Специалисты проектно-конструкторского отдела Уральского электрохимического комбината совместно с сотрудниками других подразделений предприятия создали энергоёмкие конденсационно-испарительные установки нового поколения - "Коралл" и "Риф".
Установка на эффективность
С начала 80-х годов на комбинате для конденсации и последующего испарения ценнейшего гексафторида урана (ГФУ), образующегося в результате фторирования закиси-окиси урана, использовались десублиматоры, разработанные предприятием "Свердниихиммаш".
По словам начальника проектно-конструкторского отдела (ПКО) Валерия Ткачева, это оборудование было экономически и энергетически невыгодным.
В их конструкции для охлаждения теплообменных элементов использовался газообразный азот, который получали в цехе №70 путём его испарения из жидкого азота. Он испарялся при температуре минус 196°С и подавался на теплообменный элемент, который охлаждался до температуры минус 40°С, а гексафторид урана конденсировался (десублимировался) из технологического газа на этом теплообменном элементе. После заполнения десублиматора достаточным количеством ГФУ теплообменный элемент нагревался - и гексафторид возвращался в технологическую цепочку.
Но у этих установок были существенные минусы. "Не использовалась теплота фазового перехода при испарении жидкого азота, велики были потери дорогостоящего жидкого азота, да и с точки зрения улавливания гексафторида урана эффективность этих аппаратов невысока", - поясняет Валерий Ткачев. Поэтому в январе 2003 года он предложил разработать принципиально новые конденсационно-испарительные установки (КИУ).
От идеи - до результата
"К тому времени у нас уже был накоплен приличный опыт по созданию оборудования для производства мороженого с автономными системами охлаждения, - вспоминает начальник конструкторского отдела ПКО Олег Гречишкин. - Он чрезвычайно нам пригодился. Руководство нас поддержало, и в 2003 году было подготовлено техническое задание на проведение НИОКР по созданию аппаратов, получивших поэтичное название "Коралл". Своим возникновением оно обязано сходству конденсировавшегося гексафторида с друзой кораллов".
Руководитель группы конденсационно-испарительных аппаратов Антон Данилов рассказывает, что всё начиналось с нескольких листочков карандашных эскизов Валерия Ткачева, которые отражали саму идею и принципиальную возможность разработки аппаратов.
"Сейчас вспоминается, сколько было выполнено различных расчетов, проработок, прорисовок, изготовлено и испытано экспериментальных образцов и макетов, прежде чем идеи начали принимать облик практического применения. Трудоемкая и сложная работа…" - отмечает Антон Данилов.
С ним согласен инженер-конструктор I категории Михаил Васьков: "В работе по созданию КИУ с автономными фреоновыми холодильниками количество этапов, требующих приобретения абсолютно новых знаний и навыков, просто зашкаливало".
К примеру, потребовалась создать расчётную модель узла испарения фреона, причём этот же узел на другом этапе техпроцесса должен был служить нагревателем. Задача оказалась сложной.
"ГФУ упорно не желал конденсироваться там, где мы ему отводили место, или конденсировался там, где, по замыслу разработчиков, ему вовсе не следовало этого делать, - говорит Михаил Васьков. - И снова множество расчётов, затем эксперименты, по результатам которых находилось оптимальное решение. Именно на таких задачах можно действительно научиться чему-то новому, вырасти над собой, да и просто приятно, когда получается что-то стоящее".
Где "Коралл", там и "Риф"
В 2006 году были закончены опытно-конструкторские работы - и в цехе №70 вместо десублиматоров были установлены новые аппараты, показавшие высокую результативность.
Принципиальное отличие "Коралла" в том, что в его конструкции в качестве хладагента используется фреон, который кипит непосредственно в рубашке теплообменного элемента, что позволяет повысить КПД за счет более полного использования теплоты фазового перехода. К конструкции "Коралла" "прилагается" автономная система охлаждения.
"Это направление было продолжено - и мы начали разрабатывать аппараты "Риф", - говорит Олег Гречишкин. - Их назначение существенно отличалось от "Кораллов". Это более высокопроизводительные установки - и состав технологических газов существенно отличается от тех, которые есть на участке фторирования, где используются аппараты "Коралл".
В настоящее время на комбинате уже разработано целое семейство аппаратов "Риф" производительностью 5, 10, и 15 граммов в секунду. Как сообщил инженер-конструктор I категории Роман Пятков, в стадии разработки - "Риф" производительностью 20 г/с.
"Испытаны опытные образцы, и результаты хорошие, - сказал он. - Это вселяет надежду, что наши аппараты будут внедрены и принесут значительный экономический эффект производству".
Если, например, заменить испарительные установки старого поколения аппаратами "Риф-15" в здании цеха №54, то занимаемая площадь сократится в 30 раз! При этом снизятся и материальные затраты: жидкого азота, сухого льда и электроэнергии. Также экономятся и трудовые ресурсы.
"Аппараты "Риф" позволяют полностью автоматизировать работу технологических установок такого плана. Этому и служит наша конструкторская мысль", - подчеркнул Роман Пятков.