Турбодетандер – эффективнаяресурсосберегающая и природоохранная технология г.Р. Халилова, г.Ф. Мухаррямова

(Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа)

В настоящее время получение электрической энергии с применением ресурсосберегающих, природоохранных технологий становится все более актуальным. И одно из таких направлений – использование потенциальной энергии природного газа высокого давления магистральных газопроводов с применением детандер-генераторных агрегатов. Известно, что на пути к потребителю высокое давление газа многократно понижается. При этом потенциальная энергия сжатого газа теряется безвозвратно. А ее можно использовать для «бестопливного» получения электроэнергии. Многие европейские страны (Италия, Германия и т.д.) уже несколько десятков лет успешно применяют эту технологию, устанавливая параллельно газоредуцирующим пунктам магистральных газопроводов специальные газорасширительные агрегаты – турбодетандеры, однако в России, где масштабы газификации промышленного и энергетического производств выше европейских, эта технология начала применяться лишь в последнем десятилетии ХХ века, несмотря на то, что идею использования давления магистрального газа для выработки дополнительной энергии предложил еще в 1947г. отечественный академик М.Д.Миллионщиков.

Турбодетандеры – это низкотемпературные расширительные машины, предназначенные для производства холода и понижения температуры газа, путем его адиабатного расширения с отводом энергии (работы). Они являются наиболее эффективными из всех известных устройств, предназначенных для производства холода.

Этим объясняется самое широкое применение турбодетандеров в низкотемпературной технике, особенно в криогенной области температур, где производство холода значительно «дороже», чем в холодильной технике при умеренных температурах.

Основными его элементами являются направляющий или сопловый аппарат, рабочее колесо, генератор или компрессор с редуктором.

Направляющий или сопловой аппарат служит для придания потоку газа на его выходе определенной скорости и направления. При течении в соплах часть внутренней энергии сжатого газа преобразуется в кинетическую энергию потока. Увеличивается скорость рабочего потока до определенной величины, которая может быть дозвуковой, звуковой и сверхзвуковой, при этом понижаются давление и температура газа.

Вращающее рабочее колесо с лопатками или необходимо для преобразования внутренней и кинетической энергии потока в механическую работу.

Энергия потока передается рабочему колесу за счет силового взаимодействия потока с лопатками вращающегося рабочего колеса. При этом и скорость потока, и давление, и температура понижают свои значения.

Редуктор, установленный на выходящем валу турбодетандера, служит для понижения скорости вращения ротора и передачи мощности на вал генератора, который, как правило, вращается с меньшей скоростью, чем ротор турбодетандера.

Передача энергии (работы) от газов к рабочему колесу происходит за счет силового взаимодействия потока газа с лопатками вращающегося рабочего колеса (вращающейся решеткой). Внутренняя и кинетическая энергия расширяющегося потока газа преобразуется в механическую работу вращающегося рабочего колеса, которая далее (в зависимости от конструктивного оформления турбодетандера) преобразуется в электрическую или тепловую энергию, или работу вращающегося колеса компрессора или нагнетателя.

В настоящее время турбодетандеры оцениваются специалистами как один из перспективных видов турбинной продукции с большим рынком сбыта.

Следует отметить и инвестиционную привлекательность этого сегмента рынка. По разным оценкам, ресурс внедрения ДГ-технологии в России и СНГ составляет 5000-8000МВт. А это – загрузка энергомашиностроительных предприятий на многие годы, новые рабочие места. Окупаемость проектов – от 3 до 5 лет. Для потребителей – это производство, прежде всего на собственные нужды, относительно дешевой и экологически чистой электроэнергии.

Кроме того, детандер-генераторы относятся к «бестопливным» технологиям, поддерживаемым Киотским протоколом к конвенции ООН по изменению климата. Поэтому реализация проектов по их внедрению может проводиться с использованием механизма привлечения средств за счет продажи квот на эмиссию парниковых газов.

УДК 621.65.058