Разделы описания инновационного проекта Информация о проекте 1.

Разделы описания инновационного проекта
1.
Информация о проекте
а) Название проекта.
Универсальный конденсатор для очистки промышленных газов.
б) Ключевые слова.
Газоочистка, тепломассообмен, конденсация, промышленные аэрозоли.
в) Описание продукции (технологии).
Будет спроектирована и изготовлена высокоэффективная газоочистная
установка. Основным узлом установки является разнотемпературный
конденсатор, обладающий универсальностью по температурным и
расходным характеристикам рабочих сред. Разнотемпературный конденсатор
имеет газовый тракт прямоугольного сечения, противоположные стенки
которого имеют разную температуру. На определенном расстоянии от входа
формируется зона устойчивого пересыщения, которое при необходимости
регулируется в широких пределах температурами горячей и холодной стенок
камеры. Это интенсифицирует процесс конденсационного укрупнения
частичек примеси в газовом потоке и их дальнейшее осаждение в установке.
г) Актуальность и востребованность результатов проекта.
Многие промышленные предприятия еще не оснащены эффективными
установками газоочистки, а существующие способы (электростатические,
инерционные, гравитационные и др.) и устройства, их реализующие, не
обладают
универсальностью
по
температурным
и
расходным
характеристикам рабочих сред. В связи с этим перспективным методом
удаления примесей из газообразных сред является процесс конденсационной
очистки в разнотемпературных конденсаторах.
Однако, до настоящего времени, несмотря на имеющиеся теоретические
и экспериментальные исследования этого процесса очистки (А.Г. Амелин,
Н.А. Фукс, Е.П. Медников, Х. Грин и др.), не удалось синтезировать
сопряженную математическую модель тепломассопереноса в очищаемом
потоке среды, учитывающую физико-химические явления переноса при
образовании, росте и осаждении капель аэрозоля в проточных камерах
конденсаторов, что не позволяет в полной мере использовать их
преимущества. В связи с этим данный инновационный проект представляется
актуальным.
д)
Информация об
аналогах (сравнение научно-технических,
экономических показателей, эксплуатационных характеристик и т.п.).
Для газоочистки наиболее часто применяемыми в промышленности
являются рукавные фильтры, электрофильтры и циклоны. Предлагаемый
конденсатор обладает рядом преимуществ перед аналогами: простота
конструкции; дешевизна; малая энергоемкость за счет частичной утилизации
теплоты самих выбросов; возможность конфигурации конденсатора без
дополнительных площадей на промышленном предприятии; позволяет
улавливать ценные продукты, находящиеся в тонкораспыленном состоянии;
низкое гидравлическое сопротивление установки; простота в обслуживании;
высокая надежность узлов и механизмов; способность очистки
высокотемпературных газовых потоков больших расходов.
е) Анализ потребностей рынка (ниши и масштабы).
Потенциальными потребителями являются все промышленные
предприятия России и Зарубежья, загрязняющие атмосферу газообразными
выбросами, содержащими вредные аэрозоли. Для уменьшения концентрации
загрязнений в промышленных газовых потоках ниже норм предельно
допустимых концентраций требуется высокоэффективное оборудование,
позволяющее достичь глубокой очистки. Таким требованиям в наибольшей
степени отвечает предлагаемый конденсатор, обладающий гораздо меньшей
установочной стоимостью по сравнению с аналогами.
Конденсатор может найти свое применение в пневматических системах
для подготовки сжатого воздуха; на химических, металлургических
производствах для улавливания паров кислот и других ценных продуктов,
находящихся в тонкораспыленном состоянии; в нефтяной и газовой
промышленности при очистке природных газов, получаемых с промыслов, от
посторонних примесей; промышленных котельных, теплоцентралях для
тонкой очистки уходящих газов, что позволит улучшить санитарногигиеническое состояние окружающей среды, а так же для очистки
вентиляционного воздуха.
ж) Наличие заказчика(ов) продукции, технологии.
По ориентировочным оценкам ежегодно по России подобное
газоочистное оборудование приобретается на сумму порядка 1 млрд рублей.
Предлагаемый конденсатор имеет высокий коэффициент очистки
промышленных газовых потоков от вредных примесей (около 99%),
имеющих большую температуру и расход, при достаточно малой стоимости
по сравнению с зарубежными и отечественными аналогами. Поэтому, есть
все основания утверждать, что данный продукт займёт достойную нишу на
рынке.
В качестве заинтересованного предприятия и потенциального
инвестора дальнейшей разработки проекта выступает финансовопромышленная компания «Космос-Нефть-Газ», одним из направлений
деятельности которой является производство газоочистного оборудования.
2. Характеристика автора проекта
а) Образовательный уровень и профессиональная квалификация.
Солженикин Павел Анатольевич, кандидат технических наук, работает
доцентом кафедры «Теоретическая и промышленная теплоэнергетика»
Воронежского государственного технического университета (ВГТУ), после
его окончания с отличием в июне 2004 года по специальности
«Промышленная теплоэнергетика».
После окончания аспирантуры, успешно защитил в 2008 г.
диссертационную работу на тему: «Моделирование тепломассообмена и
совершенствование конструкции аппарата для очистки промышленных газов
от аэрозольных включений».
В 2007 г. получил дополнительное второе высшее образование, и была
присвоена квалификация – «Преподаватель высшей школы».
В 2008 г. успешно окончил краткосрочные курсы повышения
квалификации по направлению «Дизайн учебно-методических материалов».
В 2012 г. прошел курсы повышения квалификации в институте
профессионального администрирования и комплексной энергоэффективности (г. Москва) по программе «Энергосбережение и энергоэффективность.
Энергосбережение и повышение энергоэффективности в учреждениях
профобразования».
Имеет 2 благодарности Губернатора Воронежской области за большой
вклад в развитие науки и образования и за научные разработки «Установка
для очистки промышленных газов» и «Конденсационный фильтр для очистки
промышленных газовых потоков и выбросов», Лауреат премии
правительства Воронежской области в сфере науки и образования для
молодых ученых с научной работой «Поточная диффузионная камера для
очистки промышленных газов», Лауреат областного и всероссийского
конкурсов «Инженер года – 2009» по версии «Инженерное искусство
молодых» в номинации «Экология и мониторинг окружающей среды»,
получил сертификат профессионального инженера России, награжден
дипломом лучшего инновационного проекта Воронежской области за
научную разработку «Конденсационный фильтр для очистки промышленных
газовых потоков и выбросов», Лауреат межвузовского конкурса
инновационных проектов «Кубок инноваций - 2012» (II место) с проектом
«Конденсационный фильтр для очистки промышленных газовых потоков и
выбросов».
За время работы Солженикин П.А. получил 25 патентов РФ на
изобретения, подал 6 заявок на предполагаемые изобретения, по которым
получены положительные решения, опубликовал 47 научных статей.
б) Срок работы над проектом и наличие опыта работы с инновационными
проектами.
Над проектом работа ведётся с 2005 г. В рамках Всероссийского
конкурса инновационных проектов на соискание Зворыкинской премии в
2010 г. проект, посвященный данной разработке, вошел в число 100 лучших
проектов России.
3. Научно-техническая проработка инновационного проекта
а) Научно-техническое обоснование технических решений, идей.
Основы технических решений базируются на оптимизации параметров
ведения тепломассообменных процессов конденсации в рабочем канале и
геометрических параметров установки.
Оригинальность технических решений и идей подтверждается
наличием 6 патентов на изобретения и 5 заявками, на предполагаемые
изобретения, по которым получены положительные решения.
б) Результаты лабораторных, исследовательских работ, заложенных в
основу технических решений.
Была осуществлена мощная серия экспериментов, направленных на
исследование совместной работы узлов установки с целью оптимизации.
Эта работа послужила к генерации новых технических решений
конструкции установки.
4. Патентоспособность
а) Наличие патента, заявки на техническое решение.
Патент №1
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
2323033
Российская Федерация
2006
2008
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Наименование
изобретения:
Способ очистки воздуха и установка для его
реализации
Патент №2
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
Наименование
изобретения:
2330709
Российская Федерация
2006
2008
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Влагоотделитель
Патент №3
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
Наименование
изобретения:
2378038
Российская Федерация
2008
2010
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Уловитель аэрозольных частиц
Патент №4
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
Наименование
изобретения:
2366493
Российская Федерация
2007
2009
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Установка для очистки воздуха
Патент №5
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
Наименование
изобретения:
2365401
Российская Федерация
2007
2009
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Влагоотделитель
Патент №6
Номер патента:
Страна публикации:
Год подачи заявки:
Год публикации:
Патентообладатели:
Наименование
изобретения:
2365402
Российская Федерация
2007
2009
ГОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет"
Способ очистки воздуха
б) Наличие плана действий по защите прав на интеллектуальную
собственность.
Права на интеллектуальную собственность планируется защищать с
помощью патентов на изобретения.
в) Патентная чистота, патентный поиск.
Запатентованные
технические
решения,
связанные
с
разнотемпературным конденсационным способом газоочистки впервые
были защищены в соавторстве с инициатором проекта.
5. Коммерциализация проекта
а) Информация о наличии опытного образца, действующей модели и их
описание.
У инициатора проекта в настоящее время имеется экспериментальная
пилотная установка, основные технические решения которой защищены
патентами на изобретения. Предстоит ее доработка и оптимизация,
построение
недостающих
узлов
для
создания
работоспособной
промышленной установки и демонстрации на ней возможности достижения
глубокой очистки промышленных газов.
Принципиальная схема установки представлена на рис. 1.
1
2
3
220 Â
Ãî ðÿ÷àÿ ñò åí êà
Õî ëî äí àÿ ñò åí êà
4
5
Рис. 1. Принципиальная схема:
1 – компрессор; 2 – увлажнитель ; 3 – подогреватель;
4 – разнотемпературный конденсатор; 5 – влагоотделитель
Основным узлом установки является разнотемпературный конденсатор,
обладающий универсальностью по температурным и расходным
характеристикам рабочих сред.
Разнотемпературный конденсатор имеет газовый тракт прямоугольного
сечения, противоположные стенки которого имеют разную температуру
(рис. 2).
Рис. 2. Разнотемпературный конденсатор: 1 – корпус;
2 – подвод и отвод горячей воды; 3 – горячая стенка; 4 – поток в камере;
5 – емкость холодной воды; 6 - трубопроводы холодной воды; 7 – спуск
конденсата
На определенном расстоянии от входа формируется зона устойчивого
пересыщения, которое при необходимости регулируется в широких пределах
температурами горячей и холодной стенок камеры. Наличие ядер
конденсации намного уменьшает требуемое пересыщение, для конденсации
паров примесей. Степень активности ядер конденсации содержащихся в
уходящих газах и продуктах сгорания намного выше, чем у атмосферных
ядер, что делает более перспективным процесс конденсационного
укрупнения пылевых, дымовых частиц и других включений в
разнотемпературных камерах - конденсаторах с последующим их
охлаждением и отделением.
Важной особенностью рассматриваемой схемы является непрерывное и
неограниченное
воспроизводство
пересыщения
вдоль
всего
разнотемпературного канала. При любой обычной схеме получения
пересыщения потока избыточная влага, поглощаемая в процессе объемной
конденсации более не воспроизводится, вследствие чего размеры зоны
пересыщения и время пребывания в ней взвешенных частиц сокращается, что
лимитирует весовую концентрацию получаемого тумана. Объемная
конденсация, интенсивно протекающая между поверхностями разной
температуры, тоже приводит к снижению пересыщения как за счет
поглощения избыточной влаги, так и за счет выделяющейся теплоты
конденсации. Однако в этом случае имеет место непрерывное
воспроизводство избыточной влаги за счет непрекращающегося испарения с
горячей поверхности, вследствие чего пересыщение не исчезает, а только
убывает, притом по закону, не лимитирующему роста капелек и,
следовательно, весовой концентрации тумана.
При такой организации температурного поля внутри канала
обеспечивается смещение зоны конденсации от холодной стенки в ядро
потока, что приводит к более эффективному ведению процесса.
Рабочая среда, предварительно увлажненная с помощью увлажнителей,
подается в газовый тракт, где происходит пересыщение газовой смеси,
образование, рост и осаждение аэрозольных частиц. Одна часть конденсата
улавливается в разнотемпературном конденсаторе, а другая - в
расположенном за ним влагоотделителе (рис. 3). Комплект, состоящий из
увлажнителя и подогревателя, позволяет изменять влажность и температуру
газового потока в широком диапазоне.
1
2
3
5
4
6
7
8
Рис. 3. Схема влагоотделителя: 1 — корпус, 2 — перфорированная труба,
3 — перфорированная перегородка, 4 — сплошная перегородка,
5 — перфорированный цилиндр, 6 — перфорированный цилиндр,
7 — днище, 8 — сборник конденсата
б) Экономические показатели проекта:
1. Объем продаж (в т.ч. планируемый).
Планируемый объём продаж на рынках разных стран:
1-й год после выхода
3-й год после выхода на
на рынок
рынок
Россия
10 млн. руб.
30 млн. руб.
Страны СНГ
3 млн. руб.
7 млн. руб.
Страны ЕС, США,
5 млн. руб.
10 млн. руб.
Япония
Китай и страны Юго2 млн. руб.
4 млн. руб.
Восточной Азии
Другие страны
1 млн. руб.
2 млн. руб.
2. Выручка от реализации (в т.ч. планируемая).
Планируемая выручка от реализации в 3-й год после выхода на
рынок 25 млн. руб./год.
3. Валовые затраты, прямые и переменные.
При выходе продукта на рынок будут присутствовать затраты на
заработную плату производственному персоналу около 3,5 млн. руб./год, а
также появятся расходы на транспортировку продукции в различные
регионы.
4. Налоговые поступления в бюджеты всех уровней.
Планируется производить уплату налогов в ФНС России в
зависимости от объёма продаж.
в) Себестоимость производства продукции.
На рынок будет представлен продукт в виде конденсатора для глубокой
очистки промышленных газов. Для серийного производства установка будет
в виде цилиндрической емкости ориентировочно диаметром 200 мм и длиной
500 мм. Под заказ возможно специфическое изготовление продукта с учетом
требований технологического производства и условий монтажа в
технологическую цепочку. Цена за единицу продукции будет составлять
около 50 тыс. рублей. Себестоимость единицы продукции при этом будет
составлять приблизительно 20 тыс. руб.
г) План коммерциализации инновационного проекта.
Выделяются следующие этапы реализации проекта (при организации
собственного производства):
- НИР:
экспериментальные исследования с целью оптимизации
конструкции и процесса конденсационной очистки; обработка результатов;
оптимизация экспериментальной установки;
- ОКР:
разработка технического задания на ОКР; эскизное
проектирование; техническое проектирование; разработка рабочей
документации для изготовления и испытания промышленного образца;
предварительные испытания; государственные (ведомственные) испытания;
отработка документации по результатам испытаний;
- Запуск производства: согласование состава, количества оборудования
и технологии; подбор помещения и персонала; поставка и монтаж
оборудования; подключение энергоносителей; пуско-наладочные работы;
обучение персонала; сдача оборудования в эксплуатацию;
- Выход на проектную мощность: апробация технологий и опытнопромышленная эксплуатация оборудования.
Альтернативой собственного производства может быть привлечение
готовой производственной базы профильного промышленного предприятия,
что значительно сократит финансовые затраты на начальном этапе
продвижения проекта.
д) Результаты освоения в производстве, результаты коммерциализации
проекта.
Осуществлена апробация работы предлагаемой установки на
отопительной котельной дирекции предприятия Воронежская атомная
станция теплоснабжения (ВАСТ). Подтверждена высокоэффективная работа
установки при очистке уходящих газов котельных агрегатов, что доказывает
правильность заложенных технико-конструкторских решений.
е) Маркетинговая стратегия реализации проекта.
Процесс продажи продукта планируется осуществлять за счет создания
и регулирования коммерческих связей с оптовыми и розничными
торговцами, а также возможен сбыт непосредственно потребителям.
ж) Анализ основных видов рисков коммерциализации.
Отсутствие необходимого финансирования проекта, в виду чего
возможен риск краткосрочного кредитования. Технические риски связаны с
различными нарушениями в производственном процессе, а также в процессе
поставок материалов и комплектующих изделий.