CC BY
46
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
УДК 620.9
НАДЕЖНОСТЬ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ КАК ФАКТОР ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЕЛИТЕБНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Н.Д. Разиньков
Рассмотрена надежность теплоснабжения как фактора энергетической безопасности селитебных территорий, приведены основные причины аварий, поставлен вопрос о путях и способах управления энергетической безопасностью для конкретных объектов защиты в Воронежской области.
Ключевые слова: теплоснабжение, надёжность, категорирование котельных, дерево событий.
вероятность аварии,
Согласно имеющимся нормативам [1] теплоснабжающая организация начинает и заканчивает отопительный период в сроки, установленные уполномоченным органом, при этом начало отопительного периода устанавливается при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +8 оС, а конец отопительного периода - при среднесуточной температуре наружного воздуха выше +8 оС в течение 5 суток подряд.
Несмотря на то, что Воронежская область находится в самой южной части Центрального федерального округа, климат региона является умеренно-континентальным. Отопительный период составляет 6-7 месяцев, при этом средняя температура января колеблется от -10,9 оС на северо-востоке до -8,2 оС на юго-востоке. Абсолютный минимум температуры воздуха может достигать от -36 до -41 оС, однако такие низкие температуры наблюдаются очень редко, менее чем в 5 % лет. В 90 % лет абсолютный минимум бывает от -22 до -28 X [2].
Данная климатическая характеристика отопительного сезона региона позволяет сделать вывод о важности надёжной работы системы теплоснабжения в отопительный период, беспрерывной выработки и доставки теплоносителя с заданными параметрами до отапливаемых объектов в населённом пункте с централизованным теплоснабжением.
Российским законодателем введены дефиниции [3]:
- теплоснабжение - обеспечение потребителей тепловой энергией, теплоносителем, в том числе поддержание мощности;
- система теплоснабжения - совокупность источников тепловой энергии и теплопотребляющих установок, технологически соединенных тепловыми сетями;
- объекты теплоснабжения - источники тепловой энергии, тепловые сети или их совокупность;
- надежность теплоснабжения -характеристика состояния системы теплоснабжения, при котором обеспечиваются качество и безопасность теплоснабжения.
Согласно приведённым дефинициям при исследовании фактора надёжности безаварийного функционирования системы теплоснабжения целесообразно структурно представить эту систему для уяснения слабых звеньев в реально работающей системе теплоснабжения социальных объектов и экономически значимых производственных объектов.
Основными звеньями системы
теплоснабжения (рис. 1) являются:
- котельная (К) (ГРЭС, ТЭЦ, различные виды котельных) (1);
- тепловая сеть (ТС) (2);
- тепловой пункт (ТП) (3);
- потребитель тепловой энергии (ПТЭ) (4).
Рис. 1. Структурная схема системы теплоснабжения.
Производитель тепла не может обойтись без воды для подпитки системы теплоснабжения, без электроэнергии для работы котельного оборудования и теплового пункта, и, естественно, газа, в том числе резервного топлива (если оно предусмотрено).
Внешние воздействия учтены только для тепловой сети как наиболее вероятное место воздействия на систему теплоснабжения - это природные и техногенные воздействия.
Из структурной схемы системы теплоснабжения (Рн) вероятность нормативного теплоснабжения составит:
Рн = Р1Р2Р3Р4 (1)
где Р1 означают вероятности безотказной работы отдельных структурных элементов, в том числе Р4 означает вероятность приёма теплоэнергии потребителем (ТПЭ), т.е. вероятность исправности разводящих сетей.
Определение вероятности безотказной работы отдельного структурного элемента заключается в построении либо дерева событий, либо соответствующего дерева отказов, либо их совокупности. Ростехнадзором этот вопрос давно методически разъяснён, например, в РД 03-418-01 «Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов».
Отдельно требуется рассмотреть внешние источники влияния на безопасную работу тепловой системы. На структурной схеме показано только внешнее природное и техногенное воздействие на тепловые сети как наиболее вероятное с точки зрения уязвимости. При этом под внешними природными воздействиями подразумеваются, в первую очередь, погодные опасные явления и экзогенные процессы [4].
Как федеральная, так и региональная практика эксплуатации тепловых систем говорят о том, что основными причинами аварийных ситуаций являются:
- отсутствие единой государственной политики поддержки и стимулирования совместной выработки тепловой и электрической энергии;
- отсутствие перспективных генеральных планов, муниципальных энергетических планов и обновлённых схем теплоснабжения в большинстве населённых пунктов;
- избыточная централизация некоторых систем теплоснабжения;
- высокий уровень потерь в тепловых сетях;
- высокая изношенность тепловых сетей и постоянный рост количества сетей, нуждающихся в замене или капитальном ремонте;
- нехватка квалифицированных кадров, в особенности в системах теплоснабжения небольших поселений;
- отсутствие приборного учёта потребления топлива и отпуска тепловой энергии на значительном количестве котельных;
- низкий уровень автоматизации в системах теплоснабжения большинства населённых пунктов;
- высокий уровень затрат на эксплуатацию тепловых сетей (около 50 % всех затрат в системах теплоснабжения);
- нарушение гидравлических режимов тепловых сетей;
- неисполнение температурных графиков;
- нарушение режимов водоподготовки;
- неплатежи за поставленное тепло стороны жилищно-коммунальных хозяйств;
- обеспечение выживаемости людей инженерных коммуникаций при авариях магистральных газопроводах и в энергосистеме на период ликвидации причин и последствий этих аварий.
В научно-практической литературе по эксплуатации котельного оборудования в зависимости от перерывов подачи на котельную необходимых ресурсов (газа, электричества и воды) крайне мало исследована проблема надёжности теплоснабжения.
Имеющиеся сводные данные по объектам теплоэнергетики в Воронежской области говорят о значительном разнообразии их, при этом различна как энерговооружённость таких объектов по количеству водогрейных котлов, так и по
со
и на
дублированию поставок топлива, электроэнергии, воды.
На начало 2016 г. в региональных исполнительных органах власти числилось 1658 котельных и ТЭЦ, при этом из них с одним котлом (отсутствует резерв теплогенерации) 16,3 %. Т.е. 271 котельная при выходе из строя водогрейного котла полностью прекращает свою работу. При этом следует заметить, что представлены данные по котельным, используемым для обогрева жилых строений и социально-значимых объектов (больницы, школы и т.п.).
Отключение электричества преодолевается путём использования резервных источников питания, которые были закуплены правительством Воронежской области после выдающегося «ледяного» дождя в Московской, Владимирской, Тверской, Смоленской и Нижегородской областях в конце декабря 2010 г., когда ликвидация аварий на линиях электропередачи продолжались в течение 3-х недель. Данные передвижные источники электропитания находятся в «горячем» резерве Воронежской области. По состоянию на начало 2016 г. для бесперебойного энергоснабжения на территории области имеется 719 резервных источников, из которых 402 передвижных.
Прекращение подачи воды преодолевается путём дублирования источников поступления воды либо отработанной схемы подвоза воды автоцистернами. Например, на ТЭЦ-2 в г. Воронеже (Компания Воронежская ТЭЦ-2-ПП ВРГ-ФЛ ОАО «КВАДРА») имеется три источника:
- основной - водозабор из реки Дон по водоводу, при этом имеются резервные участки;
- приёмный резервуар, обеспечивающий водой подпитку системы не менее суток;
- имеется возможность забора требуемого количества воды из системы питьевого водоснабжения населения.
На основной массе котельных в регионе водозабор производится из централизованных систем водоснабжения населённых пунктов.
Не решённым для большинства малых и средних котельных остаётся вопрос резервирования газа. На ТЭЦ и крупных котельных в регионе, как правило, имеются резервные источники питания (мазут), у большинства же небольших котельных газ является единственным источником топлива [5].
Пример современной модульной котельной приведён на рис. 2.
Рис. 2. Схема размещения оборудования в модульной котельной.
О существующей проблеме резервирования газового топлива на котельных, которые являются единственным источником тепла и отапливают социально-значимые объекты, говорит паспорт безопасности опасного объекта ООО «Клинический санаторий имени Горького» (17.04.2015, г. Воронеж).
Согласно ему в котельной санатория эксплуатируется 5 котлов ТВГ-1,5; каждый котёл обладает тепловой мощностью 1,5 Гкал/час. В месяц максимального развёртывания койко-мест на объекте может находиться 487 отдыхающих и 360 сотрудников санатория.
Котельная отапливает 2 санаторных корпуса, 2 жилых корпуса и общежитие, а также многочисленные объекты обеспечения санаторного лечения (поликлиника, водолечебница и др.).
Подводящий газопровод как на ГРС (Р = 3 МПа), так и на саму на котельную (Р = 0,03 МПа) является единственным, а сам санаторий располагается автономно на берегу Воронежского водохранилища в северной правобережной своей части. Очевидно, при остановке котельной в отопительный период остро встанет вопрос о срочной эвакуации, при этом следует заметить, что в данном санатории санаторно-курортное лечение в
подавляющем большинстве проходят люди пожилого возраста.
Согласно СП 89.13330.2012 «Котельные установки» [6] котельные по надёжности отпуска тепла потребителям подразделяются на котельные первой и второй категории. Рассмотренная котельная, безусловно, относится к I категории, относительно количества котлов проектная реализация отвечает требованиям указанного СП, а вот относительно надёжности газовой сети - нет. Согласно СП 89.13330.2012: «Для котельной первой категории суммарной тепловой мощностью менее 30 МВт следует предусматривать две нитки редуцирования, одна из которых резервная».
В ходе предметного рассмотрения данной проблемы было установлено, что с точки зрения обеспечения надёжности работы котельных I категории в регионе до сих пор категорирования как такого не произведено, нет официально установленного реестра котельных согласно их категориям. Поэтому вопрос надёжности отопления значительного количества жителей в регионе остаётся открытым. В настоящий момент требуется провести системную работу по такому категорированию и установить реальные риски
отсутствия отопления для конкретных микрорайонов (населённых пунктов) и социальных объектов Воронежской области. После проведения данной работы появится возможность говорить о путях и способах управления энергетической безопасностью для конкретных объектов защиты в Воронежской области.
Методическим обеспечением решения данной задачи должны явиться логико-графические методы исследования аварийности - построение деревьев событий либо отказов (либо сопряжения их на головном событии). На рис. 3 воспроизведено дерево событий, в наиболее общем виде изображающее надёжность функционирования системы теплоснабжения в условиях низких температур. Используя соответствующие правила вычисления вероятности тех или иных исходов, а в нашем случае наихудшим исходом является разморозка отопительной системы, можно перейти к предметному управлению рисками системы отопления конкретного объекта защиты. В паспортах безопасности котельных такая задача не решается, т.е. в свою очередь появляется ещё одна постановочная задача в спектре задач управления рисками ЖКХ.
Рис. 3. Дерево событий для оценки надёжности функционирования системы теплоснабжения в условиях низких температур.
Библиографический список
1. О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам: Постановление Правительства РФ от 23.05.2006 №307 [Электронный ресурс] : URL: http://base.garant.ru/12147448/#help (дата обращения: 13.06.2016).
2. Агроклиматические ресурсы Воронежской области. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 108 с.
3. О теплоснабжении: Федеральный закон от №190-ФЗ 27.07.2010 [Электронный ресурс] : URL: http://base.garant.ru/12177489/ (дата обращения: 13.08.2016).
4. Акимов В.А., Соколов Ю.А. Риски аварий в сфере жилищно-коммунального хозяйства России / В.А. Акимова, Ю.А. Соколов. - М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФИ), 2013. - 344 с.
5. Исаева Л.К., Сулименко В.А Экологическая безопасность объектов топливно-энергетического комплекса / Л.К. Исаева, В.А. Сулименко // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. -2013. - № 4. - С. 4-9.
6. СП 89.13330.2012. Котельные установки. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. [Электронный ресурс] : URL: http://uristu.com/library/snip/snip_584/ (дата обращения: 13.06.2016).
References
1. Oporjadkepredostavlenija kommunal'nyh uslug grazhdanam: Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 23.05.2006 №307 [Jelektronnyj resurs] : URL: http://base.garant.ru/12147448/#help (data obrashhenija: 13.06.2016).
2. Agroklimaticheskie resursy Voronezhskoj oblasti. -L.: Gidrometeoizdat, 1972. - 108 s.
3. O teplosnabzhenii: Federal'nyj zakon ot №190-FZ 27.07.2010 [Jelektronnyj resurs] : URL: http://base.garant.ru/12177489/ (data obrashhenija: 13.08.2016).
4. Akimov V.A., Sokolov Ju.A. Riski avarij v sfere zhilishhno-kommunal'nogo hozjajstva Rossii / V.A. Akimova, Ju.A. Sokolov. - M.: FGBU VNII GOChS (FC), 2013. - 344 s.
5. Isaeva L.K., Sulimenko V.A. Jekologicheskaja bezopasnost' ob'ektov toplivno-jenergeticheskogo kompleksa / L.K. Isaeva, V.A. Sulimenko // Pozhary i chrezvychajnye situacii: predotvrashhenie, likvidacija. - 2013. - № 4. - S. 49.
6. SP 89.13330.2012. Kotel'nye ustanovki. Aktualizirovannaja redakcija SNiP II-35-76. [Jelektronnyj resurs] : URL: http://uristu.com/library/snip/snip_584/ (data obrashhenija: 13.06.2016).
THE RELIABILITY OF HEAT SUPPLY AS A FACTOR OF ENERGETICALLY
SECURITY OF DWELLING AREAS
The article deals with the reliability of supply as an energy security factor of residential areas, are the main causes of accidents, raised the question of how energy security and management methods for the specific objects ofprotection in the Voronezh region.
Keywords: heat supply, reliability, probability of accident, categorization of boilers, tree of events.
Разиньков Николай Дмитриевич,
к.г.н., доцент,
Воронежский государственный технический университет,
Россия, Воронеж.
Razinkov N.D.,
Cand. of Geog. Sci.,
Voronezh state technical University,
Russia, Voronezh.
О Разиньков Н.Д., 2016
