Введение. 
Проблемы и перспективы развития теплофикационных систем городов

Развитие современной теплоэнергетики и обеспечение энергетической безопасности страны невозможно без разработки и внедрения новых энергоэффективных технологий. В большинстве городов России и стран ближнего зарубежья распространены крупные теплофикационные системы (ТС). В России примерно 35% тепловой энергии или около 6,3 млн ГДж в год вырабатывается в теплофикационных системах, теплоисточниками в которых являются ТЭЦ различной мощности.

Городская ТС представляет собой сложный технологический комплекс, состоящий из разнообразных установок и сооружений со сложной схемой внутренних и внешних связей. В ТС могут быть реализованы несколько различных схем распределения теплоты, могут найти применение разнообразные типы энергоустановок и теплообменных аппаратов. Большое многообразие внутренних взаимосвязей параметров, процессов и характеристик системы, а также внешних ее связей с другими объектами энергетического комплекса является отличительной особенностью современных ТС.

За последние десятилетия надежность и экономичность работы городских ТС ощутимо снизились. Сложное хозяйство систем теплоснабжения практически не обновлялось с середины 80-х гг. прошлого столетия, в последние годы ощутимо снизился и уровень эксплуатации теплосетевого хозяйства и теплопотребляющих установок. Большинство существующих ТС не могут оперативно реагировать на изменяющиеся погодно-климатические и технологические условия, отрегулировать тепловую нагрузку, обеспечить качественное теплоснабжение потребителей в требуемом объеме и поэтому проигрывают конкуренцию более простым и экономически привлекательным децентрализованным системам теплоснабжения, в которых отсутствует комбинированная выработка электрической и тепловой энергии.

Тем не менее, термодинамические преимущества теплофикации, основанной на комбинированной выработке электрической и тепловой энергии, неопровержимы. Для их полной реализации в современных экономических условиях требуется пересмотр подходов к обеспечению тепловых нагрузок потребителей и изменение структуры теплофикационных систем городов [1].

Работа отечественных ТС сопряжена с рядом проблем, обусловленных ослаблением государственного влияния на энергетику, повышением стоимости топливно-энергетических ресурсов, изношенностью тепловых сетей и оборудования, отсутствием инвестиций на техническое перевооружение и несоответствием традиционно применяемых технологий теплоснабжения современным научно-техническим и экономическим требованиям. Нерешенность этих технических и экономических проблем негативно сказывается на качестве и энергетической эффективности теплоснабжения.

Обследования показали, что более половины отечественных теплофикационных систем находятся в кризисном состоянии, что обусловлено использованием устаревшего оборудования, 50% износом тепловых сетей, низким уровнем культуры эксплуатации и практически полным отсутствием финансирования на реновацию [2, 3]. Кроме того, относительная экономия топлива от использования теплофикации уменьшилась, поскольку электрический КПД современных КЭС достигает 0,45, а КПД индивидуальных отопительных котлов на природном газе сравнялись с КПД энергетических котлов ТЭЦ. При этом увеличилась продолжительность окупаемости капиталовложений в ТЭЦ и тепловые сети. В некоторых регионах произошли крупные аварии магистральных теплопроводов во время поддержания в теплосетях высоких температур и давлений, т. е. в пиковый период.

В большинстве городских теплофикационных систем России применяется центральное качественное регулирование тепловой нагрузки на теплоисточниках, которое предусматривает изменение температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха при постоянном расходе теплоносителя. Основным преимуществом качественного регулирования тепловой нагрузки является стабильный гидравлический режим системы теплоснабжения.

В 50−80-е гг. прошлого века внедрению качественного способа регулирования способствовали низкие цены на топливно-энергетические ресурсы и отсутствие в связи с этим острой необходимости энергосбережения в энергетической отрасли. Кроме того, реализация количественного и качественно-количественного способов регулирования тепловой нагрузки была затруднена отсутствием или несовершенством приборов автоматического регулирования. Поэтому эти способы регулирования тепловой нагрузки не получили широкого распространения в отечественном теплоснабжении. В настоящее время в связи с радикально изменившимися экономическими условиями и появившимися новыми техническими возможностями внедрение в системах теплоснабжения этих способов регулирования позволяет добиться существенного энергосберегающего эффекта, повысить качество теплоснабжения [4].

В результате анализа состояния отечественных ТС и недостатков существующих технологий теплоснабжения сформулированы основные принципы, на которых должно основываться их развитие:

• 1. Изменение структуры покрытия пиковых тепловых нагрузок и повышение надежности ТС путем комбинированного использования централизованных и децентрализованных теплоисточников [1−4].
• 2. Рациональное распределение нагрузки между источниками теплоты и использование низкотемпературных энергоресурсов для обеспечения пиковой тепловой мощности [1, 2].
• 3. Переход к низкотемпературному теплоснабжению с количественными способами регулирования нагрузки [1−3].
• 4. Повышение энергетической и экономической эффективности теплоисточников, в том числе источников пиковой тепловой мощности [1, 2].
• 5. Снижение затрат на собственные нужды теплоисточников за счет совершенствования технологий резервного топливоснабжения.
• 6. Повышение надежности ТС путем совершенствования технологий противокоррозионной и противонакипной обработки теплоносителя [1, 2].

Эти принципы вписываются в концепцию развития теплоснабжения в России и в полной мере согласуются с положениями Федеральных законов № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ» и № 190-ФЗ от 27.07.2007 «О теплоснабжении».

теплофикационный технология теплоснабжение энергетический.