Обновление тепловых сетей. Х. Алимов
Халит Алимов,
руководитель Комитета по тепловым сетям НП «Российское теплоснабжение», г. Москва
Программы комплексного развития муниципальных образований должны включать планы модернизации тепловых сетей. Необходимо проводить аудит существующей инфраструктуры и мероприятия по повышению эффективности предприятий теплоснабжения.
Одним из важнейших достижений нашей страны в ХХ в., наряду с ликвидацией безграмотности, индустриализацией и полетами в космос, является создание в крупных населенных пунктах систем централизованного теплоснабжения. Протяженность тепловых сетей в них составляет десятки тысяч километров. Выбор комбинированного способа выработки тепло- и электроэнергии в наших географических и климатических условиях позволил обеспечить население электроэнергией и теплом в наиболее эффективном режиме сжигания топлива.
К сожалению, в течение предыдущего десятилетия не уделялось достаточного внимания поддержанию этого наследия в нормативном состоянии. Несмотря на внедрение новых передовых технологий для теплопроводов и значительные усилия специалистов по поддержанию работоспособности систем теплоснабжения в условиях недофинансирования, в целом техническое состояние данной сферы значительно ухудшилось.
Сегодня в новых рыночных условиях в стране наметился экономический подъем. Растет понимание того, что важно не только сохранить достигнутое, но и найти пути его эффективного развития. Особенно остро эти задачи стоят перед социальной сферой. Причем проблемы теплоснабжения здесь наиболее актуальны. Вот почему так важно сейчас, в условиях нарастающего дефицита энергоресурсов, наиболее эффективно распорядиться теми средствами, которые направляются на восстановление и развитие тепловых сетей.
Сократить издержки и повысить надежность
В настоящее время специалисты ОАО «ВНИПИэнергопром» и НП «Российское теплоснабжение» активно работают над тем, чтобы закончить подготовку «Программы обновления тепловых сетей» и осуществить ее внедрение. Программа позволит на базе имеющегося опыта применения передовых достижений в данной области оказать существенную помощь теплоснабжающим организациям и администрациям муниципальных образований. Данный документ должен стать составной частью или базой при подготовке Программы комплексного развития, которая в соответствии с Федеральным законом № 210-ФЗ должна быть разработана в каждом муниципальном образовании.
Остановимся коротко на основных положениях Программы. Такой документ в зависимости от условий конкретного муниципального образования или региона может состоять из различного количества необходимых мероприятий. Но в любом случае Программа должна включать:
- проведение энергоаудита;
- комплексное обследование состояния тепловых сетей;
- «инвентаризацию» тепловых сетей и документации на них;
- анализ имеющейся схемы теплоснабжения и выработку мероприятий для повышения ее эффективности;
- выбор маршрутов, типов прокладок теплопроводов и теплоизоляции для них;
- рекомендации по применению оборудования, выбору его производителей и поставщиков;
- расчет экономического эффекта от предлагаемых мероприятий.
Основная задача – уменьшить издержки за счет повышения надежности и долговечности трубопроводов и снижения тепловых потерь, уровень которых сегодня непозволительно высок. Пути решения данной задачи хорошо известны. Нужно контролировать параметры теплоносителя, чтобы поддерживать их на необходимом уровне. Особенно следует ужесточить параметры содержания кислорода в сетевой воде, а также поддерживать высокий уровень pH. Для тепловых источников средней и малой мощности, в которых традиционные установки подготовки воды высокозатратны и температура теплоносителя в сетях не превышает 130 ºС, хорошие результаты дает применение комплексонов (антинакипинов и ингибиторов коррозии). Условием успеха является тщательный и регулярный контроль химического состава теплоносителя для правильного и строго дозированного применения комплексонов.
Перспективный пенополиуретан
Снижению тепловых потерь способствует все более широкое использование труб с индустриальной полимерной изоляцией, в первую очередь из пенополиуретана. Такие трубы с нанесенной в заводских условиях изоляцией (предызолированные) имеют высокие теплоизоляционные характеристики. Это позволяет резко снизить тепловые потери и вести бесканальную прокладку со значительной экономией средств при строительно-монтажных работах, несмотря на достаточно высокую стоимость такого оборудования. Кроме того, при правильной организации производства предызолированных труб и тщательном соблюдении технологических процессов при их монтаже резко снижается аварийность тепловых сетей от наружной коррозии.
Рассмотрим подробнее идею, которая требует детальной проработки в ходе лабораторных испытаний. Это предложение обрабатывать поверхность стальной трубы антикоррозионной мастикой перед нанесением ППУ изоляции.
Предварительные лабораторные испытания показали, что адгезия ППУ к поверхности стальной трубы, обработанной антикоррозионной мастикой, остается такой же, как и к необработанной. Работоспособность системы оперативно-дистанционного контроля сохраняется в полной мере, несмотря на то, что сама мастика является диэлектриком.
Если испытания дадут положительный результат, применение антикоррозионных мастик при изготовлении предызолированных труб в ППУ изоляции позволит повысить защиту стальной трубы от наружной коррозии при повреждении полиэтиленовой оболочки. Вероятно, это также позволит отказаться от дорогостоящих дробеструйных установок, применяющихся для подготовки стальных труб к нанесению ППУ.
Значительная часть отечественных производителей труб в ППУ изоляции не всегда способна обеспечить высокое качество своих изделий и строительно-монтажных работ (СМР), особенно по заделке стыков труб. Причина состоит в том, что при организации такого производства требуются значительные затраты на закупку необходимого оборудования, создание собственных производственных лабораторий, обучение монтажников и контроль СМР.
В нашей стране банкиры не любят кредитовать производство (это слишком «длинные» деньги), поэтому существуют грабительские проценты. Однако это не должно слишком сильно отражаться на потребителях – теплоснабжающих организациях и населении. Есть примеры ответственных производителей предызолированных труб, которые сумели в тяжелых финансовых условиях самостоятельно оснастить производство соответствующим оборудованием и обеспечить высокое качество своих изделий.
Следует обратить внимание на трубы с заводской пенополимерминеральной (ППМ) тепловой изоляцией. Эта отечественная разработка менее популярна, чем иностранная технология с использованием ППУ изоляции. Нами изучен большой опыт применения труб в ППМ изоляции в некоторых регионах страны, например г. Екатеринбурге. Хотя показатели удельной теплопроводности таких труб на 15–20 % хуже по сравнению с ППУ изоляцией, но они не требуют существенных затрат для начала производства: расходы на покупку оборудования в десятки раз меньше. При сравнимой стоимости самих изделий прокладка трубопроводов в ППМ дешевле, чем в ППУ, за счет того, что затраты на заделку стыков в два-три раза меньше. Кроме того, наличие прочного внешнего слоя ППМ изоляции и отсутствие наружной полиэтиленовой оболочки (необходимой для ППУ изоляции) позволяют вести прокладку непосредственно в лотках непроходных каналов и засыпать грунт поверх труб, что очень удобно в условиях городской застройки.
В г. Екатеринбурге при бесканальной прокладке магистральные теплопроводы сооружаются в пенополиуретане (с более высоким уровнем теплоизоляции), а практически для всех разводящих и внутриквартальных сетей применяются трубы с ППМ тепловой изоляцией. Такое сочетание различных видов предызолированных труб представляется весьма перспективным.
Новое о хорошо забытом старом
Важной задачей при модернизации тепловых сетей является внедрение новых материалов для несущей (рабочей) трубы с целью уменьшения повреждений от внутренней коррозии. Сегодня значительно выросли объемы прокладок труб из новых материалов – сшитого полиэтилена или тонкостенной нержавейки в ППУ изоляции, которые выпускаются в виде длинных гибких рукавов. Преимуществами таких труб являются отсутствие промежуточных стыков и высокая технологичность при укладке. Однако необходимо отметить и «минусы»: ограничения по выпускаемым диаметрам и температуре применения (в случае с трубами из сшитого полиэтилена – до 95 ºС), а также достаточно высокая стоимость.
К сожалению, из-за сложности проведения сварки при монтаже пока не оправдались в полной мере ожидания, связанные с применением в тепловых сетях труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ).
В этой связи особое значение приобретает использование новых трубных сталей, которые в максимальной степени удовлетворяли бы требованиям тепловых сетей. Сегодня в стране нет ни одной марки стали, ни одного нормативного документа на металл или трубы, который максимально учитывал бы требования теплоснабжения. Конечно, 20–30 лет тому назад никто всерьез не задумывался об этих проблемах. И специалисты отрасли привыкли лишь сетовать на плохие трубы, не занимаясь глубоким изучением причин происходящего.
Правда, существуют технические условия (ТУ), выпущенные в 2005 г. Волжским трубным заводом (ВТЗ) и Выксунским металлургическим заводом (ВМЗ). В данных ТУ указано, что они выпущены «для коммунального теплоснабжения». Но в этих нормативных документах речь идет о материалах «для нефтегазопроводов» (Ст. 3, Ст. 20, Ст. 17Г1С, 17Г1СУ и т. п.), которые давно известны и широко применяются. Но они никогда не разрабатывались специально для теплоснабжения. В указанных нормативных документах не отражены особые требования для работы в тепловых сетях. Это означает, что на трубопрокатных заводах то, что является «некондицией» для нефтяников и газовиков, отправляется в тепловые сети – «на воду».
Однако необходимо понять, что теплоснабжение – такая же важная отрасль, как газо- и нефтедобыча. Теплоснабжению нужна своя «коммунальная» трубная сталь, которая должна соответствовать ряду требований и иметь высокие показатели пластичности, свариваемости, циклической трещиностойкости и коррозионной стойкости.
Цена таких труб будет немного выше, но это не критично, так как в построенном трубопроводе стоимость стальной трубы составляет 5–15 % (в зависимости от диаметра). Остальная часть – проектные, строительно-монтажные работы и т. п. Даже если сама труба будет дороже на 30–40 %, то стоимость трубопровода вырастет всего на 4–6 %. Но за счет увеличения срока службы теплопровода на несколько лет будет достигнут существенный экономический эффект.
Ученые-металлурги хорошо представляют себе, как этого добиться. А металлургические предприятия технически готовы к выпуску подобной продукции и заинтересованы (заявляю со всей ответственностью) в подобных заказах, конечно, при условии необходимых объемов. Таким образом, дело за теплоснабжающими предприятиями. Им нужно организоваться и решить вопрос: как заинтересовать металлургические предприятия единым заказом на десяток (а лучше несколько десятков тысяч) т труб? Ведь по отдельности даже крупные теплоснабжающие компании в качестве отдельных заказчиков металлургам не очень интересны.
Диагностика должна быть комплексной
Теплоснабжение в рыночных условиях невозможно без технической (приборной) диагностики трубопроводов. В настоящее время крупные аварии случаются намного реже, чем в 1990-е годы. И задачи технической диагностики сегодня от простого анализа состояния или исследования ресурса теплосетей смещаются в сторону планирования и эффективного использования финансовых средств на ремонтные кампании.
Диагностика трубопроводов должна быть комплексной, чтобы методы диагностирования, различные по степени охвата, дополняли друг друга. Это позволит получить наиболее достоверный результат.
В первую очередь, необходимо широко применять средства вычислительной техники и программного обеспечения с целью:
- приведения в порядок технической документации на тепловые сети;
- ведения статистического учета отказов и повреждений;
- ведения различных баз данных;
- внедрения геоинформационных систем;
- создания электронной модели схемы теплоснабжения.
На следующем этапе целесообразно проводить, особенно в крупных населенных пунктах, ежегодную тепловизионную аэрофотосъемку, которая по тепловыделениям позволяет выявлять аварийно-опасные участки тепловых сетей.
На третьем этапе с помощью инструментальной проверки можно сделать вывод о состоянии изоляции и несущей (рабочей) трубы, пригодности к дальнейшей эксплуатации или необходимости перекладки отдельных участков тепловых сетей. Для этих целей существует ряд методов (акустический, акустической эмиссии, диагностические снаряды и т. д.) и соответствующих приборов и оборудования, которые позволяют выявить как существующие повреждения теплопроводов, так и потенциально опасные участки. Такие работы выполняют специализированные организации. В ряде крупных компаний созданы собственные передвижные лаборатории, укомплектованные специальным оборудованием, с прошедшими обучение сотрудниками.
На четвертом этапе должны быть созданы группы диагностики в эксплуатационных районах, оснащенные акустическими течеискателями, компактными ультразвуковыми толщиномерами, контроллерами pH и т. д. Опыт подобной организации работы показал высокую эффективность.
Стандарты для теплоснабжающих организаций
В настоящее время в энергетике идет процесс реализации Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании». В соответствии с этим документом и решением Правления РАО «ЕЭС России» специалистами ОАО «ВНИПИэнергопром» и НП «Российское теплоснабжение» ведется активная работа по подготовке группы стандартов организации ОАО РАО «ЕЭС России» – «Системы теплоснабжения». В эту группу входят 10 стандартов, в которых, в свете нового законодательства, будут отражены следующие вопросы:
- создание, эксплуатация и техническое обслуживание систем теплоснабжения и тепловых сетей;
- охрана труда;
- поставка оборудования и комплектующих;
- условия предоставления тепла потребителям.
К этой работе удалось привлечь большой круг специалистов, ведущих научных и производственных организаций в области создания и эксплуатации систем теплоснабжения. Во многом затронутые в данной статье вопросы найдут отражение в разрабатываемых документах. Они должны стать базой для создания национальных стандартов в области теплоснабжения и в максимальной степени способствовать успешной работе теплоснабжающих организаций в современных рыночных условиях.
На основе имеющегося опыта НП «Российское теплоснабжение» готово оказать помощь или разработать стандарты для теплоснабжающих организаций.