1. В качестве базовой технологии энергетической утилизации ТКО выбрана технология оксипиролиза - высокотемпературный пиролиз в совокупности с процессом газификации. Технология позволяет полностью перерабатывать ТКО после мусоросортировочных линий. Остатки переработки в виде зольного продукта в объеме около 10% могут применяться в производстве строительных материалов. Технология прошла апробацию на действующем экспериментальном образце ЭТК в г. Санкт-Петербург. Комплекс производительностью по отходам 150 кг/ч и электрической мощностью 30 кВт имеет контейнерное исполнение. В качестве топлива применялись отходы сортировки маркой «топливо rdf». В апреле 2019 года экспериментальный образец ЭТК выл введен в эксплуатацию в полностью автоматическом режиме. Выработка энергии осуществлялась в режиме когенерации. Энергетический модуль комплекса показал стабильную работу на протяжении длительного времени,  выбросы после системы очистки не превышали допустимых значений.

2. В качестве базовой технологии энергетической утилизации сельскохозяйственных отходов растительного происхождения (лузга подсолнечника, риса, гречихи, отходов деревообработки и им аналогичные)  выбрана технология вихревого сжигания. Подобных топлива не требует предварительной сушки и измельчения, что значительно упрощает технологическую схему ЭТК. Низкое содержание вредных веществ в уходящих газах при прямом сжигании растительных отходов также не требует усложненной и дорогостоящей системы очистки, в отличии от комплексов по энергетической утилизации ТКО. Экспериментальный образец ЭТК по энергетической утилизации отходов растительного происхождения собран для проведения испытаний на территории Индустриального парка г. Новочеркасск.

Полученные результаты позволяют масштабировать конструкторско-технологические решения на типовой ряд ЭТК. Мощностной ряд разрабатываемых ЭТК в электроэнергетическом эквиваленте соответствует диапазону 30-250 кВт. Производительность ЭТК по отходам — до 2 т/ч. Комплексы планируется изготавливать в полной заводской комплектации, в модульном исполнении, с возможностью блочного формирования микро- и мини-ТЭЦ требуемой мощности. ЭТК вырабатывает энергию в режиме когенерации, с полным покрытием собственных нужд ЭТК и отдачей излишков электроэнергии для питания оборудования мусоросортировочных линий или обрабатывающего сельхоз. сырье предприятия. Регулирование электрической и тепловой энергии раздельное. Тепловая энергия (до 3,5 МВт для ЭТК электрической мощностью 250 кВт) может быть передана для отопления и ГВС близлежащих жилых и производственных зданий.

Разработанный в рамках проекта микроэнергетический комплекс (МЭК) может сопрягаться с любым другим оборудованием по переработке отходов при условии подачи на вход турбины пара с параметрами по температуре не менее 160 °С. Контейнерное исполнение комплексов дает возможность его монтажа на свайных конструкциях, что снимает необходимость экспертизы строительной части проекта.

С целью реализацией проекта был сформирован Консорциум научно-производственных предприятий. Основные предприятия, входящие в Консорциум: разработчик технологии переработки отходов РНЦ «Прикладная химия», разработчик и изготовитель реакторного оборудования «ЦНИИ КМ «Прометей», разработчик и изготовитель высокотемпературного парогенератора ОАО «Балтийский завод», разработчик и изготовитель контейнерного оборудования и систем жизнеобеспечения ЗАО МИК «Аква-Сервис», все предприятия представляют г. Санкт-Петербург. Разработчик и изготовитель систем автоматизации и управления ОАО «Московский завод тепловой автоматики, г. Москва. Разработчики и изготовители МЭК: высокоскоростные микротурбина и электрический генератор, устройство преобразования и распределения электрической энергии ООО НПП «Донские технологии» и ООО ИТЦ «ДонЭнергоМаш», Ростовская область.

Научное руководство работами осуществляет ЦНИИ КМ «Прометей», координаторы проекта: ООО НПП «Донские технологии» и ООО ИТЦ «ДонЭнероМаш». В схеме реализации проекта среди исполнителей имеются вакантные места в области разработки и изготовления высокоскоростных подшипниковых опор на обороты от 20 до 100 тысяч об/мин, а также высокоэффективного теплообменного оборудования. Помимо этого мы заинтересованы в адаптации созданного МЭК с другими устройствами и оборудованием по утилизации сбросной тепловой энергии как для технологий переработки отходов, так и других, включая транспорт, дизель-генераторные установки и прочие.

Результаты нашей работы были опубликованы в статьях:

• «Энерготехнологические комплексы для автономного энергоснабжения на основе технологий переработки отходов», 5-й номер 2019 г. журнала «Энергосбережение и автоматизация»
• «Всё, что горит, может стать источником энергии», 5-й номер журнала «Энергетика и промышленность России» за 2020 г.
• «Автономные мини-ТЭЦ по переработке твердых коммунальных отходов», 2-й номер 2020 г. журнала «Энергосбережение»

А также были рассмотрены и высоко оценены на заседаниях:

• секции «Энергоэффективное строительство» Объединенного научно-технического совета по вопросам градостроительной политики и строительства города Москвы, 27 февраля 2020 г.
• бизнес-форума «Экотехнопарки России», 25 февраля 2020 г.

О проекте мини-ТЭЦ по переработке твердых коммунальных отходов на базе разрабатываемых ЭТК Вы можете узнать из презентационного материала, перейдя по ссылке.

Реализация механизмов повышения эффективности электроэнергетики, обеспечивающих достаточность энергетических услуг по мощности и объемам потребления, возможность предоставления услуг по подключению и передачи электроэнергии в соответствии с спросом, в том числе с возможностью передачи энергии от собственных источников генерации в централизованную сеть.

Задачи проекта

Создаваемая Интеллектуальная энергосистема должна обеспечить:

• возможность доступа любых видов генерации и потребителей электрической энергии к услугам электросетевой инфраструктуры;
• рациональное использование первичных источников электрической и тепловой энергии;
• эффективное использование электроэнергии в ИЭС посредством системы управления с максимальным учетом требований потребителей;
•  создание «активных» потребителей энергии с возможностью влияния на процессы её передачи и потребления;
•  выполнение требований «цифрового» качества (такого термина нет) электроэнергии в соответствии с ГОСТ 13109 97 и ГОСТ Р 54149-2010;
• возможность оценки текущего состоянии ИЭС для принятия оперативных и долговременных решений;
• реализацию функции самодиагностики сети о текущем состоянии, обработку данной информации в режиме реального времени;
• использование рыночных механизмов в управлении балансами энергии;
• создание опытного образца информационной системы, обеспечивающей эффективное взаимодействие субъектов энергетики технопарка;
• повышение качества мониторинга и защиты энергосистемы от естественных и искусственных внешних воздействий, включая киберугрозы;
• разработку подсистем ИЭС отдельных объектов (административных и жилых зданий, учебных, лабораторных, спортивных и торгово-развлекательных комплексов) в составе ИЭС технопарка.

Цель и задачи проекта соответствуют:

1. Проекту «Энергетической стратегии России на период до 2035 года».
2. Государственной программе Российской Федерации «Энергосбережение и развитие энергетики», Постановление Правительства РФ от 15.04.14г. № 321.
3. Распоряжению Правительства РФ от 08.01.2009г. № 1-р «Об основных направлениях государственной политики с сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования ВИЭ на период до 2020 года».
4. Генеральной схеме размещения объектов электроэнергетики до 2020 года (одобрена распоряжением Правительства РФ от 22.02.2008 № 215-р).
5. Распоряжению Правительства РФ от 04.10.2012 № 1839-р «Об утверждении комплекса мер стимулирования производства электрической энергии генерирующими объектами, функционирующими на основе использования возобновляемых источников энергии»
6. Федеральный закон от 23.11.2009 г. 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности».

Участники проекта «Интеллектуальная энергетическая система ТехноЭкопарка РГСУ»

1. Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН), Москва – научное сопровождение проекта.
2. ООО НПП «Донские технологии», Новочеркасск – интегратор проекта, разработчик Концепции; проектов схем тепло-холодоснабжения, систем автономного энергоснабжения, выполнение монтажных и наладочных работ, организация и участие в эксплуатации ИЭС.
3. ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», Москва – разработка схемы взаимодействия ИЭС с ЭС 110 кВ, поставка цифровых подстанций 10 кВ, выполнение монтажных и наладочных работ.
4. НИЦ МРСК, Москва – разработка схем и режимов электроснабжения 10 кВ, выполнение монтажных и наладочных работ.
5. ГОУ ВПО Донской государственный технический университет (ДГТУ), Ростов-на-Дону, разработка схем и режимов энергоснабжения с использованием ВИЭ, создание элемента ГИС Ростовской области.
6. ООО НПП «ВНИКО», Новочеркасск – разработка схем и режимов электроснабжения 0,4 - 10 кВ, АСКУЭ и SCADA, выполнение проектных, монтажных и наладочных работ, участие в эксплуатации ИЭС.
7. ООО «НИИ энергетических технологий», Новочеркасск – разработка схемных решений для системы релейных защит и автоматики, выполнение монтажных и наладочных работ, участие в эксплуатации ИЭС.
8. ОАО «Ростовтеплоэлектропроект», Ростов-на-Дону – выполнение обще проектных работ, авторский надзор за общестроительными работами.
9. ООО МИК «Содружество», Москва – частный инвестор, разработка ТЭО и бизнес-плана проекта, создание энергосервисной компании, организация и участие в эксплуатации ИЭС.
10. ГОУ ВПО РГСУ Ростов-на-Дону – согласование проекта создания ИЭС с органами власти и получение всей разрешительной документации, обеспечение общестроительных и монтажных работ.
11. Предприятия поставщики энергетического оборудования.

Проект поддержан Министром энергетики Российской Федерации, Рабочей группой Минэнерго России по вопросам внедрения интеллектуальных энергетических систем и Администрацией Ростовской области.

С основными положениями разрабатываемой идеи Вы можете ознакомиться в дополнительных материалах:

1. Презентация проекта Техноэкопарка ДГТУ

2. Концепция энергоснабжения Техноэкопарка ДГТУ

3. Доклад «Интеллектуальная энергетическая система ТехноЭкопарка ДГТУ»

4. Протокол заседания Рабочей группы Минэнерго по ИЭС_23.06.2015

5. Протокол заседания Рабочей группы Минэнерго по ИЭС от 01.12.2015

В соответствии с требованиями задания в рамках государственного соглашения о предоставлении субсидии с Минобрнауки России мы публикуем результаты работ на каждом этапе календарного плана.

Результаты выполнения работ по этапу №2

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 20 октября 2014г. № 14.579.21.0064 по теме: «Разработка экспериментального образца обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия мощностью 10-20 кВт для тяжелых условий эксплуатации» с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015г. по 30 июня 2015г. выполнялись следующие работы:

За счет средств субсидии:

• разработана эскизная конструкторская документация на изготовление экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия;
• изготовлен экспериментальный образец электрической машины возвратно-поступательного действия.

За счет софинансирования из внебюджетных источников:

• разработана система управления экспериментальным образцом электрической машины возвратно-поступательного действия;
• принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ (конференции, семинары, симпозиумы, выставки и т.п., в том числе, международные).

При этом были получены следующие результаты:

1) Для принятого на предыдущем этапе варианта конструктивного исполнения линейной электрической машины возвратно-поступательного действия был выполнен уточненный расчет геометрических соотношений активного слоя экспериментального образца. С использованием результатов расчета проведено конструирование узлов и деталей, разработана эскизная конструкторской документация на изготовление экспериментального образца линейной электрической машины.

Новизна предлагаемой конструкции заключается в применении линейных направляющих подвижного элемента, позволяющих обеспечить точное позиционирование подвижного элемента относительно статора и поддержание равномерного воздушного зазора при продольных перемещениях.

2) В соответствии с разработанной эскизной документацией изготовлены детали и узлы экспериментального образца: магнитопроводы статора и подвижного элемента; элементы для крепления; осуществлена сборка конструкции. Создана оснастка для изготовления конструктивных элементов и сборки узлов линейной электрической машины Выполнена сборка экспериментального образца.

Состава изготовленного экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия следующий: внешний корпус электрической машины; статор с магнитопроводом и обмоткой; подвижный элемент магнитопровода; вал; датчик положения подвижного элемента магнитопровода; центрирующие опоры.

Электрическая машина возвратно-поступательного действия способна обеспечить преобразование механической энергии в электрическую. Предусмотрена возможность перехода электрической машины из двигательного режима в генераторный и обратно за время не более 1 сек.

Рабочие параметры экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия будут исследованы на следующем этапе ПНИ.

3) Разработана система управления экспериментальным образцом линейной электрической машины возвратно-поступательного действия: силовой полупроводниковый преобразователь; микропроцессорный управляющий модуль; система измерения электрических и неэлектрических величин. Разработаны схемные решения, выполнено конструирование указанных элементов. Созданы алгоритмы функционирования системы управления, на их основе разработана управляющая программа для микропроцессорного модуля.

Новизна разработанных алгоритмов управления заключается в том, что известные алгоритмы управления были адаптированы для случая возвратно-поступательного движения. Новыми являются предложенные принципы бездатчикового управления вентильно-индукторной электрической машиной возвратно-поступательного действия позволяющие обеспечить ее эффективное регулирование при работе в режиме генерации.

Состав системы управления электрической машиной возвратно-поступательного действия следующий: силовая часть; микропроцессорная часть; блок питания.

Силовая часть системы управления электрической машиной возвратно-поступательного действия способна обеспечить подачу импульсов возбуждения (в генераторном режиме) и импульсов питания (в двигательном режиме) по сигналам датчика положения подвижного элемента магнитопровода. Алгоритм управления, реализуемый микропроцессорной частью, обеспечивает энергоэффективные характеристики импульсов управления и возбуждения электрической машины, а также заданные параметры функционирования электрической машины.

4) Полученные результаты работы представлены в виде докладов и статей:

• доклад на тему: «Перспективы применения линейных электрогенераторов на базе свободно-поршневых двигателей внутреннего сгорания»на международной научно-технической конференции «Энергетика транспорта. Актуальные задачи и проблемы» в г. Ростов-на-Дону;
• доклады на тему: «The linear reluctance electric generator reciprocating for free-piston combustion engine (Линейный индукторный электрогенератор возвратно-поступательного действия для свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания)» и «Research of processes in electric locomotive using complex mathematical modeling (Исследование процессов в электровозе с использованием комплексной математической модели)» на международном семинаре «Breakthrough ideas for the future – 2015 (Прорывные идеи для будущего)» в Остравском техническом университете (Высшая горная школа), г. Острава (Чехия);
• подготовлен доклад на тему: «Sensorless control of the linear switched-reluctance motor of emergency power generator (Бездатчиковое управление линейной вентильно-индукторной электрической машиной аварийного электрогенератора)» на международную научно-техническую конференцию «Transport Problem-2015» проводимую Силезским технологическим университетом (Silesian University of Technology, Poland). Конференция состоялась 23 – 26 июня 2015 г. в городе Ополе (Польша). Доклад представлен руководителем работ Колпахчьяном П.Г.
• опубликована статья «Emergency generator design for the maritime transport based on the free-piston combustion engine» вжурнале «Naše more» in 2015. (ISSN 0469-6255, E-ISSN 1848-6320).

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

Фото экспериментального образца:

Рисунок 1 — Детали сборки фазы статора	Рисунок 2 — Статор в сборе с опорами линейных направляющих
Рисунок 3 — Транслятор в сборе  с опорами кареток	Рисунок 4 —  Электрическая машина возвратно-поступательного действия в сборе

Результаты выполнения работ по этапу №3

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от от «20» октября 2014 г. № 14.579.21.0064  с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 3 «Разработка и изготовление испытательного стенда для проведения испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия»  в период с 01 июля 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнялись следующие работы:

а) работы по пунктам плана-графика исполнения обязательств, выполненные за счет средств субсидии Минобрнауки России:

• разработка эскизной конструкторской документации на испытательный стенд для проведения экспериментальных испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия;
• изготовление испытательного стенда для проведения испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия;
• разработка программы и методики испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия;

б) работы по пунктам плана-графика исполнения обязательств, выполненные за счет внебюджетных средств:

• разработка рекомендаций, технических и проектных решений по внедрению результатов проекта при проектировании модульных энергетических комплексов малой мощности, для децентрализованных потребителей;
• проведение пуско-наладочных работ экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия на испытательном стенде;
• участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ.

Получены следующие результаты:

1) Для испытаний разработанной и изготовленной в ходе выполнения предыдущих этапов электрической машины была выбрана и обоснована структура испытательного стенда для проведения экспериментальных испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия. Испытания электрической машины модульной конструкции предлагается проводить по схеме взаимной нагрузки при которой.один из модулей машины работает двигателем, другой — генератором.

Новизна предлагаемой конструкции испытательного стенда для проведения экспериментальных испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия заключается в применении метода взаимной нагрузки. Испытания электрической машины модульной конструкции предлагается проводить по схеме взаимной нагрузки при которой.один из модулей машины работает двигателем, другой — генератором. В этом случае энергия вырабатываемая одним модулем потребляется другим модулем, а из внешнего источника компенсируется потери. Такая схема позволяет сократить размеры стенда, снизить мощность устройств приведения в движение подвижных элементов модулей электрической машины, существенно сократить затраты электроэнергии на проведение испытаний. В разработанном испытательном стенде потери компенсируются через механическую систему, что позволяет без переделок использовать преобразователи для питания модулей электрической машины и проводить на холостом ходу.

2) Разработана эскизная конструкторская документация на испытательный стенд для проведения экспериментальных испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия.

Стенд состоит из испытательного стола, и шкафа управления. На испытательном столе устанавливаются испытываемые модули электрической машины, механизм приведения в движение их подвижных элементов, приводной электродвигатель. Преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное осуществляется механической системой на базе механизма качающейся шайбы жатки сельскохозяйственного комбайна Дон-1500. Такое решение позволяет не только сократить габариты стенда, но и повысить надежность работы испытываемых модулей электрической машины, так как перемещение подвижных элементов определяется кинематической схемой устройства и ограничено. Это имеет важное значение при наладке алгоритмов управления электрической машиной, поскольку значительно снижает риск возникновения аварийных ситуаций связанных с перемещением подвижного элемента за допустимые пределы.

Механизм качающейся шайбы приводится в действие вращающейся электрической машиной – приводным асинхронным электродвигателем. Регулирование частоты колебаний подвижных элементов испытываемых электрических машин осуществляется изменением частоты вращения приводного электродвигателя реализуемое частотным преобразователем.

3) В соответствии с разработанной эскизной документацией изготовлены детали и узлы испытательного стенда: испытательного стола, шкафа управления, осуществлена сборка конструкции. Создана оснастка для изготовления деталей испытательного стола. Выполнена сборка испытательного стенда.

Конструкция и принцип действия испытательного стенда позволяют испытывать модули электрической машины как в генераторном, так и в двигательном режиме. Предусмотрена возможность перехода электрической машины из двигательного режима в генераторный и обратно за время не более 1 сек. Испытательный стенд допускает проведение испытаний модулей электрической машины мощностью до 10 кВт на один модуль и частотой колебаний до 100 Гц. Мощность приводного электродвигателя составляет 5 кВт.

4) Проведены пуско-наладочные работы экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия на испытательном стенде. Для проведения испытаний на испытательном стенде установлены и подготовлены к проведению испытаний два модуля испытываемой электрической машины.

5) Разработана программа и методика испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия. Целью испытаний является установление соответствия спроектированной и изготовленной электрической машины требованиям Технического задания.

В соответствии с разработанной программой, испытания проводятся в два этапа. На первом из них модули испытываемой электрической машины исследуются в неподвижном состоянии. Измеряются активное сопротивление обмоток, проверяется состояние их изоляции, снимаются статические зависимости потокосцепления обмоток и развиваемого модулем усилия от тока обмоток и положения подвижного элемента. На втором этапе модули испытываемой электрической машины устанавливаются на испытательный стенд и проводятся испытания при движении подвижного элемента: на холостом ходу, в номинальном режиме, в режимах частичной нагрузки и перегрузки, ресурсные испытания.

6) Разработаны рекомендации, технические и проектные решения по внедрению результатов проекта при проектировании модульных энергетических комплексов малой мощности, для децентрализованных потребителей. Основной сферой применения разработанной линейных электрической машины возвратно-поступательного действия являются устройства генерации электроэнергии создаваемые на базе двигателей внутреннего сгорания. Применение электромеханического преобразователя на базе линейной реактивно-индукторной электрической машины позволяет упростить конструкцию устройства за счет отказа от кривошипно-шатунного механизма и перехода к свободно-поршневой конструкции двигателя. Энергетические комплексы на основе двигателей такого типа будут иметь малое время развертывания и подготовки к работе, что позволяет использовать их в качестве мобильных генерирующих установок.

7) Полученные результаты работы представлены в виде докладов и статей:

• доклад на тему «Повышение эффективности управления линейной реактивно-индукторной электрической машиной на основе анализа электромагнитых процессов методами теории поля» на международной конференции European-Middle Asian Conference of Computer Modeling (EMACOM-2015). По результатам доклада опубликована статья «More effective control of linear switched-reluctance motor based on the research of electromagnetic processes of field theory methods linear electrical machines» в сборнике трудов Intelligent Systems for Computer Modelling: Proceedings of the 1st European-Middle Asian Conference on Computer Modelling 2015, EMACOM 2015. ed. / V. Styskala; D. Kolosov; V. Snasel; T.T. Karakeyev; A. Abraham. Springer, 2015. (Intelligent System for Computer Modelling) (eBook ISBN 978-3-319-27644-1, ISBN 978-3-319-27642-7)
• доклад на тему «Intellectual Energy system of power supply of Rostov State University of Civil Engeneering TekhnoEcoPark» («Интеллектуальная система энергоснабжения ТехноЭкоПарка Ростовского государственного строительного университета») на седьмом международно мсеминаре «Роль коммуникаций как критических технологий для развития «умных» энергетических систем (The role of communications as critical enabler for the development of smart energy systems)» проходившем  14 — 15 сентября в г. Лекко (Италия)
• стендовый доклад по результатам работ выполненных в рамках проекта на выставку «Вузпромэкспо 2015. От идеи к реальности», организованной Национальным фондом подготовки кадров проходившей 2 – 4 декабря 2015 г. в г. Москва.

Фото экспериментального стенда:

Рисунок 1 — Шкаф управления с преобразователем для питания испытываемых ЭГ	Рисунок 2 — Регулировка длины поводка на испытательном стенде

Результаты выполнения работ по этапу №4

1) В соответствии с разработанной программой и методикой проведены испытания экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия (двух модулей) на созданном испытательном стенде.

2) Выполнен анализ и обобщение результатов испытаний экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия и их сопоставление с данными информационных источников. В результате было установлено, что разработанный и изготовленный экспериментальный образец электрической машины возвратно-поступательного действия успешно прошел испытания и соответствует  требованиям Технического задания.

3) Выполнена разработка концепции и схемы организации сервисного обслуживания электрической машины возвратно-поступательного действия в процессе эксплуатации.

4) Выполнена оценка стоимости полученных результатов интеллектуальной деятельности — патента на полезную модель «Линейная вентильно-индукторная электрическая машина возвратно-поступательного действия» (дата поступления заявки 30.12.2016, регистрационный номер 2015157355).

В ходе выполнения испытаний на созданном испытательном стенде были испытаны два модуля экспериментального образца линейной электрической машины возвратно-поступательного действия. Поскольку разработанная конструкция электрической машины возвратно-поступательного действия предназначена для работы в составе электрогенератора на базе свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания, ее подвижный элемент имеет значительную массу. При испытаниях на номинальной частоте перемещений на элементы испытательного стенда будут действовать значительные усилия. Поэтому испытания проводились для пониженной частоты перемещений. Для оценки показателей экспериментального образца линейной электрической машины возвратно-поступательного действия на номинальной частоте перемещений подвижного элемента была создана ее математическая модель. При составлении математической модели использовались с экспериментально снятые параметры и характеристики  экспериментального образца. С использованием разработанной модели были выполнены исследования работы рассматриваемой электрической машины при номинальной частоте перемещений подвижного элемента. Полученные результаты соответствуют требованиям Технического задания.

На этапе №4 «Исследовательские испытания экспериментального образца электрической машины возвратно-поступательного действия» охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности не создавались.

Фото экспериментального стенда:

Рисунок 1 — Проведение исследовательских испытаний линейной электрической машины возвратно-поступательного действия	Рисунок 2 — Общий вид экспериментальной линейной электрической машины

Результаты выполнения работ по этапу №5

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 20 октября 2014г. № 14.579.21.0064 по теме: «Разработка экспериментального образца обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия мощностью 10-20 кВт для тяжелых условий эксплуатации» с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 5 (заключительный отчет о ПНИ от 29 декабря 2016 г.)  получены следующие резульататы:

1. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера – ООО «ИнвестПромСтрой». В настоящее время Индустриальный партнер — ООО «ИнвестПромСтрой» не располагает производственной базой для организации полного цикла производства линейных ЭМВПД. Поэтому целесообразно организовать их выпуск на контрактной основе, с посоледующим переносом производства на свою производственную базу. Развитие производственной базы Индустриального партнера — ООО «ИнвестПромСтрой» ориентированной на выпуск ЛЭМ должно идти по пути переноса изготовления листов и сборки магнитопроводов ЭМП с использованием технологии штамповки и создания оснастки для сборки; организации пайки печатных плат СПЭ; создания оборудования и оснастки для  сборки, наладки и испытаний ЭМП и ЭМ в целом. Изготовление листов магнитопроводов ЭМП ЛЭМ с использованием технологии электроэрозионной резки, использовавшейся при изготовлении экспериментальных образцов, в серийнойм производстве целесообразно заменить на изготовление методом штамповки, как менее затратный.

2. С учетом сформулированных требований к линеному ЭГ разработан проекта технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка опытного образца обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия мощностью 10-20 кВт для тяжелых условий эксплуатации». Основным назначением разрабатываемой обратимой ЭМПВД является работа в качестве электрогенератора в составе энергогенерирующей установки на базе свободно-поршневого ДВС. Поэтому одним из условий при выполнении ОКР должна быть  возможность совместимости с таким ДВС. СПЭ целесообразно вынести за пределы области высоких температур и выполнить в виде отдельного блока. Разрабатываемая обратимая ЭМПВД должна быть модульной конструкции позволяющей объединять несколько однотипных модулей в единую генерирующую систему. Мощность каждого из модулей целесообразно делать порядка 5 кВт. СПЭ целесообразно делать с явно выраженным звеном постоянного тока, что позволит упростить объединение модулей в общую систему. Величина напряжения в звене постоянного тока должна быть достаточной для того, чтобы на выходе АИН получалось одно- или трехфазное напряжение стандартной величины.

3. Проведены дополнительные патентные исследования по анализу патентной чистоты бездатчикового способа управления линейной ЭМПВД индукторного типа и способа повышения ее эффективности в генераторном режиме.

4. Разработаны рекомендаций по изготовлению магнитопровода ЭМПВД с использованием технологии штамповки для производства листов. Для обеспечения заданной величины и геометрической формы воздушного зазора при изготовлении пластин магнитопровода методом штамповки необходима разработка способа сборки магнитопровода и соответствующей оснастки.  Изготовление методом штамповки деталей, выполняющих в существующей конструкции роль оснастки при сборке магнитопровода, невозможно. Чтобы отказаться от применения в конструкции ЭМ дорогостоящих при серийном производстве деталей, или уменьшить их количество, внесены изменения в конфигурацию листа статора и определены нормы допуска для базовых поверхностей. Предложенные изменения в профиле сегмента статора и технологии сборки сердечника статора позволят уменьшить величину воздушного зазора до 0,18 мм на одну сторону. Это объясняется, прежде всего, тем, что отклонение оси наружной цилиндрической поверхности сердечника фазы статора от оси его внутренней «рабочей» поверхности, после сборки и шлифовки, составляет не более 0,1 мм.

5. Разработана эскизная конструкторская документация на СПЭ ЭМВПД с отечественной элементной базой. Проведенный подбор электронных компонентов отечественных производителей показал, что большую часть пассивных компонентов с нужными параметрами может быть заменена на отечественные аналоги. Исключением являются только высоковольтные электролитические конденсаторы. При прочих равных характеристиках они имеют большие габариты. Электронный преобразователь спроектирован так, чтобы большинство электронных компонентов возможно было при необходимости заменить на аналоги отечественных или зарубежных производителей, без изменения трассировки печатных плат и конструкции преобразователя.

6. Проведены маркетинговые исследования и оценка рыночного потенциала разрабатываемой ЭМВПД. Разрабатанная линейная ЭМВПД является перспективной разработкой и может быть использована в качестве мобильного источника для организации автономного электроснабжения объекта. Также, возможно ее применение в качестве линейного привода компрессоров холодильной и климатической техники. Ближайшими аналогами и конкурентами разрабатанной линейной ЭМВПД на рынке будет являться дизельные генераторы — электрические машины на основе вращательного действия и вращающиеся приводы комперсоров. Однако именно простота конструкции машин на основе возвратно-поступательного действия обеспечит экономическое преимущество разработке, а технические характеристики на уровне не хуже, чем аналоги, позволит занять достойное место на рынке. Исполнение в блочном варианте, многотопливность и модульность агрегата обеспечит разрабатываемой электрической машине часть рынка мобильных энергоустановок в выбранном диапазоне мощностей.

7. Выполнена разработка программы коммерциализации научно-технических результатов проекта. Результаты проведенной ПНИР заключающейся в разработке обратимой ЭМВПД имеют высокий потенциал применения в реальном секторе экономики.

8. Полученные результаты работы представлены в виде докладов и статей. На V международном форуме по энергоэффективности и развитию энергетики ENES 2016n на стенде ОАО НПП «Донские технологии» был представлен презентационный материал на тему «Линейный электрический генератор возвратно-поступательного действия для тяжелых условий эксплуатации». На III Международную научно-практическую конференцию «Научные тенденции: Вопросы точных и технических наук» был представлен доклад на тему «Повышение эффективности линейного вентильно-индукторного генератора возвратно-поступательного действия». По результатам выполненных исследований приняты к печати в журнале «Электротехника» две статьи: «Математическое моделирование работы и определение параметров регулирования линейной электрической машины возвратно-поступательного действия» и «Бездатчиковое управление линейной вентильно-индукторной электрической машиной возвратно-поступательного действия».

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.

Фото экспериментального образца:

Рисунок 1 — Сердечник статора на оснастке в сборе	Рисунок 2 — Статор в сборе с опорами линейных направляющих
Рисунок 3 — Транслятор в сборе  с опорами кареток	Рисунок 4 —  Электрическая машина возвратно-поступательного действия в сборе

Коллектив НПП «Донские технологии» представляет результаты ПНИ на энергетическом форуме ENES-2016

Коллектив НПП «Донские технологии» представляет результаты ПНИ на энергетическом форуме ENES-2016

Для покрытия доли потребляемой электроэнергии за счет ВИЭ одним из экспериментальных объектов в г. Новочеркасск (Ростовская область) была установлена солнечная электростанция суммарной мощности 7,2 кВт, состоящая из солнечных модулей со сбросом выработанной электрической энергии во внутреннюю 3-фазную сеть.

В составе электрической установки используется оборудование одного из мировых лидеров по производству инверторного оборудования SMA Solar Technology. Использование преобразовательной техники этого производителя дает возможность осуществлять мониторинг работы установки через Интернет.

Состав солнечной энергоустановки

Фотоэлектрические модули: назначение: преобразование энергии солнечного излучения в электрическую; Исходный материал: моно-мультикристаллический кремний; Материал рамы: анодированный алюминий; Распределяющая коробка: поликарбонат, наполненный стеклом; Защита: покрытие – двойной ламинат, закалённое стекло, светопропусканием (92%), 3 мм толщиной (в некоторых моделях — 4 мм); Средний полный срок службы — не менее 20 лет; Квалификационные испытания в соответствии со стандартами IEC 61215.

Аккумуляторные батареи: единый банк (АКБ) из 8 аккумуляторов фирмы SunLight (рисунок а) суммарной емкостью 1600 А·ч с номинальным напряжением 48 В Емкости банка аккумуляторов достаточно, чтобы обеспечить резервное питание дома в течение 10 часов, при среднем потреблении 2 кВт·ч.

Инверторы: три инвертора SI-6048 TB и SB-5000 TL фирмы SMA используются для реализации отдачи непотребленной электроэнергии во внешнюю сеть. Количество поступившего электричества от солнечных панелей измеряется встроенным в инвертор SB-5000 TL контроллером заряда. Контроль потребленной электроэнергии из внешней сети и отданной неиспользованной энергии от аккумуляторных батарей осуществляется инвертором SI-6048 TB.

Электротехническое оборудование

В состав системы входят  3 инвертора SunnyIsland 8.0 (рисунок б), которые образуют 3-х фазную сеть. Параллельно выходу на нагрузку подключены три инвертора SunnyBoy5000TL-21 (рисунок в), которые настроены пофазно как L1, L2 иL3. На каждый сетевой инвертор подключен микроконтролер MPPT со входом 12 модулей KV200/24M, соединенных последовательно.

Вспомогательное оборудование солнечной электростанции

Технические характеристики модулей KV — 200/24 M

Функциональная схема солнечной энергоустановки

Монтаж системы

На фото ниже представлены этапы монтажа оборудования и готовый комплекс солнечной электростанции.

Мониторинг работы солнечной энергоустановки

Автоматическая выгрузка данных, получаемых от солнечной станции, позволяет проводить системный анализ и разрабатывать наиболее эффективные режимы эксплуатации установки в условиях отсутствия возможности отдачи получаемой электрической энергии в сеть. Примеры графических характеристик, демонстрирующих работу станции, приведены ниже.

Выработка ФЭП, кВт. Даты записи: 03.05 — 09.05.2014

Выработка ФЭП, кВт. Даты записи: 10.05 — 16.05.2014

Выработка ФЭП, кВт. Даты записи: 15.05 — 21.05.2014

Баланс энергетической системы. Май 2014

Баланс энергетической системы, 21 мая 2014

В соответствии с требованиями задания в рамках государственного соглашения о предоставлении субсидии с Минобрнауки России мы публикуем результаты работ на каждом этапе календарного плана.

Результаты 1 этапа

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27 октября 2015г. № 14.579.21.0123 по теме: «Создание высокоэффективной паровой турбины для технологий переработки жидких и твердых органических отходов при производстве энергии для малой распределенной энергетики» с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 27 октября 2015 г. по 31 декабря 2015 г. выполнялись следующие работы:

За счет субсидии

Проведена сравнительная оценка и определен оптимальный вариант направления исследований проектирования высокоэффективной паровой турбины на основе анализа состояния исследуемой проблемы.

Разработана принципиальная тепловая схема проточной части турбины.

Произведен расчет и выбор конструктивного типа турбины.

За счет софинансирования из внебюджетных источников:

Разработана технологическая схема использования различных источников тепла для разрабатываемой турбины.

Выполнен расчет и выбор парогенерирующей установки для турбины.

Выполнен расчет  диапазона рабочих параметров турбины.

 Результаты

1. Проведенный аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему развития паровых турбин малой мощности. Установлено, что в настоящее время является актуальной проблема развития научной базы создания высокоэффективной паровой турбины малой мощности. В этом направлении известен ряд работ отечественных и зарубежных авторов. Определены тенденции развития конструкции турбины. Так же в результате аналитического обзора определено, что паровых турбин малой мощности работающих на сверхкритических параметрах свежего пара нет.
2. Проведен обзор и анализ существующих технических решений получения пара на основе метода гидротермальной деструкции жидких и твердых органических топлив. Выявлено, что гидротермальная деструкция – это эффективный процесс, позволяющий переработать любое топливо во вторичные энергоносители, высокоэнергетические парогазовые смеси. В результате протекания реакции гидротермальной деструкции на выходе образуется высокоэнергетическая парогазовая смесь со сверхкритическими параметрами (давления до 25 МПа и температуры до 560 ºС). Полученную парогазовую смесь в дальнейшем можно использовать как рабочее тело для паротурбинных генераторов.
3. Произведен расчет и разработана принципиальная тепловая схема проточной части турбины. В результате проведенного расчета была выбрана конструкция проточной части трехступенчатой турбины. Это позволит максимально эффективно использовать номинальные параметры свежего пара и обеспечить выработку 250 кВт электрической мощности.
4. Выполнен расчет конструктивного типа турбины. В результате проведения расчета конструктивного типа турбины, была выбрана активная трехступенчатая осевая турбина.
5. Выполнен расчет определения диапазона параметров рабочего тела и параметров турбины.

Графики полученных результатов

 Рисунок 1 — Процесс расширения пара в активной 3-х ступенчатой турбине в h-s-координатах

 Рисунок 2 — График зависимости изменения мощности, диаметра турбины, температуры, внутреннего КПД от частоты вращения

 Рисунок 3 — График зависимости изменения мощности, температуры, относительного внутреннего и лопаточного КПД от частоты вращения при диаметре ступени 280 мм

Снижение зависимости от компаний-поставщиков электричества и тепла одновременно с использованием новейших технологий в области энергосбережения – одна из главных задач при строительстве нового жилья. При этом существует необходимость и потребность жить в экологически чистой и здоровой обстановке с максимальным комфортом.

Комплексное решение всех перечисленных проблем гарантировано новейшим подходом к организации жилого пространства – нулевой дом – концепцией современного, независимого, комфортного, экологичного и здорового образа жизни, как в городе, так и в удаленной сельской местности.

Концепция УЭЭЭД

Умное

Насыщенное автоматикой жилье. Система автоматизации и диспетчеризации выполнена на основе международных стандартов KNX/EIB. «ABB» (Швейцария) — главный поставщик аппаратуры, которая:

1. Автоматически управляет работой инженерных систем обеспечивая комфортные условия в зависимости от погодных условий.
2. Осуществляет контроль максимально возможного числа параметров состояния оборудования, перераспределяет энергоресурсы.
3. Осуществляет коммерческий учёт выработанной и потребленной энергии по всем категориям потребителей, ведет статистический учет.
4. Обеспечивает автоматическое отключение неприоритетных нагрузок.
5. Автоматическое управление температурой в помещениях.
6. Имеет возможность удалённого мониторинга и доступа к управлению инженерными сетями по Интернет-каналу на основе GSM/GPRS связи.
7. Осуществляет своевременную локализацию аварийных ситуаций. Контроль протечек воды в ваннах и кухнях, утечки газа в кухнях с соответствующими клапанами перекрытия воды и газа, оповещением по каналу GSM и звуковой сигнализацией.
8. Обеспечивает контроль несанкционированного доступа в охраняемые помещения, визуализацию и запись информации.
9. Имеет возможность вызова сценариев с управляющих устройств (регулирование и распределение индивидуального, автономного энергопотребления от возобновляемых источников энергии).

Энергоэффективное

Насыщенное энергосберегающими системами, работающими на ВИЭ и комбинациях традиционных о возобновляемых источников энергии:

1. Использование традиционных и возобновляемых источников энергии для отопления, кондиционирования, вентиляции, горячего водоснабжения и электрообеспечения (тепловые насосы,солнечные коллектора).
2. Использование оптимальной схемы теплового пункта и теплоаккумулятора, обеспечивающей максимальную эффективность распределения энергоресурсов.

Принципиальная схема организации независимого энергоснабжения

Энергосберегающее

Выбор ограждающей конструкции. Высокий уровень теплоизоляции помещения, способствует снижению трансмиссионных тепловых потерь, для этого проводится утепление ограждающих конструкций (стены, фундамент, крышу) теплоизоляционными материалами: газоблоки, пеностекло, дерево, шлакопенностекло,кирпич.

Для снижения инфильтрационных потерь предусматривается:

• установка энергосберегающих герметичных дверей;
• установка пластиковых энергосберегающих теплопакетов;
• использование тепловой воздушной завесы (осуществлененна с помощью эжекционных доводчиков).

Экологически чистое

1. Применение материалов не влияющих на окружающую среду: газоблоки, пеностекло, дерево, шлакопенностекло, кирпич.

2. Отказ от использования традиционных топлив, при сжигании которых атмосфера и загрязняется большим количеством вредных выбросов.

Домостроение

• Индивидуальные коттеджи от 50м²- 850м²;
• Многоквартирные дома до 3 этажей;
• Детские сады, школы, больницы, санатории.

По сути это независимая энергосистема (см. схему), которая не требует расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома происходит благодаря теплу, выделяемому живущими в нем людьми, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии: геотермальными установками или солнечными коллекторами. Горячее водоснабжение осуществляется также за счет установок по производству возобновляемой энергии. Освещение внутреннего пространства происходит за счет естественной инсоляции или электроэнергии, выработанной ветрогенераторами, солнечными панелями и микроГЭС. Системы естественной вентиляции заменяют дорогостоящие климатические системы. Дома в таком поселке будет потреблять в 4 раза меньше энергии, чем типовые проекты той же площади. Стоимость такого дома на 8-10% выше типового проекта. Но эти инвестиции окупятся за счет более низких издержек на эксплуатацию в течение 4-5 лет. Существенно, на 95 %, снижаются выбросы углекислого газа в атмосферу при эксплуатации такого энергоэффективного поселка.

Основные статьи, опубликованные сотрудниками предприятия в ведущих научных и технических изданиях по тематике УЭЭЭД, приведены в разделе «Полезная информация. УЭЭЭД».

Учитывая, что многие промышленные отходы по своему химическому составу и техническим свойствам близки к природному сырью, а во многих случаях имеют и ряд преимуществ (предварительная термическая обработка, повышенная дисперсность и др.), применение в производстве строительных материалов промышленных отходов является одним из основных направлений снижения материалоемкости этого массового многотоннажного производства.

Например, использование отходов топливно-энергетического комплекса обеспечивает производство богатым источником дешевого и уже подготовленного сырья; приводит к экономии капитальных вложений, предназначенных для строительства предприятий, добывающих и перерабатывающих сырье, и повышению уровня их рентабельности; высвобождению значительных площадей земельных угодий, занимаемых отвалами, терриконами, хвосто- и шламохранилищами, и снижению степени загрязнение окружающей среды. Повышение уровня использования промышленных отходов является важнейшей задачей государственного значения.

На основе применения отходов промышленности возможно развитие производства не только традиционных, но и новых эффективных строительных материалов. Новые материалы обладают комплексом улучшенных технических свойств и в то же время характеризуются наименьшей ресурсоемкостью, как в процессе производства, так и при применении.

Проведенные исследования показали, что образующиеся на предприятиях топливно-энергетического комплекса Ростовской области промышленные отходы (твердые отходы добычи, обогащения и переработки угля) могут быть использованы в качестве сырьевых материалов для организации рентабельного производства различных строительных материалов, а так же в качестве заменителей природного сырья.

Все используемые в наших опытах сырьевые материалы (отходы) прошли исследования ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Ростовской области» (г. Ростов-на-Дону) и ОАО «Южгеология» (г. Ростов-на-Дону), которые показали, что они относятся к Vклассу опасности (практически не опасные), степень вредного воздействия на окружающую среду низкая, а материалы, получаемые на их основе, относятся к I-му классу строительных материалов и могут быть использованы для всех видов строительства.

Пеношлакостекло

Пеношлакостекло — инновационный ячеистый конструкционно-теплоизоляционный материал, получаемый из смеси золошлаковых отходов пылеугольных электростанций, стеклобоя и порообразователя, вспененный при температуре 800-900 °С.

Основные виды пеностекольной продукции:

• гравий, пенокрошка – низкокачественный утеплитель, получаемый из боя пеностекольной продукции;
• гранулят — высококачественный рассыпчатый утеплитель, состоящий из гранул сферической формы заданного диаметра;
• конструкционно-теплоизоляционные плиты, блоки;
• формованная продукция — изделия в виде фитингов, муфт и «скорлупок» для труб и другой формы.

В зависимости от конструкционных требований и условий, предъявляемых потребителями к пеношлакостеклу, возможно производить различные виды строительных материалов, отличающиеся формой и техническими характеристиками (плотностью, пределом прочности, коэффициентом теплопроводности).

Достоинства пеношлакостекольной продукции:

высокие теплоизоляционные свойства, экологическая и гигиеническая безопасность, высокая прочность, безусадочность, низкая плотность, долговечность, высокая морозостойкость и негорючесть, удобство обработки и простота монтажа, химическая стойкость, материал не подвержен поражению бактериями и грибками, непроходим для грызунов, не поддерживает горение, не выделяет дыма и токсичных веществ, позволяет решать экологические задачи.

Преимущества пеношлакостекла перед классическим пеностеклом:

• оригинальная, инновационная технология, защищённая патентами, и отсутствие прямых конкурентов;
• расширенная номенклатура, возможность производить продукцию с различными техническими характеристиками;
• не уступает по физико-механическим характеристикам классическому пеностеклу, получаемому из стеклобоя;
• более низкая себестоимость продукции и высокая рентабельность производства;
• гарантированное обеспечение производства сырьём;
• высокий уровень конкурентоспособности;
• экологическая и социальная значимость;
• заинтересованность со стороны федеральных и местных государственных учреждений.

Таблица — Характеристики конструкционно-теплоизоляционного пеношлакостекла (плиты, блоки)

Таблица — Характеристики гранулированного пеношлакостекла

* Продукция из пеношлакостекла может быть использована для всех видов строительства, в том числе в жилых и общественных зданиях

Области применения пеностекольной продукции:

• термоизоляция и звукоизоляция чердаков и перекрытий;
• утепление фундаментов, наружных стен зданий и сооружений;
• тепло- и звукоизоляция полов, кровель, грунтов и бассейнов;
• термоизоляция и звукоизоляция технологического оборудования;
• ограждающие конструкции в зонах с повышенной пожарной опасностью;
• внутренняя облицовка резервуаров для хранения горючих или токсичных жидкостей и др.;
• теплоизоляции трубопроводов, газопроводов и инженерных коммуникаций;
• кладка наружных, внутренних стен и перегородок зданий;
• в дорожном строительстве и др.

Шлакоситаллы

Шлакоситаллы — стеклокристаллические материалы, получающиеся путем направленной кристаллизации стеклошлакомассы, структура — вид кристаллов, их размер и количество — регулируются в процессе производства. В качестве основного сырьевого компонента для получения шлакоситаллов использовались шлаковые отходы тепловых электростанций Ростовской области (ОАО «ОГК-6» филиал «Новочеркасская ГРЭС», Ростовская область, г. Новочеркасск, п. Донской и ОАО «Экспериментальная ТЭС» (Несветай ГРЭС), Ростовская область, г. Красный Сулин, п. НГРЭС). Особенность структуры шлакоситаллов характеризуется тем, что между весьма мелкими кристаллами (несколько мкм) равномерно распределена стекловидная фаза (прослойкой около 1 мкм), количество которой в хорошо закристаллизованных материалах составляет 5…10 %. Структура шлакоситаллов, обеспечивая сохранение положительных свойств стекла, придает им повышенную механическую прочность, термическую и химическую стойкость, диэлектрические свойства, уменьшает хрупкость. Наряду с плотным возможно получать пористый шлакоситалл (пеношлакоситалл), который является хорошим теплоизоляционным материалом.

Лабораторные образцы шлакоситаллов

шлак – 70%	шлак – 64%	шлак – 80%	шлак – 70%	шлак – 70%

Таблица – Свойства синтезированных лабораторных образцов шлакоситаллов

Область применения

Изделия из шлакоситаллов применяются в строительстве, химической, горнорудной и других отраслях промышленности для защиты строительных конструкций и оборудования от коррозии и абразивного износа. А также для мощения полов, наружной и внутренней облицовки стен промышленных и общественных зданий, для внутренней защитно-декоративной облицовки стен, перегородок промышленных зданий и сооружений, покрытий в них полов, защиты конструкций и оборудования от воздействий на них агрессивных сред и т.п.

Преимущества

Высокие физико-механические характеристики; низкая себестоимость продукции; рециклинг отходов.

Керамический кирпич

Кирпич — керамическое штучное изделие, предназначенное для устройства кладок. В качестве основного сырьевого компонента для получения кирпича использовались твердые отходы предприятий топливно-энергетического комплекса Ростовской области (шлак (ОАО «ОГК-6» филиал «Новочеркасская ГРЭС», Ростовская область, г. Новочеркасск, п. Донской и ОАО «Экспериментальная ТЭС» (Несветай ГРЭС), Ростовская область, г. Красный Сулин, п. НГРЭС), шахтная порода (Ростовская область, район г. Шахты) и отходы гравитационного обогащения (г. Шахты)).

 Таблица – Свойства синтезированных образцов кирпича

Область применения

Для кладки и облицовки несущих и самонесущих стен и других элементов зданий и сооружений, полнотелый кирпич применяют также для кладки фундаментов, наружной части дымовых труб, промышленных и бытовых печей.

Преимущества

Сниженная себестоимость продукции без потери физико-механических характеристик; рециклинг отходов.

Портландцемент

Портландцемент — это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением клинкера и гипса. Клинкер — продукт равномерного обжига до спекания однородной сырьевой смеси, состоящей из известняка, глины и отходов (зола-унос (ОАО «ОГК-6» филиал «Новочеркасская ГРЭС», Ростовская область, г. Новочеркасск, п. Донской и ОАО «Экспериментальная ТЭС» (Несветай ГРЭС), Ростовская область, г. Красный Сулин, п. НГРЭС), шахтная порода (Ростовская область, район г. Шахты), отходы гравитационного обогащения (Ростовская область, район г. Шахты) и отходы флотации (шлам) (Ростовская область, район г. Шахты)) определённого состава, обеспечивающего преобладание силикатов кальция (3СаО∙SiO₂ и 2СаО∙SiO₂ 70-80 %).

Таблица – Свойства образцов портландцемента

Область применения:

в промышленном, жилищном и сельскохозяйственном строительстве для производства сборного железобетона, фундаментов, балок, плит перекрытий, стеновых панелей и др.

Преимущества

Сниженная себестоимость продукции без потери физико-механических характеристик; рециклинг отходов.

Дополнительный материал по теме, который Вы можете скачать по ссылкам:

1. Брошюра «Универсальный теплоизоляционный материал. Пеношлакостекло»

2. Плакат «Пеношлакостекло»

3. Презентация «Пеностекло — универсальный теплоизоляционный материал в «зеленом» строительстве»

4. Заключение о коэффициенте теплопроводности и пределе прочности при сжатии образцов из пеношлакостекла

5.Результаты радиологического анализа  ЗШО НчГРЭС

6. Результаты химического анализа ЗШО НчГРЭС

Высокоэффективное сжигание низкореакционных высокозольных углей в котлах тепловых электростанций (ТЭС) является одной из важнейших и актуальных проблем энергетического комплекса. Актуальность проблемы обусловлена тем, что геологические запасы таких углей разведаны на много лет вперед, при этом объемы добычи энергетических углей будут сохраняться в обозримом будущем. Исходя из этого, были определены и в настоящее время эксплуатируются в России около 200 котлов различной мощности сжигающих высокозольные угли АШ.

Примеры ТЭС центральной части России, работающие на твердом топливе

Новочеркасская ГРЭС	Рязанская ГРЭС
Троицкая ГРЭС	Череповецкая ГРЭС

Сжигание угля на тепловых электростанциях производится в виде угольной пыли с подсветкой мазутом и природным газом. При совместном сжигании угля АШ, имеющего низкий выход летучих (3 — 5 %) и высокую зольность (30 — 50%), с мазутом имеет место механический недожог угля и наличие вредных выбросов в атмосферу.

Масштабность проблемы состоит в том, что доля мазута в тепловом балансе котла достигает 30 % при суточном потреблении высокозольных углей действующими блочными котлами ТЭС.

Использование углей с высоким содержанием летучих (свыше 16 %) в котлах ТЭС, предназначенных для сжигания углей марки АШ, из-за специфики технологического процесса, конструкции котельного агрегата и условиям взрывной и пожарной безопасности не допускается без коренной реконструкции котлов.

Пути решения проблем сжигания низкореакционных твердых топлив на тепловых электростанциях

Реакционность твердых топлив характеризуется таким параметром, как содержание горючих летучих в топливе. Выход и горение горючих летучих влияет на разогрев коксового состава твердого топлива, на его воспламенение и горение. При факельном горении в пылеугольных топках котлов твердого топлива с недостатком горючих летучих в нем энергетики вынуждены применять подсветку факела. Как при растопке пылеугольных котлов, так и для стабилизации горения (подсветки) пылеугольного факела в мировой и отечественной практике используют природный газ или топочный мазут. В мире на эти цели расходуют более 50 млн т мазута в год. По оценкам только на станциях РАО «ЕЭС России» ежегодно сжигают более 5 млн т мазута. Повсеместное снижение качества энергетических углей требует увеличения расхода мазута на тепловых электростанциях, в то время как из-за углубления переработки нефти и других причин объемы производства мазута в России сокращаются.

Совместное сжигание угля и, обладающего более высокой реакционной способностью мазута, ухудшает эколого-экономичeские показатели котлов: на 10-15% повышается механический недожог топлива и на 2-5% снижается КПД-брутто, возрастает скорость высокотемпературной коррозии экранных поверхностей, снижается надежность эксплуатации котельного оборудования, на 30-40% увеличивается выход оксидов азота и серы (за счет более высокого содержания серы в мазуте), появляются выбросы канцерогенной пятиокиси ванадия.

Известные методы снижения расхода мазута при сжигании низкосортных углей: реконструкция горелочных устройств, раздельное и смешанное сжигание угля и подсветочного топлива — мазута, высокий подогрев воздуха и пылевоздушной смеси, утонение помола и др. – не решают проблему сокращения расхода жидкого топлива, особенно на стадии растопки котлоагрегата.

Применение природного газа в качестве основного или дополнительного топлива, несмотря на его более высокую экологичность, далеко не всегда возможно.

Снижение доли участия мазута и газа в топливном балансе пылеугольных котлоагрегатов остается очень актуальной задачей теплоэнергетики.

Таким образом, проблема использования низкореакционных топлив может решаться различными путями рассмотренными выше:

• Предварительной газификацией твердого топлива и переводом сжигания пыли в топке котла на сжигание генераторного газа, что может быть полезным и в том случае, когда газомазутные котлы потребуется переводить на работу с твердым топливом.
• Созданием условий более лучшего воспламенения и горения пылеугольной смеси, что в свою очередь решается применением специальных устройств интенсифицирующих процесс воспламенения и горения пыли (например, плазмотронов и создание электромагнитных полей повышающих активность окисления органической части топлива путем ионизации газов и частиц); применением более тонкого (сверхтонкого) помола повышающем активную поверхность окисления твердых частиц пыли топлива.
• Применением, кроме мазута и природного газа, добавок (в том числе и наномодифицированных добавок) позволяющих увеличить реакционную способность пылеугольных частиц топлива.

Использование наноматериалов при сжигании твердого топлива

Технология основана на двух принципах:

1. Более тонкий помол малой доли топлива с помощью центробежной эллиптической мельницы позволяющей получать на выходе частицы топлива размером 50-70 мкм. Измельчение твердых тел в высокоэффективных активаторах — измельчителях, одновременно с уменьшением размера частиц, приводит к образованию качественно новой поверхности, повышению реакционной способности, а, следовательно, и к ускорению процесса взаимодействия с водородом или кислородом.

Схема реализации технологии приготовления твердого топлива на ТЭС

2. Интенсификация процессов воспламенения и горения низкореакционного твердого топлива, основаного на внедрении в процесс сжигания наноструктурированных углеродных материалов, активирующих окислитель топлива. Интенсификация позволит улучшить динамику воспламенения и горения горючих летучих веществ антрацитового штыба, а так же увеличит скорость выгорания углерода коксового остатка.

Основные результаты:

• замена подсветки природного газа нанодобавками в котлах ТЭС;
• снижение расхода топлива на 12 — 15 %;
• снижение удельных затрат по производству электроэнергии на 10%;
• уменьшение вредных выбросов электростанций.

Область применения результатов:

• тепловые электрические станции, работающие на твердом топливе;
• котельные установки промышленных производств и тепловых сетей.

Буклет, содержащий информацию о научно-технических разработках ООО НПП «Донские технологии», можно получить по ссылке.

В Российской Федерации малые реки формируют около половины суммарного объема речного стока России. Около 90% малых населенных пунктов и фермерских хозяйств расположено на территории их водосбора. В связи с этим необходимо использовать их потенциал для водо и энергоснабжения автономных и фермерских хозяйств с применением плотинных микроГЭС.

Диаграмма потенциала регионов для ГЭС

Рисунок 1 — Технический потенциал малых и микроГЭС по регионам РФ, млрд. кВт·ч/год

Основные преимущества существующих микроГЭС

• снижение потерь электроэнергии вследствие приближения энергоисточника к потребителю;
• уменьшение негативного влияния на окружающую среду по сравнению с крупными ГЭС;
• привлечение на их строительство финансовых средств местных бюджетов, деловых структур и физических лиц;
• создание комплексных энергоисточников в сочетании микро ГЭС с солнечными, ветроэнергетическими и биогазовыми установками, а также дизельных, газомоторных и газотурбинных агрегатов или сочетаний, определяемых наличием местных ресурсов.

Недостатки существующих микроГЭС

Существующие конструкции плотинных микроГЭС используют грунтовые и реже бетонные сборные водоподпорные конструкции значительно влияющие на экосистему малых рек в большинстве своем уже зарегулированных. К негативных факторам их воздействия относится:

• заиление русла в верхнем бьефе;
• затопление и подтопление прилегающих к водотоку территорий в период весенних половодий;
• не обеспечивают рекультивационного попуска транспортирующего наносы в нижнем бьеф.

Преимущества разрабатываемых мобильных микроГЭС

Сотрудниками ООО НПП «Донские технологии» разработаны мобильные конструкции микроГЭС, к преимуществам которых относится:

• многократность использования, установка и демонтаж в кратчайшие сроки (от 4 до 24 ч.);
• создание сезонно-действующих водохозяйственных узлов при невозможности строительства традиционных грунтовых и бетонных плотин;
• обеспечение надежноого энергоснабжения, водоснабжения и рекреации в меженный период;
• использование для рыборазведения в качестве временных сооружений.

Конструкции мобильных микроГЭС

Рисунок 2 — а) Рукавная микроГЭС, б) Мобильная микроГЭС с конфузором; в) Многосекционное сооружение МПРГС мощностью от 50 до 150 кВт: 1 — вантовая система; 2 — гибкий флютбет; 3 — водоподпорная оболочка; 4 — гидроагрегат; 5 — гибкий рукав; 6 — водонаполняемая оболочка; 7 — конфузор; 8 — силовое оборудование (генератор и мультипликатор); 9 — блок регулирования

Применение мобильных микроГЭС для электро- и водоснабжения

• равнинные реки глубиной от 0,2 до 1,5 м и расходом в лимитирующий сезон 0,2 ÷ 15 м³/с;
• магистральные и межхозяйственные каналы;
• водопропускные сооружения водохранилищ не энергетического назначения III и IV классов.

Рисунок 3 — Схемы применения мобильных микроГЭС

Основные технико-экономические показатели мобильных микроГЭС

*Пропеллерная турбина. Технические характеристики

**Поперечно-струйная турбина (Банки). Технические характеристики

Опыт использования мобильных микроГЭС

Рисунок 4 — Опыт внедрения мембранно-вантовых ГЭС на малых реках Ростовской области

Рисунок 5 — Внедренное сооружение в фермерском хозяйстве Аксайского района Ростовской области

Рисунок 6 — МикроГЭС мощностью 5 кВт  на реке Гизельдон, Республика Северная Осетия — Алания

Видео, описывающие основные результаты разработки конструкций мобильных микроГЭС, представлено ниже:

Мобильные микроГЭС включены в состав энергетического комплекса для автономного энергоснабжения загородного поселка.

Брошюру, включающую краткую информацию о разрабатываемых микроГЭС Вы можете скачать по ссылке.