Основные технологические особенности существующей организации теплоснабжения в поселениях с численностью населения более 500 тыс. Человек

The article discusses the structure of energy as an energy system, fuel and energy complex and prospects for the use of resources. An alternative to traditional - unconventional power engineering is shown; environmental safety requirements, renewable energy sources; their resources; classification; prospects for their use in the Tula region.

Key words: renewable energy, heat, energy efficiency.

Kovalev Roman Anatolievich, doctor of technical sciences, director of institute, kovalevdekan@mail. ru, Russia, Tula, Tula state university,

Kovaleva Anastasia Romanovna, master, kovalevaar@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 697.34

ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В ПОСЕЛЕНИЯХ С ЧИСЛЕННОСТЬЮ НАСЕЛЕНИЯ БОЛЕЕ 500 ТЫС. ЧЕЛОВЕК

Р. А. Ковалев, А.Р. Ковалева

Определены основные технологические особенности существующей организации теплоснабжения на примере городов России с численностью населения более 500 тысяч человек. Рассмотрены централизация и зоны действия источников теплоснабжения, структура систем централизованного теплоснабжения и организация теплоснабжения поселений.

Ключевые слова: теплоснабжение, ТЭЦ, тепловая мощность, централизация источников теплоснабжения, СЦТ, энергоэффективность.

Централизация и зоны действия источников теплоснабжения

В основном, исключая незначительное количество районов комплексной застройки территорий городов в последний десятилетний период, схемы теплоснабжения формировались на базе норм проектирования, введенных в действие в 60-х годах прошлого века. В соответствии с принятыми в то время концепциями размещения электро-и теплогенерирующего оборудования на территории Советского Союза, все городские поселения были разделены, в основном, на три группы [1]:

города с теплофикационной нагрузкой (спросом на тепловую мощность) более 1000 Гкал/ч;

города со спросом на тепловую мощность от 300 до 1000 Гкал/ч;

города со спросом на тепловую мощность меньше 300 Гкал/ч.

Для категории городов со спросом на тепловую мощность более 1000 Гкал/ч предусматривалось теплоснабжение от ТЭЦ общего пользования на органическом топливе. Крупные котельные в таких системах должны были работать в пиковых режимах.

Было показано, что для городов со спросом на тепловую мощность от 300 до 1000 Гкал/ч комбинированный способ производства тепловой и электрической энергии равноконкурентен с раздельным. Системы теплоснабжения в таких городах развивались, как правило, на базе промышленных ТЭЦ с одним или двумя выводами мощности

в селитебную часть города. Другой вариант теплоснабжения селитебной части обеспечивалось от крупных котельных. Обоснование развития систем отопления таких городов выполнялось в схемах теплоснабжения на базе технико-экономического сравнения комбинированной и раздельной схем производства тепловой и электрической энергии, с использованием различных видов органического топлива.

Для городов со спросом на тепловую мощность до 300 МВт(т), как правило, предпочтительной оказывалась раздельная схема производства тепловой и электрической энергии, и поэтому в этих городах были развиты системы теплоснабжения на базе крупных и средних водогрейных (или производственных паровых) котельных.

При всем несовершенстве учета базового спроса на тепловую мощность, выполненного в схемах теплоснабжения, во всех городах с численностью населения более 500 тыс. человек, спрос на тепловую мощность превышал пороговое значение в 1000 Гкал/ч (рис. 1) [1] и, следовательно, во всех городах с населением более 500 тыс. человек были построены ТЭЦ.

Поскольку теплофикационные системы в большинстве своем встраивались в уже существующую структуру городской среды (старые города), размещение ТЭЦ общего пользования обосновывалось, как правило, в промышленно-производственных зонах города. Кроме того, профиль оборудования таких ТЭЦ выбирался исходя из наличия не только коммунально-бытовой тепловой нагрузки, но и производственной, что существенно повышало эффективность комбинированной выработки тепловой энергии.

Рис. 1. Спрос на тепловую мощность в городах с численностью населения более

500 тыс. человек

Структура систем централизованного теплоснабжения

Как правило, крупная СЦТ на базе ТЭЦ строилась по принципу: источник; магистральные тепловые сети; контрольно-распределительные тепловые пункты (КРП) или центральные тепловые пункты (ЦТП); распределительные тепловые сети; абонентские вводы на объекты теплопотребления. Такая структура складывалась из основных требований к безопасности и управляемости теплоснабжения в крупных системах, где ЦТП и КРП выполняли функции снижения параметров теплоносителя до безопасных

значений, по аналогии с понизительными трансформаторными подстанциями в системах электроснабжения. Прежде всего, в силу экономической целесообразности передачи тепловой энергии на большие расстояния в магистральных теплопроводах (а иногда транзитных магистральных) с высокими параметрами теплоносителя (температура и давление).

В СЦТ с небольшими производительностями такая структура не применялась, в силу отсутствия необходимости передачи тепловой энергии на значительные расстояния и возможности использования безопасных параметров теплоносителя.

В городах с численностью населения 500 тыс. человек и выше все системы централизованного теплоснабжения на базе ТЭЦ построены по принципу двухуровневой системы транспорта тепловой энергии, с разделением на контуры циркуляции -первый (высокие параметры) и второй (безопасные параметры). Вместе с тем, на территории городов существует значительное количество изолированных систем теплоснабжения, образованных на базе отопительных и промышленно-отопительных котельных, работающих без разделения на контуры циркуляции.

Как правило, доля отпуска тепловой энергии из регулируемых отборов теплофикационных турбоагрегатов к общему отпуску тепловой энергии из коллекторов всех источников тепловой мощности (доля теплофикации) значительна и составляет, например, от 90% в Барнауле, до 7% в Севастополе. Эта доля, собственно, и характеризует развитие СЦТ на базе теплофикации. Там, где доля теплофикации невысока - значительное количество СЦТ образовано на базе отопительных и промышленно-отопительных котельных.

Собственно, во всех южных городах РФ с численностью населения больше 500 тыс. человек (Волгоград, Ростов-на-Дону, Махачкала, Краснодар, Севастополь) доля теплофикации невысока, прежде всего, потому, что невысока (относительно) величина ГСОП (градусо-сутки отопительного периода), что, естественно, снижает эффективность теплофикации.

Организация теплоснабжения

Можно выделить два типа компаний (рис. 2), осуществляющих деятельность в сфере теплоснабжения:

1. Профессионально-ориентированные компании, основной вид деятельности которых состоит в выработке, передаче и распределении тепловой энергии для целей теплоснабжения потребителей;

2. Компании, у которых теплоснабжение не является основным видом деятельности, которые осуществляют продажу тепловой энергии сторонним потребителям дополнительно к основным видам деятельности.

Сфера теплоснабжения поселения

Рис. 2. Организация теплоснабжения поселения

В первом случае компании можно разделить на компании, которые эксплуатируют СЦТ на базе источников с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии, и компании, которые эксплуатируют СЦТ на базе котельных (как прави-

ло, водогрейных, в редком случае, образованных на базе парогенераторов). Как правило, но не обязательно, источники и тепловые сети в СЦТ, образованных на базе котельных, находятся в муниципальной собственности.

Во втором случае, СЦТ могут быть образованы как на базе ТЭЦ, функционирующих в составе промышленных предприятий (блок-станции), так и на базе промыш-ленно-отопительных котельных, также функционирующих в составе промышленных предприятий. Производство тепловой энергии для собственных нужд предприятий в рассмотрение схем теплоснабжения в настоящее время не входит.

Все профессионально-ориентированные компании в городах с численностью населения 500 тыс. человек и выше в настоящее время функционируют в рамках вертикально интегрированных компаний (нисходящая интеграция), объединённые в единые теплоснабжающие организации (ЕТО).

Строго говоря, реестр ЕТО в составе схемы теплоснабжения включает все действующие СЦТ на территории города, кроме систем теплоснабжения промышленных предприятий, обеспечивающих тепловой энергией собственные (производственные) объекты теплопотребления без продажи тепловой энергии и теплоносителя для теплоснабжения сторонних потребителей (не подлежащих тарифному регулированию). И все они, в целом, функционируют как вертикально-интегрированные компании.

В схемах теплоснабжения, утверждено 928 ЕТО, из которых только 31 ЕТО являются доминирующими, осуществляющими деятельность на 70% рынка тепловой энергии поселения.

Типичная структура организации теплоснабжения города приведена на рис. 3.

Рис. 3. Типичная структура организации теплоснабжения

В дополнение к указанным выше типам компаний, можно выделить еще один -компании, для которых теплоснабжение также не является основным видом деятельности. Они функционируют в составе ЕТО. Компании имеют в собственности или в эксплуатации отдельные участки тепловых сетей. Как правило, это сети на балансе потребителей тепловой энергии, либо сторонних организаций. При этом для описываемых организаций может быть утвержден тариф на транспорт тепловой энергии.

Таким образом, можем утверждать, что существующая структура организации теплоснабжения крупных городов для повышения её эффективности нуждается в более детальном анализе и оптимизации с учетом перспективного плана развития территорий населенных пунктов.

Список литературы

1. Хрилев Л.С. Теплофикационные системы. М., Энергоатомиздат, 1988.

Ковалев Роман Анатольевич, д-р техн. наук, директор института, kovalevdekan@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ковалева Анастасия Романовна, магистрант, kovalevaar@bk.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

MAIN TECHNOLOGICAL FEATURES OF THE EXISTING HEAT SUPPLY ORGANIZATION IN CITIES WITH POPULATION NUMBER MORE THAN 500

THOUSAND PERSON

R.A. Kovalev, A.R. Kovaleva

The article highlights the main technological features of the existing organization of heat supply on the example of cities in Russia with a population of more than 500 thousand people. The centralization and zones of action of heat supply sources, the structure of centralized heat supply systems and the organization of heat supply to settlements are considered.

Key words: heat supply, CHP, heat output, centralization of heat supply sources, CCT, energy efficiency.

Kovalev Roman Anatolievich, doctor of technical sciences, director of institute, kovalevdekan@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Kovaleva Anastasia Romanovna, master, kovalevaar@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University