НАУКОВО-ТЕХНІЧНІ РОЗРОБКИ

КАФЕДРИ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК ТЕПЛОВИХ ТА АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ

 теплоенергетичного факультету НТУУ КПІ імені Ігоря Сікорського в галузі сучасної енергетики.

Кафедра була заснована у 1931 році і вже більш ніж 80 років у складі теплоенергетичного факультету готує фахівців за спеціальністю 144 «Теплоенергетика» спеціалізацією «Теплові електричні станції» та веде науково-дослідні роботи по бюджетній та госпдоговірній тематиці.

Так, за 2005-2019 рр. кафедра виконала 26 проектів на загальну суму 4428,971 тис. грн. (ТОВ «Східенерго», ТОВ ДТЕК «Енерго», ПАТ „Центренерго”, ТОВ „Модіс” тощо). Учбово-науковий склад кафедри ТЕУ Т і АЕС – це висококваліфіковані науково-технічні фахівці, в числі яких 4 професори, доктори технічних наук; 9 доцентів, кандидатів технічних наук.

 

Кафедра має три наукових напрями:

  • Перший науковий напрям – це «Фізика процесів горіння і підвищення енерго екологічної ефективності енергетичних об’єктів і систем», засновниками якого і керівниками були видатні вчені, які мали почесні звання “Заслужений діяч науки України”, “Заслужений енергетик СНГ” –  д.т.н., проф. Христич В.О., д.т.н., проф. Любчик Г.М. На даний час наук. кер. є к.т.н., доц. Бутовський Л.С. ; доц., к.т.н. Абдулін М.З.

Фахівцями цього наукового напряму:

  • озроблено модульні мікрофакельні пальникові пристрої стабілізаторного типу з комбінованою подачею компонентів горіння; проведено комплекс експериментальних та розрахункових досліджень робочого процесу в стабілізаторних пальникових пристроях і визначено енерго екологічні показники; сформульовано рекомендації щодо вибору конструктивних параметрів пальникових пристроїв стабілізаторного типу із високоефективним інтенсивним мікрофакельним горінням при зміні в широкому діапазоні швидкості, коефіцієнту надлишку повітря та регулюванням поля температур;

Для комунальних підприємств м. Житомир, Кам’янець – Подільський, Маріуполь, Вінниця, Суми, Івано-Франківськ та інших впроваджено струменево

  • розроблено модульні мікрофакельні пальникові пристрої стабілізаторного типу з комбінованою подачею компонентів горіння; проведено комплекс експериментальних та розрахункових досліджень робочого процесу в стабілізаторних пальникових пристроях і визначено енерго екологічні показники; сформульовано рекомендації щодо вибору конструктивних параметрів пальникових пристроїв стабілізаторного типу із високоефективним інтенсивним мікрофакельним горінням при зміні в широкому діапазоні швидкості, коефіцієнту надлишку повітря та регулюванням поля температур;

Для комунальних підприємств м. Житомир, Кам’янець – Подільський, Маріуполь, Вінниця, Суми, Івано-Франківськ та інших впроваджено струменево – нішеві пальникові пристрої різної потужності і призначення, що відрізняються надійністю пуску і ефективністю роботи при зміні навантажень в широкому діапазоні. Наприклад, в результаті виконання робіт з впровадження пальникових пристроїв на опалювальних котлах «Житомир теплокомуненерго»:

  1. Розширено коефіцієнт робочого регулювання – до 10 (норма – 5).
  2. Забезпечено низькі втрати тиску повітря, що дозволяє зменшити на 20 – 30 % витрати електроенергії на привід дуттьових вентиляторів.
  3. Досягнуто сталу роботу агрегатів при зміні тиску газу та повітря в широкому діапазоні.
  4. Отримано низьку чутливість до коливань тиску компонентів газу та повітря у відповідних магістралях.
  5. Під час пуско – налагоджувальних робіт забезпечено можливість осушки футеровки котлів з регулюванням температури газів, що підвищує надійність роботи обладнання і термін експлуатації.
  6. Досягнуто зменшення на 15 – 20 % витрати природного газу.
  7. Економічний ефект за опалювальний сезон на одному котлі типу КВГМ-20 складає понад 100 тис. грн.

На науково-технічній раді Міністерства ЖКГУкраїни №16 від 26.10.2010 розглянуто результати впровадження ПП і прийняте рішення про широкомасштабне використання пальникових пристроїв для модернізації котлів всіх типів, різних потужностей на об’єктах житлово комунального господарства з метою економії природного газу.

На ПАТ“Азовсталь”, м.Маріуполь створено і проведено налагоджувальні випробування експериментального стенду, який дозволяє виконувати дослідження щодо спалювання вихідних газів металургійного виробництва в натурних умовах з використанням стабілізаторних пальникових пристроїв кафедри ТЕУ Т та АЕС.

На заводі Ілліча,  м.Маріуполь на основі пальників проводилася модернізація 12 агломераційних машин. Отримані такі результати:

  • підвищилась економічність агломераційних машин та печей опалювання вапна на 15-30%;
  • зменшився вихід продукції другого сорту в 2 рази;
  • підвищилась надійність та безпечність запуску печей на низьких тисках газу ( пусковий тиск газу 1-2 мм вод.ст.).
  • Другий науковий напрям – це «Ефективні технології, процеси та системи пилоподачі на пальники котлів», засновником і науковим керівником якого є академік Української академії наук, “Почесний енергетик України”, ” Заслужений енергетик СНГ”, “Відмінник освіти України” д.т.н., проф. Кесова Л.О.

Фахівцями цього наукового напряму:

– Розроблено систему автоматичного регулювання топкових процесів пиловугільних котлів теплових електростанцій з подачею на пальники вугільного пилу високої концентрації під тиском з активізацією зони зворотних токів пальникових пристроїв для забезпечення оптимальних швидкостейповітря і пилу.Це дає можливість знизити механічний недопал та покращити процес рідкого шлаковидалення (підтверджено патентом та потребує дослідження і впровадження);

  • розроблено систему сухого шлаковидалення з використанням золи як техногенної сировини для будівництва по технології видачі золи з високою концентрацією в потоці відхідних газів (підтверджено патентом та потребує дослідження і впровадження);
  • розроблено систему перекачування пилу між бункерами потоками високої концентрації, що дозволяє зберегти паливо в аварійних ситуаціях на блоці, а також при виведенні енергоблоку в довгостроковий ремонт або в резерв (підтверджено патентом та потребує дослідження і впровадження);

Для Трипільської ТЕС  виконано комплекс досліджень з розробки системи подачі на пальники котлів енергоблоків 300 МВт вугільного палива з високою концентрацією у транспортуючому повітрі (ПВКт) – (30–40) кг речовини на 1 кг повітря замість (1 – 2) кг/ кг, що зазвичай прийнято на всі інших станціях України (11авторських свідотств на винахіді, 5 патентів).

Впровадження роботи дає можливість:

  1. Знизити швидкість транспортуючого повітря до (1-5) м/с.
  2. Зменшити витрати первинного повітря на 30%, енергозатрати та металоємкість системи пило подачі.
  3. Знизити витрати енергії на привід вентиляторівта та викиди шкідливих оксидів азоту на 21 %.
  4. За розрахунками Тп ТЕС економічний ефект від впровадження системи ПВКт на котлах типу ТПП-210А енергоблоків 300 МВт Тп ТЕС за 2015-2018 рр. склав 25 млн. грн.
  • Третій науковий напрям – це «Ресурс енергетичного обладнання та розробка засобів подовження терміну експлуатації», науковим керівником якого є д.т.н., проф. Черноусенко О.Ю.

Фахівцями цього наукового напряму:

  • Розроблено комплексну систему оцінки залишкового ресурсу та подовження терміну експлуатації високотемпературних елементів парових турбін від малоциклової утоми, статичного пошкодження та багатоциклової утоми внаслідок крутильних коливань з урахуванням конструктивних та ремонто – відновлювальних змін.
  • За участі фахівців Інституту Проблем міцності НАН України отримана експериментальна крива малоциклової утоми металу роторної сталі 25Х1М1ФА після 275 тис. год. експлуатаціїта корпусноїсталі 15Х1М1ФЛ після 221тис. год. експлуатації турбіни потужністю 200 МВт.
  • Отримана експериментальна крива довготривалої міцності та багато циклової утоми металу при симетричному крученні для роторної сталі 25Х1М1ФА після 275 тис. год. експлуатації.
  • Експериментальні дані використані при оцінці залишкового ресурсу високотемпературного обладнання,що дозволило подовжувати термін експлуатації парових турбін потужністю 200 – 1000 МВт до 350 тис. год. Орієнтовний економічний ефект дорівнює 7,23 млн. грн. річних на один блок ТЕС потужністю 200 МВт та 35,4 млн. грн. річних на один блок АЕС потужністю 1000 МВт.

– Для енергоблоків № 3 – 9 ТОВ ДТЕК «Кураховська ТЕС»,  № 9,11,13,14,15  ТОВ  ДТЕК  «Луганська ТЕС»,  № 10 Старобешевської ТЕС,  № 7 Славянської ТЕС, № 1 ТОВ «Харківська ТЕЦ-5» виконано дослідження можливості продовження експлуатації корпусних деталей, корпусів стопорного і захисного клапанів ЦВТ і ЦСТ, а також роторів високого і середнього тиску турбіни К-200-130, К-800-240, Т-100⁄120-130, Т-250⁄300-240, К-1000-60/3000. Надано висновки та рекомендації щодо продовження строку експлуатації корпусних деталей та роторів.

  • Розглянуто вплив роботи у маневреному режимі енергоблоків, які входять в систему ТОВ «ДТЕК Енерго», на експлуатаційні характеристики – надійність (аварійність), вірогідність вичерпання ресурсу обладнання, техніко-економічні показники. Показано, що робота у маневреному режимі з частковим навантаженням (до 60 %) призводить до зменшення залишкового ресурсу обладнання, підвищення його аварійності та погіршення техніко-економічних показників. Надано рекомендації щодо можливості роботи у маневреному режимі енергоблоків потужністю 150, 200/210, 300 МВт ТОВ «ДТЕК Енерго».
  • Розроблено методичний підхід до розрахункової оцінки пошкоджень і залишкового ресурсу високотемпературних елементів внаслідок локальних нерівномірностей температур.
  • Наукова новизна оцінки залишкового ресурсу елементів енергетичного та промислового обладнання (енергетичних котлів) базується на використанні нових методичних підходів до моделювання об’єктів на основі програмних комплексів ANSYS Fluent та Solid Works Simulation. Вирішувалася теплова задача із завданням граничних умов теплообміну (Solid Works Simulation) та задача розрахунку газодинаміки газової суміші з подальшим розрахунком теплового, напружено-деформованого стану металу енергетичного котла (ANSYS Fluent). Отримано данні щодо оцінки залишкового ресурсу та запропоновано заходи із продовження надійної та економічної експлуатації енергогенеруючих об’єктів у експлуатаційних режимах.

Кафедра має тісні наукові зв’язки з

  • Інститутом Вугільних енерготехнологій, Інститутом Газу, Інститутом Технічної теплофізики, Інститутом Моделювання в енергетиці, Інститутом Загальної енергетики, Інститутом Проблем міцності, Інститутом Проблем машинобудування НАН України;
  • науково-дослідними проектно – конструкторськими інститутами енергетичного профілю – «КІЕП”, “Укренергопром”, “Укренергоефективність”, “Укренергоперспектива”.

Під час навчань студенти кафедри проходять практику на енергетичних підприємствах, електричних станціях, науково-дослідних і проектно-конструкторських інститутах і, як правило, отримують запрошення і працюють в цих закладах.