Северный комбинат | ТМ 1938-10

К двадцатилетию комсомола редакция журнала «Техника—молодежи» объявила среди своих читателей конкурс на лучший очерк о будущем нашей науки и техника. Ниже мы помещаем несколько очерков, присланных на конкурс и признанных редакцией наиболее удачными. Редакция считает необходимым отметить те очерки, в которых читатели рассказывают, как они представляют себе свою профессию через известный промежуток времени. Такие «мечты» носят наиболее обоснованный и реальный характер.

Опыт этого конкурса показал, что подобную связь журнала с читателями необходимо продолжать. Редакция призывает своих читателей и в дальнейшем присылать статьи и очерки на фантастические научные и технические темы для постоянного отдела нашего журнала «Окно в будущее». Лучшие из них будут печататься на страницах журнала «Техника—молодежи».

Инж. Б. ШУМЯЦКИЙ

Летом 1963 г. я получил отпуск и поехав отдохнуть на Шпицберген, где несколько лет назад был создан необыкновенный курорт на базе Шпицбергенской теплоэлектростанции. Я много слышал об этом чудесном уголке на далеком Севере.

Гигантский комфортабельный самолет «Стаханов» через два часа после вылета из Москвы опустился на снежном Шпицбергенском аэродроме. Здесь температура воздуха не превышала минус 10°. Курорт находился в 7 км от аэродрома, и поэтому мы с самолета пересели в автобус, который имел каплеобразную форму, и понеслись с огромной скоростью по снежной, хорошо утрамбованной дороге. В 2—3 км от курорта эта дорога перешла в обычное бетонированное шоссе.

И вдруг мы увидели совершенно необычайную картину: окруженный голубоватым снегом, раскинулся зеленый остров, с которого на нас подул теплый ветерок.

Через несколько минут мы ехали по улицам Северного курорта. Он отличался от курортов Кавказа и Крыма разве только своими скромными размерами. Мы увидели здесь, на далеком Севере, пирамидальные кипарисы, ароматные магнолии, лианы и пальмы. Вокруг большого пруда были устроены купальни и пляжи. Здесь можно было загорать под лучами электрического «солнца». Несмотря на то, что температура воздуха превышала 25°, на пляже не было жарко — дул свежий, легкий ветерок.

Мы увидели зеленый острое, окруженный голубоватым снегом и льдом. На острове росли пирамидальные кипарисы, ароматные магнолии, лианы и пальмы. Под лучами электрического «солнца» загорали и купались курортники.

Мы подъехали к санаторию. На противоположном берегу пруда среди богатой зелени виднелось несколько небольших зданий. Нам объяснили, что это тепло-электрохимкомбинат — сердце социалистического Севера. Электрический ток делает нестрашной затяжную северную ночь, тепло комбината побеждает северную стужу. Комбинат дает высококачественный цемент для строительства на Севере, ценнейшие азотные удобрения, серную кислоту и другие химические продукты. Комбинат дал возможность создать и этот, самый северный в мире курорт.

Теплоэлектрокомбинат — сердце социалистического Севера. В топках электростанции сжигаются сланцы. Получаемый в котлах пар вращает турбины и затем используется для теплофикации. Из дыма получают серную и азотную кислоты и удобрения. Зола используется для получения высококачественного цемента.

Утром к завтраку подали свежие овощи и фрукты с огородов и садов курорта. А ведь Шпицберген лежит в районе вечной мерзлоты и курорт расположен на мерзлом грунте!

После завтрака я с группой товарищей отправился на экскурсию по комбинату. Мы подошли к небольшому двухэтажному зданию электростанции, мощность которой достигала 300 тыс. квт. Здесь не было дымовых труб. Я вспомнил электростанции, которые строились 30—35 лет назад, когда я был еще студентом. Они были в 5—6 раз больше станции Шпицбергена. Их неотъемлемой частью являлись трубы, отравлявшие своим дымом окружающий воздух.

Но вот мы вошли в небольшую котельную. Здесь установлены три мощных прямоточных котла.

По сути дела, прямоточный котел состоит из одного большого змеевика. В змеевик входит вода под давлением. Тепло горящего топлива передается через стенки змеевика воде, превращая ее в пар. Этот пар затем подается в паровые турбины. В прямоточном котле нет барабанов — само громоздкой части обыкновенных водотрубных котлов. Кроме того, в прямоточном котле нет спускных труб, которые у обычных котлов являются балластом, так как они не воспринимают тепло. В отдельных трубах барабанного котла может быть застой воды, а в прямоточном котле этого быть не может, так как здесь вода прогоняется насосом. Поэтому коэффициент теплопередачи прямоточного котла значительно выше.

На смену громоздкому котлу барабанного типа пришел компактный прямоточный котел.

Под котлами Шпицбергенской электростанции сжигаются сланцы. А ведь еще не так давно сланцы считались мало на что пригодной породой. Теперь их успешно используют как топливо. Сланцы превращают в порошок на специальных мельницах, а затем вместе с воздухом подают в топку котла.

Сжигание топлива в порошкообразном состоянии улучшает процесс горения. Действительно, ведь процесс горения в топке котла — это соединение молекул кислорода воздуха с молекулами углерода, водорода и серы топлива. Очевидно, чем больше поверхность соприкосновения воздуха с топливом, то есть чем большее число молекул горючей части топлива соприкасается с молекулами кислорода, тем интенсивнее идет процесс горения. А размолотое топливо, как известно, имеет очень большую поверхность. Поэтому горение такого топлива происходит весьма интенсивно.

Воздух, с которым сланцы попадают в топку, имеет давление 7—8 атмосфер. Чем больше давление воздуха, тем он плотнее, то есть тем большее число молекул приходится на единицу объема. Это приводит к более частому столкновению молекул кислорода с частичками топлива и также делает процесс горения более интенсивным. А чем интенсивней горение, тем меньшими можно сделать размеры топки. Сжигание топлива под давлением влечет за собой одновременно и увеличение коэффициента теплоотдачи от газов к трубе, вследствие чего уменьшаются тепловоспринимающие поверхности. Все это позволило уменьшить размеры прямоточного котла по сравнению с барабанным в 5—6 раз.

Здание теплоэлектростанции поражало своими малыми размерами. Уменьшение размеров котлов и других агрегатов привело к значительному уменьшению размеров здания станции.

При горении сланцы образуют дымовые газы. Вместе с золой эти газы проходят при температуре около 1000° через пучки труб, отдают им свое тепло и попадают в электрофильтры. Здесь размельченные частички золы заряжаются электричеством и притягиваются к металлическим стенкам ячеек, из которых состоят электрофильтры. Через некоторое время электрофильтр разряжается, и частички золы под действием силы тяжести надают вниз, в специальные бункеры.

Зола сланцев — это прекрасный естественный цемент. Он не уступает по качеству портлендскому цементу, который изготовляется очень сложным способом на специальных заводах. Шпицбергенский комбинат использует золу, которая раньше выбрасывалась вместе с дымом, и дает каждые сутки до 4 тыс. т цемента.

На комбинате используют даже дым. После того как его очистили от золы в электрофильтрах, он поступает в специальное серноочистительное устройство. Здесь из него выделяется сернистый газ, из которого затем получают серную кислоту — основной продукт химической промышленности.

Каждые сутки Шпицбергенский сернокислотный завод дает 700 т серной кислоты! Раньше сернистый газ вместе с дымом выпускался в атмосферу. Там он образовывал серную кислоту, соединяясь с водяными парами и кислородом воздуха. Серная кислота разрушающе действует на органические ткани. От ее присутствия в воздухе гибли растения, портились металлические конструкции как самой электростанции, так и близлежащих заводов... Но этим не ограничивается использование дымовых газов. Очищенный от сернистого газа дым приводит во вращение газовые турбины, которые в свою очередь вращают турбовоздуходувки, подающие в топки котлов воздух.

Из газовых турбин дым, состоящий из водяного пара, азота и углекислоты, проходит по густой сети латунных труб, которые проложены в верхних слоях почвы на территории Северного курорта. Здесь газы охлаждаются с 120 до 45°, а почва нагревается. При этом происходит конденсация водяного пара и выделяется теплота парообразования — 640 больших калорий с 1 кг пара. Этим теплом можно нагреть больше 6 л воды от 0 до 100°. Теплоту парообразования также используют для нагрева почвы. Раньше это тепло выбрасывалось в атмосферу.

Сконденсированный водяной пар стекает из почвонагревательной системы в специальные водосборные резервуары, откуда подается в водопровод.

А дым, который теперь уже состоит из чистого азота и углекислоты, поступает на азотный завод. Здесь из азота вырабатывается ряд ценных веществ, например азотистое удобрение, которое используется на Северном курорте. Углекислота же сжимается компрессорами и направляется в баллоны.

На Шпицбергенской электростанции ничто не выбрасывается — все разумно используется.

Я и мои товарищи перешли в машинный зал, где стоят турбины. Из котлов сюда подается пар под давлением 225 атмосфер. Температура его достигает 700°. Меня поразила царившая здесь тишина.

А вот и глушители, которые делают работу машин бесшумной.

Здесь установлены два теплофикационных турбоагрегата мощностью по 150 тыс. квт с двумя регулируемыми отборами. Из первого отбора подается пар под давлением 7 атмосфер для нужд сернокислотного и азотного заводов, а также на паровые молоты механических мастерских. Из второго отбора пар под давлением 1,2 атмосферы и при температуре 105° идет на тепловые нужды курорта: подогрев почвы, отопление, бани, бассейны, варка пищи и пр.

Здесь полностью проведена теплофикация. Дело в том, что, согласно второму закону термодинамики, не вся тепловая энергия может быть превращена в механическую, а лишь определенная часть ее, зависящая от разности температур. Чем больше эта разность, тем большая доля тепла превращается в работу. На электростанции Северного комбината наивысшая температура рабочего пара равна 700°. О такой высокой температуре пара могли только мечтать 25 лет назад. Низшая температура равна 100°. Пар при этой температуре используют для различных нагревательных нужд.

Таким образом, на Шпицбергенском комбинате используется почти все тепло, извлекаемое из топлива. Часть этого тепла переводится в электрическую энергию, а часть используется в виде тепловой энергии. Коэффициент полезного действия такой установки приближается к 100%.

Установленные на электростанции турбогенераторы работают при 5 тыс. оборотах в минуту, что значительно снижает их размеры.

На Севере тепловой потребитель имеется и зимой, и летом, поэтому тепловая нагрузка станций остается все время примерно постоянной. Это дало возможность установить на все три турбины один конденсатор, что значительно уменьшило размеры станционного здания.

Из машинного зала мы пошли в теплофикационный цех, заставленный теплообменными аппаратами, затем в электроцех, а оттуда на цементный, сернокислотный и азотный заводы. Везде идеальный порядок и чистота. Но больше всего нас поразило полное отсутствие людей у сложнейших агрегатов.

Наконец мы вошли в диспетчерскую — мозг северного теплоэлектрохимкомбината. Здесь сосредоточено все управление комбинатом. Мы увидели ряд щитов с приборами. Вверху каждого щита стояла надпись, указывающая, управление какой части комбината здесь сосредоточено. Мы подошли к щиту электростанции, у которого сидел инженер, внимательно наблюдавший за приборами и сигнальными лампами. Внизу, на столе, находились кнопки. Щитовой изредка нажимал то ту, то другую кнопку. Иногда он работал и ногами, нажимая на педали. Этот человек управлял всей электростанцией. Приборы говорили о том, как проходит процесс в каждом агрегате. Простым нажатием кнопки он мог регулировать этот процесс, выключить или включить механизм, повысить или понизить нагрузку.

Управление всем комбинатом было сосредоточено в диспетчерской. Работа всех агрегатов была автоматизирована. Для каждого завода был установлен отдельный щит с приборами. Нажатием соответствующих кнопок и рычагов диспетчеры управляли производственными процессами.

Еще не так давно в каждую смену на электростанциях работало около 200 человек. Но в 1938 г. на совещании энергетиков Л. М. Каганович поставил задачу — полностью автоматизировать станции.

Теперь я видел, как блестяще решена эта задача.

Мы вышли из комбината.

Усталые, но радостные вернулись мы в санаторий. Я вспомнил о том, как 25 лет назад, в 1938 г., у меня собрались товарищи — молодые комсомольцы. Здесь были транспортники, электрики, металлурги, теплотехники, механики и даже астроном, и хирург. Мы затеяли игру. Каждый должен был рассказать, как он представляет себе ту или иную отрасль техники через четверть века. Было высказано много интересных фантастических идей. Прошло четверть века, и я должен сказать, что действительность далеко превзошла фантазию.