Анотація до роботи:

Варламов Г. Б. Маловитратні технології для підвищення екологічної безпеки теплоенергетичних об’єктів та систем: Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – «Екологічна безпека». – Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, Харків, 2007.

Дисертацію присвячено розробці маловитратних технологій, методів, засобів та пристроїв, спрямованих на підвищення екологічної безпеки експлуатації теплоенергетичних об’єктів та систем.

На основі теоретичних та експериментальних досліджень, проведення системного аналізу впливу різних факторів та параметрів експлуатації паливоспалювальних енергооб’єктів на екологічний стан довкілля, розроблено математичні моделі контролю шкідливих викидів, банки даних цих викидів котлами та камерами згорання ГТУ, запропоновано універсальний критерій екологічної безпеки енергооб’єкта та принцип екологічної рівноваги розвитку теплоенергетичної галузі, розроблено основи здійснення загальнодержавного моніторингу та впровадження економічних важелів екологічного регулювання енерговиробництва на базі єдиного для паливно-енергетичного комплексу механізму тарифікації. Розроблено маловитратну технологію мінімізації шкідливих викидів за рахунок комплексної оптимізації технологічних параметрів різного типу установок та уніфіковану екологічно безпечну та високоефективну трубчасту технологію спалювання газоподібного палива. Наведено дані про ефективність впровадження розробок на реальних об’єктах.

У дисертації наводиться методологія визначення екологічного стану ТЕО, розробка маловитратних методів та заходів, обґрунтування теоретичних положень, технологій підвищення екологічної безпеки об’єктів теплоенергетичної галузі, які реалізовані у державних нормативних документах та на промислових об’єктах. З метою створення відповідних маловитратних технологій було проведено комплексний аналіз взаємодії факторів та параметрів експлуатації теплоенергетичних об‘єктів, визначено їх вплив на рівень екологічної безпеки та запропоновано універсальний критерій оцінки рівня екологічного стану об’єктів, сформульовано принцип екологічної рівноваги розвитку теплоенергетики, розроблено уніфіковану для різного типу ТЕО методику компенсації впливів на НПС емісії шкідливих речовин. Розроблені підходи, проведення комплексу експериментальних досліджень на діючих теплоенергетичних об’єктах послужили основою для створення концепції та уніфікованого для котлів і камер згорання ГТУ нового типу малотоксичного пальника, який пройшов випробовування та експлуатується у різного типу теплоенергетичних установках.

1. Вперше розроблено засади загальної методології енергоекологічного аналізу (експертизи, моніторингу, аудиту, менеджменту) теплоенергетичних об’єктів, які дозволяють здійснювати об’єктивну екологічну оцінку, варіантні прорахунки різних технологічних процесів енергоперетворювання та прогнозувати стан НПС, використані Мінприроди України у законодавчих актах (Законах України, Постановах Кабінету Міністрів України, наказах і інструкціях Мінприроди України, видано нормативний документ зі створення регіональних та загальнодержавної програм моніторингу довкілля), та загальну стратегію підвищення екологічної безпеки теплоенергетичних об’єктів, яка базується на використанні комплексу маловитратних заходів, методів і технологій.

2. Запропонований універсальний показник екобезпеки теплоенергетичного об’єкта (критерій g_i), який враховує чотири групи факторів впливу (термодинамічний, паливний, технологічний та експлуатаційний), дозволяє порівнювати стан екологічної безпеки різних агрегатів, установок і систем, за допомогою якого сформульовано принцип екологічної рівноваги розвитку теплоенергетичної галузі і застосування якого дозволить підвищити рівень екологічної безпеки енерговиробництва, покращити екологічну ситуацію в країні.

3. Розроблено новий принцип ціноутворення та єдиний механізм тарифікації у ПЕК, впровадження якого дозволить забезпечити реалізацію економічних важелів екологічного регулювання енерговиробництва та запропоновано на його основі комплексну систему безпосереднього та непрямого впливу на показники екологічної безпеки енергооб’єктів за рахунок використання відповідних фондів та механізмів державного та економічного регулювання.

4. На основі термодинамічних методів аналізу циклів ГТУ (коефіцієнтів корисної дії та ентропійного) враховано взаємозалежності показників енергетичної ефективності та екологічної безпеки ГТУ та ПГУ, визначено стратегію підвищення рівня їх екобезпеки за рахунок оптимізації технологічних параметрів експлуатації (за розробленими моделлю та програмою) та вдосконалення робочих процесів у камерах згорання.

5. Застосування розробленої методики узагальнення емісії NO_x дозволило здійснити комплексний аналіз експериментальних та експлуатаційних характеристик ГТУ різних моделей та створити банк даних NO_x різних типів ГТУ.

6. На основі експериментально-статистичної моделі емісії шкідливих викидів та розробленої методології компенсації впливів створено концепцію автоматизованих систем контролю та моніторингу показників екологічної безпеки теплоенергетичного об’єкта з урахуванням режимних, паливних, експлуатаційних і технологічних факторів експлуатації вперше розроблено та впроваджено маловитратну технологію комплексної мінімізації шкідливих викидів енергооб’єкта, реалізація якої дозволила отримати на реальних ТЕО суттєвий економічний ефект.

7. Розроблено маловитратну високоефективну та екологічно безпечну трубчасту технологію спалювання газоподібного палива, на базі якої створено та впроваджено пальники для різного типу агрегатів (котлів, теплогенераторів, камер згорання ГТУ), які захищені патентами України і які можливо ефективно використати для підвищення рівня екобезпеки в когенераційних установках, в системах допалювання палива на вихлопі ГТУ та в газопарових установках типу «Водолій», суттєві переваги якої у порівнянні з існуючими вітчизняними та світовими аналогами доведені при модернізації фронтового пристрою камери згорання ГТУ у складі ГПА типу ГТК-10 з економічним ефектом понад 1 млн грн/рік.

Публікації автора:

1. Христич В. А., Варламов Г. Б. Газотурбинные установки: история и перспективы. – К.: НТУУ «КПІ» ВПІ ВПК «Політехніка», 2006. – 384 с.

Здобувачем запропоновано ідею та зміст, написано чотири розділи та висновки.

2. Любчик Г. М., Кравчук О. Є., Варламов Г. Б. Екологічні аспекти термодинамічного аналізу циклів ГТУ // Наукові вісті НТУУ «КПІ», Серія теплоенергетики. – 1997.– С. 101–106.

Здобувачем проаналізовано основні засади техніко-екологічного аналізу циклів ГТУ, вибір об’єктивного екологічного критерію оцінки емісії оксидів азоту, можливі напрямки підвищення екобезпеки ГТУ.

3. Варламов Г. Б., Горбунов О. В., Сердюк С. Д. Інтерактивна програма розрахунків шкідливих викидів котлів // Наукові вісті НТУУ «КПІ». Сер. теплоенергетика. – 1997. – С. 124–127.

Здобувачем розроблено методологію розрахунків та алгоритм програми.

4. Сердюк С. Д., Даниленко Н. П., Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Программа и основные результаты комплексных испытаний газомазутного котла блока 250/300 Мвт ТЭЦ-5 «Киевэнерго» // Энергетика и электрификация. – 1998. – № 1 – С. 46–51.

Здобувачем проведено аналіз випробувань, визначення головних чинників впливу на екологічну безпеку котла.

5. Сердюк С. Д., Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Анализ экспериментально-статистических моделей эмиссии NO_X в продуктах сгорания котла ТГМП-314А, работающего на природном газе // Промышленная теплотехника. – 2000. – № 1. – С. 103–110.

Здобувачем здійснено аналіз моделей емісії NO_X та впливу технологічних параметрів.

6. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Факторы, параметры и показатели экобезопасности энергетических объектов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – № 2 – С. 53–59.

Здобувачем здійснено аналіз впливу факторів на екологічну безпеку ТЕС, їх взаємозв’язок з

технологічними параметрами та можливого стану НПС за принципом екологічної
рівноваги.

7. Варламов Г. Б. Оцінка негативного впливу та концепція енергоекологічного моніторингу паливоспалювальних енергооб’єктів // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – № 4. –С. 53–57.

8. Варламов Г. Б., Любчик Г. Н., Голота И. Н. Общие условия экологической экспертизы энергообъектов, работающих на органическом топливе // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2001. – № 6. – С. 53–57.

Здобувачем запропоновано загальні умови та зміст експертизи.

9. Варламов Г. Б. Використання мікропроцесорної техніки для підвищення надійності роботи системи управління водогрійного котла // Енергетика: економіка, технології, екологія. –2001. – № 3.– С. 44–48.

10. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б., Сердюк С. Д. Анализ влияния эксплуатационных факторов на эмиссию NO_х и СО в продуктах сгорания стехиометрических горелок // Энергетика и электрификация. – 2001. – № 11.– С. 43–48.

Здобувачем здійснено аналіз впливу надлишку повітря та інших експлуатаційних факторів на емісію NO_х.

11. Любчик Г. Н., Левчук С. А., Варламов Г. Б., Марченко Г. С., Микулин Г. А. Особенности эмиссии NO_х и СО в горелках на базе трубчатых модулей // Енергетика: економіка, технології, екологія. – 2001.– № 4.– С. 59-63.

Здобувачем здійснено аналіз експериментальних випробувань впливу коефіцієнту надлишку повітря та швидкості потоку на емісію NO_х і СО трубчастих модулів.

12. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б., Микулин Г. А., Сердюк С. Д., Трубецкой Е. А. Воздействие коэффициента избытка воздуха, продуктивности и нагрузки котла на показатели эмиссии оксидов азота // Енергетика: економіка, технології, екологія.–2002.–№ 1.–С. 48-54.

Здобувачем здійснено аналіз впливу коефіцієнту надлишку повітря та інших технологічних параметрів на емісію оксидів азоту різного типу котлів.

13. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б., Микулин Г. А., Левчук С. А., Зарицкий А. А., Ольховская Н. Н. Использование конструктивных особенностей и аэродинамических эффектов насадки Борда при создании малотоксичных топливосжигающих модулей // Технологические системы.– 2002.– № 1.– С. 130-133.

Здобувачем здійснено аналіз експериментальних даних та основних ефектів паливоспалювання у трубчастих модулях різної конструкції.

14. Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Голота І. М., Манжула І. О. До методики комплексної мінімізації емісії оксидів азоту котельних агрегатів // Енергетика: економіка, технології, екологія. – 2002. – № 2.– С. 53–58.

Здобувачем запропоновано ідею, методологію та алгоритм комплексної мінімізації емісії оксидів азоту котла.

15. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Ресурсные и экологические проблемы глобального и регионального энергопотребления // Энергетика и электрификация.– 2002.– № 9.– С. 35–47.

Здобувачем здійснено статистичний аналіз прогнозу світового енергоспоживання та глобальних викидів NO_х, запропоновані основні позиції щодо підвищення енергоекологічної безпеки енерговиробництва в країні.

16. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б., Говдяк Р. М. Шелковский Б. И., Марченко Г. С., Микулин Г. А., Левчук С.А. Создание малотоксичных камер сгорания ГТУ // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – № 2.– С. 65–74.

Здобувачем здійснено аналіз напрямів створення малотоксичних камер згорання та пропозицій щодо підвищення рівня екобезпеки ГТУ.

17. Мікулін Г. О., Любчик Г. М., Варламов Г. Б. Марченко Г. С. Левчук С. О., Зарицкий А. О., Кардашев А.В. Використання трубчастих модулів як елементів інтенсифікації горіння та підвищення енергоекологічної ефективності газових пальників // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – №4.– С. 58–65.

Здобувачем здійснено аналіз особливостей використання та граничних характеристик паливоспалювання для різних типів трубчастих модулів.

18. Говдяк Р. М., Шелковский Б. И., Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Актуальные проблемы модернизации газотурбинных газоперекачивающих агрегатов // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2003. – № 5.– С. 66–72.

Здобувачем здійснено аналіз можливості використання камери згорання на базі трубчатих модулів для підвищення екобезпеки експлуатації газоперекачувальних агрегатів.

19. Варламов Г. Б., Любчик Г. М. Аналіз доцільності впровадження економічних важелів екологічного регулювання енерговиробництва // Энергетика и электрификация. – 2003. –№ 8.– С. 49–56.

Здобувачем запропоновано: ідею, аналіз економічних інструментів та важелів державного регулювання екобезпекою енергетики, схему взаємодії та переваги екологічної таксації для державного регулювання екологічністю енерговиробництвом.

20. Варламов Г. Б. Екологічна таксація, як основа тарифікації енерговиробництва і джерело фінансування реабілітації теплоенергетики // Энергетика и электрификация. – 2003. – № 11–12. – С. 27–32.

21. Любчик Г. М., Марченко Г. С., Варламов Г. Б., Мікулін Г. О., Макаренко В. В., Левчук С. О. Емісійні характеристики пальників на базі трубчастих модулів // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2004. – № 1.– С. 73–79.

Здобувачем проаналізовано дослідження основних чинників впливу на емісію різних типів трубчастих модулів, конструктивні схеми пальників, особливості застосування їх в котлах і камерах згорання.

22. Любчик Г. М., Варламов Г. Б., Говдяк Р. М., Чабанович Л. Б., Шелковський Б. І. Методологія екологічного аналізу енергетичних об’єктів, систем та територій (ЕО С та Т). // Энергетика и электрификация. – 2005. – № 3.– С. 50–55.

Здобувачем запропоновано загальні визначення екологічної експертизи, моніторингу, аудиту, проанализовані основні характеристики, що впливають на екобезпеку систем та територій.

23. Любчик Г. М., Варламов Г. Б., Мікулін Г. О., Говдяк Р. М., Чабанович Л. Б., Шелковський Б. І. Розвиток систем допалювання на вихлопі утилізаційних ГТУ // Вестник НТУ «ХПИ». – 2005.– № 6.– С. 145–153.

Здобувачем проаналізовано різні системи утилізації теплоти вихлопних газів ГТУ та переваги трубчастої технології в цих системах.

24. Любчик Г. Н., Микулин Г. А., Варламов Г. Б., Говдяк Р. М., Чабанович Л. Б., Шелковский Б. И. Системы утилизации энергии на выхлопе газотурбинных установок с дожиганием топлива // Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. Спеціальний випуск. – К.: Інститут електродинаміки НАН України. – 2005.– С.44–47.

Здобувачем здійснено вибір найбільш ефективної технології допалювання на вихлопі ГТУ з використанням трубчастих модулів.

25. Говдяк Р. М., Шелковский Б. И., Чабанович Л. Б., Гриник О. Г., Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Перспективы повышения надежности, экологической безопасности и энергетической эффективности ГПА на основе применения трубчатой технологи сжигания газа // Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. Спеціальний випуск. –К.: Інститут електродинаміки НАН України. – 2006.– С. 54–57.

Здобувачем здійснено аналіз перспектив підвищення екологічної безпеки ГПА.

26. Варламов Г. Б., Любчик Г. Н. Использование методов технологического предвидения для анализа ресурсных и экологических проблем энергопотребления. / В кн. «Инновационное развитие топливно-энергетического комплекса: проблемы и возможности»./ Под общей ред. Вороновского Г. К., Недина И. В. – К.: Знания Украины, 2004. – С. 55–63.

Здобувачем запропоновано ідею, описана методологія технологічного передбачення

екологічних проблем, здійснено аналіз статистичних даних

27. Любчик Г. М., Варламов Г. Б. Анализ факторов, параметров и показателей экологической безопасности энергетических объектов / В кн. «Инновационное развитие топливно-энергетического комплекса: проблемы и возможности». Под общей ред. Вороновского Г. К., Недина И. В. – К.: Знания Украины, 2004. – С. 103–107.

Здобувачем здійснено аналіз впливу факторів на екологічну безпеку ТЕС та їх взаємозв’язок

з технологічними параметрами, участь у формулюванні принципу екологічної рівноваги.

28. Любчик Г. Н., Варламов Г. Б. Новая технология создания и использования эффективных и высокоэкологичных горелочных устройств для энергетических котлов и камер сгорания ГТУ и ПГУ / В кн. «Инновационное развитие топливно-энергетического комплекса: проблемы и возможности». / Под общей ред. Вороновского Г. К., Недина И. В. – К.: Знания Украины, 2004. – С. 115–121.

Здобувачем проаналізовані умови використання трубчастої технології у пальникових пристроях для котлів і камер згорання.

29. Любчик Г. Н., Микулин Г. А., Варламов Г. Б., Марченко Г. С. Использование трубчатой технологии сжигания топлива в аппаратах и системах децентрализованного теплоснабжения / В кн. «Малая энергетика в системе обеспечения экономической безопасности государства».

/ Под общей ред. Вороновского Г. К., Недина И. В. – К.: Знания Украины, 2006. – С. 139–151.

Здобувачем проаналізовані умови використання трубчастої технології у пальникових пристроях теплогенераторів, котлів і камер згорання.

30. Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Марченко Г. С., Макаренко В. О. Газовий пальник // Деклараційний патент на винахід № 50168А, м.п.кл. F23D14/02, F23D14/22, бюл. № 10. – 2002. – С. 5.

Здобувачем запропоновано технічну ідею патенту, методику експериментальних досліджень та проведено узагальнення одержаних результатів.

31.Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Марченко Г. С., Макаренко В. О., Мікулін Г. О. Газовий пальник // Деклараційний патент на винахід № 56602А, м.п.кл. F23D14/02, F23D14/22, бюл. № 5. – 2003. – С. 5.

Здобувачем запропоновано технічну ідею патенту, методику експериментальних досліджень та проведено узагальнення одержаних результатів.

32. Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Марченко Г. С., Макаренко В. О., Манжула І. О. Газовий
пальник // Деклараційний патент на винахід № 57498А, м.п.кл. F23D14/02, F23D14/22, бюл.

№ 6. – 2003. – С. 6.

Здобувачем запропоновано технічну ідею патенту, методику експериментальних

досліджень та проведено узагальнення одержаних результатів.

33. Varlamov G. B., Gorbunov O. V., Kravchuk О. E. Use of statistical approaches for development of automated system of ecology characteristics computation for heat power industry installations. Sustainable development: system analysis in ecology. Sevastopol. – 1996. – Р. 58.

Здобувачем запропоновано механізм створення автоматизованої системи контролю

екологічних характеристик теплоенергетичного об’єкта.

34. Варламов Г. Б., Сердюк С. Д., Горбунов О. В., Гуща К. В. Система автоматизированного контроля водогрейного котла // Новые компьютерные технологии в промышленности, энергетике, банковской сфере, образовании. – К.: – 1998. – С. 52–53.

Здобувачем запропоновано ідею, конфігурація системи, розроблено алгоритм дії програми, визначено переваги системи.

35. Варламов Г. Б., Любчик Г. М. Банк даних «NO_X» енергетичного об’єкта // Новые компьютерные технологии в промышленности, энергетике, образовании. – К.: – 1999.– С. 13–15.

Здобувачем проаналізовано зміст банку даних NO_X.

36. Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Горбунов О. В., Мартиненко М. П. Методика екологічної експертизи енергооб’єктів // Региональные проблемы энергосбережения в децентрализованной теплоэнергетике.– К.: – 2000. – С. 173–175.

Здобувачем розроблено методику та загальні принципи.

37. Любчик Г. М., Варламов Г. Б., Говдяк Р. М., Шелковський Б. І., Мікулін Г. О., Марченко Г. С., Левчук С. О. Нова технологія створення камер згорання ГТУ на базі трубчастих модулів // Нафта і газ України. Збірник наукових праць: Матеріали VІІ-ї Міжнародної науково-практичної конференції «Нафта і газ України – 2002».– К.: Нора-прінт. – 2003.– Том 2.– С. 195–197.

Здобувачем проаналізовано загальні положення та переваги застосування камери згорання на

базі трубчастих модулів.

38. Любчик Г. М., Варламов Г. Б., Говдяк Р. М., Чабанович Л. Б., Шелковський Б. І., Ефективні технології допалювання палива у форсованих системах утилізації теплової енергії на вихлопі ГТУ // Нафта і газ України. Збірник наукових праць: Матеріали 8-ої Міжнародної науково-практичної конференції «Нафта і газ України – 2004». –К.: «Центр Європи». – 2004. – Том 2. – С. 159–160.

Здобувачем здійснено аналіз проблеми та запропоновано утилізацію теплової енергії на

вихлопі ГТУ за рахунок використання допалювання на основі трубчастої технології.

39. Любчик Г. М., Говдяк Р. М., Варламов Г. Б., Шелковский Б. І. Когенерация и утилизация енергии на выхлопе ГТУ. // Материалы Первой в Украине Международной конференции «Когенерация в промышленности и коммунальной энергетике». К.: 2004. – С. 219–220.

Здобувачем проаналізовано існуючі технології та визначенно особливості застосування

трубчастих пальників у когенераційних установках.

40. Варламов Г. Б., Любчик Г. Н. О методике экологического аудита энергетического объекта.// «Elektryka». OPOLE. – 2004. – № 295/2004. – z. 53. – Р. 605–612.

Здобувачем запропоновано ідею та методологію екологічного аудиту теплоенергетичного

об’єкта.

41. Варламов Г. Б., Любчик Г. М., Оліневич І. В. Сучасна екологічно безпечна та енергоефективна технологія модернізації котлів та теплогенераторів на базі трубчастих модулів/Материалы ХIX Международной конференции «UKR-POWER 2006». Проблемы энергосбережения, безопасности, экологии в промышленной и коммунальной энергетике». – Ялта. – 2006.– С. 32–38.

Здобувачем запропоновано умови ефективного використання переваг трубчастої технології для модернізації котлів та теплогенераторів муніципальної енергетики.

42. Варламов Г. Б., Любчик Г. Н., Олиневич И. В., Ивасенко А. В. Технология повышения энергетической и экологической эффективности работы котлов и камер сгорания ГТУ // Мир техники и технологий.– 2006, № 4. – С. 64–65.

Здобувачем узагальнено умови ефективного використання трубчастої технології