Лекция №18. Надёжность систем тепловых сетей
Вопросы лекции:
Введение
-
Структура теплопотребления Российской федерации
-
Характерные отказы тепловых сетей
Заключение
Введение
В 2004 году исполнилось 80 лет отечественному централизованному теплоснабжению. За прошедшие годы централизованное теплоснабжение и теплофикация стали одной из ключевых отраслей энергетики России. В настоящее время ими обеспечивается более 74 % потребности в тепле различных потенциалов и около 36 % в электроэнергии. Установленная электрическая мощность теплофикационного оборудования в целом по России более 65 млн. кВт
Все эти годы теплофикация городов и промышленных объектов развивалась нарастающими темпами. В процессе развития теплофикации страны были решены многие важные задачи, обеспечивающие прогресс этой отрасли энергетики. Базой современной теплофикации являются турбоагрегаты на высокие и закритические параметры пара единичной мощностью 80 – 250 МВт. Более 50 ТЭЦ имеют установленную мощность свыше 300 МВт, из них мощность 12 ТЭЦ превышает 600 – 700 МВт, а мощность четырёх станций равна 1 000 МВт.
Основная группа генерирующего теплофикационного оборудования - это агрегаты на давление свежего пара 13 МПа с температурой 555 0С. Наиболее мощным освоенным теплофикационным агрегатом, предназначенным для снабжения теплом больших жилых массивов в крупных городах, является турбина Т-250/300-240 блочной компоновки с котлами производительностью 950 – 1 000 т/ч. Эта турбина рассчитана на давление свежего пара 24 МПа и максимальную тепловую нагрузку отборов более 1 200 ГДж/ч. В Мосэнерго и Ленэнерго в 90-х годах работали 22 таких энергоблока общей мощностью 5,5 млн. кВт.
1. Структура теплопотребления Российской федерации
В настоящее время система теплоснабжения является одним из крупнейших в России потребителей органического топлива. Структура использования органического топлива показана в табл.1.
Структура потребления органического топлива для производства теплоты
Таблица 1
-
Производство теплоты по видам источников
Qуст
Qотп
Гкал/ч
%
млн. Гкал
%
Всего:
1367,0
100,0
2639,0
100,0
ТЭС всего, в том числе:
295,0
21,6
953,6
36,2
ТЭЦ ОП
173,3
12,7
648,1
24,6
ТЭЦ ПР
47,3
3,5
173,4
6,6
ГРЭС
74,4
5,4
132,1
5.0
Котельные всего, в том числе:
925,0
67.7
1222,5
46,2
большой мощности (более 116 МВт)
187,0
13,7
277,0
10,3
средней мощности (23-116 МВт)
240,0
17.6
367.2
13,9
малой мощности (менее 23 МВт)
498,0
36.4
578,3
22,0
Автономные теплогенераторы
116,0
8.5
360,0
13,6
Теплоутилизационные установки
25.0
1,75
93,2
3,5
Ядерные источники тепла
1.1
0,08
6,2
0.2
Электрокотлы
3,6
0,27
6.0
0,2
Геотермальные и солнечные установки
1.3
0,1
3,5
0,1
Более двух третей суммарного количества выработанной теплоты израсходовано на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и горячее водоснабжение жилых, общественных и промышленных зданий и передано потребителям с горячей водой. Структура теплопотребления в России показана на рис.1.
Централизация теплоснабжения, и особенно на базе комбинированного производства электрической и тепловой энергии, обеспечила значительную экономию органического топлива, улучшение экологической обстановки в крупных городах, сокращение затрат живого труда, создание более благоприятных условий для решения градостроительных проблем.
В то же время, централизованное теплоснабжение потребовало строительства разветвлённых тепловых сетей. В настоящее время в России построено и эксплуатируется более 260 тыс. км водяных тепловых сетей с диаметром труб от 50 до 1 400 мм. Эти сети часто строились при реализации принципа минимизации затрат при максимальном использовании местных строительных и изоляционных материалов. В результате российские тепловые сети оказались самыми дешёвыми и одновременно самыми ненадёжными городскими инженерными сооружениями. Установлено, что из-за низкой надёжности большинства тепловых сетей в российских городах затраты энергии на транспортирование и распределение теплоты от всех источников неоправданно велики1.
Рис.1. Структура теплопотребления Российской федерации: 1- городская промышленность; 2 - коммунально-бытовые нужды города; 3 – сельскохозяйственное производство; 4 – коммунально-бытовые нужды села
До недавнего времени многие технические и технологические решения, принимаемые при проектировании, сооружении и эксплуатации систем централизованного теплоснабжения (СЦТ), не учитывали требования по надёжности, которые часто в НТД просто не устанавливались.
В настоящее время коллектив сотрудников ряда институтов (головная организация –ЭНИН им. Г.М. Кржижановского) разработал комплекс нормативно- технической документации для решения задач оценки показателей надёжности СЦТ при проектировании и при эксплуатации2. Данный метод оценки надёжности, как и некоторые другие 3,4 , использует вероятностные показатели, которые получаются с использованием аппарата марковских процессов.