|
|
С открытой системы на закрытую
1 стр. из 1 Вместе с тем отрицательной тенденцией является неспособность существующей городской инфраструктуры поддержать данный рост. В частности, старение трубопроводов тепловых сетей происходит опережающими темпами по сравнению с вводом новых мощностей. Объем средств, выделяемый за последние 10 лет на ремонт и поддержание в работоспособном состоянии оборудования котельных и тепловых сетей, явно недостаточен для нормальной реновации. Длина тепловых сетей, выработавших свой ресурс, в последние годы существенно возросла. Оборудование большинства котельных также морально и физически изношено. На них установлены котлы, которые имеют возраст 40—50 лет и, в своем большинстве, уже сняты с производства.
В связи с вышесказанным, ввиду постоянной нехватки финансирования, а также ростом перспективных тепловых нагрузок, необходимо пересмотреть концепцию развития системы теплоснабжения Санкт-Петербурга как с технической, так и c финансово-экономической точек зрения.
Проанализируем проблемы, связанные с обеспечением теплоснабжения одного из самых проблемных и динамично развивающихся районов Санкт-Петербурга — Приморского.
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПРИМОРСКОГО РАЙОНА
Общие тенденции социально-экономического развития Приморского района Санкт-Петербурга соответствуют общегородским.
В табл. 1 представлены данные по объему жилого фонда и его удельному размеру за 1997—2000 гг.
Из табл. 1 видно, что к началу 2001 г. в Приморском районе площадь жилого фонда увеличилась, по сравнению с 1997 г., на 13%. Также произошел рост удельного показателя «жилая площадь на 1 человека» в 1,1 раза. В настоящее время в зонах теплоснабжения от источников ГУП «ТЭК СПб» в Приморском районе находится около 1 714 зданий различного назначения. Подключенная нагрузка составляет более 1 200 Гкал/час.
За последние годы рост нагрузки на тепловые сети Приморского района произошел и в связи с увеличением активности городской экономики. Это подтверждается данными по росту производства товаров и услуг в данном районе (табл. 2).
Из табл. 2 видно, что за 1999 и 2000 гг. реальный прирост производства товаров и услуг в Приморском районе составил порядка 110% к показателям 1997 г. Хотя значительного расширения производственных площадей за данный период времени не происходило, реальный объем производства увеличивался. Это значит, что росли издержки на производство продукции, в том числе и затраты на тепловую энергию.
Таким образом, нагрузка на системы теплоснабжения Приморского района за период с 1997 по 2000 гг. включительно увеличилась за счет обеспечения теплом дополнительного объема жилищного фонда, введенного в эксплуатацию, и наращивания объема выпуска товаров и услуг на предприятиях. Прогноз роста экономики позволяет сделать однозначный вывод, что в ближайшие годы рост нагрузки на систему теплоснабжения Приморского района будет увеличиваться.
Вывод:
В настоящее время в Приморском районе Санкт-Петербурга наблюдается стабильный рост жилых площадей, как в абсолютном исчислении, так и в расчете на одного человека. Темп промышленного роста в данном районе соответствует экономическим показателям Санкт-Петербурга в целом, которые существенно выше общероссийских. Эти факторы обеспечивают постоянный рост нагрузки на систему теплоснабжения района. На ближайшие годы сохранение данной тенденции прогнозируется как официальными службами, так и большинством независимых аналитиков.
Для составления перечня основных мероприятий, реализация которых позволит обеспечить надежное теплоснабжение существующих и покрытие перспективных тепловых нагрузок, рассмотрим существующую систему теплоснабжения Приморского района, а также соответствие имеющихся тепловых мощностей тепловым нагрузкам.
Система открытая и закрытая
Исторически сложилось так, что в Санкт-Петербурге используется зависимая по отоплению и открытая по ГВС схема теплоснабжения, в которой системы горячего водоснабжения потребителей присоединяются непосредственно к тепловым сетям, вода для которых готовится на котельных.
Существование такой схемы имеет следующие недостатки:
повышенные расходы тепла на отопление и ГВС;
высокие удельные расходы топлива и электроэнергии на производство тепла;
повышенные затраты на эксплуатацию котельных и тепловых сетей;
не обеспечивает качественного теплоснабжения потребителей из-за больших потерь тепла и количества повреждений на тепловых сетях.
Переход на закрытую схему присоединения систем ГВС в Приморском районе позволит обеспечить:
снижение расхода тепла на отопление и ГВС за счет перевода на качественно-количественное регулирование;
уменьшение удельных расходов топлива на производство тепла, электроэнергии на перекачку теплоносителя;
ввод в хозяйственную деятельность помещений закрываемых центральных тепловых пунктов (ЦТП);
снижение расходов тепла на собственные нужды котельных;
увеличение срока службы водогрейных котлов, магистральных и квартальных тепловых сетей;
снижение затрат на эксплуатацию котельных и тепловых сетей;
кардинальное улучшение качества теплоснабжения потребителей, исчезновение «перетопов» в осенне-весенний периоды, а также во время положительных температур в отопительный сезон;
подключение дополнительной нагрузки за счет экономии тепловой энергии и отсутствие необходимости введения дополнительных мощностей;
улучшение экологической обстановки в данном районе.
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ
В общей сложности на конец 2000 г. на балансе ГУП «ТЭК СПб» находилось 5 061 км трубопроводов тепловой сети в однотрубном исчислении диаметром от 57 до 1 400 мм. За период с 1991 г. по 2001 г. длина трубопроводов, эксплуатируемых свыше 25 лет, возросла более чем втрое (до 999 км) и составила порядка 20% всех трубопроводов (рис. 1). Ресурс этих трубопроводов уже выработан, и это ведет к высоким расходам на их содержание. В настоящее время величина непроизводственных затрат и ущерба в городском хозяйстве достигает до $5—6 тыс. на 1 км тепловой сети в год.
Данные за 2000 г. по тепловым сетям ГУП «ТЭК СПб», находящимся в Приморском районе, представлены в табл. 3.
Из табл. 3 следует, что на тепловых сетях ГУП «ТЭК СПб», расположенных в Приморском районе, наблюдается значительное количество дефектов (в 2000 г. — 585 шт.).
Таким образом, существующие тепловые сети не обеспечивают необходимую надежность теплоснабжения.
Низкая надежность тепловых сетей приводит к существенным дополнительным затратам на устранение возникающих дефектов.
Стоимость устранения одного дефекта колеблется в пределах 15 тыс. руб. —
13 300 тыс. руб. (табл. 4).
Наличие дефектов приводит к значительным потерям теплоносителя и теплоты при ликвидации повреждений на тепловых сетях, что ухудшает качество теплоснабжения в отопительном сезоне.
На предприятии выявлена динамика изменения годовой удельной повреждаемости в зависимости от сроков эксплуатации трубопроводов. Если при эксплуатации трубопроводов до 10 лет она составляет около 0,77 отказов на километр, то за период от 10 до 15 лет она выросла в 2,4 раза и составила 1,63 отк./км. За период от 1 до
15 лет годовая удельная повреждаемость достигла величины 2,11 отк./км (2,74 раза), а после 25 лет — 1,82 отк./км (5 раз). Отсюда следует вывод о значительном снижении потерь тепла после реконструкции теплосетей со сроком службы более 15 лет.
К причинам появления дефектов относят следующие негативные факторы:
Внутренняя коррозия трубопроводов тепловой сети
В системах теплоснабжения с открытым горячим водоснабжением водяной объем обновляется в течение суток
4—6 раз. Невская вода характеризуется малым солесодержанием и достаточной коррозийной активностью. Кроме того, под воздействием технической очистки на городских водопроводных станциях вода приобретает дополнительную коррозионную активность в связи с увеличением содержания в ней сульфатов, углекислоты, хлоридов, активного хлора, уменьшения рН воды и щелочности. Поэтому водоподготовка является одним из факторов, влияющих на срок службы трубопроводов тепловых сетей. Водоподготовка, в первую очередь, означает предварительную обработку подпиточной воды для тепловой сети и последующий контроль качества воды на источнике теплоснабжения. Как правило, она включает в себя умягчение и деаэрацию.
Наружная коррозия трубопроводов тепловой сети
Конструктивные элементы тепловой сети (теплопроводы, подвижные и неподвижные опоры, проходы в тепловые камеры) позволяют металлу трубопроводов соприкасаться с грунтом непосредственно либо через почвенный электролит (почвенные воды). Соприкосновение электролита с металлом приводит к появлению электрохимической наружной коррозии трубопроводов. Ее интенсивность зависит от целого ряда взаимосвязанных факторов:
материала и состояния труб, тепло- и гидроизоляционных, а также защитных покрытий;
коррозионной активности грунта;
химического состава грунтовых вод;
водо- и воздухопроницаемости грунта;
наличия и уровня грунтовых вод;
температуры теплоносителя;
воздействия внутренних и внешних растягивающих усилий и вибрации;
состояния дренажа;
наличия блуждающих токов;
наличия и работоспособности катодной защиты;
продолжительности и частоты действия того или иного фактора.
Уменьшение удельного сопротивления почв, благодаря растворению и диссоциации присутствующих в ней солей, также приводит к ускорению коррозии.
Источниками блуждающих токов являются электрифицированные железные дороги, метрополитены, трамваи, электрические коммуникации и т. п.
Вследствие вышеуказанных факторов потери металла при коррозии, вызванной блуждающими токами, на один-два порядка превышают потери металла от почвенной коррозии. Это может привести к сквозному повреждению трубопроводов через несколько месяцев эксплуа-тации.
Одним из основных мероприятий, которые позволяют подавить процесс коррозии, вызванный блуждающими токами, на существующих тепловых сетях, является электрохимическая защита подземных трубопроводов. В качественно гидроизолированных трубопроводах блуждающие токи уменьшаются в сотни и более раз.
Следует отметить, что большая часть трубопроводов тепловых сетей ГП «ТЭК СПб» Приморского района находится в зонах с повышенной коррозионной активностью грунта (насыпные и торфяные почвы, повышенная концентрация хлоридов, блуждающие токи и т. д.).
Отсутствие качественной гидроизоляции теплоизолированного трубопровода и его элементов, которая бы длительное время, несмотря на отрицательное воздействие внешних факторов, не теряла своих технических свойств, является главной причиной сокращения сроков эксплуатации трубопроводов и повышенных тепловых потерь в них.
Толщина стенок трубопроводов, проложенных в 60—90-е гг., была существенно снижена по сравнению с трубопроводами, изготовленными в 40—50-е гг. Ввиду этого они более подвержены коррозии. При этом необходимо учесть повышенную агрессивность невской воды. Ввиду значительной изношенности деаэраторов имеются случаи превышения норм содержания кислорода в подпиточной воде, что также увеличивает внутреннюю коррозию системы. Появление железистых отложений вынуждает повышать давление в подающем трубопроводе для поддержания необходимого гидравлического режима. Таким образом, происходит существенное снижение надежности транспортировки тепла в открытых по ГВС схемах теплоснабжения.
Основным теплоизоляционным материалом при прокладке трубопроводов является армопенобетон, имеющий относительно высокую теплопроводность. Структура данного материала способствует развитию внешнего коррозионного процесса металла труб, особенно учитывая местоположение трубопроводов (торфяные почвы, близость грунтовых вод). Гидроизоляция на основе битумных мастик не обеспечивает защиту теплопроводов от наружной коррозии, имеет невысокую механическую прочность и долговечность.
Результаты технико-экономического анализа для усредненных диаметров 159—200 мм трубопроводов тепловой сети показали предпочтительность использования при реконструкции тепловых сетей труб, теплоизолированных пенополиуретаном (ППУ). Плотность теплового потока, а следовательно, тепловые потери теплопроводов с ППУ являются наиболее близкими к нормативным (СНиП 2.04.14-88, изм. № 1).
Трубы, в заводских условиях теплоизолированные ППУ, имеют качественную гидроизоляцию в виде сплошного цилиндра из полиэтилена. В настоящее время все чаще применяются теплопроводы, теплоизолированные ППУ и оборудованные дистанционной системой контроля влажности изоляции.
Заводское изготовление покрытых теплоизоляцией ППУ фасонных изделий позволяет упростить монтаж трубопроводов, уменьшить зону отчуждения земли, повысить скорость прокладки и ремонта. Эти обстоятельства особенно важны при проведении аварийно-восстановительных работ. Кроме того, ППУ обладает наибольшим сроком службы — 25 лет, остальные типы теплоизоляции, как правило, 10—15 лет.
Учитывая наличие высокого уровня грунтовых вод и частые наводнения в Санкт-Петербурге, у теплопроводов с гидроизоляцией на основе битумных мастик при их эксплуатации с большей вероятностью следует ожидать превышения тепловых потерь с охлаждением по сравнению с расчетными показателями.
Учитывая сказанное, при реконструкции тепловых сетей предлагается реализация следующих мероприятий:
Ужесточение контроля над качеством подпиточной воды, которая поступает в систему теплоснабжения.
Усовершенствование методов определения концентраций кислорода и углекислого газа в местах отбора проб в котельной и тепловых сетях.
Внедрение на всех аккумуляторных баках герметика или паровой подушки, которые исключают поступление атмосферного воздуха в подпиточную воду, находящуюся в аккумуляторных баках.
Ввод герметика «Веакросол» в подпиточную воду на всех районных и квартальных котельных.
Установка приборов непрерывного контроля и регистрации содержания кислорода в подпиточной и питательной воде.
Ужесточение правил хранения и транспортировки (царапины, удары, сколы и т. д.) труб и изделий для строительства и капитального ремонта тепловых сетей.
Повышение качества технического надзора за строительно-монтажными работами.
Применение труб при реконструкции и новом строительстве трубопроводов тепловой сети, изготовленных из антикоррозийных материалов.
Для резкого уменьшения наружной коррозии трубопроводов и тепловых потерь вновь прокладываемые трубопроводы должны иметь надежное и долговечное гидроизоляционное покрытие.
Внедрение систем контроля увлажнения теплоизоляционного покрытия трубопровода.
Максимальное использование при строительстве и капитальном ремонте фасонных изделий и заготовок, теплоизолированных в заводских условиях.
Таким образом, основными причинами низкой надежности трубопроводов тепловой сети являются:
Низкое качество антикоррозионного и гидротеплоизоляционного покрытия трубопроводов.
Наличие внутренней коррозии трубопроводов из-за нарушения водно-химического режима в открытых системах теплоснабжения с горячим водоснабжением.
Недостаточная надежность работы вакуумных деаэраторов на крупных котельных и ТЭЦ.
Отсутствие атмосферных деаэрационных установок в ведомственных котельных.
Большая насыщенность подземных электрокоммуникаций в местах прокладки трубопроводов тепловой сети.
Применение трубопроводов с меньшей толщиной стенки.
Применение в качестве теплоизолятора армопенобетона, имеющего высокую теплопроводность и не обеспечивающего защиту стальных труб от наружной коррозии.
Таким образом, текущее состояние системы тепловых сетей требует реконструкции с заменой существующих теплопроводов, прежде всего со сроком службы более 15—25 лет, на теплопроводы с долговечным антикоррозийным покрытием и высокоэкономичной тепловой изоляцией на основе полимерных материалов.
Кроме того, надежность работы теплопроводов резко повысится после перехода на закрытую по ГВС схему теплоснабжения.
Тепловые схемы транспортировки тепла ГУП «ТЭК СПб» в большинстве случаев не оборудованы радиальными связями между несколькими источниками теплоснабжения, а имеют, в лучшем случае, только аварийные перемычки. Отсутствие радиальной связи трубопроводами тепловой сети между котельными не позволяет обеспечить рациональную, экономичную загрузку оборудования котельных в различные периоды отопительного сезона.
Вывод:
1. В настоящее время в Санкт-Петербурге более 20% теплотрасс составляют теплопроводы, эксплуатируемые в открытой по ГВС схеме теплоснабжения более 25 лет. В Приморском районе доля и протяженность соответственно 6,3% и 21 км. Ресурс таких труб практически выработан. Необходимо предпринять экстренные меры по полной реконструкции тепловых сетей с применением труб повышенной надежности. Эксплуатация теплопроводов со сроком службы от 15 до 25 лет (33 км в Приморском районе) также приводит к значительным потерям теплоносителя и теплоты. Подобные сети также подлежат поэтапной замене.
2. Для повышения надежности теплоснабжения Приморского района и рациональной, экономичной загрузки оборудования котельных в различные периоды отопительного сезона необходимо создание радиальных связей между трубопроводами тепловой сети от различных котельных и ТЭЦ.
Рассмотрев состояние и перспективы строительства и реконструкции тепловых сетей, перейдем к источникам теплоснабжения Приморского района.
Источники теплоснабжения Приморского района
Система теплоснабжения Приморского района Санкт-Петербурга (рис. 2) от источников ГУП «ТЭК СПб» (Северо-Западный филиал) представляет совокупность 8 районных, а также нескольких групповых отопительных котельных с относящимися к ним тепловыми сетями:
1. Коломяжская котельная обеспечивает теплотой промзону «Коломяги», жилой массив «Озеро Долгое», поселок Каменка, жилую зону Коломяги.
2. Приморская и Пусковая котельные обеспечивают теплотой Северо-Приморскую часть Приморского района.
3. Молодежная котельная обеспечивает теплом район бывшего Комендантского аэродрома (БКА).
4. Чернореченская котельная обеспечивает теплом район Черной речки и Ланского шоссе.
5. Котельная «Липовая аллея 17» обеспечивает теплом район Старой Деревни.
6. Котельная «Полевая Сабировская 42а» обеспечивает теплотой (водой и паром) промзону.
7. Котельная «Полевая Сабировская 41» обеспечивает теплотой (водой и паром) промзону.
Таким образом, система теплоснабжения Приморского района Санкт-Петербурга представляет собой совокупность нескольких районных и квартальных котельных. Системы ГВС потребителей присоединены по открытой схеме отопления, в основном по зависимой схеме от ЦТП. Наличие гидравлических связей между отдельными котельными, в принципе, позволяет осуществлять частичную переброску тепловой мощности, что повышает надежность и маневренность системы. Однако резерв для подключения перспективных нагрузок в настоящее время отсутствует. Обобщенные данные по тепловым нагрузкам подключенных потребителей Приморского района приведены в табл. 5.
Анализ баланса подключенных тепловых нагрузок и установленных мощностей котельных (табл. 5) показывает, что в рассматриваемой системе теплоснабжения Приморского района имеется суммарный избыток установленной тепловой мощности в сравнении с подключенными тепловыми нагрузками в размере 273 Гкал/час. Однако, исходя из фактического назначения котельных, а также их фактического технического состояния и выданных разрешений, ГУП «ТЭК СПб» вынуждено отказывать в подключении жилых домов в новых жилых массивах, так как сегодня имеется дефицит более 200 Гкал/час. Разрешить это противоречие можно путем проведения частичной реконструкции теплоисточников этого района города и оптимизации их нагрузок. Наряду с подключенными и согласованными нагрузками для прогнозирования ситуации с теплоснабжением в Приморском районе необходимо учитывать перспективные нагрузки. Как правило, они определяются из представленных Комитетом по строительству данных о вводе площадей. Исходя из программы размещения жилищного строительства по районам Санкт-Петербурга на 2001—2005 гг. с прогнозом на 2010 г. ориентировочная величина тепловой мощности показана в табл. 6. При этом в расчет принята удельная (на 1 кв. м общей площади — 130 ккал/час.) тепловая нагрузка на отопление, вентиляцию и ГВС.
Из табл. 6 следует, что к 2010 г. перспективная нагрузка составит около 346 Гкал.
Помимо данных, представленных в таблице, следует учитывать, что ГУП «ТЭК СПб» в настоящее время отказано в теплоснабжении объектов, намечаемых к строительству в Приморском районе, в размере 214,2 Гкал/час.
Из представленных данных следует, что в 2002—2003 гг. будет исчерпан имеющийся избыток установленной мощности районных котельных. Дальнейший рост тепловых нагрузок должен быть обеспечен:
соответствующим расширением действующих котельных;
передачей мощности от Северо-Западной ТЭЦ;
строительством новых источников теплоснабжения;
переходом на закрытую по ГВС схему теплоснабжения.
Вывод:
1. Система теплоснабжения Приморского района Санкт-Петербурга представляет собой совокупность нескольких районных и квартальных котельных, способных, исходя из установленных мощностей, обеспечить теплом подключенных потребителей.
2. Наличие гидравлических связей между отдельными котельными, в принципе, позволяет осуществлять частичную переброску тепловой мощности, что повышает надежность и маневренность системы.
3. Приморский район Санкт-Петербурга в настоящее время является самым быстро развивающимся районом города. Интенсивное жилищное строительство опережает темпы развития инфраструктуры. В ряде случаев это делает невозможным подключение вновь возводимых зданий к существующим тепловым сетям централизованного теплоснабжения, а также снижает качество теплоснабжения конечных потребителей при обеспечении требуемых расходов и параметров сетевой воды от котельных. Дальнейший рост тепловых нагрузок должен быть обеспечен реконструкцией действующих котельных либо строительством новых.
В качестве эффективного средства для увеличения отпуска тепла и повышения надежности теплоснабжения следует рассматривать переход на закрытую по ГВС схему теплоснабжения.Дата: 12.11.2001
Владимир Артемьев и Вадим Симоновский
"Петербургский строительный рынок" №11
«« назад
Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!
|
|
