Сегодня в сфере энергетики перед человечеством стоят два важных вопроса: повышение эффективности использования топлива и защита атмосферы от загрязнения продуктами сгорания. Первый вопрос напрямую связан с исчерпанием природных и, в том числе, топливных ресурсов. Второе направление прямо определяет качество жизни людей, их здоровье и здоровье будущих поколений.

Заведующий кафедрой инженерных сетей и систем Кошалинского технического университета (Польша), профессор кафедры теплогазоснабжения и вентиляции СПбГАСУ, д. т. н. Александр Шкаровский занимается этими вопросами более сорока лет. Недавно журнал Archives of Environmental Protection опубликовал статью учёного «Исследование снижения выбросов оксидов азота промышленно-отопительными котлами методом впрыскивания водяного пара», написанную в соавторстве с к. т. н. Сильвией Янта-Липиньской. Мы попросили профессора рассказать о его исследованиях и о том, какое будущее ждёт топливно-энергетический комплекс.

– Исчерпанию подвержены все естественные ресурсы нашей планеты, даже воздух. Но первые в этой очереди именно топливные ресурсы, которые будут приближаться к возможностям их добычи уже через 40–50 лет. Осознание этого факта определяет развитие топливно-энергетического комплекса и всего связанного с ним комплекса научных исследований. Разумеется, на первом месте стоит всемерная экономия топлива. Не из-за надуманного тезиса глобального потепления, а в результате жизненной необходимости обеспечения энергетических потребностей человечества и охраны воздушного бассейна населённых мест. Меньше сжигается топлива – меньше выбрасывается продуктов сгорания и содержащихся в них вредных веществ.

– Почему вы считаете тезис о глобальном потеплении надуманным?

– С середины XVIII века планета находится в периоде очередного потепления своего климата, вызванного гео- и астрофизическими факторами. По сравнению с масштабами этих факторов вся деятельность человека просто ничтожна. Прекрати человечество вообще сжигать топливо – темпы потепления от этого не изменятся.

– Какие способы добычи энергии, на ваш взгляд, должны стать приоритетными?

– Сейчас интенсивно развивается «зелёная» энергетика – ветряные электростанции и целые поля солнечных батарей стали неотъемлемым элементом пейзажа во многих странах. Более активным становится использование таких возобновляемых топливных ресурсов, как биомасса, биогаз. Ограниченно, но разрабатываются залежи новых видов топлива – например, газоконденсатные месторождения.

Атомная энергетика, как бы её ни критиковали, несомненно, займёт главное место в обеспечении человечества энергией, когда прочие виды энергоресурсов будут близки к исчерпанию.

– Каким образом продукты сгорания загрязняют атмосферу?

– При полном сгорании любого углеводородного топлива (газ, мазут, уголь) должны образовываться только сравнительно безобидная вода и углекислый газ. Углекислый газ безобидным не назовешь. Мало кто об этом знает, но СО2 – это токсичное вещество, отравляющие свойства которого проявляются при концентрации во вдыхаемом воздухе в несколько процентов. При трагических происшествиях с подводными лодками люди гибнут не из-за недостатка кислорода, а именно в результате отравления углекислым газом. А несколько сотых процента в атмосфере для нас привычны и безвредны.

• Отвод продуктов сгорания в атмосферу через достаточно высокие трубы обеспечивает быстрое рассеивание СО2 до безопасной концентрации.

– Расскажите, пожалуйста, о своих исследованиях.

– Вся моя кафедра в польском университете занимается этой тематикой и близкими вопросами охраны окружающей среды. Работы выполняются в рамках договора о международном сотрудничестве между СПбГАСУ и Кошалинским техническим университетом под моим руководством. На эту тему я опубликовал большинство своих работ (более двухсот), включая монографии и учебники.

– Как работает метод впрыскивания водяного пара?

– Бороться с оксидами азота можно двумя способами. Первое направление – снижать температуру горения. Но для всего факела это неприменимо, поскольку означает снижение КПД котлов и увеличение расхода топлива. Другое направление – снижение избытка воздуха в зоне горения. Если будет меньше кислорода, то меньше окислится азота даже при высокой температуре. Но избыток обязательно нужен, иначе топливо полностью не сгорит! Вот тут-то и проявляются уникальные возможности метода впрыска пара. Во-первых, струи пара «бьют» в точно найденные при исследовании зоны интенсивной генерации оксидов азота, снижая температуру только в них, а не во всём факеле. Во-вторых, эти же струи активно перемешивают газ и воздух, обеспечивая полное сгорание при значительно меньшем избытке воздуха. Оба этих фактора и обеспечивают требуемое снижение выбросов оксидов азота. А интенсификация горения позволяет даже несколько повысить эффективность использования топлива.

– Ваши разработки уже где-нибудь внедрены?

– Исследования по повышению качества сжигания газового топлива методом впрыскивания водяного балласта проводились в течение нескольких лет на различных котельных Санкт-Петербурга. В процессе исследований была доказана уникальная эффективность метода с точки зрения снижения выбросов в атмосферу токсичных оксидов азота и оксида углерода. При этом установлено сопутствующее повышение КПД котлов, даже с учётом расхода пара на впрыскивание.

Метод внедрён во многих котельных Петербурга и Ленинградской области: в котельных Кронштадтского филиала ГУП «ТЭК СПб», в Шуваловской, 6-й Всеволожской, 4-й Красногвардейской, 2-й Красносельской котельных, в котельной фабрики «Северное сияние» и других. Причём в каждой котельной технология внедрялась на всех котлах – от двух до шести. Наши дальнейшие планы связаны с развитием этой тематики, внедрением метода на других котельных, на различных котлах, в том числе за рубежом.