабжения и сокращению финансовых потерь при снижении количества аварий. Мобильный испытательный комплекс будет полезен во всех областях хозяйственной деятельности, где актуальны проблемы грозозащиты.
В настоящее время разработан и отлажен ВМГ с импульсным трансформатором и взрывным размыкателем тока. Масса ВВ, используемого в генераторе, не превышает 500 г. Конструкция импульсного трансформатора многоразового использования. Трансформатор не разрушался при лабораторных испытаниях. Энергия генерируемого импульса до 400 кДж. Данный генератор является основой комплекса, в котором используется каскадное соединение ВМГ. Другой тип генераторов разработан для одностадийного генерирования импульса с энергией 1 МДж. Генератор испытан на индуктивную нагрузку 0,5 мкГн. Энергия в нагрузке составляла до 1 МДж. Масса ВВ используемого в ВМГ не превышала 2,5 кГ. На основе проведенных работ разработано техническое предложение на мобильный испытательный комплекс, генерирующий на индуктивно-омических нагрузках стандартный испытательный импульс принятый в энергетике.
53. Реконструкция и изготовление рекуператоров нагревательных, термических, плавильных печей и нагревательных колодцев путем замены керамической насадки на металлическую трубную насадку
(НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)
На основе созданных в НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН сплавов разработаны рекуператоры для высокотемпературных объектов.
Основные технические параметры: 1) температура дымовых газов на входе в рекуператор до 1350 С; 2) подогрев воздуха в зависимости от температуры дутья - до 900 С; 3) ресурс работы - минимум 8 лет; 4) окупаемость затрат на реконструкцию не более 2 лет; 5) металлическая трубная насадка из жаростойкого сплава используется в зоне температур стенки 10001350С, остальная часть рекуператора изготавливается из труб рядового проката.
В зависимости от объекта реконструкции возможны различные схемы движения теплоносителей, обеспечено необходимое оребрение труб с целью обеспечения необходимых параметров теплоносителей на входе и выходе рекуператора, а также обеспечение допустимого гидравлического сопротивления по тракту воздуха и продуктов сгорания. Ввиду высокой коррозионной стойкости сплава при высоких температурах, применение этого сплава возможно не только в печах черной металлургии, но и в печах алюминиевой промышленности. Металлический рекуператор монтируется в существующую камеру на место демонтируемого керамического рекуператора, поэтому затраты на его установку в печах минимальны. Оригинальные инженерные решения позволяют свести до минимума возможные перетечки теплоносителей из одного тракта в другой. Монтаж рекуператора может быть проведен во время плановых остановов печи силами заказчика.
Разработана конструкторская документация на реконструкцию рекуператоров методических печей Новолипецкого металлургического комбината (стан 2000), Кузнецкого металлургического комбината (стан 500), разработано техническое обоснование реконструкции рекуператора методической печи Нижнетагильского металлургического комбината (стан 650). Проведены натурные испытания в условиях нагревательной печи стана 500 КМК стыковочных жаропрочных элементов рекуператора, заканчиваются длительные испытания на тепловую и коррозионную стойкость материалов насадки в агрессивной среде производства алюминия, отработана технология отливки элементов рекуператора на заводах-изготовителях.
Реализацию проекта предполагается провести на ОАО "Кузнецкий металлургический комбинат".
54. Комплекс программ CONT
(ИБРАЭ РАН)
Разработан комплекс программ CONT для анализа предварительно напряженных защитных оболочек действующих и вводимых в эксплуатацию АЭС с энергоблоками ВВЭР-1000. В рамках оказания технической помощи концерну “Росэнергоатом” проведен анализ защитной оболочки I-го энергоблока Калининской АЭС и разработаны рекомендации по повышению эксплуатационной надежности защитной оболочки, что позволяет значительно сократить объемы контрольно-профилактических работ на системе предварительного напряжения защитной оболочки, уменьшить потери от релаксации напряжений в арматурных канатах и ползучести бетона, а также избежать самопроизвольных обрывов арматурных канатов в процессе эксплуатации АЭС.
55. Компьютерная система «Кассандра»
(ИБРАЭ РАН)
Разработана компьютерная система для прогноза последствий при радиационных выбросах в гидрологическую сеть, позволяющая осуществлять полный цикл прогнозирования и анализа последствий радиационного загрязнения водных объектов. Созданная компьютерная система является удобным средством для оценки последствий различных аварийных ситуаций; расчета допустимого и предельно допустимого сбросов в водоемы; оценки радиационного ущерба от проведения всевозможных радиационно-опасных мероприятий, поддержки принятия решений о проведении профилактических и противорадиационных мероприятий.
56. Компьютерная система «КОНВЕРТ»
(ИБРАЭ РАН)
Для тренировок специалистов Кризисного центра концерна "Росэнергоатом" и группы оказания помощи атомным станциям (ОПАС) разработана система «КОНВЕРТ». Система обеспечивает динамическое моделирование результатов первичных измерений радиационной обстановки в течение первых суток после аварии на ядерном объекте в условиях продолжительного выброса произвольного радионуклидного состава. Система разработана с использованием современных ГИС-технологий. Настоящий вариант системы реализован на картографической основе района размещения Курской АЭС.
Компьютер, оснащенный системой «КОНВЕРТ», обеспечивает специалистам следующие возможности: 1) работу в реальном масштабе времени; 2) выбор и отображение на карте местоположения группы радиационной разведки; 3) изменение масштаба карты, вплоть до фотоизображений некоторых объектов; 4) выбор типа измерения (мощность дозы, спектрометрический анализ загрязнения воздуха и почвы); 5) выбор приборов для проведения радиационных замеров. Помимо тренировок специалистов система может быть использована для задач обучения и при проведении учений.
57. Автомобильная лазерная лаборатория для измерения эмиссии метана на объектах ОАО «Газпром»
(ИНЭПХФ РАН)
В рамках выполнения НИР и ОКР по заданию ОАО «Газпром» завершена разработка автомобильной лазерной лаборатории экологического контроля атмосферы, которая предназначена для решения следующих задач: 1) контроля и количественной оценки эмиссии природного газа на особо опасных участках (подводные и дорожные переходы, «горячие» участки на линейной части магистральных газопроводов); 2) измерения эмиссии метана на площадных объектах; 3) дистанционных измерений эмиссии газа на факельных установках и выхлопных трубах компрессоров; 4) лазерной томографии газовых и нефтяных объектов для получения трехмерных картин распределения в атмосфере концентрации легких углеводородов.
58. Импульсные генераторы плазмы
(ИПЭФ РАН)
Предназначены для получения относительно холодной (с температурой до 105К) газовой плазмы при предельных параметрах газа: начальное давление 40-100 МПа, импульсное давление 600-1000 МПа, объёмы до 2-5 дм3. Плазмообразующие газы - водород, азот, воздух, инертные газы.
59. Электроразрядные установки для очистки воды
(ИПЭФ РАН)
Установка электроразрядной обработки зараженной бактериями воды для получения воды с бактерицидными свойствами. Производительность установки - 4 л/мин. Установка состоит из генератора высоковольтных импульсов, электроразрядной камеры с системой подачи расходуемого электрода и системы контроля и управления.
|
