Опыт создания и применения АБТТ в России

Производство АБТТ в СССР было впервые начато в середине 60-х годов. Завод «Пензхиммаш» серийно выпускал холодильные машины, разработанные институтом ВНИИХолодмаш, мощностью 1100 и 3000 кВт (соответственно АБХМ-1000 и АБХМ- 2500). Всего было выпущено около 600 АБХМ. К концу 80-х годов производство данных машин было практически прекращено. Одна из основных причин свертывания их производства — низкие потребительские качества. Отечественные АБХМ существенно уступали зарубежным аналогам по габаритам, массе, сроку службы, уровню системы контроля и управления, качеству изготовления.

Существенное отставание отечественных АБТТ по техническому уровню от зарубежных аналогов привели к необходимости создания отечественных АБТТ различных модификаций нового поколения с использованием современных наукоемких технологий (методов интенсификации тепломассопереноса, высококачественных конструкционных материалов, высокоэффективных ингибиторов коррозии, поверхностно-активных веществ, современных средств автоматизации рабочих процессов и т. д.).

Работы по созданию отечественных АБТТ нового поколения были начаты в середине 90-х годов по инициативе академика В. Е. Накорякова. В г. Новосибирске было создано специальное конструкторское бюро (в настоящее время ООО «ОКБ Теплосибмаш»). Работы велись под научным руководством Института теплофизики СО РАН совместно с Санкт-Петербургским университетом низкотемпературных и пищевых технологий при финансовой поддержке РАО «ЕЭС России» и Российского фонда технологического развития. Выполнен большой объем НИОКР, экспериментальных работ, создан и испытан ряд опытных образцов АБТТ различных типов машин.

На Новосибирском металлургическом заводе были проведены испытания теплового насоса с топкой на природном газе теплопроизводительностью 2000 кВт (АБТН — 2000 Г) [5]. На Барнаульском заводе синтетического волокна проведены испытания генератора теплового насоса с топкой на мазуте (АБТН — 2000 М). Успешно эксплуатируется тепловой насос с паровым обогревом мощностью 2000 кВт (АБТН — 2000 П) на Новосибирской ТЭЦ- 4 с января 1999 года [6].

Выполненные работы позволили разработать и приступить к промышленному производству АБТТ — холодильных машин и тепловых насосов, различных по модификации и мощности.

На Уфимском ОАО «Уфахимпром» в апреле 2002 года прошли испытания и приняты в промышленную эксплуатацию две холодильные машины марки АБХМ-1500П и АБХМ 2−1500 с паровым обогревом мощностью по 1860 кВт. Изготовлена и смонтирована холодильная машина марки АБХМ-600 П с паровым обогревом мощностью 660 кВт на Дзержинском ОАО «Синтез», эксплуатацию которой планируется начать весной 2003 года.

Выполнен ряд проектов, где предусматривается использование различных типов АБТТ конструкции «ОКБ Теплосибмаш». Планируется широкое использование АБХМ на ряде строящихся объектов г. Москвы.

Приняты следующие обозначения для классификации машин, разработанных в «ОКБ Теплосибмаш» :

АБХМ, АБТН — соответственно холодильная машина, тепловой насос с одноступенчатыми схемами регенерации раствора; АБХМ 2, АБТН 2 — то же с двухступенчатыми схемами регенерации раствора; далее следует через дефис число, означающее условную производительность в киловаттах; приставки В, П, Т — соответственно, с водяным обогревом генератора, с паровым обогревом, с топкой на природном газе или жидком топливе.

Например, АБХМ 2−5000П — обозначает холодильную машину с 2-х ступенчатой регенерацией раствора, холодопроизводительностью 5000 кВт, с паровым обогревом генератора.

В таблице 2, 3 приведены типы и основные характеристики АБТТ конструкции «ОКБ Теплосибмаш» .

Основные показатели холодильных машин конструкции «Теплосибмаш» .

Основные показатели тепловых насосов конструкции «Теплосибмаш» .

*1 — давление абсолютное; *2 — природный газ; *3- м 3/МВт.

Отечественные АБТТ нового поколения конструкции ОКБ «Теплосибмаш» имеют высокую эффективность, надежность, компактность, длительный срок службы, полную заводскую готовность и по этим показателям соответствуют мировому уровню.

Холодильные машины типа АБХМ-П, АБХМ-В применяют при наличии сбросной низко потенциальной теплоты (тепловые, атомные, дизельные электростанции, промышленные предприятия и т. д.).

Холодильные машины типа АБХМ 2 — П работают на паре с давлением 0,4 — 0,8 МПа. При этом удельный расход теплоты в данных машинах по сравнению с машинами типа АБХМ-П (-В) снижается на 40%, а расход охлаждающей воды на 30%.

Для холодильных машин типа АБХМ-Т предусматривают два основных режима работы:

• — одновременное получение холодной воды и ограниченного количества горячей воды
• — получение только горячей воды, например, в холодное время года при сезонной выработке холода

Имеется возможность одновременного нагрева разной воды, например, для горячего водоснабжения и отопления.

Тепловые насосы типа АБТН-П и АБТН-Т могут эффективно использоваться для выработки горячей воды для отопления, горячего водоснабжения, для одновременного охлаждения различного технологического оборудования и нагрева воды или других сред [7].

Опыт эксплуатации и анализ эффективности АБТН нового поколения показывают следующее.

Себестоимость получаемого холода в АБХМ, использующих в качестве греющего источника сбросную низкопотенциальную теплоту (пар или вода с температурой 85 — 115 0С), при существующих ценах в России на электроэнергию в 2−3 раза ниже себестоимости холода, получаемого в парокомпрессионных электроприводных холодильных машинах.

Себестоимость получаемого холода в АБХМ, использующих в качестве греющего источника пар с давлением 0,4 — 0,8 МПа от котельных, сопоставима с себестоимостью холода, получаемого в парокомпрессионных электроприводных холодильных машинах.

Себестоимость получаемого холода в АБХМ с топкой на природном газе, при существующих соотношениях цен на природный газ и электроэнергию в России, на 30−40% ниже себестоимости холода, получаемого в парокомпрессионных электроприводных холодильных машинах.

При выработке теплоты в АБТН с топкой удельный расход топлива по сравнению с котельной снижается на 40 — 55% в зависимости от типа машин, параметров охлаждаемой и нагреваемой сред, а себестоимость вырабатываемой теплоты снижается соответственно на 20 — 30%.

При работе в режиме теплового насоса себестоимость дополнительной (утилизируемой) теплоты, получаемой в АБТН с паровым (водяным) обогревом, при существующих ценах на отечественные АБТТ составляет 65 — 85 руб./Гкал в зависимости от конкретных условий размещения теплонасосной установки. При существующих ценах на энергоносители в России срок окупаемости капитальных вложений на ТНУ составляет от 2 до 4 лет в зависимости от стоимости теплоты замещаемого теплоисточника.

С ожидаемым ростом цен в России на энергоносители эффективность применения ТНУ будет возрастать.