Києв довгі часи був центром науково-технічного прогресу розвитку теплоенергетики СРСР
Техніка – це “друга навколишня природа”. Її об`єкти створюють ту техносферу, в середовищі якої люди існували і існують з самого початку і до тепер. Але переважна більшість технічних засобів, що забезпечували і забезпечують життя суспільства в цілому, відносяться до засобів виробництва, з якими значна частина людей взагалі не стикається. Ті ж, що мали і мають до них безпосереднє відношення у своїй професійній діяльності, обмежені вузьким колом того роду засобів, які характерні для певної сфери виробництва. Спробуємо коротко зупинитись на історії розвитку науково-технічного прогресу теплової енергетики, а саме котлобудування в Києві. Проблема теплообміну і генерації пари увібрала в себе стільки достойних опису подій та участі багатьох визначних вчених, творчих колективів, наукових співробітників, інженерів, техніків, що про них обов`язково потрібно інформувати суспільство. Саме допомогти в цьому і є основним об`єктивним завданням істориків-енергетиків.
Водяна пара, як рушійна сила, вперше була використана в І ст. н. е., коли грецький інженер Герон Александрийський створив іграшку – металеву сферу, наповнену водою. Сферу з водою підігрівали на вогнищі. Коли вода закипала, пара виривалася із двох отворів, розташованих на протилежних сторонах сфери, і вона оберталась…
ХІХ століття в історії техніки признане “століттям водяної пари”. Така назва пов`язана з тим, що в цьомустолітті водяну пару почали широко використовувати як енергоносій, здатний виконувати механічну роботу. Цю здатність пари помітив ще в 1680 – 1690 рр. французький фізик Дені Папен, який експерементально показав, що пара може піднімати в циліндрі поршень, навантажений вагою. Для своїх досліджень Д. Папен пристосував побутовий чавунний котел, який закрив герметичною кришкою і змонтував в ній поршневий клапан з важелем, на який підвішувалася вага. За допомогою такого пристрою у котлі стало можливим підтримувати різний тиск пари.
В історії розвитку парових колів прийнято вважати, що котел Д. Папена був першим паровим котлом, пристосованим для отримання насиченої пари з попередньо заданим тиском (з урахуванням міцності конструкції котла).
Визначальний поштовх для розвитку парової техніки дав 1768 року англійський механік Джеймс Уатт, який сконструював одноциліндрову парову машину, окремо від парового котла і яка стала більше пристосованою для використання в ткацькій промисловості та на транспорті.
З цього часу почався шлях інтенсивного розвитку і вдосконалення парової техніки, як нового перспективного джерела механічної енергії широкого використання. Так, вже в першій половині ХІХ століття парові котли виготовлялися здебільшого в трьох видах конструкцій: жаротрубні (горизонтальний циліндричний котел з пропущеною через нього горизонтальною жаровою трубою великого діаметру), димогарні (модифікація жаротрубного, яка мала багато жарових трубок, по яким із топочної камери виходили димові гази, а на зовнішній поверхні трубок кипіла вода), водотрубні (мали конструкцію подібну димогарному, тільки трубки ставились під невеликим кутом до горизонту (15-20°); всередині трубок кипіла вода, а зовнішня поверхня омивалась димовими газами – прототип сучасних енергетичних котлів!).
В кінці ХІХ століття і на початку ХХ століття в Києві на електростанціях, підприємствах, Київському політехнічному інституті (КПІ) в парових котлах випаровувальні поверхні конструктивно компонувались у вигляді нахиленого пучка кип`ятильних труб, які розміщувались впоперек газового тракту котла, омивались у більшості випадків по протитічній 4-х ходовій подовжно-перехрестній схемі. На той час використовувались котли компаній: “Бабкок-Вількокс”, “Штайн Мюллер”, системи Лукіна, Неера, Галловея, Гере, Фішбейна, Маль`є, Фербера, Боргиз, заводів: “Фіцнер і Гампер”, “Ладд-Бельвіль” та інші). Кут нахилу пучка кип`ятильних труб до горизонту складав приблизно 10-15 градусів. Труби пучка входили в парозбірні і водозливні плоскопаралельні камери прямокутного перерізу: вхідну (задню відносно газоходу котла), через яку в кипятильні труби входила вода з барабана котла, і вихідну – передню з боку топки, в якій збиралась пароводяна суміш і направлялася далі в барабан котла. Така компановка випаровувальних поверхонь мала суттевий недолік пов`язаний з тим, що малий перепад висоти між розташованими вхідною і вихідною камерою не давав змоги розвинути достатню циркуляцію води в кип`ятильних трубах. Цю складну інженерну проблему ? інтенсифікацію циркуляції в залежності від конструктивних параметрів як самого котла, так і інтенсифікаторів циркуляції (емульсіора Дюбіо і циркулятора Кнарика) – у 1903-1928рр. почав всебічно досліджувати Олексій Якович Ступін, професор, завідуючий кафедрою парових котлів Київського політехнічного інституту. На кафедрі працювали видатні, на той час, фахівці–теплоенергетики професори Т.Т. Усенко, Г.С. Жирицький, Н.О. Ладиженський, Е.І. Ромм (тоді ще інженер-проектант, який виконав проект першого вітчизняного вертикально-водотрубного котла), ст. н. с. В.В. Синецький та інші. Викладачами кафедри в той період було підготовлено низку наукових і навчальних праць. Головні з них були написані О.Я. Ступіним: "Прилади для штучної циркуляції води в парових котлах" (1905 р.), “Курс лекцій по паровим котлам” (1909 р.), “Експерементальні роботи по дослідженню кам`яного вугілля і антрацити Донецького басейну” (1914 р.), “Паливні елементи для спалювання українських торфів” (1916 р.), “Парові котли” (1925 р.).
В 1930 році вийшла книга випускника КПІ Е.І. Ромма “Розрахунки парових котлів” (який пізніше став двічі лауреатом Державної премії СРСР).
У 1930 – 1931 роках було прийнято рішення установити в Києві взамін іноземних котлів котли вітчизняного виробництва.
Проект такого котла було виконано інженером Е.І. Роммом, а виробництво його було передано на Ленінградський металургійний завод (ЛМЗ).
Виготовлений в Ленінграді 2-х барабанний вертикально-водотрубний котел ЛМЗ потужністю 6 тонн пари на годину, тиском 35 кгс/см2 (3,5 МПа), температурою нагріву 320 °С 1932 року було встановлено у котельні КПІ. Це був перший котел в СРСР, що мав такі високих параметри пари і цільноковані барабани, що також було новинкою в технології вітчизняного котлобудування. А через рік на київській КРЕС-2, після реконструкції, також вперше в СРСР було виконано екранування найбільш напруженої задньої стінки котла, а потім і екранування решти стінок котла і підвісного склепіння. Ця робота виконувалась під керівництвом інженерів Д.С. Жевахова, О.Ю. Черткова та інш. Велику допомогу в реконструкції КРЕС-2 надали вчені КПІ В.І. Толубінський, М.А. Кондак, П.Т. Сердюков.
В 1946 році перед енергетиками Києва було поставлено завдання – переозброїти енергетику столиці Української РСР на новій технічній основі. Серед перших електричних станцій, на яких за планом Міністерства електрофікації СРСР передбачалось “встановити агрегати високого тиску” було включено й київську КРЕС-2. До монтажу обладнання високого тиску на КРЕС-2 приступили 1946 року.
Установка складалася з двох котлів “Борзиг”, паропродуктивностю по 105 тонн пари на годину кожен, 85 кгс/см2 (8,5 МПа) і температурою нагріву пари 505 °С.
Нове обладнання мало ряд недоліків. Освоєння нового обладнання відбувалось протягом двох років. Без перебільшення можна сказати, що основна заслуга при освоєнні нової техніки належала колективу робітників і інженерно-технічних працівників електростанції КРЕС-2, Київського відділу “Теплоелектропроект”, тресту “Київпроменергомонтаж”. Інженери: В.П. Шанін, С.Ц. Голянський, П.Д. Швецов, Д.О. Перлін, Т.С. Вишневський, В.М. Янкелевич та інші немало попрацювали для отримання позитивного результату.
А проблема була, як потім виявилось, в кількості циркулюючої води у водяному економайзері, при розпалюванні котла і виході його на повне навантаження.
Інженер КРЕС-2 С.Ц. Голянський розробив простий і надійний пристрій у вигляді водяного ежектора, працюючого за принципом елеватора абонентських вводів тепломережі. Впровадження цього винаходу створило необхідну циркуляцію води в водяному екомайзері і майже повністю усунуло небезпеку появи свищів.
В 1949-1951 рр. на КРЕС-2 (ТЕЦ-2) асистентом Ю.Г. Дашкиєвим і студентами старших курсів КПІ, під керівництвом зав. кафедрою В.І. Толубінського було виконано розрахунково-теоретичне дослідження циркуляції в поверхнях нагріву теплоносія в котлах станції. В результаті були виявлені причини частого пошкодження поверхонь нагріву теплоносія і надані рекомендації. В цей час за кордоном працювали блоки на надкритичні параметри пари (в критичній точці вода має тиск Ркр = 22, 115 МПа ~225,6 кгс/см2 і температуру tкр =374,12°С).
У 1957 році процеси генерації пари надкритичних параметрів, теплообмін і гідродинаміка в цих умовах, характер внутрикотлових процесів, працездатність металу і зварювальних швів залишалися далеко не вивченими. Перші підрахунки можливості спорудження в КПІ котельної установки (першої в Європі) з експерементальним котлоагрегатом (на надкритичні параметри пари: паропродуктивністю 8 тонн пари на годину, тиском 400 кгс/см2 (40 МПа), температурою перегріву пари 700 °С) були виконані 1957 року студентами-дипломниками В.Г. Тонким, Ю.Г. Клименком, О.П. Подобєдом (академічна група ТК-35) у своїх дипломних проектах. Їх ідея була втілена у життя в КПІ. У 1963 році котел на надкритичні параметри пари з тунельною компоновкою ПК-31 було введено в експлуатацію. В 1964 році для наукових досліджень котел ПК-31 було переведено на цілодобову експлуатацію. Це дало змогу створити на його базі широкі експериментальні можливості для дослідження наукових тем у різних напрямах теплоенергетики і теплофізики. На на той час в КПІ працювали визначні теплоенергетики України: чл. кор. АН УРСР проф. В.І. Толубінський, д.т.н., проф., заслужений діяч науки і техніки УРСР О.П. Орнатський, д.т.н., проф. Ю.Г. Дашкиєв, В.Р. Шелег та багато інших.
В 1961 році в Україні на Придніпровській ДРЕС (м. Дніпропетровськ) почалося будівництво першого енергоблоку потужністю 300 МВт на надкритичні параметри пари з тиском 25,5 МПа (255 ат), температурою перегріву пари 565 °С. Цей блок було пущено в експлуатацію у 1963 році.
Багаторічна експлуатація сучасних енергетичних котлів на надкритичних параметрах пари, паропродуктивністю 1000 тонн пари на годину,
255 кгс/см2 (25,5 МПа), температурою пари 545 °С засвідчує високий професіоналізм енергетиків Києва, які достойно тримають високу «планку» надійної експлуатації теплоенергетичного обладнання.Цитування та використання будь-яких матеріалів порталу Etar на інших сайтах дозволяється лише з гіперпосиланням: www.etar.com.ua
