ДЕТАНДЕРЫ ОБЪЕМНОГО ТИПА

Иван Соломонович Пятов, ООО "РЕАМ-РТИ"

 

Мировой экономический кризис обострил проблемы эффективности хозяйствования во всех сферах человеческой деятельности. Особенно - в части использования невозобновляемой энергии. Так, для магистральной транспортировки миллиардов кубометров газа от мест добычи до потребителей без учета переработки только в России расходуется более 1000 МВт электроэнергии. Примерно такие же энергетические затраты имеют место в металлургии, химических производствах, тепловых генерирующих станциях.

Для полезного использования избыточного давления природного газа разрабатываются и производятся в диапазоне 0,3…17 МВт утилизационные турбодетандерные установки. Известно, что потенциально наибольшую потребность для регионов и производств представляют генерирующие установки малой (8…300 кВт) и средней (до 1000 кВт) мощности, для которых характерны выбросы отработавших газов с температурой порядка 150…400 °С. Турбодетандеры, применяемые в составе установок указанной мощности, имеют низкие к.п.д., что при высокой стоимости контрольно-регулирующих систем и больших затратах на инфраструктуру и подготовку персонала делает их недостаточно рентабельными. Поэтому более привлекательными являются детандеры объемного типа.

В США и Европе с 2007 г. для муниципальных нужд находят применение детандеры, использующие героторную кинематику. Они применяются в генерирующих установках компаний Ener-G-Rotors, Inc. и StarRotor, Inc, использующих технологии с низкотемпературными источниками (65…150 °С) энергии и перепад давления рабочего тела 0,07…1,5 МПа.

Благодаря низким потерям на утечки у объемных детандеров при малых перепадах давления к.п.д. превышает 26 %. При перепадах давления от 0,8 МПа к.п.д. может превышать 60 %, что делает их коммерчески привлекательными для инвестиций в технологии утилизации низко потенциальных энергий (тепловых, газовых и гидравлических).

К сожалению, опыт разработки, изготовления и доводки объемных детандеров - расширительных машин в России очень ограничен. Тем не менее, основа для успешного развития этого направления видится в возобновлении работ в области роторно-поршневых расширительных машин, которые разрабатывались в 1980-1990 гг. в институтах НАМИ, ВНИИМотопром, в СКБ РПД ВАЗ. Например роторно-поршневая машина трохоидного типа мощностью более 25 кВт при перепаде давления 3,0 МПа и частоте вращения 3000 об/мин имеет к.п.д. более 0,7.

Разработан проект героторного детандера ООО "РЕАМ-РТИ" мощностью более 300 кВт при частоте вращения 3000 об/мин. Этот проект в настоящее время нашел воплощение в виде мультифазного насоса/компрессора НПМ 200/600 в односекционном исполнении для перекачки газожидкостной среды. Расчетный к.п.д. героторной расширительной машины при перепаде давлений более 1,0 МПа - более 0,8 (по результатам испытаний в компрессорном режиме насоса НПМ 200/600 на воздухе).

В этом плане имеется надежда, что и государство, и разумные инвесторы не откажутся от эффективной "детандернизации" России.

Редакция журнала "Двигатель" ожидает отзывы по данной теме, а также готова соединить заинтересованные стороны как для продолжения дискуссии на данную тему, так и для организации промышленного применения роторных машин.