Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

на тему: Работа тепловых сетей и потребителей при аварийном графике отпуска тепловой энергии от ТЭЦ

Выполнил:

В.О. Потапкин

Надежность и безопасность работы тепловых сетей (ТС) - одни из важнейших по совокупности показателей, характеризующих их состояние с точки зрения безотказности и живучести при любых обстоятельствах (авария, отсутствие топлива на ТЭЦ, природные и техногенные катаклизмы и т.д.). Не случайно в «СНиП 41-02-2003 Тепловые сети» этому посвящены отдельные пункты и разделы, в которых предлагаются минимально допустимые показатели вероятности безотказной работы:

- для источника теплоты Рит=0,97;

для тепловых сетей Ртс=0,9;

для потребителя теплоты Рпт=0,99;

- по СЦТ в целом Рсцт=0,97.0,9.0,99 = 0,86

и минимально допустимый показатель готовности систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) к прохождению максимума тепловых нагрузок на уровне Кг=0,97. В связи с происходящими по России авариями на энергетическом оборудовании, обеспечивающем на договорных основаниях потребности и комфортность любого потребителя по электрической и тепловой нагрузке, эти требования c каждым годом становятся все более жесткими. Для эксплуатации на фоне ветхости и изношенности ТС, которые достигают 50% и более, эти показатели очень высоки и трудно достижимы. Несмотря на это, весь комплекс работ по этой части, регламентированный ПТЭ, теплотранспортная компания ОАО «Новосибирскгортеплоэнерго» старается выполнять.

ОАО «Новосибирскгортеплоэнерго» (ОАО «НГТЭ») образована от слияния 2-х организаций (энергоснабжающей и оптового покупателя-перепродавца) для транспортировки тепловой энергии по сетям СЦТ от ТЭЦ АО-энерго до потребителей. В ведении ОАО «НГТЭ» находятся: магистральные и внутриквартальные тепловые сети (МТС и ВТС) общей протяженностью по каналу 880 км; сети горячего и холодного водоснабжения (СГВ и СХВ) общей протяженностью 330 км; 8 крупных перекачивающих насосных станций (ПНС) с пропускной способностью 80000 м3/ч; центральные и индивидуальные тепловые пункты (ЦТП и ИТП) в количестве 1120 объектов. Все это эксплуатируемое оборудование взято, на правах аренды, у ОАО ЭиЭ «Новосибирскэнерго» и МУП «Энергия». Возраст ОАО «НГТЭ» - 2 года.

Одной из ежегодных задач ОАО «НГТЭ» при подготовке к очередному отопительному сезону и прохождения максимума тепловых нагрузок является подготовка всего арендуемого оборудования и с точки зрения надежности и безопасности. Это целый комплекс мероприятий, которые ОАО «НГТЭ» начинает рассматривать и планировать задолго до начала очередного отопительного сезона. Подготовительный комплекс включает:

- планы капитального ремонта и реконструкции МТС, ВТС, СГВ и СХВ;

- планы капитального ремонта и реконструкции тепломеханической и электрической части ПНС, ЦТП и ИТП;

- планы капитального строительства МТС, ВТС, СГВ, СХВ, ПНС, ЦТП и ИТП;

- графики испытаний ТС на прочность и плотность, на максимальную температуру теплоносителя, на гидравлические и тепловые потери, испытания насосного и теплообменного оборудования, диагностика;

- подготовка автоматики защит (сбросные, перепускные и рассечные клапана);

- разработка теплогидравлических режимов всего оборудования, в том числе совместно с АО-энерго режимов отпуска тепловой энергии от ТЭЦ по каждой СЦТ и многое другое.

Что касается последнего пункта, то его необходимо рассмотреть подробнее. В период 1996-2000 годов по всем АО-энерго прокатилась волна неплатежей потребителей за потребленную тепловую энергию. Их размеры по тем временам оценивались в очень крупных масштабах и заставляли АО-энерго вводить ограничения на отпуск тепловой энергии из-за ограниченных запасов по топливу и консервирования пиковых мощностей на ТЭЦ.

Все понимали, к каким негативным последствиям это может привести. Перед ТС была поставлена задача разработки теплогидравличе- ских режимов работы всего теплового комплекса СЦТ с учетом ограничения отпуска тепла от ТЭЦ, по надежности и живучести. Опыт по этой части у персонала тепловых сетей уже был. Ряд наших специалистов были участниками событий 1985 года в г Хабаровск, чью теплоэнерго- систему пришлось спасать в течение 5 лет всей страной (СССР). Естественно, любому специалисту по ТС понятно, что отопить город Новосибирск с полуторамиллионным населением в аналогичных условиях еще проблематичнее и может привести к непредсказуемым последствиям. Об этом писалось в [1] и авторы данной статьи с этим полностью согласны.

На сегодня все энергосистемы России стали акционерными обществами и спасаться придется, видимо, своими силами.

С этой целью филиалом «Тепловые сети» АО- энерго (ныне ОАО «НГТЭ») была разработана инструкция [2], которая и по сегодняшний день находится на вооружении эксплуатационных служб. За основу разработки были взяты:

- проектный график отпуска тепла от всех ТЭЦ АО-энерго по г Новосибирск 150/70 ОС с качественным регулированием (рис.1а);

начало отопительного сезона начинается и заканчивается согласно «СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика» при температуре наружного воздуха +8 ОС;

- продолжительность отопительного сезона 227 суток или 5448 часов;

- расчетная температура наружного воздуха для г. Новосибирск -39 ОС;

- циркуляция сетевой воды от ТЭЦ - по суммарной подключенной тепловой нагрузке на отопление, вентиляцию, среднечасовое горячее водоснабжение и компенсацию тепловых потерь (подключенные тепловые нагрузки при разработке теплогидравлических режимов и графика отпуска тепла от ТЭЦ принимались договорными);

- регулирование отпуска тепла на ТЭЦ принять качественное, а по ТС и потребителям качественно-количественное.

Задачи, поставленные АО-энерго перед своим филиалом «Тепловые сети», выглядели следующим образом:

- минимальное значение температуры Т1 теплоносителя, подаваемого в ТС г. Новосибирск при ограничении по топливу на ТЭЦ, должно быть 85 ОС (рис. 1 б);

- расход сетевой воды по ТЭЦ должен оставаться расчетным на всем диапазоне наружных температур отопительного сезона.

Задачи обеспечения живучести системы и технические мероприятия при разработке [2] разбивались на 5 этапов с диапазонами стояния наружных температур воздуха: 1 этап - до th = -5 ОС, 2 этап - до tH=-10 ОС, 3 этап до tH=-20 ОС, 4 этап до tH=-30 ОС, 5 этап - до tH=-39 ОС и ниже.

Температурный график отпуска тепла от ТЭЦ с 3 этапа принял название - «аварийный» (рис.1 б). Естественно, что он был согласован с администрацией города и с бывшим Госэнерго- надзором по Новосибирской области (НСО). Из тарифа региональной энергетической комиссии по НСО были исключены затраты на топливо и эксплуатацию пиковых мощностей ТЭЦ. Выполнение аварийных мероприятий по [2] производилось по команде штаба по теплу при администрации города, возглавляемого одним из заместителей мэра и только при длительном стоянии температур наружного воздуха, срок которого для каждого этапа был свой. Естественно, чем ниже опускалась температура наружного воздуха, тем срок аккумулирующей способности СЦТ сокращался. Инструкция [2] разрабатывалась как оперативный документ для действий эксплуатационного персонала при значительных отклонениях режимов работы ТЭЦ и предусматривала поддержание максимально возможной температуры внутри помещений потребителей жилищно-коммунального сектора в пределах 18 ОС, поддержание стабильного гидравлического режима по всем СЦТ с сохранением расчетной циркуляции сетевой воды.

По 1 этапу (до tH = -5 ОС) СЦТ работает в обычном режиме:

- выдерживается проектный температурный график отпуска тепла от ТЭЦ;

- соблюдается дисциплина потребителей тепловой энергии в части не превышения расчетного расхода сетевой воды через их тепло- потребляющие установки;

- поддерживается расчетная усредненная температура внутреннего воздуха tB в помещениях: жилых 18 ОС, производственных 16 ОС, температура горячей воды tr - в пределах 50-55 ОС.

По 2 этапу (до tH = -10 ОС) СЦТ вводит ограничения по температуре горячей воды на нужды ГВС при длительности стояния такой tH более 12 суток:

- выдерживается расчетный температурный график отпуска тепла от ТЭЦ (рис. 1а);

- соблюдается оперативная дисциплина потребителей тепловой энергии в части команд ТС по величине дополнительного расхода сетевой воды через отопительные системы и получения информации по вводу ограничений по горячей воде;

- в помещениях поддерживается расчетная усредненная tB: в жилых 18 ОС, в производственных 16 ОС, температура tr - в пределах 40-45 ОС.

Высвобожденный расход теплоносителя перераспределяется на системы отопления. Ограничения по tr производятся эксплуатационным персоналом с помощью регуляторов температуры на ЦТП и ИТП. Отдельные потребители получают дополнительную циркуляцию с помощью корректировки дроссельных устройств, т.к. при сокращении циркуляции на одних теплопотребляющих установках изменения гидравлического режима по сети происходит неравномерно, при неизменном гидравлическом режиме на ТЭЦ. теплоснабжение аварийный безопасность

По 3 этапу (до tH = -20 ОС) СЦТ вводит аварийный график температур отпуска тепла и мероприятия ограничений при длительности стояния tH = -20 ОС более 10 суток:

- выдерживается аварийный график отпуска тепла от ТЭЦ;

- соблюдается оперативная дисциплина потребителей тепловой энергии в части команд ТС по величине дополнительного расхода сетевой воды через отопительные системы и получения информации по вводу ограничений по горячей воде;

- в помещениях поддерживается нерасчетная усредненная tB (в жилых 14-16 ОС, в производственных 12 ОС, tr - в пределах 30-35 ОС). Высвобожденная циркуляция на этом диапазоне наружных температур образуется: за счет отключения вторых ступеней установок СГВ на ЦТП и ИТП всех потребителей (за исключением больниц и детских учреждений с круглосуточным пребыванием больных и детей); за счет перевода работы ЦТП с независимым присоединением на зависимую схему; за счет ввода аварийной брони для промышленной группы потребителей и перевода работы их приточных установок в режим рециркуляции воздуха; за счет полного отключения теплопотребляющих вентиляционных установок общественных зданий. Перераспределение высвобожденной циркуляции на системы отопления (увеличение расхода сетевой воды из тепловой сети по ним в 1,5 раза). Потребители получают дополнительную циркуляцию с помощью корректировки дроссельных устройств.

По 4 этапу (до tH = -30 ОС) СЦТ работает по аварийному графику температур отпуска тепла и вводит дополнительные ограничения и мероприятия по живучести системы при длительности стояния такой tH более 7 суток:

- поддерживается аварийный график отпуска тепла от ТЭЦ;

соблюдается оперативная дисциплина потребителей тепловой энергии в части команд ТС по величине дополнительного расхода сетевой воды через отопительные системы и своевременного получения информации;

- в помещениях поддерживается нерасчетная усредненная tB (в жилых 8-12 ОС, производственных 10 ОС, горячая вода отсутствует за исключением больниц и детских учреждений с круглосуточным пребыванием больных и детей). Компенсация тепловых потерь зданиям жилищно-коммунального сектора осуществляется за счет перевода работы элеваторных схем систем отопления на безэлеваторную. Концевые потребители с отсутствием располагаемых напоров по разрешению и команде переводятся на сливную работу с ежедневным контролем. Перераспределение высвобожденной циркуляции на системы отопления остается 1,5-кратным, обусловленное калиброванными отверстиями камер смешения элеваторов;

- готовится Горводоканал и аварийная подпитка ТЭЦ к возможной дополнительной подачи объемов подпиточной воды в ТС;

- ТС готовится к организации вторых контуров циркуляции после всех ПНС с целью сохранения живучести ТЭЦ;

- вводится круглосуточное дежурство эксплуатационного персонала по всем звеньям СЦТ и 100% готовность всех аварийно-восстановительных бригад (АВБ) и оперативно-выездных бригад (ОВБ);

- потребители 1 категории переключаются на работу от собственных резервных источников тепла.

По 5 этапу (до tH = -39 ОС и ниже) СЦТ работает по аварийному графику температур отпуска тепла и проводит тактику выживания при длительности стояния экстремальных tH более 5 суток и подтверждения ее от Гидрометцентра:

- выдерживается аварийный график отпуска тепла от ТЭЦ;

- соблюдается оперативная дисциплина потребителей тепловой энергии в части команд ТС по экономии тепловой энергии и ее сохранения, своевременного получения информации;

- в помещениях поддерживается усредненная tB (в жилых 5-10 ОС, производственных 8 ОС, горячая вода отсутствует за исключением больниц и детских учреждений с круглосуточным пребыванием больных и детей). Компенсация тепловых потерь зданиям жилищно-коммунального сектора остается прежней, как и по 4 этапу;

- по решению штаба по теплу часть потребителей переключается на альтернативные локальные СЦТ (ведомственные котельные);

- в случае невозможности удержания циркуляции сетевой воды и гидравлического режима из-за повышенной подпитки ТС и снижения температуры теплоносителя до 70 ОС вводятся мероприятия по отключению и консервации части выводов от ТЭЦ и тупиковых МТС большой протяженности;

- при остывании теплоносителя до 40 ОС полностью останавливается циркуляция по ТЭЦ и производится слив воды по всем звеньям СЦТ с привлечением всех эксплуатационных служб;

- при повышении температуры наружного воздуха для восстановления теплоснабжения штаб по теплу привлекает все эксплуатационные, монтажные, наладочные и проектные организации.

Работа СЦТ Новосибирска и ТЭЦ с применением аварийного графика отпуска тепла с верхней срезкой температур воды на уровне Т1 =85 ОС осуществлялась в течение 5 лет. Возможный сценарий событий, прописанный в [2], базируется на многолетнем эксплуатационном опыте персонала ОАО «НГТЭ», проведенных теплогидравличе- ских расчетов по всем 5 этапам, и использования материалов [3]. К счастью, за весь 5-летний период действия аварийного графика до останова СЦТ не доходило. Длительность стояния самых низких температур наружного воздуха по факту была в пределах недели. Большая часть мероприятий использовалась грамотно и рационально. Не было ни одного размораживания систем, включения аварийной подпитки сырой водой на ТЭЦ, 100% отключения горячей воды и т.д. Температура внутреннего воздуха на всем диапазоне температур наружного воздуха по факту поддерживалась на уровне 18 ОС и более. Конечно, не обошлось без локальных аварий, где требовалось «хирургическое» вмешательство, но до крайних мер по переселению жильцов и опорожнения систем отопления в них также не доходило.

Считаем, что в каждом АО-энерго должны быть разработаны свои мероприятия, исходя из своих возможностей и технологии отпуска тепловой энергии и совокупности всех факторов, присущих только их энергосистеме.

Литература

1. Шарапов В.И. Особенности теплоснабжения городов при дефиците топлива на электростанциях. // Электрические станции, 1999, № 10.

2. Инструкция по действию персонала тепловых сетей при недостатке топлива на ТЭЦ при длительном стоянии низких температур наружного воздуха. / Осовский А.С., Щербук Ю.В., В.О. Потапкин, Р.Л. Корниенко, С.В.Кун- гурцев - Новосибирск: ОАО «НГТЭ», 1996-2001 гг.

3. Апарцев М.М. Наладка водяных систем централизованного теплоснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1983.