РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

Локомобильные ТЭЦ в XXI веке

И.С. Трохин, инженер, Московский государственный областной технологический университет (МГОТУ), г. Королёв, Московская обл.

В наши дни немногие специалисты в области энергетики знают о локомобиле, представлявшем собой единый агрегат с котлом и паровой машиной. Он работал на объектах малой энергетики страны вплоть до конца 1950-х гг. Но техника локомобильных ТЭЦ вновь появляется в коммунальной энергетике.

Локомобилестроение было отраслью промышленности. Оно начало развиваться в нашей стране с начала 1880-х гг. Локомобили выпускались Коломенским, Людиновским, Сызранским и др. машиностроительными заводами, ставшими на долгие годы своеобразным синонимом этой отрасли. Процесс постройки подобных конструкций эпохи пара весьма интересно отражен в классическом немом кинематографе научно-фантастического жанра «Путешествие через невозможное» талантливого французского режиссера и мастера изобретательских идей Жоржа Мельеса в 1903 г.

Локомобили того времени оснащались котлами паровозного типа, т.е. цилиндрическими бочками в горизонтальной ориентации (рис. 1) с небольшой, но очень всеядной топкой. Эти объекты генерации в малой энергетике России (в те времена, правда, такое понятие еще не употреблялось) работали как на исконно «нашем» топливе - дровах, так и на соломе, ветках, торфе [1]. Уникальные механические шедевры XIX и XX вв. являются сегодня музейными экспонатами.

Рис. 1. Паровой котел классического локомобиля первой половины ХХ в.

В прошлом веке локомобили широко применялись на небольших ТЭЦ [2] и честно заслужили звание надежных и неприхотливых энергетических установок по производству теплоты для потребительских нужд и в качестве привода электрического генератора. Так, в начале 1950-х гг. в Советском Союзе была создана небольшая высокооборотная (около 1000 об./мин) теплофикационная паросиловая установка ЛПУ-1 [3] с одноцилиндровой поршневой машиной. Несмотря на то, что по части эффективного и электрического КПД у локомобилей счет шел буквально на единицы процентов, массовость производства позволяла обеспечивать ими, в частности, деревни и сельское хозяйство.

Такой краткий исторический экскурс - не только дань глубокого уважения к творцам энергетической техники нашей страны. Принципы надежности, простоты и доступности локомобилей возрождаются в подобных конструкциях и сегодня!

Настоящее и будущее локомобиля - это автоматизированные микроТЭЦ. Под последними понимают когенерационные установки электрической мощностью до 100 кВт.

В энергетике Германии уже имеется положительный опыт эксплуатации подобных микроТЭЦ, которые представляют собой энергетические установки с современными паровыми поршневыми машинами возвратно-поступательного движения и линейными генераторами переменного тока (рис. 2). В них перечисленные выше качества локомобилей реализованы на высоком уровне, и лишь единая агрегатная компоновка котла с машиной напоминает об их локомобильной сущности.

Рис. 2. Современная локомобильная микроТЭЦ немецкого производства.

В информационных материалах компании- производителя сообщается об эксплуатационном коэффициенте полезного использования теплоты сгорания топлива - около 94% при условии работы микроТЭЦ на природном газе. Это весьма неплохой показатель общей энергетической эффективности установки.

Германские микроТЭЦ оснащены автоматизированной системой управления, контроля и защиты, построенной на основе аппаратно-программных средств с использованием элементной базы современной электроники. Хотя электрические мощности таких микроТЭЦ исчисляются единицами киловатт, а тепловые - не превышают 20 кВт, этого оказывается достаточно для тепло- и электроснабжения потребителей малоэтажных домов и коттеджей. Поэтому за рубежом цифровой «локомобиль» в роли микроТЭЦ стал уже объективной реальностью.

С 1980-х гг. ведутся разработки отечественных паропоршневых микроТЭЦ. Этим занимаются сотрудники объединенной научной группы Колледжа космического машиностроения и технологии МГОТУ МАИ и МЭИ [4, 5]. Руководит данной тематикой авторитетный российский специалист в области паровых машин - старший научный сотрудник МГОТУ Владимир Сергеевич Дубинин.

Паропоршневая микроТЭЦ укрупненно состоит из следующих элементов: парогенератора, паропоршневого двигателя, генератора переменного тока, пароводяного теплообменника и абсорбционной холодильной машины (АБХМ), работающей на отработавшем паре низкого давления. При работе такой микроТЭЦ более полно, чем в газопоршневой, полезно используется теплота сгорания топлива.

Парогенератор не будет подлежать регистрации в органах Ростехнадзора, т.к. объем его пароводяного пространства - менее 1 л, а произведение этого объема (в литрах) и максимального давления пара (в манометрических атмосферах) будет не более 20. Водяной пар срабатывает в поршневой машине, а его выхлоп утилизируется в теплообменнике, обеспечивая потребителей тепловой энергией на отопление и горячей водой, как у теплофикационного локомобиля, либо - в АБХМ.

Области применения паропоршневых микроТЭЦ весьма перспективны для энергетики России: недорогое малоэтажное жилье, садоводачные хозяйства. Сжигать природный газ или биотопливо под котлами таких установок будет гораздо чище и дешевле, чем бензин и дизельное топливо при более высоких давлениях в цилиндрах малолитражных двигателей внутреннего сгорания генерирующих установок. И протяженные электрические сети, в которых рассеиваются углеводородные киловатты крупных ТЭС, тоже тянуть не придется. Тепло- и холодо- снабжение потребителей от такой микроТЭЦ может осуществляться по непротяженным тепловым сетям. Принципиально возможно аккумулировать электрическую и тепловую энергию с использованием накопительных установок.

Для увеличения электрической мощности микроТЭЦ, при удовлетворении жестких требований к парогенератору по объему пароводяного пространства и максимальному давлению пара (см. выше), специалисты из упомянутой выше научной группы предлагают повышать мощность котла за счет реализации технологии вибрационного горения и работы топки под наддувом.

Не исключается вариант создания автономной паропоршневой ТЭЦ для электроснабжения небольшой группы потребителей через однопроводную резонансную линию электрической передачи. Ее варианты являются развитием научного наследия Николы Теслы, многократно запатентованы в России и продолжают разрабатываться во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) под научным руководством академика РАН Дмитрия Семеновича Стребкова [6].

Идеи В.С. Дубинина и его коллег не возникли спонтанно. Это результат глубоких научных проработок, практических испытаний и хорошие знания творческого наследия отечественных специалистов по паровой технике. Поэтому богатый научно-технический задел по созданию отечественных локомобилей и легких паросиловых установок необходимо сегодня реализовывать на новом витке исторической спирали развития техники и технологий.

Литература

1. Киселев Н.А. Локомобили. Устройство, обслуживание и ремонт. - М.: Машгиз, 1960. - 295 с.

2. Лукницкий В.В., Сильвестров В.В. Паровые электростанции небольшой и средней мощности / Под общ. ред. В.В. Лукницкого. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1948. - 324 с.

3. Паросиловая установка ЛПУ-1 / А.В. Демин, Н.Н. Елисеев, Г.В. Крейнин, Е.А. Морозов, Л.М. Цукерник, А.Х. Черкасский. - М.: Сельхозгиз, 1955. - 248 с.

4. Титов Д.П., Дубинин В.С., Лаврухин К.М. Паровым машинам быть! // Промышленная энергетика. - 2006. - № 1. - С. 50-53. - Цит. в РИНЦ: 22 (24.10.2016).

5. Дубинин В.С. Обеспечение независимости электро- и теплоснабжения России от электрических сетей на базе поршневых технологий: монография. - М.: Изд-во Моск. ин-та энергобезопасности и энергосбережения, 2009. - 164 с.

6. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии / Под ред. Д.С. Стребкова. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Изд-во ВИЭСХ, 2013. - 584 с.

И.С. Трохин, Локомобильные ТЭЦ в XXI веке

Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» №11 (195) 2016 г. , www.rosteplo.ru/nt/195

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи:

Программы Auditor