Тепловые сети систем централизованного теплоснабжения

В. Г. Семенов, президент НП «Российское теплоснабжение»

Действующие нормативные документы требуют периодического проведения освидетельствования тепловых сетей, а также по истечении нормативного срока эксплуатации (25 лет) с целью выявления мест утонения трубопроводов более чем на 20 % от первоначальной толщины их прочностной расчет и замену участков, имеющих недостаточный ресурс, т. е. подразумевается необходимость 100 % надежности тепловых сетей за счет предупредительных мер вместо устранения разрывов трубопроводов. В реальности на большей части тепловых сетей разрывы трубопроводов из-за коррозии появляются задолго до истечения нормативного срока, что приводит к их преждевременной замене.

Профилактическая работа по повышению ресурса действующих тепловых сетей проводится только в части защиты от внутренней коррозии трубопроводов, т. к. меры по улучшению водно-химического режима сетевой воды можно осуществлять централизовано на теплоисточниках. Мероприятия по защите трубопроводов от наружной и внутренней коррозии трубопроводов ГВС должны проводиться непосредственно в месте прокладки теплосети, и фактически они выполняются в минимальных объемах.

Даже в доступных местах – камерах тепловых сетей, где защиту от наружной коррозии осуществить весьма просто – удельная повреждаемость от наружной коррозии на погонный метр в несколько раз превышает удельную повреждаемость по общей длине трубопровода.

В тепловых сетях не осуществляется контроль за фактическими теплопотерями, нет конкретных программ их уменьшения.

Качество тепловых сетей во многом определяет стоимость теплоснабжения. Достаточно высокая надежность теплоснабжения достигается за счет частой дорогостоящей замены трубопроводов и большого количества аварийных служб в каждом подразделении.

Должен быть разорван порочный круг, когда низкое качество перекладки тепловых сетей определяется недостатком средств из-за необходимости большого объема замены прокорродировавших трубопроводов, а малый срок службы и соответственно большой объем замены определяется низким качеством перекладки и отсутствием средств на мероприятия по продлению ресурса. Если бы все тепловые сети отрабатывали безаварийно хотя бы нормативный срок службы, затраты на тепло-снабжение удалось бы значительно снизить.

Первое, что сделали на теплоснабжающих предприятиях бывших стран СЭВ и Прибалтики после перехода к рыночным отношениям – осушили каналы всех тепловых сетей. Из всех возможных технических мер по снижению издержек эта оказалась самой экономически выгодной.

Необходимо кардинально улучшить качество замены тепловых сетей за счет:

- предварительного обследования перекладываемого участка с целью определения причин невыдерживания нормативного срока службы и подготовки качественного технического задания на проектирование;

- обязательной разработки проектов капитального ремонта с обоснованием прогнозируемого срока службы;

- независимой приборной проверки качества прокладки тепловых сетей;

- введения персональной ответственности должностных лиц за качество прокладки.

Техническая проблема обеспечения нормативного срока службы тепловых сетей была решена еще в 1950-е годы за счет применения толстостенных труб и высокого качества строительных работ, в первую очередь антикоррозийной защиты. Сейчас набор технических средств гораздо больше.

Высокое качество перекладки тепловых сетей подразумевает удорожание работ. В то же время, кроме очевидной экономии в будущем за счет большого срока службы и меньших затрат на устранение аварий, качественная тепловая сеть имеет значительно меньшие тепловые потери, что позволяет сразу получить значительную экономию.

Введение экономических стимулов к снижению теплопотерь позволит теплоснабжающим предприятиям привлекать кредитные средства для финансирования разницы в удорожании строительства и возвращать кредиты за счет экономии тепла.

Наибольший экономический эффект от уменьшения тепловых потерь может быть достигнут на тепловых сетях мелких диаметров из-за большей удельной поверхности трубопроводов (см. приложение).

Тип прокладки должен определяться условиями участка, причем не обязательно это должны быть ППУ-трубопроводы бесканальной прокладки. Использование существующих каналов не требует затрат на организацию пересечений с другими коммуникациями; уменьшает напряжения в металле трубопроводов из-за возможности свободного их расширения; предохраняет трубопровод от перенапряжений и повреждений при раскопках других коммуникаций; предотвращает выброс теплоносителя на поверхность земли при разрыве трубопроводов. Там, где можно доступными средствами обеспечить отсутствие в каналах влаги, нет смысла от них отказываться.

А там, где устранение затопления каналов экономически не целесообразно, должны применяться методы бесканальной прокладки из предварительно изолированных труб.

Учитывая меньшую глубину залегания таких трубопроводов и возможность опасного для жизни людей выброса горячей воды, должны использоваться все возможные дублирующие методы защиты от коррозии. Необходимо изучить опыт нефтяников и теплоснабжающих предприятий Западной Украины, давно использующих трубопроводы в ППУ-изоляции с двойной степенью защиты от коррозии – наружная полиэтиленовая оболочка и антикоррозийное покрытие непосредственно трубы. Количество повреждений трубопроводов в ППУ-изоляции подтверждает необходимость такого шага, тем более цена трубопровода не увеличивается, т. к. при их производстве ликвидируются дорогостоящие операции обжига и дробеструйной обработки трубы.

При социализме техническая политика определялась приоритетом уменьшения капитальных вложений. С меньшими затратами требовалось обеспечить максимальный прирост производства, чтобы этот прирост компенсировал в дальнейшем затраты на ремонт. В сегодняшней ситуации такой подход не применим.

В нормальных экономических условиях собственник не может позволить себе прокладывать сети со сроком службы 10–12 лет, это для него разорительно. Тем более это недопустимо, когда основным плательщиком становится население города.

Должны быть изменены приоритеты в расходовании средств, большая часть которых тратится сегодня на замену участков тепловых сетей, где были разрывы труб в процессе эксплуатации или летней опрессовки, на предотвращение образования разрывов путем контроля скорости коррозии труб и принятия мер по ее снижению.

Повышение ресурса существующих тепловых сетей возможно путем:

- мониторинга коррозионного состояния тепловых сетей с выявлением степени воздействия коррозионных факторов (затопление, блуждающие токи, гидроудары);

- экономического обоснования перекладки или локального ремонта;

- обоснования необходимости уменьшения влияния вредных факторов путем осушения каналов, электрохимической защиты, вентиляции каналов, антикоррозионной защиты оборудования в доступных местах, защиты от гидроударов;

- повышения требований к качеству антикоррозионной защиты замененных кусков труб при локальном ремонте или устранении аварии до уровня принятого при новой прокладке, т. к. эта замена происходит в наиболее коррозионно-опасных местах. Выбор длины заменяемых труб по данным приборного контроля толщины (не менее 80 % от первоначальной толщины). Заполнение формуляра на каждое место вскрытия теплотрассы;

- расширения опыта Мостеплоэнерго по антикоррозионной защите оборудования в действующих камерах тепловых сетей.

Приложение

Сравнение удельных затрат при разном качестве перекладки трубопроводов тепловых сетей

- Исходные данные

Диаметр трубопроводов – 2х100/100/80.

Стоимость прокладки в обычной изоляции по существующему каналу – 5 300 руб./м.

Стоимость прокладки трубопровода в ППУ-изоляции – 11 300 руб./м (трубы ГВС из сшитого полиэтилена в ППУ-изоляции).

Соотношение стоимостей – 2,15.

Нормативные теплопотери через изоляцию 0,47 + 0,63 = 1,1 Гкал/(м•год) при обычной изоляции по факту увеличения теплопотерь с коэффициентом к = 2,0, т. е. превышение на 1,1 Гкал/м•год. В ППУ-изоляции к = 0,7, т. е. снижение теплопотерь на 0,33 Гкал/(м•год).

Средняя утечка в системе – 0,5 м 3/ч на км сети в двухтрубном исполнении.

Фактически утечки только в последние 4 года службы с интенсивностью 1,5 м³/ч•км.

Срок службы трубы в обычной изоляции – 12 лет, в ППУ-изоляции – 24 года.

- За 24 года при обычной изоляции финансовые потери составляют:

а) стоимость сверхнормативных потерь 1,1 • 24 • 405 = 10 692 руб./м;

б) стоимость тепла с утечкой 1,5 • 70 •24 •205 •4 •2 •10^-6 •405 + 1,5 •50 •24 •350 •4 •2 •10^-6• 405 = 3 714 руб./м;

в) потери воды – 400 руб./м;

г) потери при авариях – 24 •10 000 / 1 000 = 240 руб. (в среднем 1 случай в год на 1 км).

Итого: 15 тыс. руб.

- Итоговые превышения затрат на теплопровод в обычной изоляции за 24 года (рис.):

25 600 – 8 100 = 17 500 руб./м

В то же время если для полной прокладки трубами в ППУ-изоляции использовать для компенсации удорожания валютный кредит под 5 % годовых (200 долл. США на 1 п. м.), возврат кредита за счет экономии будет возможен на 9 год эксплуатации, а экономия даже в первые годы будет в 2 раза превышать затраты на выплату процентов.

- Экономия за 1 Гкал принималась равной тарифу для конечных потребителей 405 руб./Гкал. Пока сверхнормативные потери списывались на потребителя, но при установке теплосчетчиков в жилых домах доходы теплоснабжающих предприятий снизятся на величину потерь, умноженную на тариф.

- В расчетах не учитывалось содержание излишних мощностей теплоисточников и сетей, уменьшение длины тепловых сетей, снижение затрат на персонал эксплуатационных предприятий, содержание аварийных служб, химводоочистку, отключение сетей для опрессовки, перекачку теплоносителя и т. д.

- Реально трубы таких диаметров перекладывают и через 7–8 лет, а не через 12.

- Первоначальная перекладка трубопроводов в ППУ-изоляции может быть дорогой из-за обустройства пересечения коммуникаций. Необходимо для каждой трассы оценивать стоимость пересечений и при их дороговизне прокладывать сеть в ППУ-изоляции по старому каналу, «проигрывая» на длине, но «выигрывая» на суммарной стоимости.

Рисунок. (подробнее) Диаграмма сравнения затрат на содержание тепловых сетей с обычной и пенополиуретановой (ППУ) изоляцией (диаметр – 2х100/100/80)

Заключение

1. За срок службы труб в ППУ-изоляции экономия от их применения превышает первоначальное удорожание в 3–6,5 раз.

2. Соотношение стоимости обычной замены труб в проходных каналах и прокладки труб в ППУ-изоляции изменяется от 2,15 на мелких диаметрах до 1,36 на диаметре 300 мм в первую очередь из-за применения на мелких диаметрах дорогих пластиковых труб.

3. Основная экономия при применении труб в ППУ-изоляции получается за счет снижения тепловых потерь на 70–80 % от общей экономии. Экономия от предотвращения преждевременной перекладки на мелких диаметрах несущественна.

4. Экономия от применения труб с качественной изоляцией в ближайшее время будет увеличиваться по следующим причинам:

- установка приборов учета в жилых домах;

- увеличение стоимости топлива, а следовательно, теплопотерь;

- введение значительных штрафных санкций за отключение теплоснабжения, в том числе для летних испытаний.

5. Среднее снижение потерь через изоляцию и с утечками на тепловых сетях из-за улучшенной изоляции и спрямления трасс составляет 2 Гкал/м в год, что соответствует мощности теплоисточника в 1 Гкал/ч. При дефиците мощностей это соответствует предотвращению капитальных затрат в 3 млн руб., или 3 тыс. руб./м. Вся эта экономия достигается только в случае качественной прокладки труб в ППУ-изоляции. К сожалению, по данным доктора техн. наук Г. Х. Умеркина, повреждаемость тепловых сетей в ППУ-изоляции достигла 1,5 повреждения на 1 км в год. Неуемное желание сэкономить может дискредитировать любую технологию. На самом деле вопрос не в типе изоляции, а в качестве работ.

6. Стоимость строительства тепловых сетей можно значительно снизить, закупая трубы в ППУ-изоляции не через подрядчиков, а через открытый тендер на годовой объем поставок.

7. Срок возврата кредитов на удорожание строительства при учете только эффекта от снижения тепловых потерь составляет от 7 до 10 лет, при учете же всех общесистемных факторов окупаемость не превышает 2–3 лет.