В марте 2017 года огласили итоги конкурса «У.М.Н.И.К. 2016» (участник молодежного научно-инновационного конкурса) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.
Эксперты отметили 12 проектов молодых омских ученых, которые получат финансирование в размере 500 тысяч рублей. «Коммерческие вести» продолжают знакомить читателей с авторами наиболее интересных идей.
«Разработка способа повышения энергоэффективности газотрубного котла за счет интенсификации тепломассопереноса в топке» – так называлась тема, представленная на конкурсе «У.М.Н.И.К.» кандидатом технических наук, доцентом Омского технического университета Петром БАТРАКОВЫМ. О нюансах реализации этого проекта, его особенностях автора расспросила корреспондент «КВ» Анастасия ИЛЬЧЕНКО.
– Петр Андреевич, в чем суть вашего проекта?
– В модернизации котельного оборудования за счет интенсификации теплообмена в топочном пространстве. Долгое время считалось, что основной процесс теплообмена в топках происходит за счет излучения. Моя диссертация экспериментально и теоретически подтвердила, что до 30 процентов теплоты в топке передается конвекцией. Я провел исследования и пришел к выводу, что изменение формы топки и установление пассивных интенсификаторов, которые не требуют никаких дополнительных вложений в момент эксплуатации и закладываются на стадии проектирования, способно увеличить эффективность.
Перед нами стояла серьезная задача – обеспечить надежность устройства. Топку можно нарисовать любой формы, но будет ли она работать и существуют ли возможности ее массового производства, я не знал. Чтобы выяснить это, ездил в Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова.
– И какие результаты дала поездка в Магнитогорск?
– Когда я разработал форму топки, то столкнулся с мнением, что ее невозможно будет изготовить в промышленных условиях. Я поехал на конференцию выступить с докладом и поговорить с промышленниками, чтобы точно выяснить, существует ли техническая возможность создания топки сложной формы. Представители Магнитогорского металлургического комбината сказали, что сегодня такая задача при условии изготовления партии более 100 штук сложностей не вызовет.
– О какой сложной форме идет речь?
– Все знают, что у свечи или спички пламя имеет не круглую форму, а именно эллипса. Так же и в топке – факел стремится вверх. Мы учли особенности структуры факела. За счет конвективных явлений наиболее эффективной оказалась топка в форме эллипса.
– Где может использоваться ваше изобретение?
– Практически везде, где необходимо тепло и горячее водоснабжение. Сейчас много небольших заводов, предприятий, которые используют свои системы отопления и, следовательно, котлы малой или средней мощности. Для предприятия это гораздо удобнее, ведь можно включить или выключить отопление, когда удобно. Но 20 лет назад котлы малой мощности в нашей стране практически не использовались. Когда в 2010 году я начал развивать эту тему, выяснилось, что в России этим практически никто не занимается. Я знаю, что в Омске были, как минимум, два производителя котлов – «Октан», который уже не работает, и ПО «Иртыш».
– Вы уже думаете над тем, кто будет производить ваши изделия?
– На базе нашего института есть исследовательская лаборатория по теплофизике и теплотехнике, которая занимается этими вопросами. Возможно, министерство промышленности поможет организовать сотрудничество с предприятиями, работающими в данной отрасли. Речь идет именно о сотрудничестве, потому что у меня нет цели создания отдельного предприятия. Малое предприятие не может делать котлы, нужен завод, станки и вложение не одного десятка миллионов рублей.
Сейчас мы хотим выйти с предложением на ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь». Завод работает с Газпромом, Роснефтью и другими предприятиями, что нам очень интересно.
– Петр Андреевич, в чем особенность ваших котлов?
– Они используют пассивные методы воздействия, которые не требуют дополнительных вложений. В отличие от активных. К пассивным можно отнести рассекатель пламени, ребро, которые просто устанавливаются на стадии производства и не требуют никакой энергии для своей работы. Наши интенсификаторы заложены в самой форме котла. Импортные аналоги используют, в основном, активные способы: у них применяются различные вибрационные поверхности, пульсации потока теплоносителя, воздействие на поток электростатических полей и т.д. В России территория большая, есть труднодоступные участки, места на Крайнем Севере, куда сложно в случае поломки доставить запасные части или осуществить техобслуживание. Если активные методы способны дать сбой, то пассивные – не сломаются, потому что просто нечему.
– Насколько ваши котлы эффективны по сравнению с традиционными?
– Наш метод приводит к уменьшению габаритных размеров (примерно на пять процентов) или расхода топлива (до 9 процентов), как показали экспериментальные расчетные данные, полученные на данной стадии.
– А на каком этапе находится ваша работа?
– Сейчас мы намерены учесть все требования эксплуатации котла – эксплуатационные, энергетические, климатические. Пока эти особенности не исследованы, все расчеты проведены только в лабораторных условиях.
– Вы рассчитывали себестоимость котлов?
– В 2015 году мы вычислили, что изготовление котла составит примерно 180 тысяч рублей. Российские аналоги той же мощности (200 киловатт), уже вышедшие на рынок, стоят около 200 тысяч, а импортные – около 400 тысяч. То есть наши, с учетом товарной наценки, будут соответствовать российским, только с большей экономией топлива.
– Как вы занялись этой темой?
– Данной теме я посвятил написание кандидатской диссертации. Мой научный руководитель, заведующий кафедрой «Теплоэнергетика» Андрей Гаррьевич МИХАЙЛОВ, заинтересовал меня работой, я сначала написал научную статью, понял, что мне это интересно, а когда он мне предложил поступать в аспирантуру, согласился.
– А какое образование вы получили?
– Я окончил СибАДИ, стал специалистом по двигателям внутреннего сгорания. Но меня больше заинтересовали котлы. В Омске с двигателями не связано никакое производство, нужно было переезжать в такие города, как Набережные Челны, Тольятти. А котлы производили здесь.
– Вы в других конкурсах участвовали?
– У нас была научно-исследовательская работа, по которой мы выиграли грант от министерства образования в 1,5 млн рублей. В его рамках мы с еще тремя преподавателями нашей кафедры с 2012-го по 2015 год проектировали экспериментальную установку по котлам.
– Кому принадлежала идея участия в конкурсе?
– Мне, я выиграл с пятого раза (смеется). Тема все время модернизировалась, но это все равно были котлы. Я несколько раз выходил в финал, но чего-то не хватало. Понимаю, что тема сложная для понимания, многие считают, что мы не можем конкурировать с Европой. Но я – человек терпеливый. Делал заявки и планомерно работал. Сначала получил патент, потом зарегистрировал программу расчета.
– На что вы получили патент?
– На форму котла. Это было еще в 2014 году. Вообще у меня три патента, в частности, на минимальное воздействие данного котла на экологию. За счет изменением формы профиля топки массовая концентрация оксидов азота уменьшается примерно на 23 процента. Это достигается за счет увеличения скорости газового потока, уменьшения средней температуры газовой смеси в топке и благодаря процессам рециркуляции.
– Петр Андреевич, у вас есть увлечения?
– Свободное время я посвящаю семье. У меня двое детей – сын и дочка. Мы любим ездить в зоопарк, сыну очень нравится Джоуль-парк. Он растет любознательным. Люблю путешествовать. Когда учился в аспирантуре, посещал конференции – в Томске, в Саратове. Был в Магнитогорске, в Санкт-Петербурге. В каждом городе я старался по максимуму использовать время – ходил по музеям, выставкам. Даже если приходилось не высыпаться. Мы путешествовали и с семьей на машине, когда сыну был всего годик: проехали всю Курганскую, Челябинскую область, побывали в Златоусте, Магнитогорске, Челябинске.
Справка
Петр Андреевич родился в Омске 20 августа 1988 года. В детстве семья часто переезжала, т.к. отец был военным, переехали в Омск после увольнения из армии главы семьи в 2001 году. В 2005 году окончил 149-й лицей и поступил в СибАДИ на специальность «Двигатели внутреннего сгорания». Окончил вуз в 2010 году и пошел работать в ОмГТУ на кафедру «Теплоэнергетика» лаборантом, через три месяца стал инженером, еще через два года – ассистентом. В 2015 году работал старшим преподавателем. С 2016-го – доцент.
Женат. Двое детей.
Материал подготовлен при организационной и финансовой поддержке ООО «Омсктехуглерод»
