22 Июля 2020

Ликбез №56: Резервирование запасов

На ТЭС и котельных, кроме основного вида топлива, существуют резервные и аварийные схемы топливообеспечения. Исключение – угольные станции, где необходимость в таких страховках отсутствует по объективной причине.

Поделиться в социальных сетях

29 мая 2020 года на ТЭЦ-3 Норильска (район Кайеркан, управляется дочерним АО «НТЭК» «Норникеля») из-за внезапного проседания опор получил повреждения резервуар хранения дизельного топлива (ДТ), в результате чего все его содержимое – 21 тыс. тонн – вылилось в прилегающие почвы и реки. Инцидент получил статус ЧС федерального масштаба, экологи назвали его крупнейшей техногенной катастрофой в российской Арктике. К настоящему моменту «Норникель» собрал более 90% разлившегося топлива, однако ликвидация последствий инцидента, в том числе восстановление нарушенных экосистем в этой части Таймыра, очевидно, растянется на годы, если не десятилетия.

Для многих наблюдателей после этой аварии встал вопрос – а зачем, собственно, на норильских ТЭЦ, которые уже полвека работают на природном газе местных месторождений, хранили столь солидные объемы опасного для экологии и дорогого по стоимости нефтепродукта?

Для ответа на этот вопрос нужно принять за аксиому, что определяющим критерием устойчивой работы теплоисточника любого масштаба – от мощной ГРЭС до поселковой котельной – является его бесперебойное обеспечение топливом. И не только основным (газом или углем), но и… запасным, или – резервным, которое можно будет использовать при ограничениях или полном отсутствии «главного» топлива. Интересно, что топливообеспечение газовых и угольных ТЭС организуется по-разному. О нюансах топливных запасов – в ликбезе «Кислород.ЛАЙФ»

Аргументы и факты
Резервуар хранения дизельного топлива на Норильский ТЭЦ-3 (крайний слева), который получил повреждение в результате проседания грунта.

Немного теории

Надежность – категория в энергетике абсолютная, отрасль эта – сфера полувоенная, поэтому в ней все регламентировано и нормировано. Обязанность собственников и иных законных владельцев ТЭС обеспечивать на них наличие запасов топлива прописана в статье 46.1 ФЗ-35 «Об электроэнергетике» от 26 марта 2003 года. Остановка ТЭС из-за отсутствия топлива – прямое нарушение закона, со всеми вытекающими... Порядок создания и использования топливных запасов регламентирован приказом Минэнерго РФ №469 от 22 августа 2013 года «Об утверждении порядка создания и использования ТЭС запасов топлива, в том числе в отопительный сезон». Согласно этому документу, на любой ТЭС в стране должны формироваться запасы основного, резервного, аварийного и вспомогательного видов топлива, в соответствии с утвержденными в регионах нормативами, и по согласованию с РДУ «Системного оператора». 

Ключевым параметром являются общие нормативные запасы топлива (ОНЗТ), которые на ТЭС, работающих на угле или на газе, формируются по-разному. Основной вид топлива, понятное дело, служит для работы энергообъекта в базовом режиме. Простая логика подсказывает, что запасы такого топлива «физически» можно создать только на станциях, которые работают на угле, мазуте или, например, на торфе (хотя в России последнее и является экзотикой) – короче, на твердом топливе. Здесь все видно невооруженным глазом – на станционной территории строят угольный склад, или вкапывают в землю огромные резервуары для хранения мазута; таким образом, появляется первое звено в структуре топливоподачи. И его, что называется, можно пощупать руками… 

В случае с газом, на котором работает порядка 70% российских ТЭС, а в европейской части страны – подавляющее большинство теплоисточников – запасы основного вида топлива в любом случае окажутся «виртуальными», прописанными только в контрактах с поставщиками. Лишь небольшое число ТЭС подключены сразу к двум трубопроводам – для страховки от рисков аварии на одном из них. Впрочем, кроме полного прекращения подачи газа (устранение аварий по негласным нормативам «Газпрома» занимает не более трех дней), потребители «голубого топлива» пусть и не часто, но сталкиваются с ситуацией, когда давление в питающей трубе по какой-либо причине снижается: износ и магистральных газопроводов, и ответвлений от них до потребителей в Единой газотранспортной сети крайне высок, а нагрузки на нее постоянно возрастают. 

Для страховки от таких экстремальных событий Минэнерго РФ и требует формировать на ТЭС запасы именно резервного топлива – «для поддержания работы в базовых режимах при частичном или полном отсутствии основного топлива». Такие резервы в структуре ОНЗТ на газовых ТЭС состоят из неснижаемого нормативного (ННЗТ) и нормативного эксплуатационного запасов топлива (НЭЗТ). Первый создается «для обеспечения безаварийной работы оборудования с минимальной расчетной электрической и тепловой нагрузкой по условиям самого холодного месяца года за предыдущие пять лет», и требуется, так сказать, для функционирования ТЭС в режиме выживания. Неснижаемый запас особенно важен для бесперебойного энергоснабжения объектов систем теплоснабжения в отопительные периоды, а также для обеспечения некоторых категорий потребителей (обычно это крупные промышленные предприятия с непрерывным циклом производства). Согласно упомянутому приказу Минэнерго РФ №469, объемы ННЗТ на газовых ТЭС должны обеспечивать работу «в режиме выживания» в течение трех суток (на твердотопливных ТЭС – в течение недели).

Но используют такие запасы только при полном отсутствии на станции НЭЗТ, которые создают, в свою очередь, «для надежной работы ТЭС» в соответствии с заданиями «Системного оператора». Сформированные по нормативам ОНЗТ являются одним из основных условий, необходимых для получения энергообъектами паспортов готовности к работе в ОЗП, которые энергокомпании ежегодно получают от Минэнерго РФ (после целого комплекса проверок). 

На угольных ТЭС (а также тех на станциях, что работают на торфе) необходимости в резервном топливе как таковом просто нет – угольные склады, как уже было сказано, заполняют под завязку перед началом каждого отопительного периода, с учетом всех нормативных требований. Кроме того, доставка угля обычно идет по железной дороге, а потому эшелоны могут курсировать четко и по расписанию вне зависимости от времени года. На сайте ОГК-2 в разделе про Троицкую ГРЭС (1315 МВт), например, написано, что основным и резервным топливом на этой станции «является уголь, что делает компанию независимой от ограничений поставок газа». А на Красноярской ГРЭС-2, которая до конца этого года перейдет под крыло СГК, резервного топлива вообще «не предусмотрено». 

Вместо резервного на угольных ТЭС используют запасы вспомогательного топлива (НВЗТ), которое нужно таким станциям исключительно «для подсветок и (или) растопок котлоагрегата, а также для использования при возникновении аварийных ситуаций в системах топливоподачи и топливоприготовления».

Виталий Волобуев
Угольные склады на ТЭС заполняют под завязку до начала каждого ОЗП, чтобы обеспечить стабильную работу энергообъекта в течение периода максимальных нагрузок.

В основном – мазут 

В качестве резервного топлива на российских ТЭС обычно используют уголь, мазут или ДТ. Так сложилось исторически – технические решения для строительства резервных и вспомогательных топливохозяйств были разработаны и утверждены еще в советское время, и стали шаблонными. Конечно, бывают и исключения – например, по данным ПАО «Интер РАО», основным и резервным топливом для Южноуральской ГРЭС-2 (844,5 МВт), а также Пермской ГРЭС (3363 МВт, четвертое место в списке крупнейших тепловых электростанций России по установленной мощности) служит природный газ Уренгойского и Ямбургского месторождений, поступающий по независимым ответвлениям от магистральных газопроводов.

На Шатурской ГРЭС «Юнипро» (1500 МВт) в Московской области в качестве основного топлива жгут природный газ, но станция также может работать на угле, мазуте и даже торфе. А оборудование Смоленской ГРЭС (630 МВт, тоже входит в «Юнипро») было изначально спроектировано под торф, но строительство торфодобывающих предприятий запаздывало, и на этой станции опробовали аж 14 видов твердого топлива, включая сланец, уголь из Хакасии, Узбекистана и… Польши! Но с 1985 года основными видами топлива стали природный газ и уголь.

Однако чаще всего в качестве резервного топлива на газовых ТЭС используют мазут марок М-100 или М-40. «Мазут для нас служит резервным топливом. На станции два мазутных резервуара, в которых размещено в настоящее время около 11 тысяч тонн топлива», - рассказывал в июне технический директор Ульяновской ТЭЦ-1 (входит в ПАО «Т Плюс») Сергей Медведев. Как в свое время убедился «Кислород.ЛАЙФ», побывав на Мурманской ТЭЦ (три котельные, покрывающие основные тепловые нагрузки города) – единственной крупной ТЭС в России, работающей исключительно на мазуте, – при всех плюсах этот вид топлива обладает кучей минусов. И речь не только об экологическом ущербе. 

Если газ на станцию приходит по трубе, а уголь ожидает своего часа на складе (где его нужно только периодически перемешивать бульдозерами), то с жидким нефтепродуктом мороки намного больше. Приключения начинаются еще на этапе разгрузки – как правило, мазут доставляют до ТЭС по железной дороге, и перелить его из цистерны в хранилища – сам по себе квест, требующий отвлечения больших объемов пара на собственные нужды. Хранить загруженный в емкости на станции мазут необходимо только при определенной температуре – от 60 до 80 градусов по Цельсию, в зависимости от марки. К счастью, резервное мазутохозяйство, в отличие от основного, можно использовать и в «холодном» режиме, включая внутреннюю циркуляцию лишь периодически и для того, чтобы температура в резервуарах держалась в пределах от 30 до 80 градусов по Цельсию (иначе мазут затвердеет и станет просто бесполезен). Тем не менее, по некоторым расчетам, на этапе эксплуатации текущие затраты на разогрев мазута могут доходить до 20% от общей выработки тепловой энергии. По словам главного инженера Белгородского филиала ПАО «Квадра» Виктора Горлова, на Белгородской ТЭЦ, котельных «Южная» и «Западная» приходится эксплуатировать индукционные подогреватели мазута, которые упрощают переход на резервное топливо. 

Возникают и другие проблемы, например, обезвоживание мазута, закоксовывание форсунок, утилизация замазученных вод и конденсата, образование твердых отложений в резервуарах, и даже выбросы легких углеводородов в воздух. Неудивительно, что на газовых ТЭС стараются как можно реже использовать свои резервные хранилища – в том числе и по причине дороговизны этого побочного продукта нефтепереработки, цены на который к тому же отличаются сильной волатильностью. К примеру, топливный баланс АО «Интер РАО – Электрогенерация» (управляет всеми генерирующими объектами госхолдинга) относительно стабилен; доля природного газа – примерно 85%, доля угля (в структуре холдинга есть несколько крупных угольных ГРЭС) – около 15%, на мазут приходится менее 1%. А на газораспределительном пункте (ГРП) Саранской ТЭЦ-2 «Квадры» даже смонтировали байпасную линию (обходной путь на основном трубопроводе), которая позволяет проводить плановые отключения ГРП для проведения ремонта и техобслуживания оборудования без прекращения газоснабжения теплоцентрали – и сжигания резервного топлива, соответственно.

«Но кратковременный розжиг котлов на резервном топливе все равно проводится каждый год в реальных условиях низких температур наружного воздуха. Это помогает поддерживать оборудование и персонал в готовности на случай перебоев поставки газа», - объяснял Виктор Горлов. 

На угольных ТЭС мазут тоже используют – в качестве, как уже было сказано, вспомогательного, или, как объяснил «Кислород.ЛАЙФ» технический директор Сибирской генерирующей компании (СГК) Олег Петров, «растопочного» вида топлива. На угольной Черепетской ГРЭС «Интер РАО» мазут еще называют «пуско-подсветочным» топливом.

https://tvernews.ru/
Чаще всего в качестве резервного топлива на газовых ТЭС используют мазут марок М-100 или М-40. На угольных мазут служит растопочным топливом.

Еще более дорогостоящая, чем мазут, солярка сегодня – совсем уж редкое решение. Для норильских ТЭЦ выбор в пользу ДТ оказался безальтернативен по природно-климатическим причинам: «Солярка – нейтральная жидкость, она, как известно, не замерзает при низких температурах, характерных для условий Таймыра, при этом постепенно принимает температуру окружающей среды. Это значит, что емкости с дизельным топливом в течение зимы холодеют, и, что самое интересное, в теплое время года, с наступление весны и до прихода осени, становятся своего рода холодным большим прессом. И в течение короткого норильского лета, пока нагреваются, отдает свой холод вечномерзлым грунтам. За счет этого, вероятно, и мерзлота под этим свайным основанием сохранялась так долго», - рассказывал «Кислород.ЛАЙФ» кандидат географических наук Валерий Гребенец, заместитель заведующего кафедрой криолитологии и гляциологии Географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова по научной работе. 

На газовых ТЭС в европейской части ДТ если и используют, то не как резервное, а как аварийное топливо (тем более что хранить солярку намного проще). Такие запасы (нормативные аварийные запасы, или НАЗТ) тем более нужно держать на станциях, в составе которых работают парогазовые или газотурбинные установки. На случай того же форс-мажора – отсутствия подачи газа. ДТ в таком качестве используют, например, на новых ТЭС «Интер РАО», а также на некоторых крупных станциях госхолдинга, где и основным, и резервным топливом является природный газ – на Калининградской ТЭЦ-2 и Северо-Западной ТЭЦ в Санкт-Петербурге. 

В структуре СГК солярку (причем в качестве растопочного!) использует только Канская ТЭЦ, расположенная в Канске (Красноярский край) и обеспечивающая теплом более 80% местных потребителей. Станцию начали строить с 1950 года по решению Министерства легкой промышленности СССР, поначалу – как энергетический цех хлопчатобумажного комбината. Как рассказали «Кислород.ЛАЙФ» в Красноярском филиале СГК, первым на ТЭЦ в 1953 году запустили котлоагрегат «Ла-Монт», для растопки которого использовали… дрова! «Так как использование дров не предусматривало наличие резервного топлива для работы котлоагрегата, то в дальнейшем было запроектировано растопочное хозяйство на дизельном топливе: были установлены горелочные устройства, трубопроводы, емкости и насосное оборудование», - рассказали на станции. Постоянный рост нагрузки ТЭЦ требовал роста мощности генерирующего оборудования, поэтому на ТЭЦ постепенно установили котлоагрегаты БКЗ-75-39ФБ: «Но схема растопочного и резервного топлива уже была смонтирована и эксплуатировалась со второй очереди расширения, поэтому проектами последующих очередей предусматривалось использование существующего солярового хозяйства, чтобы минимизировать затраты на реконструкцию и не вводить несколько видов топлива». 

Несмотря на все сложности, отказаться от резервных, аварийных или растопочных топливохозяйств на ТЭС невозможно. Все эти резервуары и трубопроводы являются опасными производственными объектами, содержание которых обходится в копеечку. «Существуют нормативные требования к резервуарам хранения топлива. Это, прежде всего, пояса жесткости, которые предотвращают баки от обвального разрушения конструкций. И второй превентивный способ – это обваловка емкостей землей или каким-то грунтом, который должен предотвратить растекание жидкости, причем уровень этой обваловки должен выдерживать разлив самого большого по емкости бака. У нас это все сделано, и мы постоянно проводим ревизию всего бакового хозяйства на предмет его соответствия требованиям безопасности. За этим же следит и Ростехнадзор, который систематически все это проверяет. И не только баки с мазутом, но и баки химических цехов, в которых хранится кислота, щелочь и другие реагенты», - рассказал Олег Петров

В сельской местности, да и в некоторых малых и средних городах теплоисточники давно пребывают в удручающем состоянии, и резервные топливохозяйства там либо стоят законсервированными, либо вообще находятся в неработающем состоянии. Что, согласитесь, чревато… Впрочем, в малой коммунальной энергетике доля мазутных котельных сейчас относительно невысока и постепенно снижается.

https://kvgazeta.ru/
Канская ТЭЦ - единственная в структуре СГК угольная станция, на которой в качестве растопочного топлива используется не мазут, а солярка.
Александр Попов Учредитель и шеф-редактор «Кислород.ЛАЙФ»
Если вам понравилась статья, поддержите проект