В порядке обсуждения

Варианты теплоснабжения жилого района Куркино 

А. Я. Шарипов, директор института "СантехНИИпроект"

В соответствии с протокольным поручением Председателя Правительства Москвы Ю. М. Лужкова на выездном градостроительном Совете институтом "СантехНИИпроект" произведен расчет варианта централизованного источника тепла в схеме теплоснабжения Куркино.

Рассмотрено размещение в северной промышленной зоне застройки РТС с установленной мощностью 191 МBт с учетом требований по резервированию, при суммарной тепловой нагрузке района 157 МBт; суммарная установленная мощность автономных источников при тех же требованиях - 175 МBт.

Основное оборудование РТС состоит из 3-х водогрейных котлов КВГМ-50 Драгобужского котельного завода и 2-х паровых котлов ДЕ-10/14 Бийского котельного завода. Паровые котлы используются для собственных нужд РТС, для подогрева резервного топлива и покрытия паровых нагрузок близлежащих промпредприятий. Для размещения РТС с резервуарами резервного топлива и водоподготовкой требуется земельный участок площадью 2,5 га.

Для транспортировки тепла к потребителю требуется 40,27 км магистральных сетей с диаметром трубопровода на головных участках 600 мм и 39,65 км распределительных сетей. По принятой в Москве схеме потребуется строительство по 1-2 ЦТП для каждого микрорайона, всего около 30 штук, от которых необходимо провести дополнительно 39,65 км сетей горячего водоснабжения.

Кроме того, учитывая пересеченный рельеф района с большими перепадами высот, потребуется дополнительное строительство узлов рассечек и повысительных насосных станций (всего 8 штук).

В целом капитальные затраты на централизованный источник с тепловыми сетями оцениваются 409,24 млн. рублей, в том числе: 341 млн. рублей на РТС и 68,24 млн. рублей на сети (для сравнения: для автономных источников - 290,4 млн. рублей, из которых: 270,1 млн. рублей - на источники и 20,3 млн. рублей - на сети). Здесь не учтены воздействия на окружающую среду, необходимость вырубки зеленых насаждений по трассе, прокладки тепловых сетей и нарушение существующего ландшафта.

Для обеспечения нормативной подпитки тепловых сетей химводоподготовка РТС должна обеспечить обработку около 90 м³/час воды, таким образом, с учетом собственных нужд из баланса водопотребления района будет изъято около 2 400 м³ водных ресурсов в сутки при общем водопотреблении населением района около 6 000-7 000 м³/сутки. Потери через тепловые сети составят 34,3%.

В то время как для автономных источников расчетное потребное количество воды на подпитку не превысит 17 м³/час, или всего 408,7 м³/сутки, т. е. 5,8% от водопотребления населения.

При этом с течением времени потери воды в тепловых сетях от РТС будут увеличиваться, а возможность контроля состояния малопротяженных тепловых сетей от автономных источников и некоторые другие меры, о которых будет сказано ниже позволяют поддерживать потери не выше расчетных, а возможно, и свести их к нулю.

Практика опережающего темпа строительства источников теплоснабжения (РТС) показывает, что при потребности в тепле около 15-20 МBт для первой очереди строительства Куркино в объеме 300 тыс. м² жилья на 2000 год потребуется ввод первой очереди РТС в составе одного котла КВГМ-50, одного котла ДЕ-10/14, химводоподготовки, дымовой трубы, освоения площадки строительства, подсоединения к инженерным сетям (электрическая энергия, водопровод, канализация, связь, дороги и т. д.), строительство и ввод в действие почти всех магистральных и значительной части распределительных тепловых сетей. Таким образом, потребуется освоить почти 70% капвложений (на РТС - 239 млн. рублей и около 58 млн. рублей на тепловые сети; всего около 300 млн. рублей) и ввести в действие к 1 октября 2000 года первую очередь РТС, что практически за оставшееся время невозможно.

При обеспечении теплоснабжения от автономных источников под объем ввода жилья 2000 года потребуется около 80 млн. рублей: источники могут быть построены, смонтированы и готовы к эксплуатации к сроку ввода жилых и общественных зданий.

В настоящее время по требованиям закона "Об энергосбережении" для любого энергопотребляющего оборудования или системы определяется коэффициент энергетической эффективности, который представляет собой некий обобщающий показатель, оценивающий полезноиспользуемый энергетический ресурс в зависимости от совокупности влияния на процесс комплекса факторов и условий.

Применительно к системе теплоснабжения - таким комплексом факторов является наличие объективно существующих потерь:

• на источнике (КПД котлов, теплообменного оборудования, собственные нужды, несовершенство системы регулирования производства и отпуска тепла);
• в транспортирующих сетях - (потери, утечки, несовершенство регулирования температурного и гидравлического режима);
• в распределительных устройствах ЦТП и ИТП - (потери в оборудовании и несовершенство регулирования распределения по потребителям);
• в системах теплопотребления зданий: отопление, вентиляция и горячее водоснабжение (сверхнормативные потери через ограждающие конструкции, несовершенство распределения теплоносителя по приборам, сверхнормативные потери с вентиляцией, отсутствие возможности влияния на расходы тепла непосредственно потребителем и т. д.).

Таким образом, наибольшим коэффициентом энергетической эффективности обладает система поквартирного отопления с газовым теплогенератором: h°_э = 0,9-0,95, где потери определяются потерями с дымовыми газами. Для автономных источников встроенных, пристроенных и крышных, предназначенных для теплоснабжения одного потребителя h°_э = 0,85-0,9. Для автономных (локальных) источников для нескольких потребителей h°_э = 0,8-0,82. При этом для всех этих систем с целью повышения энергетической эффективности должно использоваться количественно-качественное регулирование производства и потребления тепла вплоть до автоматического останова и запуска оборудования источника.

Для квартальных источников этот показатель не превышает 0,65-0,67 из-за наличия промежуточных звеньев, таких как ЦТП и тепловые сети, и ограниченной возможности применения количественно-качественного регулирования.

Для РТС коэффициент энергетической эффективности не превышает 0,55-0,57. Сравнение коэффициентов энергетической эффективности систем автономного и централизованного теплоснабжения для Куркино показывает, что в годовом потреблении при автоматизации (рассредоточении) источников тепла экономится 48% топлива.

Переход на теплоснабжение от РТС потребует дополнительно установить лимиты на газ почти на 32 млн. м³/год, что в нынешних условиях проблематично, да и не нужно.

Система, потребляющая меньшее количество газа, соответственно и выбрасывает в атмосферу меньшее количество вредных выбросов, даже если эмиссия NOх для малых и больших теплогенераторов находится на одном уровне.

Однако мировая практика сегодня имеет в своем распоряжении горелочные устройства, доводящие эмиссию NOх до международных стандартов "Голубой Ангел" - 50-60 мг/нм³. Как показывают предварительные расчеты рассеивания вредных выбросов, выполненные институтом экологии города и "СантехНИИпроектом", вклад выбросов автономных источников на приземную концентрацию NOх в районе Куркино не превышает допустимых нормативов - 0,05 ПДК.

В то же время, если даже за счет удаления площадки размещения РТС от жилой застройки на значительное расстояние, а также за счет применения высокой трубы и использования современных горелочных устройств типа ГГРУ, снижающих эмиссию NОx почти в 2 раза против установленных ГОСТом, возможно нормализовать вклад в приземную концентрацию NOх района Куркино и г. Химки от РТС, все же система автономного теплоснабжения, снижающая более чем в 4,5 раза валовые выбросы в атмосферу, более предпочтительна.

В целом, для оздоровления экологической обстановкки в Москве и ближайшем Подмосковье при сравнительной оценке воздействия на окружающую среду той или иной системы можно разрешить для системы значительно снижающей валовые выбросы более чем в 2 раза, повысить уровень вклада в приземную концентрацию по NOх до 0,1 ПДК, так как такой подход в дальнейшем может послужить фактором снижающим существующую фоновую концентрацию.

Основные технико-экономические показатели по вариантам теплоснабжения жилого района Куркино приведены в таблице.

Стоимость отпускаемого тепла от систем рассредоточенных источников на 34,5% ниже стоимости тепловой энергии от РТС, что дает возможность перейти в районе на бездотационный режим отпуска тепла населению.

Расчеты показывают, что стоимость отопления, например, 3-комнатной квартиры общей площадью 100 м² составляет около 180 рублей в месяц или 1,8 рубля за 1 м² при существующем дотационном тарифе по Москве (1,1 руб./м² на 1 января 2000 г.).

Снижение стоимости тепла от рассредоточенных источников происходит в основном за счет топливной составляющей, за счет снижения затрат на зарплату обслуживающего персонала и амортизационных отчислений.

ГПКНИИ "СантехНИИпроект" совместно с институтами "Моспроект" рассматриваются размещение и максимальное укрупнение рассредоточенных источников с целью снижения их количества. Во всех источниках будут запроектированы мероприятия по снижению уровня шума до требуемых норм, подтвержденных соответствующими расчетами, в том числе и в ИТП, расположенных в цокольных и подвальных помещениях жилых зданий.

На рис. 1 приведена принципиальная схема ИТП при количественно-качественном регулировании.

Поддержание температуры в подающем трубопроводе в пределах 110-115°С выводит стальные трубы из зоны активной коррозии, а для обратных трубопроводов возможно применение пластиковых труб, что позволяет увеличить срок службы тепловых сетей до нормативных сроков 25-30 лет.

К вопросу резервирования топлива.

В настоящее время для теплоснабжения района Куркино остро стоит вопрос о резервном топливе для источников тепла. Применение жидкого топлива в качестве резервного как для РТС, так и для автономных котельных в Куркино исключается по экологическим расчетам. Поэтому в качестве резервного топлива можно рассматривать сжиженный природный газ, в процессе выработки которого используется дешевая электрическая энергия, вырабатываемая на энерготехнологической станции с установками ГТУ.

Производимую на этой станции электроэнергию можно использовать для выработки сжиженного газа и товарной углекислоты из дымовых газов, а тепловую энергию - для теплоснабжения промышленный зоны. Сжиненный газ транспортируется и хранится в газгольдерах на площадках ГРП и может быть использован в качестве резервного вида топлива для автономных источников тепла.

Весь процесс сжижения газа и использования его может быть применен как буфер выравнивания пиков графика потребления газа в теплые и холодные периоды отопительного сезона, что для Москвы имеет большое значение.

Кроме того, сжиженный газ может быть использован как экологически чистое топливо для заправки автотранспортных средств.

Стоимость выработанной товарной углекислоты будет ниже, чем транспортируемой в настоящее время из Тольятти.

Базовая нагрузка по электроэнергии ГТУ-ТЭЦ позволит ей экономично работать автономно без подключения к системе Мосэнерго, а также может быть использована в качестве аварийного источника энергоснабжения для основных объектов жизнеобеспечения района Куркино.

Технологическая схема ГТЭ представлена на рис. 2.

Выводы

1. Рассредоточение источников тепла с максимальным их приближением к теплопотребителям, исключение потерь, обусловленных наличием промежуточных неэффективных звеньев системы (магистральные тепловые сети, ЦТП и т. д.), применение высокоэффективных технологий производства, транспортировка и распределение тепла с количественно-качественным регулированием повышает коэффициент эффективности системы и позволяет сэкономить в целом по району до 48% топлива в год. Ликвидируется необходимость запроса дополнительного лимита на топливо около 30 тыс. тут/год.
2. Сокращение количества сжигаемого топлива, применение горелочных устройств нового поколения с минимальной эмиссией вредных веществ позволяет уменьшить валовые выбросы вредных веществ (NOх) в атмосферу более чем в 4,5 раза.
3. Ликвидация 40 км магистральных сетей с объемом заполнения их водой, равным 6 360 м³ позволяют полностью избавиться от потерь воды в них и исключить использование водных ресурсов на подпитку - 2 400 м³/сутки, с выбросами продуктов химводоподготовки. Ликвидируется необходимость выполнения большого объема земляных работ, вырубки зеленых насаждений по трассе и т. п.
4. Общие капитальные вложения сокращаются на 29% против затрат на сооружение РТС с сетями. Строительство первой очереди РТС для обеспечения теплом объема жилья 2000 года требует 10-кратного увеличения инвестиций по сравнению с автономными источниками. Практическая возможность ввода мощностей на РТС к отопительному сезону 2000 года отсутствует.
5. Снижение температур теплоносителя со 150 до 110-115°С и давления в них позволяет улучшить условия эксплуатации тепловых сетей, выводя их из зоны температур активной коррозии, обеспечить их надежность и срок службы не менее нормативного, а использование для обратных трубопроводов пластиковых труб может довести их срок службы до 50 лет.
6. Более чем на 30% сокращается стоимость отпускаемого тепла, что позволяет сразу перейти на бездотационный режим установления тарифов на тепло для населения. Этот фактор, а также возможность постоянного поддержания комфортных условий повышает потребительские качества жилья в районе.
7. В качестве резервного топлива, не влияющего на экологическую обстановку, возможно применение сжиженного природного газа, резервуары для которого могут быть использованы и как буферные емкости сглаживания пиков потребления газа. Однако в стране пока нет опыта сжижения газа в промышленных масштабах. Требуется совместная проработка этой проблемы с АН РФ и создание первой промышленной экспериментальной установки как энерготехнологического комплекса с использованием опыта Алжира и Франции.

Тел. (095) 366-209