textarchive.ru

Главная > Документ


Проект I.8. «Плазменная газификация и пиролиз органосодержащих веществ»

Сырьем для газификации могут быть отходы древесины, быстрорастущие сорта кустарников и деревьев, специально подготовленные муниципальные отходы (RDF), а также уголь, запасы которого велики. Безусловно, целесообразна высокотемпературная газификация для получения горючих газов (синтез-газа : СО+Н2) для генерации электроэнергии и получения жидких топлив. Наиболее перспективным новым методом является плазменная газификация. Ее преимущества – высокое теплосодержание получаемого синтез-газа, расширенные возможности управления процессом, низкая энергетическая стоимость, повышение производительности. Использование плазмы в процессах пиролиза и газификации является выгодной альтернативой применению чистого кислорода в составе дутья, так как позволяет существенно упростить технологическую цепочку и расширить возможности управления процессом газификации. Отличительной особенностью плазменных процессов является их высокая селективность, обеспечивающая получение целевых продуктов при незначительном образовании побочных. Кроме того, плазменный метод позволяет получить непосредственно, без промежуточных стадий соотношение Н и СО~ (50% на 50%) по объему, что важно для эффективного получения жидких топлив методом катализа.

В настоящее время наблюдается бум исследований и разработок в этой области ( в первую очередь США, Япония, Швеция и др.). Прогноз в США: через 10 лет 20 % энергетических потребностей и до 50 % полученных жидких топлив будет удовлетворяться за счет переработки древесины [George W. Huber and Bruce E. Dale, Grassoline: Biofuels beyond Corn, Scientific American, 2009 July, Vol. 300, Issue 7].

В связи необходимостью развития возникают фундаментальные проблемы, связанные с физикой плотной низкотемпературной плазмы и электрофизикой, которые требуют решения в ближайшем будущем.

Исполнитель: ИЭЭ РАН.

Проект I.9. «Высокоэффективные энергоресурсосберегающие источники света»

Предмет заявки (концепция): разработка энергосберегающих безэлектродных люминесцентных ламп, c ресурсом работы свыше 60,000 часов и световой отдачей более 80 Лм/Вт. Данные лампы работают по принципу индукционного разряда трансформаторного типа: газовый разряд является “вторичным” витком трансформатора. При данном способе генерации разряда из конструкции лампы полностью исключаются разрушающиеся с течением времени узлы (электроды). Срок службы в этом случае определяется только временем деградации люминофора. Для современных люминофоров это более 60-ти тысяч часов, что более чем в 6 раз превышает срок службы обычных люминесцентных ламп (~10 000 часов).

Оценка рынка: разрабатываемые энергосберегающие индукционные люминесцентные лампы предназначены для замещения неэффективных (~10-15 Лм/Вт) ламп накаливания, а также существующих аналогов – электродных люминесцентных ламп и компактных люминесцентных ламп с эффективностью 55–80 Лм/Вт и сроком службы 10 тысяч часов. Область применения разрабатываемых индукционных люминесцентных ламп: внутреннее освещение жилых помещений, учреждений, производственных помещений, общественных мест и т.д. Потенциальные потребители индукционных люминесцентных ламп: промышленные предприятия (освещение производственных помещений), организации и учреждения (освещение офисов, конференц-залов, аудиторий), транспорт (освещение вокзалов, станций метро и т.д.), торговля (освещение в торговых центрах, складах продукции), и т.д. В частности, установка индукционных люминесцентных ламп с большим сроком службы в труднодоступных местах на большой высоте (цеха, склады, залы и т.д.) существенно снижает затраты на периодическую замену ламп.

Оценка состояния разработок:по предлагаемой тематике в институте Теплофизики СО РАН создан большой задел. Разработаны и созданы опытно–промышленные образцы безэлектродных ультрафиолетовых ламп низкого давления, мощностью от 50 до 500 Ватт, работающие по принципу индукционного разряда трансформаторного типа. Данный принцип генерации разряда позволяет получать безэлектродную плазму в низкочастотном радиодиапазоне (~100 кГц), упрощает задачу согласования источника питания и нагрузки, уменьшает уровень излучаемых радиопомех. Основным преимуществом разработанных индукционных УФ ламп является большой срок службы (~60,000 часов), что в 6–8 раз больше срока службы аналогов (электродных УФ ламп низкого давления).

Разработанные опытно–промышленные образцы имеют эффективность преобразования подводимой электрической мощности в бактерицидное УФ-С излучение ~35%, что соответствует эффективности аналогов (от 30 до 40%, в зависимости от мощности лампы).

Разработанные индукционные УФ лампы могут быть с успехом использованы в широком круге практических приложений (УФ обеззараживание воды, воздуха, дезинфекция материалов, для проведения фотохимических реакций и т.д.). Например, по данным ведущего российского производителя систем для УФ обеззараживания воды НПО ЛИТ, затраты на периодическую замену УФ ламп составляют ~50% от всех эксплуатационных затрат. Таким образом, использование разработанных безэлектродных УФ ламп позволило бы существенно снизить эксплуатационные затраты и удешевить технологию УФ обеззараживания.

Предлагаемые к разработке индукционные люминесцентные лампы, по сути, являются аналогами разработанных индукционных УФ ламп. Основное отличие заключаются в том, что для индукционных люминесцентных ламп газоразрядная колба должна быть изготовлена из стекла с нанесенным внутри покрытием из люминофора. Таким образом, существующий задел позволит в краткие сроки создать опытно-промышленные образцы индукционных люминесцентных ламп.

Оценка потенциала промышленности: производство индукционных люминесцентных ламп не требует приобретения уникального, дорогостоящего оборудования. Производство этих ламп может быть налажено на предприятиях РФ, производящих стандартные ЛЛ и КЛЛ.

Имеющиеся проблемы:в настоящее время не существует принципиальных проблем для организации работ по внедрению технологии индукционных люминесцентных ламп. Весь вопрос заключается в своевременном финансировании работ в полном объеме.

Программа действий:необходимо выполнить НИР и ОКР по созданию опытно-промышленных образцов индукционных люминесцентных ламп с заявленными ресурсом и световой отдачей, мощностью от 50 до 500 Ватт; выполнить сертификацию и патентование разработки.

Оценка необходимых материальных ресурсов:для проведения НИР и ОКР по созданию опытно-промышленных образцов индукционных люминесцентных ламп необходимо 10 млн. руб. На организацию производства – 100 млн. руб.

Проект I.10. «Повышение энергоэффективности систем теплоснабжения на основе применения универсального технологического комплекса для модификации функциональных поверхностей трубопроводов и оборудования»

В рамках выполнения проектов по ФЦП «Исследования и и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (Заказчик Роснаука) в МЭИ (ТУ) при участии ЗАО «Эко-Энерг», ЗАО «Оптима» и ряда академических организаций разработан универсальный технологический комплекс, позволяющий осуществлять модификацию функциональных поверхностей трубопроводов, теплообменного оборудования, насосов, приборов отопления и запорно-регулирующей арматуры новых и эксплуатирующихся систем теплоснабжения объектов ЖКХ и промышленности, обеспечивающий:

– экономию затрат энергии на привод насосов для транспортировки теплоносителя в тепловых сетях на 30-40% за счет адекватного снижения гидравлического сопротивления и рекуперации объективно-избыточного магистрального давления в электроэнергию;

– уменьшение термодинамических потерь тепловой энергии не менее чем на 30% за счет предотвращения утечек теплоносителя;

– повышение к.п.д. насосных агрегатов на 4-6%;

– устранение гидравлической разбалансированности систем, а также «недотопов» и «перетопов» на основе предотвращения накапливания на теплообменных поверхностях термобарьерных отложений;

– существенное сокращение затрат на обеспечение качества теплоносителя и выполнение ремонтных работ на основе полного блокирования протекания коррозионных процессов в период эксплуатации, монтажа и простоев;

– повышение ресурса трубопроводов и оборудования не менее чем в два раза.

Модификация функциональных поверхностей осуществляется посредством формирования упорядоченных молекулярных слоев поверхностно-активных веществ (трубопроводы, поверхности нагрева котлов, теплообменников и т.п.) и нанокомпозитных слоев износо- и коррозионностойких металлов (элементы запорно-регулирующей арматуры, рабочие колеса насосов, элементы пластинчатых теплообменников).

Разработаны соответствующие технологические регламенты, мобильные и стационарные установки, необходимое приборное оснащение для реализации процессов модификации функциональных поверхностей трубопроводов и оборудования, как в условиях производства, так и в условиях эксплуатации применительно к каждой единице оборудования и системам теплоснабжения в целом.

Разработанный универсальный технологический комплекс оборудования был многократно апробирован в натурных условиях применительно к водогрейным котлам, кожухотрубным и пластинчатым теплообменникам, магистральным и разводящим трубопроводам по отдельности, а также применительно к квартальным тепловым станциям (КТС) городской системы теплоснабжения г. Москвы в совокупности, когда модификация функциональных поверхностей всех трубопроводов, теплообменников, насосов и приборов отопления осуществляется без останова системы в период отопительного сезона.

Официально зафиксированный экономический эффект при апробации вышеупомянутого комплекса на КТС-18 ОАО «МОЭК» составляет 8,7 % только по экономии потребляемого газа за отопительный период, что в пересчете на всю систему теплоснабжения г. Москвы в денежном выражении будет соответствовать примерно 1 млрд. руб./год.

Универсальность и относительная простота комплексного применения разработанных технологий и оборудования позволяют существенно повысить энергоэффективность и надежность новых и эксплуатирующихся, централизованных и децентрализованных систем теплоснабжения практически при любом качестве теплоносителя.

Исполнители: МЭИ (ТУ) при участии ЗАО «Эко-Энерг», ЗАО «Оптима».

Сроки выполнения: 2010-2012 гг.

Стоимость работ: 150 млн. руб.

Проект I.11. «Взрывной мобильный комплекс для испытания и повышения надежности энергетического оборудования при ударах молнии»

1) Народно-хозяйственная проблема.

С внедрением микропроцессорной техники в системы релейной защиты, автоматики и управления нарастающим темпом увеличивается число аварийных ситуаций в энергосистемах, связанных с повреждениями цепей вторичной коммутации на территории подстанций (ПС) за счет прорыва к ним тока молнии по каналам искровых разрядов, стартующих из зоны растекания токов молнии. Изоляционные расстояния, нормированные в ПУЭ по результатам слаботочных лабораторных испытаний грунтов, не обеспечивают защиты кабельных цепей от таких воздействий. Отключения высоковольтных линий (ВЛ) и силового оборудования ПС за счет электромагнитных сбоев в системы релейной защиты, автоматики и управления и повреждений низковольтных коммуникаций значительно превышают последствия воздействия грозовых перенапряжений на силовое высоковольтное оборудование. По статистическим данным за 25 лет в Мосэнерго регулярно (примерно раз в 5 лет) на ПС в грозовой сезон происходят повреждения вторичного оборудования и ложная работа устройств РЗА с серьезными последствиями: отключения ВЛ или полностью ПС и, как следствие, повреждение оборудования потребителей и в целом снижение качества электроснабжения.

Низкая надежность молниезащиты в высокоомных грунтах в равной степени характерна для ряда важнейших отраслей национальной экономики, в частности, для ОАО «Газпром», ОАО «РЖД», нефтяной отрасли и др. Причина кроется в недостатке фактических данных об импульсных характеристиках грунта, которые определяют уровень грозовых перенапряжений в цепях силового оборудования, а главное, - уровень электромагнитных наводок в коммуникациях микропроцессорной техники. Примером значительных финансовых потерь, больших потерь энергоносителей в нефтяной отрасли является пожар на нефтебазе в г. Сургуте в августе 2009 года вызванный ударом молнии.

2) Энергоэффективность.

Энергоэффективность проекта достигается, прежде всего, благодаря повышению надёжности электроснабжения потребителей, исключения всех видов потерь связанных с поражением объектов ударами молнии. Снижение энергозатрат на восстановительные работы только по электроэнергетики составит в стоимостном выражении более 2 млрд. руб. в год. Здесь имеется ввиду снижение затрат на ремонт подстанций, системы заземления высоковольтных линий, установку дополнительных ОПН (затраты 1-2 млн. руб. на километр ВЛ). В нефтегазовой отрасли прямые энергозатраты на восстановление хранилищ топлива, ремонт и замену насосов перекачивающих станций выходящих из строя при ударе молнии в ВЛ составляет более 5 млрд. руб. в год.

3) Энергобезопасность.

Проект ориентирован на повышение надёжности электроснабжение потребителей, исключения аварий как на объектах электроэнергетических отраслей, так и на предприятиях других секторов экономики, в частности нефтегазового комплекса, железнодорожного транспорта и, прежде всего, электрифицированных линий. Бесперебойная работа поименованных выше отраслей определяет энергобезопасность страны вцелом.

4) Существующий задел.

Проведение полномасштабных испытаний грунтов импульсными токами, адекватными токам молнии реальны благодаря поисковому этапу работ по использованию в интересах практической молниезащиты мобильного испытательного комплекса (МИК) на основе взрывомагнитного генератора (ВМГ). В рамках договоров №.3/05 от 01.02.05г (Заказчик ОАО «ФСК ЕЭС») и №.6/07 от 15.06.07г (Заказчик ОАО «НТЦ Электроэнергетики») ОИВТ РАН совместно с ОАО “ЭНИН”, ООО “ЭЛНАП”, ИПХФ РАН выполнили комплексные исследования, включающие:

- разработку макетного образца МИК, успешно испытанного на ПС 110 кВ “Донино”, а также в условиях грунтов низкой проводимости на полигоне ИПХФ РАН;

- проект и подготовку полного комплекта технической документации для изготовления экспериментального образца МИК;

- разработку и испытания ВМГ, снаряжённых эмульсионными взрывчатыми веществами. Данное решение полностью снимает проблему режимной транспортировки МИК по территории РФ;

- разработку схем ввода импульсного тока в объект испытаний и регистраций реакции испытуемого объекта на полномасштабное воздействие;

- разработку и полевую проверку методических основ использования МИК на объектах электроэнергетики, построенных на синтезе предварительного обследования малыми импульсными токами с целью выявления потенциально опасных узлов и контрольных полномасштабных испытаний;

- создание основ методики испытаний грунтов различного состава и проводимости с целью формирования национального банка данных об импульсных характеристиках грунтов, необходимого для проектирования новых объектов электроэнергетики.

Таким образом, создан научно-технический задел достаточный для разработки и изготовления опытно-промышленного образца оборудования для полномасштабных испытаний молниезащиты токами молнии с целью решения вопросов повышения надёжности и экономичности высоковольтных сетей и систем молниезащиты объектов в различных отраслях промышленности.

5) Выход на серийное производство комплексов возможен через 1-2 года после создания опытно-промышленного образца мобильного испытательного комплекса и проведения его испытаний в полевых условиях в различных регионах страны на различных грунтах и объектах. Предварительные расчёты показывают, что потребность в мобильных испытательных комплексах может составить 5-10 единиц на одну межрегиональную сеть. Следовательно, общее количество в серии может достигать 60-80 единиц. В состав комплекса входят расходные элементы взрывомагнитные генераторы. Для обеспечения работы всех комплексов потребуется от 2000 до 5000 штук ВМГ в год. Серийное производство комплексов и генераторов к ним необходимо организовать на одном из предприятий России. Стоимость изготовления серийного образца комплекса составит не более 75 млн. руб., следовательно затраты на серию составят до 6 млрд. руб. Всю серию можно изготовить полностью на отечественных предприятиях за 4-5 лет. Опыт серийного изготовления ВМГ есть, например, завод «Электросила» г. Сан-Петербург изготавливал генераторы в 90-х годах сериями по 150 и более шт.

6) Для выполнения работ необходимо привлечь следующие организации:

- Московский энергетический институт, Московский физико-технический институт, Российская академия наук (Объединённый институт высоких температур, Институт проблем химической физики и др.), ОАО «Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского», ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС», ЗАО «Специальные энергетические технологии», ОАО «НТЦ Электроэнергетики», ООО «Электромагнитная совместимость, наука и практика», ОАО «Всероссийский электротехнический институт», ОАО «Электросила». ОАО «Раменский электротехнический завод «Энергия».

Проект I.12. «Волоконно-оптические трансформаторы»

На основе разработок ИРЭ РАН совместно с ООО «Уникальные волоконные приборы» и ОИВТ РАН были разработаны и начато опытное производство волоконно-оптических датчиков тока и напряжения.

Волоконно-оптические датчики – это новое поколение измерительных приборов, которые решают современные проблемы энергетики (экологическая, пожарная опасность, нестабильность, ухудшение точности и т.д.), предлагают новые возможности (точное определение места короткого замыкания, анализ качества электроэнергии, цифровой выход) и ежегодно будут давать экономическую выгоду более 1 млрд. руб. в год. Этот тип приборов приходит на смену традиционным измерительным трансформаторам, для применения во многих отраслях промышленности (энергетика, металлургия, химические производства, РЖД, метрополитен, метрология а так же любые крупные энергоемкие производства).

Суть работы прибора заключается в измерении параметров оптического сигнала под действием магнитного поля, наведенного на волоконно-оптические кольцо, проходящим через него токопроводом (эффект Фарадея). Измеряя набег фаз двух оптических сигналов с круговой поляризацией, можно с высокой точностью измерить силу проходящего тока. Такая схема работы приборов дает уникальных преимуществ:

- Снижение эксплуатационных затрат, за счет отсутствия необходимости проведения регламентных работ (смена масла), значительно меньшей массы и габаритных размеров и простота монтажа и эксплуатации;

- Высокая пожаро- и взрывобезопасность за счет абсолютной гальванической развязки чувствительного элемента (чувствительный элемент диэлектрик), и пассивного чувствительного блока (чувствительный блок не требует питания);

- Широкий спектр применения прибора за счет широкого диапазона измеряемых токов одним приборов (например, от 100А до 4000А), причем общий диапазон измеряемых токов от 100мА до 450 кА, рабочие температуры от -40 до +60°С;

- Высокая точность измерения- класс точности приборов 0,2S, для любых номинальных токов 110-750 кВ и с сохранением динамического диапазона измерений не менее 10;

- Выходной сигнал в цифровом (Ethernet, RS 232, USB) и аналоговом (1А, 8В, 4..20мВ )виде, с возможностью передавать, хранить и обрабатывать данные с помощью специального программного обеспечения.

Все ключевые компоненты приборов (в том числе специальное магниточувствительное волокно) разработаны и производятся собственными силами, что дает возможность гибко подходить к ценовой политике. Продукция рассчитана в основном на высоковольтное оборудование (от 110 кВ), с учетом вышеуказанных преимуществ, продукция компании будет стоить на уровне традиционных измерительных трансформаторов.

Ключевой элемент проекта – уникальное чувствительное оптическое волокно (нановолокно), которое позволяет достигать высоких точностных и эксплуатационных характеристик. Суть этого волокна – это его структура, в которой эллиптическая кварцевая сердцевина размером 1-3 мкм весит на тонких кварцевых ребрах размером 80-100нм. За счет минимизации кварцевых ребер сердцевина фактически «висит» в воздухе, что дает возможность без потерь оптических характеристик (которые обеспечивается эллиптической сердцевиной) получать spun-волокно (тип волокна, который позволяет измерять электромагнитное поле источника тока по всей своей длине с высокой точностью). Поэтому объектом нанотехнологий – является нановолокно, которое определяет работу всего волоконно-оптического датчика.

На сегодняшний день прибор прошел успешные испытания на Красноярском алюминиевом заводе, Ленинградской атомной станции, а так же все испытания для получения сертификата. Заключены первые договора на поставку.

В рамках проекта планируется создать производство нановолокна и организовать сборку волоконно-оптических датчиков на базе нановолокна. В течение первого года проекта планируется произвести поставку, установку оборудования и запуск производства. Второй год проекта – это увеличение мощности производства и выход к третьему года проекта на проектную мощность предприятия – 6 000 шт/год. Срок окупаемости проекта 5 лет. Выручка при выходе на проектную мощность составит 3 млрд. руб.

Проект I.13. «Повышение экономичности газотурбинных и парогазовых установок путем ввода воды или пара в тракты ГТУ»

Ввод воды (пара) в тракт газотурбинных установок позволяет увеличить их экономичность и удельную мощность (мощность на единицу расхода воздуха на входе в компрессор ГТУ).

  1. Наиболее простым и дешевым путем является ввод воды в компрессор ГТУ в количестве до 2-2,5% от расхода воздуха. Он позволяет увеличить удельную мощность установки на 10-15%. В отдельных случаях это сочетается с ростом КПД компрессора на 1-2%. Впрыск воды осуществляется как на вход компрессора, так и в его промежуточные ступени. Эффективность впрыска зависит от дисперсности распыла вводимой воды. Разработана технология получения капель размером менее 3 мкм против 15 мкм, реализуемых при использовании существующих форсунок. Для получения тонкого распыла используется новая технология взрывного вскипания перегретой воды (вода подогревается отработанными газами ГТУ) Впрыск воды в компрессор может быть реализован как на новых, так и на действующих установках.

  2. Впрыск воды в закомпрессорный водух. Используется в ГТУ с регенерацией тепла для повышения степени регенерации тепла отработанных газов ГТУ. Позволяет увеличить КПД цикла до 45-47%. Может быть эффективно реализован при модернизации (конверсии) авиационных двигателей для их использования в автономных наземных энергетических установках.

  3. Создание парогазовых установок с впрыском пара в камеру сгорания ГТУ (ПГУ смешения). Уступая бинарным парогазовым установкам по КПД (на 2-3%), эти установки требуют примерно на 15% более низких капитальных затрат, что обеспечивает снижение стоимости выработки электроэнергии на 7-8% по сравнению с бинарной ПГУ. Прототипом таких установок являются ГТУ LM-1500 фирмы General Electric (США) и установка МЭС-60 (ММПП «Салют», Россия), проходящая отработку на ТЭЦ-21 Мосэенерго. Установки рассчитаны на использование в «большой» энергетике.

  4. Исполнители: ОИВТ РАН, ВТИ, ММПП “Салют”, Пермские моторы.

  5. Сроки реализации: 2011 – 2013 гг.

  6. Ориентировочная стоимость работ: 300 млн. руб.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (3)

    Документ
    ... отождествляющие себя с полученными дляучастия в спектакле формами-скафандрами ... направление полёта, не создавая пилотам перегрузок. Мир стоит на пороге таких технологических ... ” РоссийскойАкадемииНаук. Проект Федеральный закон российской федерации ...
  2. Российской академии наук промышленная политика

    Документ
    ... РОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК ИНСТИТУТ ЕВРОПЫ РАН ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКИХ СТРАН МОСКВА 2010 Учреждение Российскойакадемиинаук ... направлениятехнологической ... средств дляреализациипроекта. Кроме ... дляучастия в финансировании интересных проектов, ...
  3. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  4. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  5. Отчетный доклад президиума российской академии наук

    Автореферат диссертации
    ... высокий уровень российскойнауки в этой сфере составляет основу дляучастия в международных проектах по созданию уникальных ...

Другие похожие документы..