Да будет свет...

Глава 35 К новым технологиям

Время показало, что эффективность работы ПГУ с ВПГ на газе гораздо ниже, чем ПГУ с низконапорным сбросом в паровой котел-утилизатор газов, выходящих из газовой турбины. ПГУ с ВПГ может работать и на угле — с использованием газификатора угля, установленного перед ВПГ. Первую ПГУ на угле начали строить в городе Кирове. Против этого проекта поднялись «зеленые», совершенно не вникнув в суть установки. Кировский обком КПСС во главе с В. В. Бакатиным слабо влиял на процессы, связанные со строительством ПГУ, в результате проект был приостановлен из-за отсутствия финансирования.

В каждом городе существуют десятки работающих на газе коммунальных котельных. Они поставляют тепло в дома и на промышленные предприятия, вследствие чего происходит сильное загрязнение атмосферы окислами азота и углекислого газа. Дым этих котельных, выходящий из низких дымовых труб, распространяется приземно, создавая слой смога. ВНИПИэнергопром разработал ряд проектов с использованием газовых турбин мощностью от 1 до 30 МВт, в зависимости от тепловой мощности котельной. Были разработаны рекомендации по устранению шума и созданию компрессоров для повышения давления газа перед газовой турбиной. Но эта программа тоже не была реализована из-за распада Советского Союза.

Разработкой проектов более мощных парогазовых установок на отечественном оборудовании занимался всемирно известный институт Теплоэлектропроект, возглавляемый Иваном Алексеевичем Алексеевым. В связи с реализацией программы строительства атомных электростанций Теплоэлектропроект был преобразован в институт Атомтеплоэлектропроект, директором которого назначили Валерия Ивановича Курочкина.

После чернобыльской аварии программа строительства атомных электростанций была свернута. Атомные электростанции были выделены из Минэнерго СССР во вновь созданное Министерство атомной энергии СССР. С этого времени институт Теплоэлектропроект вновь приобрел самостоятельность, а его директором стал Сергей Григорьевич Трушин. В ходе всех этих пертурбаций со сменой названий, подчиненности и директоров главным инженером бессменно оставался Владимир Николаевич Охотин.

Согласно правительственному постановлению, Ленинградскому металлическому заводу (ЛМЗ) было предписано освоить производство газовых турбин (ГТ) мощностью 150 МВт, работающих в режиме температур 950–1 150 °C. Для выполнения этой программы Минэнерго СССР построило на ЛМЗ огромные цеха. Испытательным полигоном для головных образцов ГТ–150 была определена ТЭЦ–3 Мосэнерго. Теплоэлектропроект разработал проект ПГУ–800 МВт Кармановской ГРЭС Башкирэнерго. Первые два блока предполагалось оснастить здесь двумя газовыми турбинами по 150 МВт с температурой 95 °C перед первой ступенью, а третий и четвертый блоки — по 150 МВт, но с температурой перед первой ступенью уже в 115 °C. Проект был готов в установленные сроки, но на ЛМЗ допустили отставание в темпах работ по изготовлению и освоению головного образца.

К сожалению, проект на Кармановской ГРЭС до сих пор не реализован. До этого Башкирэнерго объявляло тендер на реализацию данного проекта. В тендере со своими газовыми турбинами приняли участие корпорации «Siemens AG», «АВВ», «Westinghause Electric» и «General Electric». Победила группа «АВВ», но реализация проекта сорвалась из-за сложной и неустойчивой схемы финансирования. Казалось, пришло время, когда вновь можно было вернуться к первоначальному проекту, ориентированному на отечественное оборудование.

Внедрять только отечественное оборудование и работать только на отечественном оборудовании — это всегда было моим кредо, независимо от занимаемой должности. Но это не означает, что я в корне отвергаю зарубежные образцы, особенно если они базируются на передовых технологиях. Наоборот, я всегда ратовал и выступаю сейчас за производство лучших зарубежных образцов на территории СССР, а сейчас в России, при сохранении их «ноу-хау». Это сулит нам прямую выгоду: сохраняются рабочие места, обретается независимость при приобретении запасных частей, возникает фронт деятельности для конструкторских изысканий, вообще для науки в целом.

Впоследствии Теплоэлектропроект разработал новую ПГУ–450 МВт с двумя отечественными газовыми турбинами и одной паровой (по 150 МВт каждая). Эта схема применена в проекте Щекинской ГРЭС, при расширении Псковской ГРЭС двумя блоками ПГУ–450 и в ходе модернизации проекта Калининградской ТЭЦ–2. Для парогазовых установок были необходимы газовые турбины различной мощности: 25, 45, 60 и 100 МВт. Разработка газовых турбин 45 и 100 МВт велась на Харьковском турбинном заводе, но распад СССР не позволил начать их массовое производство. Технология изготовления газовых турбин на заводах СССР явно отставала от Запада.

В конце 1980-х годов в Минэнерго СССР было принято решение поручить Николаевскому НПО «Южно-турбинный завод» разработать проект современной отечественной газовой турбины ГТ–100 МВт с применением новейших технологий, Рыбинскому авиамоторному заводу изготовить ГТ–100, а стендовые испытания головного образца провести на Ивановской ТЭЦ. К сожалению, реализация и этого решения затянулась. Но меня ни на одну минуту не покидает уверенность в том, что турбина все-таки будет. Новая ГТ–100 уже заложена в проект реконструкции Конаковской ГРЭС.

Рассматривая топливно-энергетический баланс СССР, в том числе и России, мы не могли в своей повседневной деятельности не прийти к вполне справедливому выводу о том, что в стране, располагавшей большими запасами угля, непременно должны быть экологически чистые, работающие на угле, электростанции. В этой связи задачей номер один стало создание экологически чистых котлов, приспособленных для сжигания угля. Для сокращения выбросов окислов азота и окислов серы, образующихся при сжигании угля, были применены самые новейшие технологии. Особое место в разработке и освоении экологически чистой технологии сжигания угля занимает создание отечественных котлов, в которых уголь сжигается в кипящем слое. На Барнаульской ТЭЦ–3 проходит освоение первого в России такого котла.

На блоке–800 Березовской ГРЭС проходили испытание котлы П–67 с традиционной топкой, с горелочными устройствами и более мощными вентиляторами. На Усть-Илимской ТЭЦ был установлен разработанный профессором Ленинградского политехнического института, доктором технических наук В. В. Померанцевым котел № 6, в котором уголь сжигался в низкопотенциальном температурном вихре.

На Ново-Иркутской ТЭЦ мы опробовали сжигание угля в кольцевой топке. Характерной особенностью кольцевой топки является высокая равномерность распределения температуры и тепловосприятия наружных и внутренних экранов по периметру топки. В сравнении с традиционным П-образным котлом такой же мощности высота данного котла на 20 метров меньше.

Программа переработки твердого топлива (угля, сланцев) с целью получения экологически чистого газа (для котлов электростанций), жидких фракций (для двигателей транспортных средств), различных смол (для брикетирования угля, не подлежащего транспортировке в виде сырья) находилась под неусыпным контролем со стороны секретаря ЦК КПСС Владимира Ивановича Долгих. Он лично заслушивал доклады о ходе научных исследований и внедрения энерготехнологий, либо по его поручению за состоянием этой работы бдительно следили сотрудники отдела машиностроения ЦК КПСС.

Научное руководство Государственной научно-технической программой «Экологически чистая энергетика» осуществляли академики Юрий Николаевич Руденко, а затем Олег Николаевич Фаворский. Академик-секретарь отделения физико-технических проблем энергетики РАН Юрий Николаевич Руденко ушел из жизни в ночь на 7 ноября 1994 года — в возрасте 63 лет. С его именем у меня связано слишком много. Я бесконечно благодарен ему за то, что он постоянно держал в сфере своего внимания огромный комплекс научных работ, направленных на совершенствование и повышение надежности, обеспечение статической и динамической устойчивости ЕЭС России. Ранее Юрий Николаевич работал в ОДУ Объединенной энергосистемы Сибири, знал всю эту структуру изнутри. Тема надежности ЕЭС была для него актуальной и в период работы директором Сибирского энергетического института РАН (г. Иркутск).

Это был наш академик, «энергетический». Мы уважали и любили его за широкую душу, внимание, доброту. Он не допускал безразличного отношения к своему делу, коллегам и друзьям. Его преждевременный уход стал большой потерей для энергетиков. Продолжая дело Руденко, мы создали Фонд его имени «Надежность энергетических систем», президентом которого посчастливилось стать мне. При непосредственном участии Юрия Николаевича я был избран членом-корреспондентом РАН, а после его смерти возглавил Совет РАН по проблемам безопасности и надежности больших энергетических систем, созданный руками самоотверженного ученого.

Государственная научно-техническая программа «Экологически чистая энергетика» включала шесть направлений. Одно из них было нацелено на создание экологически чистой тепловой электростанции на угле. С момента утверждения программы я являлся научным руководителем этой части.

В это время жизнь случайно свела меня с работниками Гипроцветмета, которые решали проблему использования в энергетических целях тепла, излучаемого из ванн расплава при производстве алюминия. В ходе разговора у меня возникла мысль: «А что если вместо глинозема, исходного материала для алюминия, плавить в ваннах уголь?» Я поделился идеей с директором Всесоюзного научно-исследовательского теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского (ВТИ) Гургеном Гургеновичем Ольховским.

— Будем работать? — спросил я его.

— Нет, не будем! — ответил он. — Мне эта идея не нравится, и я в нее не верю.

В моей приемной тогда случайно оказался директор Донецкого отделения ВТИ А. А. Мадаян. Я предложил ему:

— Ну, как, Ашот, займемся?

— Конечно, займемся! — сразу загорелся Ашот Арминакович.

Одним из вариантов такой тепловой электростанции стала электростанция, оборудованная котлами с особой топкой (кистером), в которой происходит сжигание угля в расплаве, барботируемом кислородом во избежание образования окислов азота. Наша идея заключалась в том, чтобы отработать способы введения в ванну добавок, связывающих серу. Самое главное здесь состоит в том, что в расплаве угля можно найти всю таблицу Менделеева. Оттуда можно извлекать и золото, и олово, и даже радиоактивные вещества. Органические вещества сгорают, а расплав сепарируется по слоям, расположенным в котле по своему удельному весу: легкие элементы — вверху, а тяжелые — внизу. Сам расплав может идти на производство кирпича, глазурованных плиток и других строительных материалов. У этой идеи много противников, но я продолжаю над ней работать с надеждой, что она найдет практическое применение.

Следующей научной проблемой, которую мне приходилось решать, была проблема повышения противопожарной надежности наших установок, прежде всего атомных и тепловых электростанций. Тепловые станции с блоками 300 МВт и выше работают на закритических параметрах при давлении 240 атмосфер и температуре пара 565 °C (паропроводы раскаляются до вишневого цвета). Нельзя забывать и того, что электростанция буквально нашпигована находящимися под напряжением установками постоянного и переменного тока. Существует также потенциальная возможность разгерметизации маслосистем и водорода, охлаждающего генераторы. Можно представить, какие могут быть последствия, если на такой станции возникает пожар: кровля машинного зала станции обрушивается в течение пяти минут.

Поэтому для нас актуальными были исследования, направленные на внедрение пожароустойчивого оборудования (прежде всего за счет исключения водорода), а также на создание мощных, с водяным охлаждением, 800– и 500-мегаваттных генераторов, работавших по системе «три воды». В лабораториях ВТИ были разработаны новые масла на неорганической основе, обеспечивающие такую же эффективность, как и органические, но не подверженные возгоранию. Лицензию на применение новых масел закупили некоторые зарубежные организации, но у нас оно внедряется ни шатко, ни валко. По части изобретательства мы часто бываем впереди всей планеты, а вот с внедрением в практику производства нам что-нибудь да мешает: то консерватизм чиновников, то банальное отсутствие средств.

Организуя научные изыскания и практические мероприятия, я погружался в проблемы по самую макушку. У нас всегда были в запасе идеи, ожидавшие своего решения. Одна из таких идей выводила на создание комплексных энергетических установок с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератором).

МГД-генератор — это новый тип электрической машины без вращающихся частей. Если заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, содержащей много электронов и ионов, и пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то по закону электромагнитной индукции в ней обязательно возникнет электрический ток, потому что струя движется. Электроды, с помощью которых должен выводиться ток из раскаленной струи, могут быть неподвижными. Такой тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора.

У нас в Москве была опытная установка У–02, директором которой был кандидат технических наук Д. К. Буренков, позволившая накопить научно-экспериментальный опыт и получить данные, существенно расширившие представления о возможностях практического использования МГД-установок. Несколько позднее было начато строительство опытно-промышленной МГД-установки У–25.

Темой научных исследований и создания МГД-генераторов у нас в стране руководил выдающийся ученый, академик Александр Ефимович Шейндлин. Создатель Института высоких температур Академии наук СССР, он долгие годы был бессменным директором, а ныне является почетным директором этого института исследования. Академика А. Е. Шейндлина активно поддерживал ныне уже покойный академик В. А. Кириллин, в то время занимавший пост заместителя Председателя Совета Министров СССР — председателя Государственного комитета по науке и технике СССР.

А. Е. Шейндлину принадлежат пионерские исследования термодинамических свойств воды и водяного пара — основы создания тепловых станций нового поколения со сверхкритическими параметрами. Многие ученые мира одновременно с Шейндлиным вели разработки в этом направлении. Он развернул работы по изучению теплофизических свойств металлов и их паров (натрий, калий, цезий, рубидий, жидкий уран). Многие из этих свойств были открыты и сформулированы впервые в мире. Результаты труда ученого нашли широчайшее применение в ядерных энергетических установках и установках прямого преобразования энергии, высоко оценены правительством СССР: ему было присвоено звание Героя Социалистического Труда.

В нашей стране, если говорить вообще, был накоплен некоторый опыт в области создания импульсных МГД-генераторов, да и то только в интересах обороны. Энергетики такого опыта не имели, да и сама идеология не была толком апробирована. Поэтому в работе с МГД-генераторами была допущена непоправимая ошибка. Не создав еще комплексной пионерной установки, мы сразу приступили к строительству крупной 450-мегаваттной установки в Рязани. Но вскоре стало понятно, что установка не пойдет. Нужно было как-то выходить из создавшегося провального положения. В прессе стали появляться критические материалы.

Планы строительства МГД-генераторов в это время не критиковал разве только Иоанн Павел II.

Но благодаря сдержанной позиции Минэнерго СССР и Академии наук СССР все было спущено на тормозах. Мы в Минэнерго СССР приняли решение — с целью минимизации ущерба срочно перепрофилировать установку под теплосиловой блок 300 МВт. Кстати говоря, на этой теме многие защитили диссертации. В частности, по МГД-генераторам защитил кандидатскую диссертацию Эдуард Петрович Волков, нынешний директор Государственного научно-исследовательского энергетического института имени Г. М. Кржижановского (ЭНИН).

Как известно, прописные истины время от времени необходимо пересматривать. Простое сжигание бурых сибирских углей было неэффективно. Из-за их низкой калорийности нужно было создавать огромные котлы и топки, чтобы добиться большого паросъема. К тому же, они нетранспортабельны. Поэтому нам необходимо было ответить на вопрос: «А нельзя ли эти угли газифицировать или получать из них жидкие фракции (например, бензин), тяжелые и легкие смолы, которые можно будет перемешивать с углем и делать брикеты?» В этом направлении параллельно работали энергетики, создавшие ЭТХ–175 на Красноярской ТЭЦ–2, и угольщики, создавшие установку СТ–105.

Практическим разработчиком установки ЭТХ–175, работавшей на принципе высокотемпературного пиролиза, был конструктор Николаев, а теоретические исследования выполнял член-корреспондент РАН Зиновий Федорович Чуханов. Идея не была провальной — ее можно было бы провести в жизнь, но работы над установкой были приостановлены из-за отсутствия финансирования.

Государственным научно-исследовательским энергетическим институтом им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН) в это время также была создана и освоена в промышленном масштабе пиролизная технология переработки горючих сланцев. Две наиболее крупные установки этого типа УТТ–3000 (производительностью по сланцу 139 тонн в час) были сооружены на Прибалтийской ГРЭС в Эстонии. В настоящее время УТТ–3000 — самые мощные в мире и наиболее эффективные промышленные установки, пригодные для переработки сланца любой крупности.

Во второй половине 80-х годов XX века Минэнерго СССР резко активизировало свою работу по решению экологических проблем на подведомственных объектах. На тепловых электростанциях систематически снижались выбросы в атмосферу, в водные бассейны и на поверхность Земли окислов азота, серы и пыли, проводилась рекультивация золоотвалов. Для воссоздания рыбных запасов на тепловых и гидроэлектростанциях были созданы и практически действовали рыборазводные хозяйства.

Наши научно-практические изыскания осуществлялись в конце 1980-х годов, когда развитие экономических реформ в СССР определяли две тенденции: расширение самостоятельности государственных предприятий и расширение сферы действия частного сектора экономики. Были приняты Законы: 1) «Об индивидуальной трудовой деятельности» (1986 г.), легализовавший частную предпринимательскую деятельность в 30 видах производства товаров и услуг, преимущественно в сфере кустарно-ремесленных промыслов и бытового обслуживания (впервые за многие десятилетия в СССР появились официально разрешенные «частники»); 2) «О государственном предприятии» (1987 г.), согласно которому госпредприятия переводились на хозрасчет, самоокупаемость и самофинансирование, могли самостоятельно заключать договоры на поставки с партнерами, некоторым крупным предприятиям был разрешен выход на внешний рынок; 3) «О кооперации в СССР» (1988 г.). В 1989 году была разрешена аренда земли сроком на 50 лет.

Все эти уступки «капитализму» осуществлялись по принципу «шаг вперед — два шага назад». Частники и кооператоры были обложены высоким (65%) налогом. К 1991 году в кооперативном секторе было занято не более 5% трудоспособного населения, а на селе в руках арендаторов находилось ничтожное количество земли и скота (соответственно 2% и 3%). За 1986–1990 годы средняя заработная плата рабочих и служащих увеличилась в 1,4 раза — со 190 до 270 рублей в месяц, в то время как рост производительности труда был примерно в пять раз меньше, а повышение качества продукции практически не наблюдалось.

В 1989 году я успешно защитил докторскую диссертацию. Накануне вышла в свет моя монография «Системный подход по предупреждению и ликвидации аварий в энергосистемах». Через год мне было присвоено учёное звание профессора по кафедре эксплуатации электроэнергетических систем, станций и сетей Московского энергетического института, я стал заведующим этой кафедрой. С 1995 года я заведую кафедрой релейной защиты и автоматизации энергетических систем МЭИ.

Когда я готовился к защите докторской диссертации, мне из Красноярска поступило предложение о выдвижении кандидатом в депутаты Верховного Совета СССР. Я поблагодарил и отказался, считая, что в такое неустойчивое время лучше быть доктором, чем депутатом. Мне кажется, политикой занимаются люди, не нашедшие себя в других областях деятельности. Согласно результатам социологических исследований карьерного роста выпускников престижных вузов, проведенных в одной из западных стран, блистательные студенты чаще идут в бизнес, одаренные — в науку, исполнительные становятся чиновниками, а посредственные — политиками. Такая вот тенденция!