Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

 

Котельные России должны работать без использования сетевой электроэнергии

Дубинин В.С, Лаврухин К.М., Шкарупа С.О., Хромченко П.А., инженеры, Московский авиационный институт (ГТУ)

Титов Д.П., инж., Московский энергетический институт (ТУ)

Трохин И.С, инж., ГНУ ВИЭСХ, Москва


 

  Большинство крупных городов России с населением более 500 тыс. чел. имеют мощные ТЭЦ [1], но даже в Москве 30 % тепловой энергии вырабатывается котельными МОЭК [2] и промышленных предприятий. В городах с населением от 100 до 500 тыс. чел. большая часть потребителей снабжается теплотой от котельных (например, в Вологде, Калуге, Белгороде, Курске). А в таких городах, как Брянск, Сыктывкар, теплоснабжение обеспечивают только котельные [1]. В работающих на тепловые сети общего пользования котельных вырабатывается 47 % тепловой энергии. Общее число котельных в стране превышает 200 тыс., из них муниципальных – более 73 тыс. 1].

Россия – самая холодная страна мира (среднегодовая температура t = - 5,5 °С). Для сравнения в Канаде t = - 5,1 °C, но самый северный ее город Эдмонтон с населением более 100 тыс. чел. расположен на широте Орла. У нас даже в зоне экстремальных погодных условий построены такие города, как Воркута, Инта, Сургут, Нижневартовск, Норильск. Ничего подобного в мире нет – плотность населения на территории других стран к северу от среднегодовой изотермы t = - 2 °С снижается практически до нуля в северном полушарии, а в южном полушарии к югу от указанной изотермы постоянного населения вообще нет [3]. Это означает, что останов котельных в России зимой может привести к катастрофе. Даже если работники коммунальных служб успеют слить воду из теплосети и оборудования котельной, все равно часть ее останется, замерзнет, и лед разорвет трубы теплосети и оборудование. И если при этом удастся отремонтировать теплосеть и заменить поврежденные котлы, то заполнение теплосети и ее запуск на морозе без специальных средств практически невозможны. Причиной массового останова котельных может стать перерыв в электроснабжении, как это было зимой 2005/2006 г. в Болохове Тульской области, когда остановились все четыре городские котельные. Дело в том, что все вспомогательное оборудование котельных (дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные, сетевые и другие насосы) имеет электропроводы, и без электроэнергии котельная не может работать, несмотря на наличие топлива. При этом электрическая мощность, потребляемая котельной, в 100 раз и более меньше тепловой мощности, которую она вырабатывает.

По данным территориальных органов Ростехнадзора, уже сегодня причиной 28 % случаев нарушения теплоснабжения, имевших серьезные последствия для потребителей зимой 2005/2006 г., были отключения электроэнергии вследствие циклонов, обильных снегопадов и порывистого ветра [4]. В отличие от других причин (порывов теплосетей, которые легко устранимы, например, их обновлением) погодные факторы нарушения теплоснабжения из-за перерывов электроснабжения котельных нельзя устранить при получении котельными электроэнергии от сети. Зимой 2003/2004 г. одновременно остались без электроснабжения, а следовательно, без теплоснабжения от котельных некоторые районы Волгоградской и Псковской областей из-за обледенения проводов. Такого не было никогда в местностях, разделенных тысячами километров. В Волгоградской области потребовался почти месяц для полного восстановления  электроснабжения.

Авария в мае 2005 г. в московской энергосистеме, когда без энергоснабжения осталось 26 % потребителей Москвы и Московской области, 87 % – Тульской и 22 % – Калужской областей [5], показала, что не защищено даже сердце России. В осенне-зимний период 2005/2006 г. 14 регионов превысили последний пиковый уровень потребления, приходившийся на 1989-1991 гг. Наиболее критическое положение сложилось в Москве, Санкт-Петербурге и Тюмени. И это на фоне старения основных фондов электроэнергетики. В 2000 г. 12 % действующего основного электроэнергетического оборудования работало за пределами установленного паркового ресурса, в 2005 г. этот показатель достиг 25 %, в 2007 г. – 37 %. При этом изменилась структура электропотребления: если в 1990 г. непромышленное потребление составляло 45 %, то в 2005 г. – уже 66 % [6]. Такие потребители в отличие от промышленности неуправляемы (это в основном население, которому нельзя дать распоряжение о снижении потребляемой мощности).

Согласно действующим при проектировании СНиП температура, на которую рассчитывается система отопления в Москве, составляет -26 °С. Это означает "расчетный" холод в квартирах при более низких температурах. Население включает калориферы, электрообогреватели и т. д. В результате зимой при похолодании на улице на 1 °С мощность потребления в энергосистеме увеличивается на 0,6 % [6]. В [7] отмечается, что рост бытового электропотребления в период морозов составляет 63 %. В связи с увеличением жилищного строительства в Москве и области эта тенденция будет возрастать. Поэтому дефицит мощности в электроэнергетике представляется серьезной угрозой энергетической безопасности. Он ведет к неизбежным ограничениям потребления электроэнергии предприятиями, а также к невозможности подключения новых предприятий к энергосистеме.

Серьезной проблемой в Москве стали довольно частые отключения оборудования, связанные с кратковременными посадками напряжения в электрических сетях, которые в настоящее время не могут обеспечить надежное электроснабжение с требуемым качеством электроэнергии. В результате посадки напряжения происходит отключение котлов на районных тепловых станциях (РТС). Это очень опасно, особенно при низких температурах. За 2-3 ч, необходимых для нового запуска РТС, температура в теплосети падает, а при запуске вновь повышается, и в результате заметно увеличивается риск ее разрыва [2].

Итак, можно сделать вывод, что предусмотренные Правилами [8] два независимых источника электроснабжения котельных (две трансформаторные подстанции) уже не обеспечивают безаварийную работу котельных, так как они питаются от одной линии электропередачи. Аварийный дизель-генератор – это тоже не решение проблемы, поскольку даже при третьей степени автоматизации он подает электроэнергию не менее чем через 3 с после сигнала на запуск. А это – останов котлов, а значит, вероятность аварии. В действительности при аварии 25 мая 2005 г. дизель-генератор водоканала был запущен через несколько часов. В результате фекалии ушли в Москву-реку, и Мосводоканал вынужден решать вопрос о генерации собственной электроэнергии с использованием биогаза канализационных стоков [9].

Таким образом, необходимо, чтобы каждая котельная работала независимо от внешних электросетей. Простым решением может быть установка в котельной газопоршневого двигателя с электрогенератором, обеспечивающим все электрические нужды котельной. Но это возможно только в котельной с газовым топливом, а их лишь 41 % [10]. При этом такой агрегат должен работать автономно от сети, поскольку параллельная работа приведет к его останову при пропадании напряжения в сети. При использовании импортных газопоршневых генераторов переход с параллельной работы на автономную осуществляется только через их останов (об этом свидетельствует опыт АО "Башкирэнерго" [И]). Как уже отмечалось, для электроснабжения котельных это недопустимо. При автономной работе обычного газопоршневого агрегата возникают провалы частоты при запуске мощного электродвигателя, что оказывает влияние на работу уже действующего оборудования котельной (в том числе  возможны гидроудары).

Список литературы

  1. Семенов В.Г. О реконструкции котельных в ТЭЦ. – Новости теплоснабжения, 2006, № 1.
  2. Пульнер И.П. Горячие результаты холодного сезона. – Энергонадзор и энергобезопасность, 2006, №2.
  3. Клименко А.В. Традиционная и нетрадиционная энергетика в обеспечении жизнедеятельности населения самой холодной страны мира. – Новости теплоснабжения, 2002, № 2.
  4. Яковлев В.А. О работе предприятий жилищно-коммунального хозяйства в осенне-зимний период 2005-2006 гг. – Новости теплоснабжения, 2006, № 6.
  5. Корецкий А. Через 15 лет все будет по-другому. – Энергетик, 1995, № 1.
  6. Семенов В.Г. Проблемы когенерации. – Новости теплоснабжения, 2006, № 7.
  7. Силин В. Итоги "ледникового периода". – Энергорынок, 2006, № 3.
  8. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. – СПб.: Изд-во "Деан", 2000.
  9. Шабашев Д. Москва нашла ток в канализации. – Главный энергетик, 2006, № 1.
  10. Некрасов А.С. Состояние и перспективы развития теплоснабжения в России. – Энергетик, 2004, № 10.
  11. Салихов А.А., Фаткуллин Р.М., Абдрахманов Р.Р., Щаулов В.Ю. Об опыте эксплуатации газопоршневых мини-ТЭЦ ОАО "Башкирэнерго". – Электрические станции, 2003, № 11.
  12. Дубинин В.С, Лаврухин К.М. Перспективы использования поршневых машин для децентрализованной комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. – Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, 2001, №6.
  13. Дубинин В.С, Лаврухин К.М. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии в котельных.           Новости теплоснабжения, 2002, № 4-6.
  14. Михайлец К. Уроки холодов. Энергосистема страны остро нуждается в инвестициях. – Энергорынок, 2006, №3.
  15. Ремезов А.Н. Реформирование ТЭК города Москвы. – Энергонадзор и энергобезопасность, 2006, №2.
  16. Дубинин В.С. Сопоставление систем централизованного и децентрализованного энергоснабжения в современных условиях России. 4 1. – Промышленная энергетика, 2005, № 9.
  17. Березинец П.А. Обоснование целесообразности реконструкции котельных и ТЭЦ с использованием газотурбинных установок. – Новости теплоснабжения, 2006, № 6.
  18. Совершенствование топливного баланса тепловых электростанций России – настоятельное требование времени. – Энергетик, 2004, № 1.
  19. Дубинин В.С. Сопоставление систем централизованного и децентрализованного энергоснабжения в современных условиях России. Ч.3. – Промышленная энергетика, 2005, № 11.
  20. Федоров А.И., Овчинников В. А. Опыт перевода водогрейных котлов типа ПТМ-30М и КВГМ в пароводогрейный режим с выработкой пара и горячей воды в одном агрегате. – Промышленная энергетика,  1999, № 1.
  21. Верес А.А., Бузников Е.Ф. Перевод башенных водогрейных котлов ПТВМ-50, ПТВМ-100 в комбинированный пароводогрейный режим. – Промышленная энергетика, 1998, № 9.
  22. Титов Д.П., Дубинин В.С, Лаврухин К.М. Паровым машинам быть! – Промышленная энергетика, 2006, № 1.
  23. Модернизация существующих производственных котельных в мини-ТЭЦ / В.А. Мунц, Н.Ф. Филипповский, С.М. Степин и др. – Новости теплоснабжения, 2005, № 4.
  24. Пакшин А.В., Каримов 3.Ф. Эффективность реконструкции пароводогрейной котельной в мини-ТЭЦ. – Промышленная энергетика, 2004, №10.
  25. Боровков В.М., Бородина О.А. Паровая винтовая машина для использования в малой энергетике. – Новости теплоснабжения, 2006, № 2.
  26. Левин Б. И., Степина Е.М. Комбинированные источники теплоснабжения на базе паровых и паро-водогрейных котельных. – Новости теплоснабжения, 2002, №6.
  27. Салон В.Р., Яблоков Л.Д. Паровой турбогенератор для мини-ТЭЦ мощностью 300 кВт. – Промышленная энергетика, 2006, № 5.
  28. Федоров В.А. Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малых электростанций. – Теплоэнергетика, 2000, № 1.
  29. Дубинин В.С, Лаврухин К.М., Титов Д.П. Роль паропоршневых двигателей в реформировании энергетики России. – В кн.: Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Малая энергетика 2004". Москва, 2004, 11-14 октября.
  30. Некрасов В.Г. К вопросу о применении паровых машин. – Промышленная энергетика, 2004, № 7.
 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Промышленная энергетика. 2008, № 7. С. 2-8.
Материал размещен на www.transform.ru 13.03.2007 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????