Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт», Россия, Москва:

В. С. Дубинин, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: promteploenergetika@rambler.ru
Т. А. Степанова, заведующая кафедрой, канд. техн. наук

Московский государственный областной технологический университет, Королёв, Россия:
С. О. Шкарупа, заведующий лабораторией

ООО «Экокубер», Минская обл., дер. Лесковка, Республика Беларусь:
В. П. Крупский, главный конструктор, эл. почта: krupski@ecocube.by

Рассмотрено применение двух вариантов паропоршневых двигателей для производства электроэнергии из пара, вырабатываемого системами испарительного охлаждения. Паропоршневые двигатели, в отличие от классических поршневых паровых машин, имеют достаточно высокую частоту вращения, что обеспечивает их приемлемые габариты и возможности прямого соединения с современными электрогенераторами частотой вращения 1500 об/мин без мультипликатора. Такие двигатели создают путем конвертации серийных двигателей внутреннего сгорания устаревших марок, благодаря чему они имеют низкую стоимость и короткие сроки окупаемости. Первый вариант — это паропоршневые двигатели, работающие на паре с паросодержанием 0,9; они обладают достаточно высоким КПД для тех низких параметров пара, которые вырабатываются испарительными системами охлаждения. Этот вариант требует применения сепаратора пара. Второй вариант — это паропоршневые двигатели, способные работать на пароводяной смеси и перегретой воде. Они могут использовать пароводяную смесь, непосредственно выходящую из системы испарительного охлаждения без сепарации, но обладают в разы более низким КПД.

1. Андроньев С. М. Испарительное охлаждение металлургических печей. — М. : Металлургия, 1970. — 424 с.
2. Strogonov K., Tolkanov S., Korkots K., Fedyukhin A. Thermostatic cover for improving energy and technological efficiency of steel mills // E3S Web of Conferences 110, 01003. 2019. SPbWOSCE-2018.
3. Зайченко В. М., Чернявский А. А. Сравнение характеристик распределенных и централизованных схем энергоснабжения // Промышленная энергетика. 2016. № 1. С. 2–8.
4. Филиппов С. П., Дильман М. Д., Илюшин П. В. Распределенная генерация и устойчивое развитие регионов // Теплоэнергетика. 2019. № 12. С. 4–17.
5. Беляев А. М., Рубцов В. Г., Самойлов О. А. и др. Применение комплексного подхода для борьбы с влажно-паровой эрозией в новых паровых турбинах АО «УТЗ» // Электрические станции. 2019. № 4. С. 21–26.
6. Филиппов Г. А., Поваров О. А., Пряхин В. В. Исследования и расчеты турбин влажного пара. — М. : Энергия, 1973. — 232 с.
7. Томаров Г. В., Шипков А. А. Геотермальная комбинированная бинарная электростанция с системой перегрева пара вторичного вскипания: выбор оптимальных рабочих тел // Теплоэнергетика. 2019. № 1. С. 63–71.
8. Dubinin V. S., Stepanova T. A., Shkarupa S. O., Alekseevich M. Y. Prospects for use of steam-piston engines to increase the economic attractiveness of environmentally friendly processes for the processing of coppermolybdenum concentrates of promising deposits in Kazakhstan // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Ser. 1749 012030. P. 1–6.
9. Высокоэффективное производство электроэнергии из отходящего тепла // Черные металлы. 2015. № 12. С. 7, 8.
10. Вендт П., Цвикель Г., Витке Х. Оптимальное энергопотребление за счет инновационного использования вторичных тепловых ресурсов // Черные металлы. 2016. № 8. С. 54–58.
11. Шмидт М. Высокоэффективное использование отходящего тепла в металлургической промышленности // Черные металлы. 2017. № 7. С. 50–52.
12. Дубинин В. С, Лаврухин К. М., Титов Д. П. Сопоставление централизованных и децентрализованных систем энергоснабжения в связи с ожидаемой ситуацией в энергетике России // Тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. «Малая энергетика 2004» 11–14 октября 2004 г. (г. Москва). — М. : Малая энергетика, 2004. C. 19–21.
13. Дубинин В. С. Сопоставление систем централизованного и децентрализованного энергоснабжения в современных условиях России. Часть 1 // Промышленная энергетика. 2005. № 9. C. 7–12.
14. Дубинин В. С. Сопоставление систем централизованного и децентрализованного энергоснабжения в современных условиях России. Часть 2 // Промышленная энергетика. 2005. № 10. C. 8–15.
15. Дубинин В. С. Сопоставление систем централизованного и децентрализованного энергоснабжения в современных условиях России. Часть 3 // Промышленная энергетика. 2005. № 11. C. 11–16.
16. Трохин И. С. Особенности конструкций паровых поршневых моторов для малых и средних теплоэлектроцентралей // Промышленная энергетика. 2013. № 2. С. 45–47.
17. Трохин И. С. Паропоршневые мини-ТЭЦ на биотопливе — эффективное решение для «зеленых» зданий // Зеленые здания. 2013. № 4. С. 110–113.
18. Передерий С. Паровые установки для выработки электро- и тепловой энергии // Леспроминформ. 2017. № 6. С. 126–128.
19. Иноземцев Н. В. Тепловые двигатели : учебник для студ. втузов. — М. : Оборонгиз, 1945. — 392 с.
20. Кирсанов И. Н. Модернизация и реконструкция поршневых паровых машин: дис. … канд. техн. наук / Моск. энергетич. ин-т (МЭИ). — М., 1953. — 164 с.
21. Трохин И. С. Мини-ТЭЦ с паровыми моторами для бесперебойного энергоснабжения ответственных потребителей // Промышленная энергетика. 2012. № 9. С. 15–20.
22. Трохин И. С. Паровые моторы для газотурбинных и паросиловых мини-ТЭС // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2012. № 5. С. 30–33.
23. Передерий С. Малые тепловые электростанции // Леспроминформ. 2020. № 6. С. 104–107.
24. Володин А. И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Транспорт, 1990. — 256 с.
25. HÜTTE. Справочная книга для инженеров, архитекторов, механиков и студентов / Пер. с нем. [Р.С.Ф.С.Р. Науч.-техн. отдел В.С.Н.Х. Бюро иностр. науки и техники]. Ч. 2. — 10-е изд. — Берлин : Тип. Шпамера в Лейпциге, 1921. — 1298 с.
26. Трохин И. С. О применении поршневых паровых машин на мини-ТЭЦ в зарубежной биоэнергетике // Промышленная энергетика. 2014. № 10. С. 43, 44.
27. Степанова Т. А., Дубинин В. С., Трохин И. С., Шкарупа С. О., Ростова Д. М. Высокотемпературная паропоршневая энергетика : монография / под ред. И. С. Трохина. — М. : Изд-во МЭИ, 2018. — 104 с.
28. Гашо Е. Г., Гужов С. В., Кролин А. А. Оценка последствий изменения климата на безопасность и надежность функционирования электро-энергетического комплекса г. Москвы // Надежность и безопасность энергетики. 2018. № 3. С. 208–216.
29. Семенов В. Г. Холод и энергетические аварии // Новости теплоснабжения. 2017. № 1. С. 12–19.
30. Añel J. A., Fernández-González M., Labandeira X., Lόpez-Otero X., de la Torre L. Impact of cold waves and heat waves on the energy production sector // Atmosphere. 2017. Vol. 8. P. 209–221.
31. Santágataa D. M., Castesanac P., Rösslera C. E., Gómeza D. R. Extreme temperature events affecting the electricity distribution system of the metropolitan area of Buenos Aires (1971–2013) // Energy Policy. 2017. Vol. 106. P. 404–414.
32. Hanski J., Rosqvist T., Crawford-Brown D. Assessing climate change adaptation strategies — the case of drought and heat wave in the French nuclear sector // Regional Environ. Change. 2018. Vol. 18, Iss. 6. P. 1801–1813.
33. Alipour P., Mukherjee S., Nateghi R. Assessing climate sensitivity of peak electricity load for resilient power systems planning and operation: A study applied to the Texas region // Energy. 2019. Vol. 185. P. 1143–1153.

34. Дубинин В. С. Обеспечение независимости электро- и теплоснабжения России от электрических сетей на базе поршневых технологий : монография. — М. : Изд-во Моск. ин-та энергобезопасности и энергосбережения, 2009. — 164 с.
35. Шкарупа С. О. Использование точечного преобразования для аналитического описания процесса в тепловом двигателе дискретного действия // Динамика сложных систем. 2010. № 2. С. 39–42.
36. Шкарупа С. О., Аракелян Э. К. Экспериментальное исследование самостабилизации частоты вращения одноцилиндрового пневматического поршневого двигателя // Вестник Моск. энергетич. ин-та. 2017. № 1. С. 84–91.
37. Трохин И. Особенности тепловых двигателей дискретного действия для мини-ТЭЦ // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2017. № 2. С. 40–43.
38. Трохин И. С.Самостабилизация частоты на поршневых мини-ТЭЦ — автоматизация XXI века // Автоматизация и IT в энергетике. 2018. № 11. С. 28–32.
39. Трохин И. Газодинамическая поршневая машина для паровых котельных-мини-ТЭЦ // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ. 2017. № 1. С. 8, 9.
40. Артемьев Е. И., Вегера Н. Л., Шумило И. А., Волков В. М. Дизель Д-6. — М. : Машгиз, 1957. — 192 с.