В Белгородском государственном технологическом университете имени Шухова представлена новая разработка — система очистки воздуха от пыли, отличающаяся высокой энергоэффективностью. Автором проекта выступил аспирант вуза Владимир Киреев.
Ирина Петрова
Работа системы в промышленных условиях. Источник фото: sociocenter.info
Как сообщает пресс-служба БГТУ им. Шухова, устройство предназначено для использования на предприятиях горной добычи, металлургии и стройиндустрии. Принцип работы основан на создании аэродинамического заслона, который не контактирует с сыпучим материалом. За счет такого подхода расход электроэнергии сокращается в два раза относительно стандартных аналогов. На изобретение уже получен российский патент.
Разработка белгородского аспиранта выглядит особенно своевременной на фоне общемирового тренда на декарбонизацию и повышение ресурсоэффективности промышленности.
В условиях, когда многие предприятия вынуждены балансировать между соблюдением жестких экологических норм и экономической целесообразностью, предложенное решение снимает фундаментальное противоречие: раньше чистота воздуха в цехе практически напрямую зависела от того, сколько энергии готова «сжечь» компания.
Кирееву удалось разорвать эту связь, предложив не просто очередную модификацию фильтра, а иной принцип организации воздушных потоков. Это означает, что его система потенциально способна изменить саму экономику пылеподавления: теперь экологическая безопасность перестает быть статьей расходов, а начинает работать на сокращение издержек. Для отрасли, где маржинальность часто определяется копейками на тонну переработанного сырья, такой сдвиг имеет колоссальное значение.
ИИ для пылеулавливающей системы
В зонах перегрузки конвейерных лент уровень запыленности достигает 400–950 миллиграммов на кубический метр, что в десятки раз превышает допустимые санитарные нормы. При этом классические пылеулавливающие системы забирают до пятой части всей технологической мощности предприятия. Новая же установка снабжена манометрами, системой регулировки частоты вращения и специальным программным обеспечением. Это дает возможность отслеживать рабочие параметры в режиме реального времени и заранее выявлять риск возникновения нештатных ситуаций.
Как пояснил сам Киреев, толчком к созданию разработки стало наблюдение за тем, насколько нерационально расходуется энергия на стандартных производствах. Итогом стал аппарат, который позволяет экономить примерно половину потребляемого электричества и одновременно делает воздух в цехах заметно чище.
Помимо сокращения энергозатрат, новая система уменьшает расходы на обслуживание на 40 процентов. Уровень автоматизации управления достигает 90 процентов, тогда как у конкурирующих образцов этот показатель не превышает 30 процентов. Оборудование универсально: оно работает с любыми типами сырья и может применяться на горно-обогатительных комбинатах, в литейных и металлургических цехах, а также в строительной, химической и пищевой промышленности.
Особый интерес вызывает заявленный уровень автоматизации в 90 процентов и встроенная диагностика нештатных ситуаций. В традиционных системах основная масса проблем возникает именно из-за человеческого фактора: операторы не всегда вовремя замечают забивание фильтров, колебания давления или износ лопастей вентиляторов.
Интеллектуальная начинка установки позволяет перейти от реактивного обслуживания к предиктивному. Предприятие получает не просто железный ящик с вентилятором, а цифровой инструмент, который сам сигнализирует о необходимости профилактики задолго до того, как произойдет остановка производственного цикла.
Учитывая, что простой литейного или горно-обогатительного комбината стоит миллионы рублей в час, способность заранее выявлять риски — это не просто удобная опция, а прямой вклад в бесперебойность всего технологического процесса.
Масштаб потенциального внедрения также впечатляет. Универсальность системы, способной работать с любыми типами сырья, открывает перед ней практически безграничный рынок сбыта — от цементных заводов до пищевых производств, где требования к чистоте воздуха не менее строгие. Оценочная емкость в 37,5 миллиарда рублей в год — это лишь верхушка айсберга, если учитывать, что оборудование придется периодически модернизировать и обслуживать.
Однако главным барьером на пути к серийному производству станет не техническая сложность, а консерватизм промышленников. Многие директора заводов предпочитают работать «по старинке», десятилетиями используя проверенные, но прожорливые технологии. Чтобы убедить их сменить оборудование, потребуется не только успешная опытно-промышленная эксплуатация, но и убедительная демонстрация экономических выкладок на конкретных примерах, желательно с привязкой к реальным счетам за электроэнергию до и после внедрения.
Испытание в промышленности
Опытно-промышленный образец уже прошел проверку в действующем литейном производстве. Проект получил поддержку в рамках программы «УМНИК». Разработчик оформил патент на полезную модель и зарегистрировал программу для ЭВМ. Оценочная емкость рынка для такого оборудования составляет около 37,5 миллиарда рублей ежегодно. Цена одной установки варьируется от 1,2 до 1,5 миллиона рублей, а срок окупаемости оценивается в 20–24 месяца.
Проректор по научной работе и инновациям БГТУ Татьяна Давыденко подчеркнула, что речь идет не о лабораторном эксперименте, а о готовом решении по очистке воздуха, доказавшем свою состоятельность в условиях реального производства. По ее словам, поддержка подобных инициатив является приоритетной задачей, поскольку именно такие разработки обеспечивают независимость страны в технологической сфере.
В ближайших планах авторов — дальнейшая доработка установки, проведение испытаний в полевых условиях, запуск пробных поставок и организация серийного выпуска.
В долгосрочной перспективе, если установка подтвердит заявленные характеристики в ходе полевых испытаний и начнет тиражироваться, можно ожидать, что она станет основой для целой линейки оборудования.
Модульная архитектура позволит создавать как компактные агрегаты для небольших цехов, так и огромные промышленные комплексы для горно-обогатительных комбинатов.
Возможно появление модификаций с рекуперацией тепла или улавливанием ценных компонентов из пыли, что сделает систему не просто средством очистки, а полноценной частью безотходного производства.
Остается надеяться, что авторы не остановятся на достигнутом и сумеют преодолеть неизбежные бюрократические и производственные сложности при масштабировании, ведь именно такие локальные инженерные победы в конечном итоге формируют устойчивость всей нашей экономики к внешним вызовам.
Важным аспектом является и импортозамещающий потенциал разработки. В то время как западные производители пылеулавливающего оборудования традиционно доминировали на российском рынке, предлагая дорогие и сложные в обслуживании комплексы, появление отечественного аналога с лучшими энергетическими характеристиками способно изменить расстановку сил.
Учитывая текущую геополитическую ситуацию и курс на технологическую независимость, проект Киреева получает дополнительную государственную поддержку. Программа «УМНИК», поддержавшая разработку, — лишь первая ступень. Впереди, надеемся, гранты от Минпромторга и фондов развития, а также возможные пилотные внедрения на градообразующих предприятиях Белгородской области, что позволит создать референсные объекты для всей страны.
Больше наших статей о технологиях очистки атмосферы от промышленных загрязнений: технология чистого воздуха — серная программа «Норникеля» выходит на финишную прямую; «города-губки» из цемента Rebond 300 смогут очищать атмосферу от CO2, поглощая углерод из воздуха.