Впервые иркутские учёные-энергетики выиграли крупный лот Федерального агентства по науке и инновациям (Роснауки). 87 млн. рублей будут направлены на создание технологии промышленной переработки торфа с получением высококалорийного газового топлива. Аналогов этому проекту в России нет, утверждают его авторы, учёные Иркутского государственного технического университета (ИрГТУ). Это не просто «котёл» для выработки тепла и электроэнергии, а мини-комплекс по производству принципиально новых современных углеродных материалов. Он будет создан на базе ОАО «Тимлюйский завод асбестоцементных изделий», которое намерено вложить в проект 30 млн. рублей.

Событие уникально по двум показателям. Во-первых, это первый крупный грант Роснауки, выделенный в Восточной Сибири под прорывную инновационную технологию в области энергетики и производства новых материалов из местного топлива в промышленных масштабах. Во-вторых, это первые государственные средства, выданные не под научно-исследовательские работы и не под приборный парк, а под создание технологии и производства. Официальное название проекта звучит довольно сложно: «Разработка опытно-промышленной установки по комплексной технологии термической переработки торфа с получением высококалорийного газового топлива и углеродистых материалов для энергетического и промышленного использования». Работы будет выполнять специально созданный научно-промышленный консорциум. Головной исполнитель – ИрГТУ, в составе консорциума – Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, ООО «Теплотехнологии» и ОАО «Тимлюйский завод». «Роснаука обычно очень позитивно реагирует на наличие соинвестора», – отметил начальник управления по стратегическому развитию и инновационной политике администрации Иркутска Евгений Семёнов.

Один из авторов проекта, доцент кафедры теплоэнергетики ИрГТУ Дмитрий Калинин, рассказал «Конкуренту», что с 70-х годов прошлого века «большая» энергетика ТЭЦ Иркутской области была «завязана» на лучшие научные и конструкторские школы СССР. Сам Калинин – представитель ленинградской котлостроительной школы, которой руководил знаменитый учёный Виктор Померанцев. Иркутский исследователь ещё со студенчества работал и с другим известным учёным – профессором Николаем Рассудовым, создателем котлов с топками «кипящего слоя» (до сих пор экологическая эффективность технологии «кипящего слоя» является лучшей в мире). В 90-е годы финская фирма «Ahstrum» предложила переоборудовать котлы ТЭЦ БЦБК на топки кипящего слоя. Но тогда не нашлось средств.

Технологии, на базе которых были построены практически все работающие ныне котлы в России, созданы в 50-60-е годы прошлого века. В 1980 году Юрий Андропов подписал программу создания новых видов оборудования для энергетики. Было принято решение установить пять котлов с новыми технологиями сжигания угля на ТЭЦ: три в Иркутской области, по одному в Барнауле и Новосибирске. Параллельно была начата работа по созданию уникальной системы производства жидкой водоугольной суспензии, которая должна была подаваться по трубопроводу с карьера в 240 км от Новосибирска и сжигаться в обычных котлах ТЭЦ. Все эти установки в Новосибирске и Барнауле были демонтированы, а котлы Иркутской области работают.

Один из них установлен на Усть-Илимской ТЭЦ, оснащён «вихревой топкой» Померанцева. Кстати, на ней делал свою диссертацию сенатор Валентин Межевич. Второй котёл с так называемой кольцевой топкой работает на Ново-Иркутской ТЭЦ, его создавал Феликс Серант, ныне – директор по перспективному развитию компании «СибКОТЭС» (Новосибирск). Эта топка является самым современным вариантом пылеугольного сжигания.

Тем не менее основная масса котлов уже почти полностью выработала свой ресурс. ТЭЦ ОАО «Иркутскэнерго» и около 40 тыс. малых котельных сжигают уголь, содержание золы в котором достигает 30%. ТЭЦ размещают отходы на золоотвалах, а большинство котельных продолжают выбрасывать золошлаковые отходы «на рельеф». Уровень технологий на малых котлах так и не поднялся выше конца 19 – начала 20 века, а возраст некоторых котельных установок – более 50 лет. Так, недавно на бывшем Иркутском радиозаводе был демонтирован котёл Шухова-Берлина образца 1920 года. Такая ситуация характерна для всей России, отметил Дмитрий Калинин.

Идея создания безотходных, экологически чистых энергетических источников принадлежит ещё академику Льву Таусону, ученику академика Владимира Вернадского (Таусон возглавлял Институт геохимии СО РАН). «Таусон научил нас: надо менять всю структуру энергетики, ориентируя её на получение не только энергии, но и дополнительной продукции, – говорит Дмитрий Калинин. – Он заставил нас мыслить по-новому».

– Имея на руках уникальный багаж собственных конструкторских разработок, мы создавали принципиально новую технологию переработки топлива, которая органично объединяла в себе многие преимущества, – отметил второй автор проекта, директор малого инновационного предприятия ООО «Теплотехнологии» Вадим Калинин. – За основу топки – «сердца» любого котла – были взяты «вихревые топки» Померанцева и «кипящий слой» Рассудова. Совершенно по-новому мы создавали конвективную часть котла, системы водоподготовки и очистки от выбросов.

В 1992 – 1994 годах учёные перевели 15 авторских свидетельств в патенты на изобретения РФ. На базе патентно-лицензионных договоров реконструировали котлы на промышленных предприятиях. К примеру, была создана и опробована новая фонтанно-вихревая технология переработки и сжигания газа, мазута, угля, дров, торфа и горючих промышленных отходов. В 2006-м учёные выиграли грант в 950 тыс. рублей в рамках одного из направлений Всероссийской программы «Старт» (Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере). Со второго года работ с фондом обязательно участие инвестора. Им стал председатель совета директоров ОАО «Тимлюйский завод АЦИ» Сергей Бельков. По условиям программы «Старт» появилось ООО «Теплотехнологии».

На базе тимлюйского предприятия для Иркутска создана экспериментальная котельная установка, оснащённая специализированными камерами по переработке топлива. Котёл отапливает цех по производству вентилируемых фасадов в Иркутске.

Проект рассчитан на 30 месяцев. Научный руководитель – академик РАН, глава Института геохимии СО РАН Михаил Кузьмин. К финишу должны быть созданы технология и оборудование для получения из торфа нескольких видов продукции: высококалорийного газа, который будет направлен на производство электроэнергии в газовых турбинах, высококачественного малозольного кокса (для нужд металлургии), активированного угля (очистка питьевых и сточных вод) и пироуглерода – одного из перспективных продуктов 21 века. По оценкам учёных, рыночная стоимость сопутствующих продуктов будет значительно выше цены производимого тепла и электроэнергии. 87 млн. рублей выделяет Роснаука, 30 млн. – тимлюйский завод.

– Существующие угольные станции вырабатывают энергию с КПД менее 30%, – говорит Дмитрий Калинин. – В газовых турбинах, или двигателях внутреннего сгорания, КПД получается 40 – 50%. И если сверху добавляется паровой цикл, суммарный КПД – 60-70%. Наша задача – увеличить не КПД котла по энергии, а обеспечить максимальный выход продукции, так называемый «полный потенциал топлива». Мы намерены создать техническую документацию для производства аналогичных установок на серийном уровне. И в последующие два года перевести производство на коммерческие рельсы. Задача стоит очень сложная – по сути, создать ноосферную технологию, замкнутую цепочку по производству энергии, без отходов. В итоге мы получим энерготехнологическую установку, включающую как сам котёл, так и систему сопутствующих блоков. Мы ищем сегодня под проект специалистов различных профилей, важно создать команду. Переговоры идут с Красноярском, Москвой, Белгородом, Новосибирском, Санкт-Петербургом.

Иркутяне выиграли у четырёх конкурентов: Объединённого института высоких температур РАН, Казанского научного центра РАН, Московского энергетического института, Томского политехнического университета. «Ребята из Иркутска лучше всех представляют эту задачу, причём не на модельном уровне, а на производственном», – отметил один из членов жюри. Экономия на инфраструктуре в иркутском проекте – около 50 млн. рублей, и не исключено, что именно этот факт стал решающим.

Срок создания такой технологии, по оценкам Роснауки, составляет примерно 8 лет. Цикл начинается с двухгодичной научно-исследовательской работы. Этот этап иркутяне выполнили ранее и вышли сразу на второй. Менее трёх лет дано на разработку технологии, создание новой техники и методик, оформление патентов на изобретения. Заключительный этап создания технологии – развитие производства – также поддерживается государством. Дмитрий Калинин не исключил, что через три года будет подана ещё одна заявка в Роснауку на финансирование третьего этапа.