Особенности систем теплоснабжения городов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кто и как осуществляет сегодня теплоснабжение городов

Характерной особенностью работы систем централизованного теплоснабжения в настоящее время является систематический недоотпуск тепла потребителям. Связано это в первую очередь с последствиями экономического кризиса: неплатежами за потребленную тепловую и электрическую энергию, удорожанием топливно-энергетических ресурсов, отсутствием средств на модернизацию оборудования теплоисточников и систем транспорта теплоты.

По результатам обследований систем теплоснабжения, которые проводились в ряде городов России, видно, что сложившаяся обстановка привела к практически полному прекращению центрального качественного регулирования тепловой нагрузки [1-3]. Недоотпуск тепла от теплоисточника (недотоп) приводит к нарушению температурного режима отапливаемых помещений. Поскольку преобладающей нагрузкой систем теплоснабжения городов является отопительная, то наиболее чутко на снижение качества теплоснабжения реагируют коммунально-бытовые потребители.

Научно-исследовательской лабораторией «Теплоэнергетические системы и установки» кафедры ТГВ УлГТУ проведено обследование системы теплоснабжения правобережной части г. Ульяновска, подключенной кТЭЦ-1 и ТЭЦ-3, и проанализировано влияние отклонений от стандартного графика регулирования тепловой нагрузки на режимы потребления бытовыми потребителями природного газа и электроэнергии.

В ходе обследования системы теплоснабжения было проведено сравнение фактических температур сетевой воды с температурами, которые должны быть по графику 150/70 ОС для условий г. Ульяновска. Результаты сравнения температур представлены на рис. 1а (сезон 1997-1998 гг.) и рис. 1б (сезон 1998-1999 гг.) в виде температурных графиков.

Из графиков (рис. 1а и 1б) видно несоответствие фактических температур сетевой воды расчетному температурному графику в системе теплоснабжения в течение рассматриваемых отопительных периодов. Среднемесячная температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети в отопительном сезоне 1997-1998 гг. не поднималась выше 80 ОС, а в сезоне 1998-1999 гг. - выше 70 ОС. Из графика следует, что на теплоисточниках городской системы теплоснабжения практически не осуществлялось центральное качественное регулирование.

На рис. 2 представлена зависимость величины недотопа от температуры наружного воздуха для исследуемых отопительных периодов. Из анализа графика видно, что при температуре наружного воздуха t_{H 0} =-31 ОС величина недотопа составляет At, = 60 ОС в сезоне 1997-1998 гг. и Ат, = 70 ОС в сезоне 1998-1999 гг. Линия 1, характеризующая сезон 1998-1999 гг., расположена на рис. 3 выше линии 2, которая характеризует сезон 1997-1998 гг., что говорит о росте величины недотопа при продолжительной работе теплоисточников с дефицитом топлива, т.е. о негативной тенденции к дальнейшему ухудшению качества теплоснабжения.

Таким образом, недотоп на теплоисточниках имеет место в течение всего отопительного периода и величина его увеличивается с понижением температуры наружного воздуха.

Снижение качества работы произошло и в системе теплоснабжения левобережной части г. Ульяновска. В течение нескольких последних лет температурный график постоянно менялся и имел параметры теплоносителя ниже 130/70 ОС. В сезоне 1999-2000 гг. средняя температура сетевой воды в подающей магистрали теплосети была 63 ОС, а в обратной магистрали - 39 ОС. Постоянная работа системы теплоснабжения с недотопом привела к нарушению гидравлического режима зданий и нарушению условий комфортности у потребителей: температура внутренних ограждений зданий при температуре наружного воздуха t_HB = - 20 ОС и ниже была отрицательной [4].

Результаты обследований систем теплоснабжения других городов, в частности, г. Иванова (рис. 3) [2] и г. Набережные Челны [3], показывают, что большинство городских систем теплоснабжения подобно системе теплоснабжения г. Ульяновска работают с нарушением графика тепловых нагрузок.

Прекращение центрального качественного регулирования тепловой нагрузки на теплоисточниках и уменьшение количества отпускаемого потребителям теплоты из системы теплоснабжения побуждает отдельных потребителей самовольно принимать меры по увеличению количества циркулирующей в отопительных установках сетевой воды путем снятия ограничительных диафрагм, увеличения диаметров сопел элеваторов, включения местных систем отопления «на слив». Пагубность такого рода «местного количественного регулирования» показана в статье [1].

Наряду с попытками увеличить отдачу теплоты от систем центрального теплоснабжения путем их гидравлической разрегулировки многие потребители компенсируют недоотпуск теплоты с сетевой водой за счет увеличения потребления природного газа и электроэнергии. Подтверждением существования этого механизма компенсации служит неравномерность потребления данных энергоносителей в течение отопительного периода и четкая зависимость потребления природного газа и электроэнергии от температуры наружного воздуха (рис. 4 и 5).

Определить количество перерасходованного у потребителей природного газа можно путем сравнения расхода за отопительный период со среднесуточным расходом за какой-то месяц, в течение которого перерасход отсутствовал. В качестве месяца для сравнения был выбран октябрь того же отопительного периода. Выбор месяца для сравнения обусловлен средней температурой наружного воздуха, которая была выше О ОС, и небольшой, по сравнению с другими месяцами отопительного периода, величиной недотопа. В результате сравнения было установлено, что перерасход газа за отопительный период 1997-1998 гг. составил 11115 тыс. м³, а за отопительный период 1998-1999 гг. - 29270 тыс. м³. Перерасход за 1997-1998 гг. составил 12%, а за сезон 1998-1999 гг. - на 18%.

Расход газа увеличивается по мере понижения наружной температуры (рис. 4) и увеличения недогрева сетевой воды по отношению к расчетному температурному графику.

Из рис. 4 отчетливо видно, что потребление природного газа в сезон 1998-1999 гг. (линия 1) превышает расход природного газа за сезон 1997-1998 гг. (линия 2). Превышение потребления природного газа также меняется с понижением температуры наружного воздуха: расход природного газа за сезон 1998-1999 гг. превышает потребление природного газа в сезон 1997-1998 гг. на 34% при t_н.в.=10 ОС и на 55% при t_н.в.= - 31 ОС. Отклонение температуры сетевой воды в подающей магистрали от расчетной в сезон 1998-1999 гг. также больше, чем в предыдущий сезон (линия 1 на рис. 3). Это служит дополнительным подтверждением вывода о зависимости потребления природного газа от величины недоотпуска тепла системой централизованного теплоснабжения.

Определенное увеличение расхода газа бытовыми потребителями в зимнее время связано со снижением температуры используемой в быту питьевой воды. Однако весьма выраженная зависимость потребления газа от температуры наружного воздуха и величины недогрева сетевой воды показывает, что увеличение потребления газа обусловлено прежде всего компенсацией им недотопа на теплоисточниках.

На рис. 5 представлена зависимость потребления электроэнергии от температуры наружного воздуха за январь-апрель 1999 г. Исследование режимов потребления электроэнергии было проведено в нескольких жилых микрорайонах, подключенных к подстанции «Свияга» г. Ульяновска. Выбор районов для исследования объясняется тем, что в них практически отсутствует промышленная нагрузка, и поэтому легко выделить потребление электроэнергии на коммунально-бытовые нужды.

Величина перерасхода электроэнергии также определялась путем сравнения с месяцем, в котором перерасход отсутствовал. Можно предположить, что в апреле перерасхода электроэнергии не было, т.к. средняя температура наружного воздуха была t_HB = 7,2 ОС, а недотоп составлял всего несколько градусов. Потребление электроэнергии в январе на 28%, в феврале на 13%, а марте на 19% больше потребления электроэнергии в апреле. Таким образом, перерасход за четыре месяца составил 2550 тыс. кВт.ч или 13% от общего количества потребленной электроэнергии. Примерное количество жителей в исследуемых районах составляет 50000 человек. В таком случае перерасход электроэнергии за январь-апрель 1999 г. в целом по г. Ульяновску составит 34170 тыс. кВт.ч. Следовательно, за весь отопительный период (с сентября по апрель) было перерасходовано в два раза больше электроэнергии, т.е. 68340 тыс. кВт.ч.

Величину перерасхода электроэнергии также можно приблизительно оценить по нагрузке городских электросетей г. Ульяновска. По данным замеров [5] период «недотопа» характеризуется перегрузкой электросетей, которая достигает 30%.

Как уже отмечалось, в системах централизованного теплоснабжения многих городов фактически прекращено центральное качественное регулирование тепловой нагрузки. Они с трудом обеспечивают поддержание некоторой базовой нагрузки, характерной в нормальных условиях для начала и конца отопительного периода.

С другой стороны, наблюдается удивительная схожесть графиков потребления электроэнергии и природного газа (рис. 4 и 5) с графиком зависимости отопительной нагрузки от температуры наружного воздуха.

Из сопоставления этих графиков следует, что переменную часть графика тепловых нагрузок покрывают сами потребители путем увеличения расхода электроэнергии и природного газа, к которым имеют практически неограниченный доступ.

Можно сказать, что пиковыми источниками теплоты в городах в настоящее время стали системы газо- и электроснабжения.

Компенсация потребителями недотопа на теплоисточниках возможна благодаря относительно низким тарифам на электроэнергию и природный газ и отсутствию приборов коммерческого учета расхода газа.

Термодинамически использование природного газа и электроэнергии для отопления, как правило, неоправданно, поскольку соответствует по экономичности принципу так называемого раздельного энергоснабжения городов от конденсационных электростанций и котельных. Электроэнергия, используемая бытовыми потребителями для отопления, в основном вырабатывается на конденсационных тепловых электростанциях с КПД, не превышающим 40%.

система теплоснабжение город недотоп

При нормальном централизованном теплоснабжении от ТЭЦ электроэнергия вырабатывается комбинированным способом с КПД около 80%. Использование на ТЭЦ сожженного для отопления бытовых потребителей природного газа и топлива, затраченного на выработку потребленной для отопления электроэнергии, позволило бы на 15-20% увеличить общую выработку теплоты и существенно снизить величину недотопа при низких температурах наружного воздуха.

Таким образом, как говорили раньше, с народно-хозяйственной точки зрения, осуществляемая потребителям компенсация недотопа на теплоисточниках природным газом и электроэнергией крайне невыгодна.

При недоотпуске теплоты из систем централизованного теплоснабжения и компенсации его потребителями путем использования природного газа и электроэнергии происходит перераспределение затрат на теплоснабжение между энергоснабжающими организациями и потребителями.

Теплоисточники, покрывая минимум тепловой нагрузки, предъявляют к оплате потребителям счета за отпущенную теплоту без учета пониженного качества теплоснабжения. Этому способствует традиционная практика диктата поставщика-монополиста при заключении договоров: условия, касающиеся качества теплоснабжения, обычно не включаются в договоры [6]. Непосредственно жители оплачивают отопление независимо от количества и качества потребляемого тепла. Перерасход газа, который отпускается потребителям жилищно-коммунального сектора без приборного учета, ложится на газоснабжающие организации. У них увеличиваются «потери» газа пропорционально понижению температуры наружного воздуха, часть которых иногда удается переложить на промышленных потребителей. Перерасход электроэнергии жилищно-бытовым сектором оплачивается частично населением, частично городским бюджетом, которым обычно предусматриваются дотация значительной части стоимости электроэнергии, потребляемой населением. В большинстве городов бюджетные средства, предусмотренные на дотацию, своевременно не перечисляются электроснабжающим организациям, которые в итоге и несут основной ущерб от перерасхода электроэнергии на компенсацию недотопа в системах теплоснабжения.

Улучшение теплоснабжения городов, на наш взгляд, возможно только при ясном понимании сложившегося положения органами регионального и муниципального управления и при усилении их влияния на работу теплоснабжающих предприятий и организаций. Полная же нормализация теплоснабжения может быть обеспечена при укреплении государственных механизмов управления экономикой страны.

С другой стороны, радикально изменившиеся экономические условия едва ли делают возможным восстановление нормальной работы систем теплоснабжения в соответствии с ранее существовавшими принципами их построения и эксплуатации. Так, в настоящее время даже после преодоления экономического кризиса в стране будет невозможным возврат к ранее успешно применявшимся методам регулирования нагрузки теплоисточников и систем теплоснабжения. Непосредственное копирование зарубежных технологических и технико-экономических решений в отечественных системах теплоснабжения, как правило, невозможно в связи со значительными различиями в составе, типоразмерах и условиях эксплуатации отечественного и зарубежного оборудования. Все это делает весьма актуальным поиск новых технических, технологических и экономических решений по восстановлению и модернизации систем теплоснабжения, в том числе поиск решений концептуального характера.

Выводы

Разрушение государственных механизмов управления топливно-энергетическим комплексом, промышленностью и городским хозяйством привело к серьезным нарушениям теплоснабжения городов. В большинстве городов практически прекращено центральное качественное регулирование тепловой нагрузки в зависимости от температуры наружного воздуха.

Недоотпуск теплоты от систем централизованного теплоснабжения компенсируется потребителями путем увеличения использования природного газа и электроэнергией для отопления. Переменная часть графика тепловых нагрузок систем теплоснабжения в основном покрывается системами газо- и электроснабжения.

Компенсация потребителями недоотпуска тепла от ТЭЦ газом и электроэнергией в целом по городу приводит к значительному увеличению топливно-энергетических ресурсов, поскольку равноценна замене комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на раздельную.

Литература

Шарапов В. И. Особенности теплоснабжения городов при дефиците топлива на электростанциях// Электрические станции. 1999. №10.

Козин В.А. Организация, состояние и режим теплоснабжения г. Иваново в 1998 г. В кн. Энергетический ежегодник: Вып. 2//Под ред. А.В. Мошкарина. Иваново: РЭК- ИГЭУ, 1999.

Шарапов В.И. О причинах неудовлетворительного теплоснабжения города Набережные Челны// Материалы 2-го международного симпозиума по энергетике, окружающей среде и экономики. Том 2. Казань: КФМЭИ. 1998. С. 33-36.

Куликов А.И. Проблемы эксплуатации зданий при систематических нарушениях теплоснабжения (недотопах)// Энергосбережение в городском хозяйстве. Материалы Второй Российской научно-технической конференции, Ульяновск, 2000.

Константинов А.П. Вариант создания инвестиций в развитие городских электросетей// Инженерные проблемы конференции, Ульяновск, 1999 г.

Васильев В. И. Договор на теплоснабжение и вопросы энергосбережения// Энергосбережение в городском хозяйстве. Материалы Второй Российской научно-технической конференции, Ульяновск, 2000.

Размещено на Allbest.ru