Особенности схемы централизованного теплоснабжения г. Якутска - Статья

Особенности схемы централизованного теплоснабжения г.Якутска осуществляется от квартальных и индивидуальных котельных, а также от теплоисточников централизованного теплоснабжения (ЦТ), находящихся на балансе ОАО АК «Якутскэнерго». В составе ОАО АК «Якутскэнерго» три теплоисточника: Якутская ГРЭС (ЯГРЭС), Якутская ТЭЦ (ЯТЭЦ) и котельная 106 квартала, которые формируют систему ЦТ и обеспечивают 48,1% потребителей г. водогрейными котлами, установленной мощностью 450 Гкал/ч, от отборов турбин - 48 Гкал/ч, в составе ЯТЭЦ котельная 106 квартала установленной мощностью 60 Гкал/ч; ЯГРЭС - подогревателями сетевой воды, греющей средой в которых являются уходящие газы, отработавшие в газотурбинных установках (ГТУ), установленная тепловая мощность - 548 Гкал/ч. График отпуска тепла с коллекторов ЯТЭЦ и ЯГРЭС с 2000 по 2008 гг. представлен на рис. В реализации 1-й очереди Генплана и на расчетный период увеличение установленной мощности на теплоисточниках ОАО АК «Якутскэнерго» не предусматривается, т.к. резерв по теплу на расчетный период с учетом всех теплоисточников г.Несмотря на трудности с финансированием, возникающие при реализации намеченных планов в условиях периодически возникающей нестабильной экономической обстановки в стране, внедренные в жизнь мероприятия, в том числе вошедшие в «Программу развития централизованного теплоснабжения г.

Город Якутск - столица Республики Саха (Якутия), административный, промышленный, транспортный и культурный центр, крупный речной порт.

Город расположен в долине р. Лена, протяженность его вдоль реки - 10 км. Территория г. Якутска составляет 15 тыс. га. Климат резкоконтинентальный и отмечается резкими суточными колебаниями температур с продолжительной суровой зимой (более 6 месяцев) и коротким жарким летом. Перепад температур составляет от 40 ОС летом до -62 ОС зимой. Расчетная температура для отопления -54 ОС, продолжительность отопительного периода 256 сут.

Теплоснабжение потребителей г. Якутска осуществляется от квартальных и индивидуальных котельных, а также от теплоисточников централизованного теплоснабжения (ЦТ), находящихся на балансе ОАО АК «Якутскэнерго». В настоящее время действует порядка 235 котельных. Общая тепловая нагрузка по г. Якутску составляет около 1060 Гкал/ч. В перспективе увеличение до 2020 г.

- 1482 Гкал/ч. Схема централизованного теплоснабжения г. Якутска представлена на рис. 1.

В составе ОАО АК «Якутскэнерго» три теплоисточника: Якутская ГРЭС (ЯГРЭС), Якутская ТЭЦ (ЯТЭЦ) и котельная 106 квартала, которые формируют систему ЦТ и обеспечивают 48,1% потребителей г. Якутска, схема закрытая, зависимая. Параметры теплоносителя 150/70 ОС. Максимальный диаметр трубопроводов равен 1000 мм. Протяженность магистральных тепловых сетей в двухтрубном исчислении составляет 61 км. В 2003 г. на баланс ОАО АК «Якутскэнерго» были приняты распределительные сети тепловодоснабжения города протяженностью в двухтрубном исчислении 260,8 км и тепловые пункты в количестве 37 шт., из них центральных тепловых пунктов (ЦТП) - 33 шт. и индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) - 4 шт. Производство тепла на теплоисточниках осуществляется: ЯТЭЦ

- водогрейными котлами, установленной мощностью 450 Гкал/ч, от отборов турбин - 48 Гкал/ч, в составе ЯТЭЦ котельная 106 квартала установленной мощностью 60 Гкал/ч; ЯГРЭС - подогревателями сетевой воды, греющей средой в которых являются уходящие газы, отработавшие в газотурбинных установках (ГТУ), установленная тепловая мощность - 548 Гкал/ч.

Особенности системы теплоснабжения г. Якутска

Централизованная система теплоснабжения имеет схему непосредственного присоединения систем отопления через элеваторы в зданиях, через групповые элеваторы на несколько домов и закрытую схему горячего водоснабжения (ГВС) с подогревом холодной водопроводной воды в подогревателях ГВС в ЦТП. Имеются зоны, работающие по отоплению через смесительные насосы в ЦТП для перехода на график 95/70 ОС у потребителей.

Основными особенностями системы ЦТ г. Якутска являются: ¦ надземная прокладка сетей тепловодоснабжения;

¦ наличие большого количества колец в системе ЦТ, обусловленных тем, что в условиях Крайнего Севера в г. Якутске принята 4-трубная схема магистральных тепловых сетей;

¦ наличие разнотипных источников в зоне действия системы ЦТ (индивидуальные котельные, квартальные);

¦ подпитка системы ЦТ осуществляется от одного источника ЯТЭЦ, притом, что 3 теплоисточника работают на общие сети;

¦ низкий уровень автоматизации и диспетчеризации системы ЦТ;

¦ отсутствие учета потребляемой тепловой энергии на жилых домах, являющихся основными потребителями (до 86%);

¦ разница в тарифах на тепловую энергию между теплоисточниками различных форм собственности;

¦ наличие разнотипной застройки кварталов города, начиная с одноэтажных частных домов до 9-12-этажных зданий.

Начальная стадия развития системы ЦТ приходится на первую половину 70-х гг. прошлого столетия, когда начинается бурное строительство в г. Якутске. К середине 1990-х гг. сложилась ситуация, когда темпы развития схемы магистральных трубопроводов системы ЦТ существенно отстали от темпов застройки города. Это привело к серьезным нарушениям теплоснабжения потребителей кварталов, особенно в центральной части города. С целью нормализации гидравлического режима в период с 1997 по 2002 гг. выполнены следующие мероприятия: ¦ реконструкция магистральных трубопроводов в пределах теплоисточников;

¦ реконструкция магистральных тепловых сетей с целью сокращения гидравлических потерь;

¦ строительство на ЯГРЭС новой насосной станции с заменой насосов СЭ-1250-140 на СЭ-2500-180;

¦ строительство нового теплораспределительного пункта на ЯТЭЦ и строительство новых соединительных сетей между ТРП ЯТЭЦ и ЯГРЭС;

¦ внедрена программа теплогидравлических расчетов режимов работы тепловых сетей Политерм «Zulu 5/2» (ООО «Политерм»).

В результате выполненных мероприятий достигнуто: ¦ существенное улучшение гидравлического режима системы ЦТ;

¦ изменение доли ЯГРЭС в балансе тепловых нагрузок путем увеличения отпуска тепловой энергии за счет утилизации тепла уходящих газов ГТУ;

¦ сокращение объемов отпуска тепловой энергии водогрейными котлами ЯТЭЦ.

График отпуска тепла с коллекторов ЯТЭЦ и ЯГРЭС с 2000 по 2008 гг. представлен на рис. 2.

При решении проблемы перераспределения тепловых нагрузок между двумя теплоисточниками возникла задача регулирования расхода теплоносителя для поддержания оптимального значения давления на коллекторах источников. Частичное решение этой задачи было реализовано путем изменения диаметров рабочих колес сетевых насосов СЭ-2500-180 в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя. Таким образом, производительность насоса снижена до уровня 2000 м3/ч. С этой целью на ЯТЭЦ изменен диаметр рабочих колес на двух из пяти, а на ЯГРЭС на одном из шести. Кроме того, на ЯГРЭС сохранены насосы СЭ-1250-140.

В связи с перераспределением тепловых нагрузок между ЯТЭЦ и ЯГРЭС при общем росте договорной нагрузки удалось достигнуть существенного снижения потребления природного газа на Якутской ТЭЦ (рис. 3). теплоснабжение тепловой нагрузка якутск

В последние годы в г. Якутске сносятся ветхие, деревянные строения. Ликвидируются убыточные котельные. Активно ведется строительство жилых и административных зданий, застройка осуществляется как точечно, так и поквартально. Стоимость работ по обеспечению теплоснабжения вновь вводимых площадей от системы ЦТ существенно ниже затрат на реконструкцию квартальных котельных. Темпы роста тепловой нагрузки приведены на рис. 4.

Необходимость решения задач теплоснабжения г. Якутска обусловлена следующими предпосылками: ¦ экономией бюджетных средств за счет исключения эксплуатационных и ремонтных затрат на закрываемые котельные;

¦ уменьшением удельного расхода топлива на отпуск тепловой энергии в систему ЦТ за счет более экономичной загрузки источников;

¦ уменьшением влияния на окружающую среду за счет ликвидации котельных;

¦ реконструкцией существующих и строительством новых магистральных тепловых сетей с учетом застройки новых кварталов и строительства объектов в зоне действия системы ЦТ;

¦ поиском рационального варианта покрытия источниками прироста тепловой нагрузки;

¦ обоснованием закрытия муниципальных котельных, находящихся в зоне централизованного теплоснабжения с переключением потребителей на систему ЦТ.

Реализация «Программы развития централизованного теплоснабжения г. Якутска на период с 2005 по 2015 гг»

Согласно Генеральному плану развития г. Якутска предусмотрено централизованное теплоснабжение новых объектов и кварталов, находящихся в зоне действия ЯТЭЦ и ЯГРЭС. ? сегодня пропускная способность магистральных тепловых сетей с коллекторов теплоисточников, при работе параллельно ЯТЭЦ и ЯГРЭС, позволяет обеспечить существующую и перспективную тепловую нагрузку. Генпланом предусмотрено покрытие тепловой нагрузки 1175 Гкал/ч теплоисточниками всех форм собственности, в том числе - 887,5 Гкал/ч установленной мощности на теплоисточниках ОАО АК «Якутскэнерго». В реализации 1-й очереди Генплана и на расчетный период увеличение установленной мощности на теплоисточниках ОАО АК «Якутскэнерго» не предусматривается, т.к. резерв по теплу на расчетный период с учетом всех теплоисточников г. Якутска составит 375 Гкал/ч. В перспективе до 2015 г. планируется ввод в эксплуатацию проектируемой ГРЭС-2 с установленной тепловой мощностью 440 Гкал/ч.

С целью повышения надежности и эффективности теплоснабжения потребителей столицы Республики Саха (Якутия) разработана «Программа развития централизованного теплоснабжения г. Якутска на период с 2005 по 2015 гг.». Основные направления программы следующие.

1. Оптимизация существующей системы ЦТ: ¦ модернизация существующего оборудования ЦТП с применением современных технологий, автоматизацией, диспетчеризацией;

¦ замена распределительных трубопроводов ХВС и ГВС на полипропиленовые, восстановление циркуляционных трубопроводов ГВС;

¦ установка дополнительных элеваторных узлов для улучшения теплогидравлического режима у потребителей тепловой энергии;

¦ переход с качественного на качественно-количественный метод регулирования тепловой нагрузки на теплоисточниках.

2. Развитие системы ЦТ с покрытием перспективных нагрузок: ¦ перевод потребителей тепловой энергии от котельных, находящихся в зоне действия тепловых сетей ЯТЭЦ;

¦ строительство магистральных тепловых сетей для обеспечения гарантированного теплоснабжения кварталов;

¦ развитие тепловых сетей со строительством магистральных трубопроводов с учетом Генерального плана застройки города.

Реализация программы развития ЦТ разбита на три этапа. В ходе выполнения мероприятий первого этапа на ЦТ от теплоисточников ОАО АК «Якутскэнерго» переведены потребители от 8 котельных. Строительство тепловых сетей для перевода потребителей было выполнено за счет средств ОАО АК «Якутскэнерго», установка элеваторных узлов выполнена за счет местного бюджета.

Для перевода потребителей на ЦТ от теплоисточников ОАО АК «Якутскэнерго» необходимо: 1. строительство подводящих тепловых сетей от магистрали до ЦТП квартала;

2. строительство ЦТП квартала (при наличии в квартале ГВС);

3. реконструкция внутриквартальных тепловых сетей с установкой элеваторных узлов.

Для перевода на систему ЦТ потребителей в кварталах, не имеющих ГВС, применяется метод качественно-количественного регулирования отпуска тепла с использованием корректирующих насосов с автоматическим регулированием расхода теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Выполнена реконструкция 6 ЦТП. Техническим заданием на реконструкцию ЦТП предусматривается: ¦ установка циркуляционных насосов для обеспечения постоянного перепада на систему отопления квартала;

¦ замена кожухотрубных теплообменников на пластинчатые;

¦ установка повысительных насосных станций с ЧРП для нужд ХВС и ГВС;

¦ установка корректирующих насосов ГВС. Установка потребителями приборов учета потребляемой тепловой энергии, разработка программ снижения издержек и улучшения технико-экономических показателей привели к необходимости разработки режимов оптимальной загрузки теплоисточников.

Существует 3 режима работы теплоисточников ОАО АК «Якутскэнерго», параллельно работающих в общие тепловые сети: ¦ переходный осенний, весенний;

¦ зимний;

¦ летний.

В переходный осенний и весенний периоды котельная 106 квартала работает на собственный выделенный контур тепловых сетей. Покрытие остальной тепловой нагрузки осуществляется Якутской ГРЭС, при этом часть тепловой энергии повышенного, относительно температурного графика, потенциала по соединительным тепловым сетям 4Ду500 передается на ЯТЭЦ, где сетевой насос работает в режиме смешения.

В зимний период теплоисточники ЯТЭЦ и ЯГРЭС работают на условно разделенные контуры тепловых сетей. Распределение тепловой нагрузки между теплоисточниками производится на основании расчета теплогидравлического режима по программе «Zulu-5/2».

В летний период покрытие тепловой нагрузки на ГВС осуществляется только ЯГРЭС. й диаграмме показана динамика изменения удельного расхода сетевой воды на 1 Гкал (рис. 5).

В результате выполнения мероприятий в период с 1997 по 2009 гг. удалось снизить суммарный часовой расход сетевой воды на ЯТЭЦ и ЯГРЭС с 12000 до 9600 м3/ч.

Для реализации мероприятий второго этапа с целью подключения дополнительной тепловой нагрузки и обеспечения надежного теплоснабжения необходимо строительство магистральных тепловых сетей на участках: ¦ замена существующей тепловой сети 2Ду500 от ТК-23 до котельной 106 кв., год ввода которой 1977 г., и далее до отпайки на ЦТП-110 по ул. Каландарашвили со строительством дополнительной нитки 2Ду500;

¦ строительство тепловых сетей 4Ду500 от ЦТП-кв. В до котельной 61 кв. вдоль ул. Чернышевского.

Разработка рабочих проектов по этим участкам уже завершена.

? втором этапе будут продолжены работы по переводу потребителей от 4 квартальных котельных на ЦТ в центральной и северной части города. А также продолжатся работы по реконструкции ЦТП из расчета не менее трех в год. В 2010 г. планируется начать работы по диспетчеризации ЦТП и переход на качественно-количественный метод регулирования отпуска тепловой энергии на ЯТЭЦ и ГРЭС путем установки гидромуфт фирмы «Voith Turbo» на сетевых насосах СЭ-2500-180.

На третьем этапе реализации программы развития ЦТ планируется завершить работы по реконструкции ЦТП.

Строительство магистральных тепловых сетей от ул. Чернышевского до Радиоцентра для закольцовки системы ЦТ.

Строительство магистральных тепловых сетей от проектируемой ГРЭС-2.

Строительство указанных тепловых сетей связано с реализацией схемы теплоснабжения города, предусмотренной Генпланом.

Реконструкция подводящих тепловых сетей к ЦТП квартала и распределительных тепловых сетей внутри кварталов рассматривается конкретно по каждому кварталу при его застройке. В связи с тем, что в зоне существующей застройки строительство новых объектов будет производиться со сносом существующих объектов, большого объема по реконструкции сетей не предвидится.

Что касается новой застройки кварталов в Прибрежном районе на намывных территориях, то планируемая тепловая нагрузка кварталов 203-208 составляет 111 Гкал/ч. Существующая тепловая сеть 4Ду500 от ТК «А» до ЦТП-кв.Б позволит осуществить подключение 203 и 204 кварталов тепловой нагрузкой 40,5 Гкал/ч. Для подключения кварталов 205-208 необходимо строительство тепловых сетей от ЦТП-кв.Б до ул. Дежнева.

Проблемы реализации Программы развития ЦТ связаны: ¦ с финансированием, т.к. в настоящее время Программа реализуется только за счет средств ОАО АК «Якутскэнерго», заложенных в тарифах;

¦ с отсутствием механизма переключения потребителей на систему ЦТ от котельных различных форм собственности, в т.ч. и муниципальных, находящихся в зоне системы ЦТ.

Несмотря на трудности с финансированием, возникающие при реализации намеченных планов в условиях периодически возникающей нестабильной экономической обстановки в стране, внедренные в жизнь мероприятия, в том числе вошедшие в «Программу развития централизованного теплоснабжения г. Якутска на период с 2005 по 2015 гг.», позволили: 1. обеспечить надежное и качественное теплоснабжение потребителей и возможность подключения новых объектов;

2. улучшить состояние атмосферного воздуха города в зонах влияния закрываемых квартальных котельных;

3. исключить из бюджета эксплуатационные и ремонтные затраты на содержание закрываемых котельных.

1. Генеральный план развития г. Якутска.

2. Схема теплоснабжения г. Якутска на период до 2020 г. / Институт «СИБВНИПИЭНЕРГОПРОМ», 2008.

3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: МЭИ. 2001.

4. Крицкий Г.Г., Аширов А.А. Эффективные решения для систем теплоснабжения // Новости теплоснабжения. № 4. 2003. С. 35-37.

Размещено на .ru