Раздел 4. Предложения по строительству, реконструкции и техническому перевооружению источников тепловой энергии

Раздел 4. Предложения по строительству, реконструкции и техническому перевооружению источников тепловой энергии

4.1. Варианты развития системы теплоснабжения г. Пятигорска

Текущее состояние системы теплоснабжения г. Пятигорска характеризуется

следующими условиями:

- отсутствие в целом по городу дефицита тепла и наличие резерва тепловой мощности существующих источников тепла в размере 133,11 Гкал/ч.

- наличие дефицита тепла в зонах новой многоэтажной застройки;

- размещение вне радиуса эффективного теплоснабжения действующих котельных новых детских садов, размещаемых среди индивидуальной жилой застройки;

- низкая экономичность действующих в городе котельных. Причиной является то, что 36% котельных выработало свой ресурс, высокая себестоимость вырабатываемой тепловой энергии, вследствие чего часть котельных являются убыточными.

Причинами высокой себестоимости тепловой энергии являются:

а) высокий процент (до 9% и до 50%) в структуре тарифа на тепловую энергию составляют затраты на покупку электроэнергии для транспорта тепла и природного газа для выработки тепла;

в) отсутствие на теплоисточниках города электрогенерирующего оборудования;

г) низкая степень надежности транспорта тепла из-за значительного износа тепловых сетей, отработавших более 20 лет.

Вариант но, рассматривается обеспечение теплом потребителей в зоне централизованного теплоснабжения с тепловой нагрузкой в размере 3,737 Гкал/ч.

Предварительно, с заинтересованными организациями: Администрация города Пятигорска, ООО "Пятигорсктеплосервис", ООО "Объединение котельных курорта" Обособленное подразделение г. Пятигорска, ООО "Энергия", ООО "Энергетик",ООО ПТЭК, санаторий "Тарханы" для рассмотрения в Схеме в составе "Акта выбора вариантов разработки схемы теплоснабжения города Пятигорска" были согласованы четыре возможных варианта развития системы централизованного теплоснабжения города:

Вариант 1, предусматривающий модернизацию отдельных существующих источников выработки тепловой энергии и участков тепловых сетей с заменой оборудования на энергоэффективное без изменения существующей схемы.

Вариант 2, предусматривающий частичное изменение существующей схемы с перераспределением нагрузки между источниками тепловой энергии, закрытием нерентабельных котельных.

Вариант 3, предусматривающий строительство новых источников комбинированной выработки энергии, на базе когенерационных установок на свободных площадях и площадях существующих котельных.

Выбор мощности электрогенерирующего оборудования осуществлялся из условия обеспечения его загрузки в средне-зимнем режиме, то есть с оптимальным коэффициентом теплофикации 0,4.

Вариант 4, предусматривающий применение комплексного решения вопроса теплоснабжения города по различным вариантам, указанным выше, с внедрением на источниках тепловой энергии и у потребителей энергосберегающих мероприятий, повышающих энергоэффективность теплоисточников и снижающих потери тепловой энергии.

Вариант 4 предусматривает:

- решения по повышению эффективности системы теплоснабжения, которые применяются во всех рассмотренных ранее вариантах;

- установка электрогенерирующего оборудования на наиболее подходящих для этой цели источниках тепла (имеющих значительную нагрузку горячего водоснабжения) и с электрической мощностью, обеспечивающей собственные нужды города в электроэнергии;

- расширение зон действия источников с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии;

- вывод из работы низко экономичных теплоисточников; со строительством на их месте новых с энергоэффективным оборудованием или переключение их тепловых нагрузок на более экономичные теплоисточники;

- реконструкция тепловых сетей для подключения новых потребителей и повышения надежности теплоснабжения;

- повышение качества сетевой воды путем установки современных систем ХВО;

- автоматизация котельного и сетевого оборудования.

4.2. Обоснование выбора рекомендуемого варианта

Предлагаемые варианты содержат следующие пути оптимизации работы системы теплоснабжения г. Пятигорска:

а) доведение технического состояния сохраняемого существующего оборудования до нормативных требований с повышением эффективности его работы;

б) замены низко экономичного оборудования на энергоэффективное, работающее на природном газе;

в) закрытие неэффективных подвальных котельных с передачей их тепловой нагрузки на более эффективные источники тепла или строительство новых БМК;

г) комбинированная выработка тепловой и электрической энергии;

д) повышение надежности системы теплоснабжения за счет:

- увеличения в последующие годы объемов замены теплопроводов, выработавших свой ресурс;

- обеспечения требуемого по нормативам резервирования подачи тепла.

Тепловая нагрузка в сетевой воде потребителей г. Пятигорска на 2029 год определена в размере 426,02 Гкал/ч (с учетом тепловых потерь), в том числе в зонах централизованного теплоснабжения - 379,17 Гкал/ч, индивидуального теплоснабжения - 46,85 Гкал/ч.

Учитывая неудовлетворительное текущее состояние большинства теплоисточников города, по всем вариантам предусматривается их реконструкция с доведением состояния оборудования до паспортного, а в случае невозможности выполнения такой реконструкции, замена оборудования на энергоэффективное и технически совершенное.

По всем вариантам развития системы теплоснабжения города одинаково предусматривается обеспечение теплом новых зон застройки города с суммарной тепловой нагрузкой в сетевой воде 138,28 Гкал/ч, обеспечиваемой от следующих источников тепла.

Предложения по величине необходимых инвестиций в строительство, реконструкцию и техническое перевооружение источников тепловой энергии, тепловых сетей, насосных станций и тепловых пунктов сформированы на основе мероприятий, прописанных в разделе 4 "Предложения по строительству, реконструкции и техническому перевооружению источников тепловой энергии" и разделе 5 "Предложения по строительству и реконструкции тепловых сетей".

Оценка стоимости капитальных вложений по каждому объекту рассчитывается на основе укрупненных средних ценовых предложений организаций на российском рынке. Расчеты производятся на основе следующих данных, указанных в ценах 2017 года:

- Строительство когенерационной установки "под ключ" - 30 млн. руб. за 1 МВт;

- Строительство блочно-модульной котельной "под ключ" - 5,5 млн. руб. за 1 Гкал/ч;

- Реконструкция котельной - 2,5 млн. руб. за 1 Гкал/ч;

- Цена трубопровода варьируется в зависимости от диаметра, материала и способа прокладки и в среднем берется в размере 12 млн. руб. за 1 км.

Точный объем финансовых средств необходимо уточнять по факту принятия решения о строительстве и реконструкции каждого объекта в индивидуальном порядке на основе проектно-сметной документации.

4.3. Предложения по строительству новых и реконструкции существующих источников тепла по рекомендуемому варианту

4.3.1. Предложения по реконструкции и модернизации существующих источников тепловой энергии для повышения экономичности и надежности их работы:

Замена котлов в существующих котельных и наращивание их установленной мощности. Проведенный анализ показал, что уровень использования мощности в котельных, где предполагается замена котлов, достаточно высок (см. рис. 4.1).

Кроме того, срок службы большинства котлов в котельных, где предполагается их замена, составляет 25-30 лет. Это свидетельствует об их высоком износе, как моральном, так и физическом, что обуславливает значительную энергоемкость и трудоемкость производства тепловой энергии.

"Процент использования мощности по котельным"

Рис.4.1. Процент использования мощности по котельным

Котельные "Мотель", "Туркомплекс Озерный", "РКМ", "Калинина, 42а" работают на пределе установленной мощности. Остальные котельные приближаются к 60-70% границе использования установленной мощности, за исключением котельных "Белая Ромашка", "ВАО Интурист". При 30-ти процентном нормативе резервирования установленной мощности можно говорить о том, что указанные котельные работают также на пределе установленной мощности.

Замена котлов и увеличение мощности котельных "Фирма "Кавказ" и ВАО "Интурист" обусловлено многоквартирным жилищным строительством, запланированным на территории района Новопятигорский.

Например, стоимость замены одного котла мощностью 8 Гкал/час, включая монтажные, наладочные работы и демонтаж старого котла, составит 20 млн. руб.

Предполагается произвести замену котлового оборудования на объектах теплоснабжения, где оборудование в эксплуатации находится более 30 лет (таблица 7.1 "Объем инвестиций в строительство, реконструкцию и техническое перевооружение источников теплоснабжения").

Проведение указанных мероприятий обусловлено уровнем износа указанных объектов теплоснабжения более 85%. Кроме того, как свидетельствуют отчеты о результатах технического обследования указанных объектов теплоснабжения, фактические характеристики оборудования не соответствуют проектным данным и современным требованиям эксплуатации котельного оборудования.

Например, стоимость замены одного котла мощностью 8 Гкал/час, включая монтажные, наладочные работы и демонтаж старого котла, составит 20 млн. руб.

Ориентировочные капитальные вложения составят - 657,02 млн. руб.

4.3.2. Предложения по децентрализации существующего теплоснабжения и перевод ряда объектов на теплоснабжение от индивидуальных БМК.

1. На протяжении многих лет объекты здравоохранения, снабжающиеся тепловой энергией от котельной "Мотель" по ул. 295 Стрелковой Дивизии, 3, расположенные в районе Лермонтовского разъезда (Психоневрологический диспансер, Кожно-венерологический диспансер, Инфекционный диспансер) не имеют гарантированного теплоснабжения в связи с большим износом участка теплотрассы, проходящего под железной дорогой и постоянно подверженному воздействию блуждающих токов. В случае порыва данного участка в отопительный период может привести к полному отключению объектов здравоохранения с постоянным присутствием больных людей. Кроме того, ввиду большой протяженности - 1262 м, Общество несет потери в тепловых сетях, которые также включены в тариф на тепловую энергию. В 2019 - 2020 году предполагается строительство и ввод в эксплуатацию БМК, установленной мощностью 1,2 МВт.

2. Удаленность теплотрассы до жилого дома Ермолова, 225 от теплоснабжающей котельной "Трампарк - Скачки" составляет 650 м. Кроме того, теплотрасса проходит под трамвайными путями и вдоль железнодорожного полотна. Наличие блуждающих токов, а также постоянное подтопление грунтовыми водами вызывают коррозию металла, приводят к ежегодным аварийным затратам по ремонту теплотрассы и большими потерями тепла.

3. Протяженность теплотрассы от теплоснабжающей котельной "Белая Ромашка" до детского сада N 4 и жилых домов по ул. Аллея Строителей, 2/1 и 2/2 составляет 1150 м, что приводит к большим потерям тепла и дополнительным потерям напора в трубопроводах. В результате чего, возникает необходимость в установке на котельной насосов с большим напором для увеличения рабочего давления в целом по котельной, что приводит к дополнительному износу прочности металла и увеличивает аварийность в отопительный период по всему району.

4. Удаленность теплотрассы до жилых домов по ул. Шатило от теплоснабжающей котельной "БАМ-1576" составляет 774 м в 4-х трубном исполнении, что приводит к большим потерям тепла и падению давления теплоносителя на границе отпуска тепловой энергии, а это в свою очередь ведет к увеличению электрической мощности сетевых и подпиточных насосов. Кроме того, теплотрасса проходит по частным территориям и доступ к ней для обслуживания ограничен. Общество регулярно на данном участке теплотрассы проводит работы по восстановлению тепловой изоляции, в виду постоянного ее повреждения.

5. Теплоснабжение здания общеобразовательной школы N 23 по ул. 8-ая линия, 54 в настоящее время осуществляется от котельной "Станкоремзавод" по ул. Ясная, 7. Удаленность теплотрассы до здания школы от теплоснабжающей котельной составляет 498 м, большая часть теплотрассы проходит по территории частных домовладений под существующими постройками и находится в аварийном состоянии, что делает невозможным проводить аварийные работы по его замене. Кроме того, приводит к большим потерям тепла и падению давления теплоносителя на границе отпуска тепловой энергии, а это в свою очередь ведет к увеличению электрической мощности сетевых и подпиточных насосов.

6. Теплоснабжение зданий общеобразовательной школы N 1 по пр. 40 лет Октября, 99 в настоящее время осуществляется от котельной "Дом Советов" по ул. К. Хетагурова, 9. Тепловой ввод находится в аварийном состоянии, проходит по территории частных домовладений под существующими постройками, что делает невозможным проводить работы по его замене. В настоящее время отсутствует гарантия безаварийной поставки тепловой энергии в здания школы N 1. Кроме того, имеется перспектива строительства спортивного зала на территории школы и увеличение присоединенной нагрузки на нужды отопления и горячего водоснабжения.

Установка на данных объектах БМК, оснащенных современным энергосберегающим оборудованием, позволит сэкономить средства на всех этапах, начиная от проектирования и заканчивая их эксплуатацией. Максимальная готовность котельной: монтаж заключается только в подводке внешних коммуникаций.

Полная автоматизация процессов, многоуровневая система контроля позволяет эксплуатировать котельные без обслуживающего персонала. Отказ от существующих магистральных сетей теплоснабжения позволит снизить эксплуатационные затраты и улучшить качество снабжение потребителей тепловой энергией.

Ориентировочные капитальные вложения составят - 52,42 млн. руб.

4.3.3. Предложения по выводу из эксплуатации подвальных котельных с переключением потребителей в зону теплоснабжения других объектов, либо путем строительства новых БМК

В соответствии с требованиями п. 1.7 СНиП II-35-76* "Котельные установки" (СП 89.13330.2012) размещение котельных, встроенных в многоквартирные жилые дома и здания не допускается.

1. Котельная "Калинина, 42а", ул. Калинина, 42а - подвальная котельная в здании общежития ПГЛУ Котельная "Калинина, 42а" переносится в зону действия котельной "РКМ" с монтажом нового оборудования. Оборудование котельной "Калинина, 42а" предлагается демонтировать. Теплотрассы котельных могут быть объединены через существующую перемычку. Предлагается демонтировать существующее оборудование котельной РКМ и на этом же месте установить котлы на объединенную нагрузку 5,73 Гкал/ч (6,65 МВт/ч).

2. Котельные "Кирова, 33", "Рубина, 2" находятся в подвальных помещениях общественных зданий и поставляют тепло не только на эти здания, но и на жилые дома, поэтому предполагается строительство новых отдельно стоящих БМК, установленной мощностью - 0,431 Гкал/ч (0,5 Мвт), 0,344 Гкал/ч (0,4 МВт) соответственно.

3. Котельные "Соборная, 7", "Соборная, 15" находятся в полуподвальных помещениях жилых домов. Предполагается строительство новой одной замещающей БМК на суммарную тепловую 0,512 Гкал/ч (0,6 МВт).

Ориентировочные капитальные вложения составят - 35,49 млн. руб.

4.3.4 Предложения по строительству новых объектов теплоснабжения

1. Взамен котельной "Грязелечебница", пр. Кирова, 67 - оборудование и здание которой находится в аварийном состоянии и в аренде от частного лица, и в целях обеспечения тепловой энергией жилищного фонда, государственных, муниципальных предприятий и социальных объектов города - построить новую БМК в районе ул. Козлова, 30, или в месте, выделенном городом под застройку.

2. Строительство БМК по ул. Власова, 51. Жилой дом в настоящее время получает теплоснабжение от котельной воинской части, которая не может обеспечить теплоноситель надлежащего качества. Из-за многочисленных жалоб жителей на отсутствие теплоснабжения дома - принято решение о строительстве блочно-модульной котельной.

Ориентировочные капитальные вложения составят - 58,53 млн. руб.

4.3.5. Предложения по реконструкции существующих теплоисточников для организации на них комбинированной выработки тепловой и электрической энергии

Согласно ФЗ-190 "О теплоснабжении" ст. 3 "Общие принципы организации отношений и государственной политики в сфере теплоснабжения" в Схеме теплоснабжения необходимо обеспечить приоритетное использование комбинированной выработки электрической и тепловой энергии.

Газопоршневые установки используются в качестве автономного источника электроснабжения, а также как аварийный источник электроэнергии. Кроме того, указанные агрегаты могут использоваться в параллельной работе с существующими сетями, когда часть электроэнергии приобретается у централизованного источника электроснабжения, а часть от газопоршневой установки.

Для котельных целесообразность использования газопоршневых установок обусловлена следующими факторами:

- увеличение энергопотребления в связи с заменой котлов в основных котельных, затруднительно в связи с дефицитом энергии во внешних сетях;

- текущее энергопотребление в составе эксплуатационных затрат значительно растет вследствие увеличения тарифов на электрическую энергию.

Внедрение газопоршневых установок в котельных, обслуживаемых организацией, позволит сократить потребление электроэнергии на 10-15%.

Снижение удельных эксплуатационных затрат теплового хозяйства предприятия, включая затраты на энергоносители на производство и передачу тепловой энергии - внедрение когенерационных установок в котельных "М-н Бештау", "Белая Ромашка", "Новая Оранжерея" и ООО "Энергетик" "Машук".

Потребление электроэнергии по выбранным объектам составляет 7 240 551 кВт или 50% от общего годового потребления всеми котельными предприятиями. Внедрение когенерационных установок на объектах позволит снизить затраты по энергоносителям на 25-30%.

Кроме того, внедрение когенерационных установок позволит решить вопрос использования резервного источника питания, а в поселке Энергетик создаст дополнительный источник электроэнергии.

Для удобства сравнения представлена таблица 4.1 параметров газопоршневых и газотурбинных станций:

Таблица 4.1

Параметр	ГПУ (поршневые)	ГТУ (турбины)
Площадь под установку	Довольно большая, монтаж в контейнерах на специально подготовленной площадке	Маленькая, возможность монтажа на крышах зданий
Стоимость за кВт мощности	400-600	1000-1400
Экономичность общая по теплу и электричеству, КПД с когенерацией	Высокая (до 85%)	Высокая (до 85%)
Экономичность на кВт, КПД по электричеству	Высокая 40-47%	Высокая 17-36%
Стоимость обслуживания	Нормальная	Низкая
Удобство использования	Нормальная	Высокая
Мобильность на нагрузку	Нормальная (15-1105)	Высокая (2-110%)
Быстрота запуска	Нормальная	Нормальная
Наброс нагрузки	Высокая	Высокая
Наработка на отказ	40-100 тыс. часов	30-60 тыс. часов
Соотношение электричество/тепло	1/1,15	1/1,25
Требования к газу	Низкое	Высокое
Экологичность	Высокая	Высокая
Шумность	Нормальная	Низкая

Для оценки капитальных затрат на внедрение газопоршневых установок применялся метод сравнительного анализа приведенных инвестиционных затрат в зависимости от мощности газопоршневого агрегата. Зависимость стоимости установки от мощности агрегата, построена на основе обобщенных данных уже реализованных проектов, а также данных проектных и строительных организаций

"Зависимость затрат на внедрение газопоршневого агрегата, включая монтажные и пуско-наладочные работы, от его мощности"

Рис. 4.5. Зависимость затрат на внедрение газопоршневого агрегата, включая монтажные и пуско-наладочные работы, от его мощности

На основе представленной модели (рис. 4.5) стоимость внедрения газопоршневых установок составит за период реализации этапов Схемы 102 млн. руб.

4.3.6. Предложения по замене существующих насосных агрегатов с внедрение частотных регуляторов

Повышение ресурсной эффективности системы теплоснабжения возможно за счет оптимизации нерациональных затрат, что связано в первую очередь с установкой менее энергоемкого оборудования (соответствующего загрузке), а также использования системы автоматического контроля и управления технологическим процессом производства тепловой энергии, основанной на преобразователях частоты (частотных регуляторах), аппаратах плавного пуска электромоторов.

"Зависимость мощности электродвигателя привода насоса от его производительности"

Рис. 4.6. Зависимость мощности электродвигателя привода насоса от его производительности

Внедрение частотных преобразователей позволяет автоматически поддерживать технологические параметры производственного процесса (давление, расход ресурсов, температура и пр.) за счет скорости регулирования вращения двигателя, что позволяет сократить потребление электроэнергии до 10-20%.

При этом одновременно обеспечивается:

- уменьшение удельного расхода топлива;

- "мягкий" пуск двигателя, увеличивающий срок его службы, а также запорно-регулирующей арматуры;

- повышение эффективности защиты электродвигателя от перегрузки, обрыва фаз;

- оптимизация технологических процессов;

- оптимизация количества дежурного и ремонтного персонала.

Описание мероприятий и инвестиций, необходимых для их осуществления, представлены в Таблице 4.2.

Описание мероприятий и инвестиций, необходимых для их осуществления

Таблица 4.2

	Мероприятие	Ед. измер.	Кол-во	Инвестиции, млн. руб. (без учета НДС)
ООО "Пятигорсктеплосервис"
1	Замена котлов КВГМ-20; КВГМ-10; ТВГ-8; ТВГ-4; ТВГ-3, ТВГ-1,5; ТВГ-0,75; КВС-2,9, КВ-1/95, на современные котлы с модулируемыми газовыми горелками Cibunigas с установкой автоматики регулирования	колич. котлов, шт	64	647,02
2	Внедрение газопоршневых установок 3х 400 кВт	колич. котельных, шт	3	54
3	Строительство БМК	объектов	7	146,44
4	Замена энергоемких сетевых насосных агрегатов на насосную станцию со шкафом управления и частотным преобразователем (Wilo, Grundfoss) в котельной "Новая Оранжерея"	колич. насосов, шт	29	50,22
5	Установка приборов учета	шт.	59	13,24
	Итого по ООО "Пятигорсктеплосервис"			910,92
"Машук" ООО "Энергетик"
1.	Замена энергоемких сетевых насосных агрегатов на насосную станцию со шкафом управления и частотным преобразователем (Wilo, Grundfoss) в котельной. Установка ПЧ на дымососах котлов	колич. насосов, шт количество дымосос, шт	2	5,186
2.	Замена горелок котлов на модулируемые газовые горелки Cibunigas	шт	2	9,66
3.	Установка котла на летний режим работы	шт	1	10
4.	Внедрение газопоршневых установок 4х400кВт	шт	4	48
	Итого по "Машук" ООО "Энергетик"			72,85
	Итого по теплосетевым организациям:			983,77

Необходимо отметить, что состав оборудования должен быть уточнен на последующих стадиях проектирования.

Ориентировочные затраты определены в ценах 2017 года.