10 Октября 2019

Три факта о Мурманской ТЭЦ

Мурманск – наверно, единственный региональный центр в России, теплоснабжение которого базируется исключительно на котельных, причем мазутных. О том, как работает городская ТЭЦ и зачем на ней борются с запахом топлива, в материале «Кислород.ЛАЙФ».

Поделиться в социальных сетях

Факт №1. На внешнем энергоснабжении

Мурманск, раскинувшийся на сопках скалистого восточного побережья Кольского залива Баренцева моря, является крупнейшим в мире городом за Северным полярным кругом. Здесь проживает около 300 тыс. человек, это чуть меньше половины от всего населения Мурманской области. Когда поезд из Москвы, замедляя скорость, подтягивается к городскому вокзалу, он проезжает мимо портов, открытых берегов залива, опор нового моста и главной площадки ПАО «Мурманская ТЭЦ» (дочернее предприятие ПАО «ТГК-1»). Две ее дымовых трубы – 150 и 100 метров – являются чуть ли не главными высотными доминантами центральной части города. 

Это юридическое лицо объединяет сегодня три объекта – расположенную на улице Шмидта, прямо в историческом центре, Центральную ТЭЦ, а также Восточную и Южную котельные, суммарной тепловой мощностью 1 129,5 Гкал/час. Компания также управляет порядка 53,5 км магистральных тепловых сетей, обеспечивая теплом и горячей водой 75% потребителей областного центра. Свыше 2 млн Гкал в год – это примерно пятая часть суммарной выработки тепловой энергии по всей Мурманской области.

Между тепловыми контурами Южной, Восточной котельных и Центральной ТЭЦ есть перемычки, хотя топология Мурманска весьма сложна для организации централизованного теплоснабжения (с большими перепадами высот в случае аварийной ситуации в одном из контуров, если что, справятся ПНС).

ПАО «Мурманская ТЭЦ» объединяет три объекта – Центральную ТЭЦ, а также Восточную и Южную котельные, суммарной тепловой мощностью 1 129,5 Гкал/час.
Снимок экрана 2019-10-03 в 16.18.09.png

В это сложно поверить, но, в отличие от других крупных муниципалитетов России, в которых высока доля когенерации, Мурманск живет исключительно на внешнем энергоснабжении. С октября 2011 года Центральная ТЭЦ, и так единственный в городе источник генерации и тепловой, и электрической энергии, производит электричество исключительно для собственных нужд – при суммарной мощности двух турбоагрегатов в 12 МВт получается порядка 16 млн кВт*часов в год. Раньше, когда ТЭЦ работала на розничном рынке электроэнергии, показатели были другие – до 36 млн кВт*часов в год. С 1962 года на ТЭЦ крутится турбина Р-6-35/6, с 1963-го - ПР-6-35-10/1,2, каждая - по 6 МВт.

Тотальный отказ от когенерации характерен для региона в целом. За последние два десятка лет на большинстве ТЭЦ здесь либо законсервировали, либо вообще разобрали турбоагрегаты на металлолом. С одной стороны, «виноват» уникальный даже в масштабах России энергобаланс: более половины установленной мощности и практически две трети общей выработки электроэнергии в Мурманской области обеспечивает Кольская АЭС «Росэнергоатома», остальное – три каскада ГЭС различной мощности. Тепловым электростанциям конкурировать с мирным атомом и гидроэнергетикой в первой ценовой зоне ОРЭМ просто невозможно – единственная ТЭЦ, которая еще держится за рынок, это угольная Апатитская (как и все ГЭС, принадлежат ПАО «ТГК-1»). Кроме нее, в режиме когенерации работают три станции, но все они – и Мурманская, и Ковдорская ТЭЦ, а также муниципальная котельная в Оленегорска (ранее принадлежавшая «Олкону»), - производят электричество исключительно для себя.

С другой стороны, главная причина полной неконкурентоспособности электроэнергии, вырабатываемой на мурманских ТЭЦ – топливо. Более 80% тепла здесь производится на привозном мазуте, ежегодное потребление которого доходит до 1 млн тонн. Теплоснабжение Мурманска также базируется исключительно на мазутных котельных. По данным из СиПРЭЭ, в городе, кроме Мурманской ТЭЦ, действует еще 10 локальных отопительных и одна промышленно-отопительная котельная. «Несмотря на то что на территории города расположены крупные котельные, в составе которых имеются паровые котлы с выработкой̆ перегретого пара с параметрами, достаточными для работы паровых турбоагрегатов и выработки электроэнергии (1,3 МПа, 250 градусов по Цельсию), высокая стоимость топлива в городе Мурманске не позволяет конкурентно вырабатывать электрическую энергию в комбинированном цикле на базе существующих нагрузок. Стоимость электрической̆ энергии, вырабатываемой̆ на таких ТЭЦ, выше, чем существующие тарифы в энергосистеме», - объясняют мурманский феномен разработчики Схемы и программы развития электроэнергетики Мурманской области на 2019-2024 годы (далее по тексту – СиПРЭЭ).

С октября 2011 года Центральная ТЭЦ, и так единственный в городе источник когенерации, производит электричество исключительно для собственных нужд – порядка 16 млн кВт*часов в год.

Факт №2. Не самое плохое топливо?

Интересно, что с момента запуска в 1934 году и до 1964 года Мурманская ТЭЦ – та самая, что стоит в центре города, - сжигала уголь. Отголосок «светлого прошлого» – зольное отделение, расположенное под котлами. Когда-то там пролегал золошлакопровод, а сейчас стоят дымососы, вентиляторы, баки для промывки поверхностей нагрева котлов и сбора конденсата, а также куча другого вспомогательного оборудование. Золошлакоотвал, кстати, тоже был, но его рекультивировали еще в советские годы – сейчас на этой территории, буквально через дорогу от ТЭЦ, возвышается гигантский ТРК Murmansk Mall. 

Зачем же ТЭЦ перевели на мазут? Однозначного ответа на этот вопрос «Кислород.ЛАЙФ» найти не удалось. «Думается, в те годы надо было где-то утилизировать отходы нефтепереработки. Вот и решили эту задачу таким образом», - высказали предположение на станции. К тому же в советский период истории Мурманск стал одним из крупнейших портовых городов в стране, а двигатели судов и кораблей в основном работают на флотском мазуте. В плановой экономике проблем с поставками не возникало; в рыночной схема сразу стала давать сбои. Прежде всего, рынок мазута оказался чрезвычайно волатильным. Было время, когда стоимость топлива была даже ниже, чем у газа. Но миг счастья пролетел, как стрела. 

Всего один пример: при формировании тарифов на тепло региональные власти в прошлом году исходили из того, что тонна мазута обойдется в 13 тыс. рублей. Но осенью 2018-го цена скакнула до 24 тыс. рублей! В итоге в областном бюджете образовалась дыра в 18 млрд рублей, необходимых на компенсацию расходов ТСО. За помощью власти обратились в федеральный центр – собственных доходов на покрытие разницы между тарифной выручкой и рыночным ценообразованием области не хватит. На тепловых тарифах для населения дороговизна мазута сказывается также сильно. Так, с 1 июля этого года стоимость Гкал для мурманчан выросла до 3 224,82 рублей! Для сравнения – в угольном Новосибирске тепло стоит 1 384,74 рубля. 

Не стоит забывать и о том, что у мазута - весьма негативный имидж. Энергетики Мурманской ТЭЦ, конечно, не считают его «плохим топливом», но факты, увы, говорят об обратном. Хотя теплотворная способность мазута (примерно 9,5-10 тыс. Ккал на кг) сопоставима с природным газом, и существенно – в три-четыре раза – превышает аналогичные параметры различных марок угля, это органическое топливо считается взрывоопасным, токсичным и чрезвычайно вредным для экологии. Хотя при сжигании мазута выделяется не так много серы (ее в нем около 3,5%), а уж тем более золы (содержание 0,3-0,5%), что более характерно для угольной генерации, атмосферу обогащает масса других вредных выбросов – оксиды азота, сернистого и серного ангидридов (SO2 и SO3), соединения ванадия, метан, бенз(а)пирен и т.д. Но больше всего вылетает угарного газа. 

Сегодня на долю Мурманска в общем объеме выбросов загрязняющий веществ от стационарных источников в области приходится порядка 11%, или около 23 тыс. тонн. И более половины – 15,3 тыс. тонн – это вклад объектов ПАО «Мурманская ТЭЦ» (цифры взяты из Госдоклада о состоянии окружающей среды в региона за 2018 года). «Мы стараемся добиваться такого режима горения, такой консистенции избытка воздуха с максимальным выжигания топлива, чтобы по максимуму сократить выбросы. Тем не менее, ежегодно Мурманская ТЭЦ осуществляет выброс около 12 тыс. тонн диоксида серы, и 1,8 тыс. тонн оксидов азота, который при обводнении образуют серную и азотную кислоты. Несмотря на такой объем, стоит отметить, что предприятие работает в рамках действующих, утвержденных нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ), они полностью соответствуют санитарному и природоохранному законодательству и не имеют превышений на границах утвержденных санитарных зон. Данные выводы следуют из мониторинга атмосферного воздуха на границах санитарных зон по договору с аккредитованной лабораторией, которая ежеквартально делает замеры. Поэтому в данный момент нет необходимости оборудовать источники дополнительными системами очистки, тем более что они стоят достаточно дорого. А дополнительные капитальные затраты могут повлечь за собой увеличение тарифов на тепло для населения», — отметили на Мурманской ТЭЦ.

Мурманская ТЭЦ работает в рамках действующих нормативов ПДВ, без превышений на границах санитарных зон.
Снимок экрана 2019-09-23 в 18.11.20.png

Факт №3. Борьба с запахом

Внешне мазутная Мурманская ТЭЦ практически ничем не отличается от, например, угольных электростанций. Такие же дымовые трубы, довольно типичная для объектов, построенных на заре ГОЭЛРО, тепловая схема – с поперечными связями на низкое давление свежего пара, единый коллектор. Площадка станции компактная – Центральная ТЭЦ росла вместе с городом, и возможностей для расширения здесь уже не осталось.

Газоходы семи паровых котлов единичной производительностью 30-50 тонн в час, введенных в эксплуатацию в 1954-1964 годах, завязаны на первую дымовую трубу высотой 100 метров. Три пиковых водогрейных котла суммарной мощностью 168,5 Гкал/час, введенные в 1965-1970 годах – на новую трубу высотой 150 метров (для их растопки после недавней модернизации стали использовать газ – пока в баллонах). Четыре из семи паровых котла – энергетические, вырабатывают пар для двух турбоагрегатов по 6 МВт каждый. Остальные три «пашут» на внутренние нужды, обеспечивая мазутное хозяйство, подогрев воды в бойлерах, деаэрацию воды, калориферные установки, сетевые подогреватели и т.д. 

Но, конечно, использование мазута накладывает отпечаток практически на все типовые для ТЭЦ процессы. Заслуженный энергетик РСФСР Яков Щелоков в статье для журнала «Новости теплоснабжения» еще в 2001 году перечислил наиболее существенные недостатки использования этого топлива: «Неудобство в эксплуатации, вызванное многоступенчатостью в подготовке мазута к использованию: разогрев, слив, организация хранения без расслоения на мазут и воду, разогрев и перемешивание в баках, транспортировка по трубопроводам, дополнительный подогрев перед форсунками, распыл, сжигание, предотвращение коррозионных процессов в котлах и экологических последствий по составу выбросов в атмосферу и по сливу замазученных вод, обеспечение требований техники безопасности». 

Специалисты ПАО «Мурманская ТЭЦ» с этими недостатками научились справляться. Более того, здесь даже не считают их недостатками – скорее, просто особенностями. Как и любое топливо, мазут сначала нужно на станцию доставить, затем разгрузить и поместить на хранение, а после – подать на горелочные устройства. Вот тут и начинается специфика. Мазут приходит в Мурманск по железной дороге, в цистернах. Суммарно в сутки по трем тепловым источникам, при низких температурах, сжигается до 1,5 тыс. тонн мазута; в год набегает под 270 тыс. тонн. Поставки идут еженедельно, особенно в зимнее время.

Согласно действующим СНиПам, при доставке топлива по железной дороге запасы мазута должны составлять не менее 10-суточного расхода – в случае с тремя объектами Мурманской ТЭЦ это порядка 15 тыс. тонн в сумме. Хранят, конечно, больше – вместимость всех резервуаров почти 70 тыс. тонн. Мазутное хозяйство – аналог угольного склада – только на Центральной ТЭЦ состоит из пяти подземных емкостей: две для холодного хранения, а три – резервные. И все они спрятаны под землей.

Три пиковых водогрейных котла суммарной мощностью 168,5 Гкал/час, введенные в 1965-1970 годах – замкнуты на новую трубу высотой 150 метров.

Главная проблема, которая возникает на этапе приема и разгрузки – неприятный запах, особенно сильный при юго-западных ветрах. Для Восточной котельной эта проблема менее актуальна – вокруг нее сплошная промзона. А вот жилым кварталам, соседствующим с Центральной станцией и Южной котельной, в такие моменты точно не позавидуешь.

Несмотря на то, что запах – проблема не совсем экологическая, а, скорее, влияющая на комфортность жизни, пару лет назад в ПАО «Мурманская ТЭЦ» решили с ней все-таки справится. Главная причина, по которой запах возникает – использование т.н. открытой системы слива мазута, в ходе которой цистерны разогреваются при помощи пара («пропариваются»). На двух объектах приемно-сливные устройства постепенно переводят на закрытую систему. 

На Южной котельной из 20 линий переоборудована уже половина, а на Центральной ТЭЦ из 13 действующих сливных эстакад – шесть. Связано это с тем, что сама технология закрытого слива, хоть и была ранее опробована в Мурманском морском порту, для условий Заполярья все же является экспериментальной. Самая мощная в Мурманске котельная проработала с новой системой уже год, а Центральная станция готовится пройти с ней первую зиму.

Более подробно о специфике открытого и закрытого слива мазута можно прочитать вот здесь, повторяться не будем. Тем более что в Интернете есть масса публикаций, в красках описывающих приемку топлива на объектах Мурманской ТЭЦ – зрелище это и правда завораживающее.

Технология закрытого слива мазута, хоть и была ранее опробована в Мурманском морском порту, для условий Заполярья все же является экспериментальной.

По итогам этой зимы в ПАО «Мурманская ТЭЦ» примут окончательное решение либо о полном переоборудовании систем слива, либо о совместном использовании двух методов. Рисковать теплоснабжением населения в суровом климате никто не станет. Но некоторые эффекты от использования новой системы руководство компании вдохновляют уже сейчас. Во-первых, закрытый слив более энергоэффективен. Разогрев корпуса цистерны и топлива в ней паром при открытом «пропаривании» требовал большого расхода тепла на собственные нужды. Поэтому даже по нормативам тепловые потери при работе ТЭЦ на мазуте превышают 10% (у природного газа, например, 3%). Очевидно, что за счет сокращения таких потерь можно будет уменьшить и удельные расходы топлива на производство тепла, что положительно повлияет на экономику и котельной, и ТЭЦ, и компании в целом. Для Центральной станции, имеющей дефицит мощностей, это будет явным плюсом.

Во-вторых, новая система позволяет энергетикам влиять на качество топлива. При открытом «пропаривании» от контакта с паром и воздухом мазут не только «воняет», но и обводняется. По действующему ГОСТу нефтепереработчики и так могут поставлять мазут с влажностью от 0,3 до 15%; нетрудно догадаться, что состав каждой партии индивидуален и нестабилен – в цистернах приходят фракции от близкой к нефти до высоковязких крекинг-остатков. При использовании закрытой системы слива можно избежать дополнительного обводнения хотя бы на этапе приема мазута.

Ведь если на угольных ТЭЦ топливу на складе не дают слежаться и загореться, раскатывая его бульдозерами, а при подаче на горелочные устройства уголь обычно перемалывают в пыль, то в случае с мазутом главная задача энергетиков – добиться максимально низкой влажности. Особенно на этапах хранения, когда мазут в емкостях может расслаиваться, и топливоприготовления. Система топливоподачи на мазутной ТЭЦ на взгляд обывателя выглядит крайне громоздкой, прежде всего, из-за массы взаимосвязанных между собой процессов. Но важно, что она отлажена и работает как часы, позволяя согревать Мурманск с довольно эффективными для таких станций показателями по расходам условного топлива.

«Мазут в емкостях постоянно перемешивается, подогревается в резервных емкостях, за счет чего лишняя вода из него испаряется, и только потом подается в расходную емкость, а уже оттуда – на котлы. Перед этим топливо еще проходит стадию очистки от различного мусора, который может попасть при сливе – ветки, листья, пластиковые пакеты. С колес мазутная ТЭЦ работать в принципе не сможет, нам важно добиться приемлемого качества топлива, прежде всего, по влажности. Один процент влаги в мазуте – это минус 100 калорий теплотворной способности», - объясняют энергетики.

Разогрев корпуса цистерны и топлива в ней паром при открытом «пропаривании» требовал большого расхода тепла на собственные нужды. Закрытая система позволит сократить эти расходы.

Кстати, если с запахом на объектах ПАО «Мурманская ТЭЦ» еще до конца не справились, то как минимум одну экологическую проблему решили окончательно – построили везде современные комплексы очистных сооружений. Их главная цель – глубокая очистка производственных и ливневых стоков. Хотя большая часть воды на двух котельных и Центральной ТЭЦ крутится в оборотных системах, совсем отказаться от сбросов не получается. Новые КОС позволят компании снизить до минимума воздействие на акваторию Кольского залива (Южная котельная), реки Роста (Восточная котельная) и Варничного ручья (Центральная ТЭЦ). И, что немаловажно, вписаться в нормативы допустимых сбросов (НДС), чтобы избежать штрафов. 

По данным ПАО «Мурманская ТЭЦ», очистка «предусматривает многоступенчатый путь, который состоит из отстаивания, обработки реагентами, осушения осадка, тонкой фильтрации, поглощения и очистки от тяжелых металлов с применением угольных фильтров, глубокой очистки от нефтепродуктов и органических соединений, удалении хлора и обеззараживания. Для избавления от солей применяется технология обратного осмоса – вода под давлением проходит через полупроницаемую мембрану, которая пропускает жидкость, а растворенные частицы – нет». На выходе получается кристально чистая вода – ее в прозрачной колбе «Кислород.ЛАЙФ» с удовольствием продемонстрировали на Центральной ТЭЦ. Правда, пить не советовали. Отходы же очистки напоминают лигнин, или куски темной глины.

Как минимум одну экологическую проблему на Мурманской ТЭЦ решили окончательно – построили везде современные комплексы очистных сооружений.

Вместо эпилога. Мечта о газе

Несмотря на все минусы мазута как топлива, отказаться от его использования в сфере теплоснабжения – практически невыполнимая для Мурманской области задача. Хотя за последние годы в отрасли удалось сильно нарастить долю угля, перевести большинство действующих котельных на твердое топливо – не только дорогостоящее, но зачастую и технически невозможное мероприятие. Газомазутные котлы, как понятно даже из названия, можно относительно легко перестроить только на другую форму углеводорода – природный газ, но никак не на сжигание угля. 

Тем не менее, «угольная перспектива» для Мурманска прорабатывалась неоднократно; в начале 2000-х, судя по публикациям в местных СМИ, обсуждалось строительство большой угольной ТЭЦ-2. Но все упиралось как минимум в два непреодолимых препятствия: недостаточную пропускную способность подъездных путей к ТЭЦ (а на угольные станции уголь в период ОЗП доставляет чуть ли не ежедневными эшелонами), а также отсутствие свободных площадей для сооружения угольных складов (особенно в центре города) и тем более – золошлакоотвалов. Строительство же новой ТЭЦ за городом с этими проблемами бы не столкнулось, но при этом, как сказано в СиПРЭЭ, увеличение радиуса эффективного теплоснабжения полностью «элиминировало бы полученный̆ от централизации теплоснабжения экономический̆ эффект». Да и замена мазута на уголь с точки зрения экологии – что шило на мыло. 

Разработчики «свежей» СиПРЭЭ более оптимальным в нынешних условиях считают путь повышения эффективности использования мазута. Который, правда, упирается в отсутствие современных технологий – все же это топливо прошлого века, инноваций в мазутной генерации не сыскать. «На рынке присутствуют достаточно эффективные водогрейные котлы с величиной̆ КПД не ниже 96-98%, что соответствует величине удельного расхода условного топлива на уровне 148 кг у.т./Гкал, а котлы с конденсацией̆ влаги из уходящих дымовых газов могут достигать КПД, рассчитанного по принятым в РФ методикам более 100%. Таким образом, использование современных водогрейных установок позволяет достичь достаточно высоких показателей̆ работы без развития когенерации», - отмечается в документе. 

В последние пару лет в конце этого длинного тоннеля топливной безнадеги забрезжил голубой свет – стала все отчетливее просматриваться «газовая перспектива», прежде, после отказа от разработки Штокмана, казавшаяся абсолютно призрачной. Большие надежды на партнерство с «Газпромом» и «НОВАТЭКом» в этом направлении возлагает губернатор Андрей Чибис; при этом говорят сейчас не о трубопроводной газификации, а о широком использовании как в промышленности, так и в энергетике области СПГ. Глава региона ставит цель снизить потребление мазута за ближайшие пять лет на 60-65%. Не только за счет газа, но и других видов топлива.

Задача выглядит крайне амбициозной, и если при Чибисе ее хотя бы частично реализуют, губернатор точно войдет в историю Кольского полуострова. А Мурманская ТЭЦ сможет пережить третью за свою историю топливную трансформацию.

Если в Мурманскую область удастся завести СПГ, Мурманская ТЭЦ сможет пережить третью за свою историю топливную трансформацию.
Александр Попов шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект