МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА

КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ЭКОЛОГИИ ЭНЕРГЕТИКИ

ИСТОРИЯ КАФЕДРЫ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ЭКОЛОГИИ ЭНЕРГЕТИКИ

Кафедра была организована в числе первых в МЭИ в 1930 г. с целью подготовки специалистов по наладке и эксплуатации котельных агрегатов электростанций и для научно-исследовательских организаций по созданию новых энергоустановок. С 1939 года в течение более 30 лет кафедрой руководил ученый с мировым именем академик М.А. Стырикович. В настоящий период заведующим кафедрой КУиЭЭ является докт.техн.наук лауреат Государственной премии СССР Э.П. Волков, возглавляющий одновременно научно-исследовательский энергетический институт им. Кржижановского, с которым у кафедры сложились давние творческие отношения. В связи с ростом загрязнения воздушной среды промышленными предприятиями, в том числ и тепловыми электростанциями, на кафедре широко развернулись работы по созданию устройств и разработке методов сниже- ния выброса вредных веществ из дымовых труб. Исследованы и предложены промышленности новые типы электрофильтров, устройств каталитического преобразования вредных оксидов азота в молекулярный азот, разработан новый метод сжигания топлив в топках котлов в прямоточно-вихревом факеле, позволяющий в несколько раз снизить образование вредных оксидов азота , циклических углеводородов в зоне горения топлива и получивший несколько патентов на изобретение. Кафедра участвовала в производстве анализов воздушной среды над городами, включая Москву, и вокруг крупных тепловых электростанций по методике, разработанной учеными кафедры, для оценки степени загрязнения воздуха вредными газами. Впервые в стране кафедра начала активную борьбу с повышенным шумом от работы многочисленных машин и при сбросе пара на ТЭС. С 1982 г. в составе кафедры функционирует группа специалистов по централизованному теплоснабжению и теплофикации во главе с Лауреатом Ленинской премии, д.т.н., проф. Е.Я. Соколовым, силами которой организована подготовка инженеров по этому направлению. Группа и созданная вскоре лаборатория оптимизации теплоснабжения и теплоиспользования провели ряд исследований в области оптимизации режимов теплопотребляющих установок, совершенствования режимов работы теплоэлектроцентралей и водяных тепловых сетей, повышения надежности централизованного теплоснабжения. Поиску наилучших решений способствует широкое использование вы- числительной техники. Все теплотехнические расчеты котлов, процессы горения, аэродинамики газовых потоков предварительно рассчитываются на ЭВМ и лучшие варианты проверяются на полупромышленных установках и в естественных условиях.

УЧЕБНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КАФЕДРЫ

Учебные дисциплины, преподавание которых ведет кафедра, соответствуют указанным выше направлениям. Это курсы "Котельные установки и парогенераторы", "Природоохранные технологии на ТЭС", "Основы центра- лизованного теплоснабжения", "Основы теории горения", "Основы эколо- гии", "Проктирование и эксплуатация систем централизованного теплос- набжения", "Водно-химические режимы энергетических объектов", "Топлив- ное хозяйство и золошлакоудаление", "Динамика котельных агрегатов" и др. По окончании 4-го курса студенты после успешной защиты выпускной работы получают звание бакалавра по направлению "Теплоэнергетика". Дальнейшее обучение - это подготовка инженеров по специальности 10.05 "Тепловые электрические станции", в течение 1,5 лет. Осуществляется также в течение 2 лет подготовка магистров по направлению "Теплоэнергетика" по индивидуальным учебным планам для последующей научной работы.

В рамках специальности 10.05 кафедра имеет три специализации, соответствующие основным направлениям ее учебной, научной и практической деятельности:

_Специализация КУиПГ . имеет целью подготовить специалиста для эксплуатации и реконструкции действующих котельных агрегатов ТЭС, совер- шенствования методов сжигания топлив с наибольшей эффективностью и на- именьшим экологическим воздействием на природу, а также для разработки новых схем парогенерирующих установок ТЭС. В процессе инженерной под- готовки глубоко изучаются конструкции котлов, особенности горения топ- лив, теплообмена между дымовыми газами и рабочей средой котла, гидро динамика рабочей среды высокого давления в многочисленных трубных по верхностях котла, аэродинамика газового и воздушного потоков в газохо дах, каналах и горелках.

_Специализация ООС ТЭС . - выпускник по этой специализации на основе изучения конструкций теплоэнергетического оборудования и процессов в нем, изучает пути образования вредных веществ на ТЭС и способы подавления этих процессов. Направление инженерной деятельности выпускников - разработка устройств и методов эксплуатации ТЭС, обеспечивающих наименьшее воздействие на окружающую природу. Подготовка специалистов достаточна и для выполнения расчетов глобального загрязнения атмосфе- ры крупными промышленными регионами с разнотипными объектами и видами загрязнителей и для проведения экологических испытаний и исследований на натурных объектах с использованием различного вида приборов с целью составления карт загрязнений.

_Специализация Т и ЦТ . - имеет целью подготовить инженеров для ра боты на предприятиях тепловых сетей, в проектных и научно-исследовательских институтах, связанных с решением задач теплофикации и централизованного теплоснабжения, а также на теплоэлектроцентралях и других источниках тепловой энергии. Наряду с широкой подготовкой в области теплоэнергетики и охраны окружающей среды, выпускники этой специализации углубленно изучают специфику управления тепловыми и гидравлическими режимами сложных теплофикационных систем со многими источниками тепла, их оборудование, основные направления повышения их надежности и экономичности.

НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ  И РАЗРАБОТКИ КАФЕДРЫ

Наряду с выпуском молодых специалистов кафедра ведет большую работу по заказам энергетических и других предприятий и ведомств.

Разработан на кафедре и успешно внедрен на многих энергетических объектах метод ступенчатого сжигания топлива в прямоточно-вихревом факеле. Метод основан на активном воздействии на топочный процесс оптими- зацией аэродинамики топочной камеры. Это позволяет получать понижение концентрации оксидов азота в дымовых газах на уровне лучших мировых стандартов. При использовании данного метода при сжигании газа и мазута повышаются длительная располагаемая мощность, экономичность, надеж- ность топочных экранов, уменьшаются загрязнение и коррозия конвектив- ных поверхностей нагрева. Метод внедрен на 70 действующих энергетических и водогрейных котлах различных типов: ПК-41, ТП-80, БКЗ-320, ТП-230, БКЗ-210, ПТВМ-180, КВГМ-180, ТП-170, БКЗ-160, ПТВМ-100, БКЗ-75, ПТВМ-50 и др. Проведены обширные научные и опытно-промышленные исследования, подтвердившие его комплексную эффективность.В настоящее время разработаны и внедряются технические решения, обеспечивающие значительное снижение выбросов оксидов азота, повышение надежности и экономичности при реконструкции отопительных котлов малой мощности (ДЕ, ДКВР, ПТВМ и др.). Разработаны технические решения по комплексной оптимизации сжигания кузнецкого угля и резервных топлив на котлах ТП-87 и БКЗ-210. Срок окупаемости затрат на разработку проектно-конструкторской документации и реконструкцию котлов не превышает одного года. Кафедра имеет аттестованных специалистов, которые приводят весь комплекс пуско-наладочных работ после реконструкции.

На кафедре проводятся научно-исследовательские работы по комп- лексной оптимизации эколого-технико-экономической оптимизации котельных установок при сжигании природного газа и мазута во главе с доктором технических наук, профессором, Лауреатом Государственной премии СССР В.И. Кормилицыным. Получены оригинальные решения по аэродинами- ческим схемам газовоздушных трактов, форсункам и горелочным устройствам, способам сжигания топлива, приготовлению водомазутных эмульсий и созданию бессточных мазутных хозяйств котельных и тепловых электростанций, а также способы предотвращения отложений на теплообменных по- верхностях. Разработанные предложения вошли в справочные материалы и внедрены на отечественных и зарубежных тепловых электростанциях. Следующее направление - исследование, разработка и создание технологии огневого обезвреживания на ТЭС продуктов отработанных реагентов, консервации паровых котлов и водных сбросов, содержащих вредные вещества. Кафедра располагает технологией огневого обезвреживания на базе нового, защищенного патентом технического решения - высокоэффективного распыла вредных стоков, содержащих токсические вещества, в высокотемпературные зоны факела при сжигании любого вида топлива. Полупромышленные испытания технологии и натурные опыты по оценке эффективности составляющих ее элементов дали положительные результаты. Кафедра принимает участие в исследовании и разработке аммиач- но-каталитической очистки дымовых газов от оксидов азота. Метод позволяет снизить выбросы оксидов азота на 80-90%. Несмотря на высокие капитальные и эксплуатационные затраты, в некоторых случаях только этот метод позволяет выполнить жесткие санитарные нормы. Однако в нашей стране до настоящего времени отсутствуют полномасштабные про- мышленные установки по очистке дымовых газов ТЭС с помощью этого метода. На ТЭЦ-11 Мосэнерго в течение нескольких лет проводятся работы по разработке установки по каталитической очистке дымовых газов ТЭС. В исследованиях принимают участие Казанский химико-технологический институт, МЭИ и ТЭЦ-11. За это время создана полупромышленная установка, оснащенная измерительной аппаратурой. Проведены исследования по определению оптимальных параметров газов для нескольких типов катализаторов и проработана значительная часть вопросов по конструктивному выполнению полномасштабной промышленной установки. В результате завершения данной работы будут определены наиболее эффективные катализаторы для дымовых газов ТЭС, разработаны промышленные установки. Применение отечественных установок вместо зарубежных позволит значительно сэкономить средства. Значительное загрязнение окружающей среды тепловыми элктростанциями во многом связано с отсутствием в настоящее время систем автомати- ческого контроля выбросов вредных веществ, загрязнения воздушного и водного бассейна выбросами ТЭС. Оперативная информация о выбросах вре- дных веществ и о загрязнении окружающей среды отсутствует на щите управления станции, у руководства ТЭС и энергосистем.

Кафедра имеет опыт, позволяющий разработать и создать автоматическую систему, обеспечивающую контроль и передачу информации о выбросах вредных веществ на ТЭС, и соответствующее программное обеспечение, которое позволит проводить анализ поступающей информации и сопоставление ее с нормативными данными работы оборудования. Передачу информации можно осуществить в любую точку по телефонной линии с помощью модемной связи. Система должна состоять из первичных приборов контроля выбросов, приборов и датчиков режима работы оборудования, ПЭВМ и телефонного номера на приемной и передающей сторонах. Система будет позволять хранить информацию сколь угодно долго и представлять ее в форме удобной для анализа и принятия решений. На ТЭЦ МЭИ проводилось опытное опробование отдельных элементов данной системы контроля выбросов вредных веществ, которое подтвердило работоспособность системы и правильность принципов, заложенных при ее формировании.

Кафедрой проведена разработка системы по глубокой утилизации тепла дымовых газов ТЭС. При сжигании 1 м 53 0 природного газа в дымовых газах образуется бо- лее 2 м 53 0 паров воды, а при конденсации 1 кг паров воды выделяется око- ло 560 ккал тепла. В обычных схемах сжигания топлива в энергетических и водогрейных котлах дымовые газы выбрасываются в дымовую трубу при температуре 110-170 50 0С, поэтому пары воды не конденсируются и скрытая теплота парообразования полезно не используется. При конденсации всех паров, содержащихся в дымовых газах, и при полезном использовании полученного низкопотенциального тепла экономия топлива составила бы 10-12%. В системе по глубокой утилизации тепла дымовые газы охлаждаются в контактном теплообменнике водой до температуры 40 50 0С. При этом происходит конденсация значительной части содержащихся в дымовых газах паров воды а теплота, выделяющаяся при их конденсации, передается охлаждаю- щей воде, которая нагревается до температуры 50-52 50 0С. Эта вода поступает в другой контактный теплообменнике, где с ее помощью происходит подогрев воздуха перед подачей его в котел. Наряду с подогревом возду- ха происходит его увлажнение, что позволяет снизить образование оксидов азота на 20-30%. Оставшаяся часть низкопотенциального тепла в виде теплой воды может быть полезно использована для подпитки теплосети, для кондиционирования воздуха в производственных помещениях и для других нужд. Система позволяет экономить 5-7% топлива и на 20-30% снизить выбросы оксидов азота.

Кафедра проводит работы по оптимизации систем золошлакоудаления ТЭС по следующим основным направлениям:

Разработки защищены патентами и внедрены более, чем на 10 крупных ТЭС РАО "ЕЭС России". Внедрение этих разработок способствует увеличению использования золошлаков ТЭС при производстве товарной продукции и уменьшению загрязнения окружающей среды за счет снижения объемов складирования золошлаков на золошлакоотвалах.

СОСТАВ КАФЕДРЫ

КАК С НАМИ СВЯЗАТЬСЯ?