Испытание холодом города Алчевск

Испытание холодом города Алчевск

Город Алчевск один из типичных промышленных городов юго-восточной части Украины. Созданный более ста лет тому назад, он является одним из крупнейших центров металлургического производства нашей страны.

От многих других городов Донбасса Алчевск отличается компактностью. Не случайно система теплоснабжения города была спроектирована и построена по типу централизованного теплоснабжения. Основными источниками тепловой энергии (ТЭ) на сегодняшний день являются две мощные котельные «Восточная» и «Заводская».

И естественно, что также характерно для многих промышленных городов, система теплоснабжения (котельные, тепловое хозяйство и ТС) до недавнего времени находилась на балансе и обслуживании одного из определяющих промышленных гигантов города. В г. Алчевске -это Алчевский металлургический комбинат (АМК).

Уже в 1985 г. объекты теплоснабжения города были переданы на баланс производственного объединения «Ворошиловоградтеплоком-мунэнерго», а в 1992 г. - созданному предприятию «Алчевсктеплокоммунэнерго» (АТКЭ).

Эксплуатацию жилищного фонда города осуществляет объединение коммунальных пред-

приятий «Алчевское жилищно-эксплуатацион-ное объединение» (АЖЭО). На его обслуживании находится 861 жилой дом, 78% из которых эксплуатируются более 30 лет.
Котельная «Заводская» построена в 1964 г. и оборудована одним котлом типа ПТВМ-100, установленная мощность 100 Гкал/ч и подключенная нагрузка 56,2 Гкал/ч.

Котельная обеспечивает ТЭ 355 жилых домов, 5 дошкольных учреждений, 7 общеобразовательных школ и медицинских учреждений. Протяженность ТС составляет 46,3 км (в двухтрубном исчислении). Полный объем воды в системе теплоснабжения составляет 6571 м³, при этом расчетная нормативная величина подпитки составляет - 16,4 м³/ч.

Следует отметить, что уже на стадии строительства была допущена грубейшая ошибка, т.к. согласно пункту 1.16 [1] в котельных должна предусматриваться установка не менее двух котлов.

Анализируя историю формирования системы теплоснабжения, можно отметить, что до установки котла ПТВМ-100 теплоснабжение города осуществлялось от мощной бойлерной, расположенной рядом со зданием котельной. В бойлерной установлено 5 пароводяных подогревателей БО-200м общей установленной мощностью около 80 Гкал/ч. На сегодня можно только предположить, что бойлерная должна была нести основную тепловую нагрузку, а котел ПТВМ-100 запроектирован для покрытия пиковых нагрузок, т.к. теплоснабжение первоначально осуществлялось по температурному графику 140/70 ОC с качественным регулированием. В настоящее время паропроводы и трубопроводы горячей воды бойлерной вырезаны, а оборудование пришло в негодность. Невыясненными остаются вопросы: на чьем балансе находится бойлерная, и кто дал разрешение на демонтаж трубопроводов и оборудования.

Котельная обеспечивает ТЭ 322 жилых дома, 11 дошкольных учреждений и 7 общеобразовательных школ. Протяженность ТС составляет 75,6 км (в двухтрубном исчислении). Полный объем воды в системе теплоснабжения составляет 10065 м³, при этом, расчетная нормативная величина подпитки -25,2 м³/ч. Теплоснабжение первоначально осуществлялось по температурному графику 150/70 ОC с качественным регулированием.

Очевидным является тот факт, что аварийная ситуация в г. Алчевске наступила не случайно. Причина - грубые систематические нарушения нормативно-технических документов, связанных с проектированием и эксплуатацией как оборудования источников ТЭ, так и системы теплоснабжения.

Анализируя ситуацию, следует отметить, что с целью обеспечения надежной поставки ТЭ потребителям в системах теплоснабжения котельных «Восточная» и «Заводская» согласно п. 3.1 [2] должно было предусматриваться резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы источников теплоты или прокладки резервных трубопроводов. Вышеизложенное требование нормативного документа реализовано не было.

В то же время, трубопроводы ТС котельных «Восточная» и «Заводская» согласно п. 1.1 [3] относятся к четвертой категории (первая группа -регистрация на предприятии - владельца трубопровода), а это устанавливает повышенные требования к проектированию, наладке, изготовлению, ремонту, диагностированию и эксплуатации.

Кроме этого, раздел 11 [3] предусматривает регистрацию трубопроводов ТС с соответствующей документацией, назначение лиц, ответственных за безопасную эксплуатацию трубопроводов, сроки и виды проведения освидетельствования. На основании [4], а также приказа Государственного Комитета Украины по жилищно-коммунальному хозяйству от 31.12.1991 г. № 135 (приложение - 204/12), срок службы трубопроводов ТС определяется в 20 лет. К моменту же аварии трубопроводы ТС по котельной «Восточная» (Ду 800) отработали 26 лет, а по котельной «Заводская» (Ду 600) - 30-35 лет.
Необходимо помнить, что согласно п. 11.10 [3] требования к трубопроводам ТС ужесточились. Необходимым является проведение технического диагностирования трубопроводов специализированной организацией или ЭТЦ, имеющих полученное в установленном порядке разрешение Госнадзорохрантруда, в соответствии с требованиями нормативных документов, согласованных с Госнадзорохрантруда. Таким образом, специализированная организация, проведя определенные работы (дефектоскопию, ультразвуковой контроль или др.), должна была выдать разрешение на дальнейшую эксплуатацию, снижение параметров поставляемого теплоносителя или запретить эксплуатацию.

По факту обследований: трубопроводы ТС не были зарегистрированы; не составлены паспорта [3]; не назначены лица, ответственные за эксплуатацию; не составлены инструкции по эксплуатации и обслуживанию теплопроводов, оперативные схемы, графики и маршруты обхода ТС; не организована должным образом диспетчерская служба; не велась нарядная система производства работ; не разработаны планы аварийных переключений в ТС; не проводились испытания на плотность и прочность после ремонта и перед началом отопительного периода (п. 8.13.30 [5]).

Кроме этого, остается загадкой, в какой период времени и на основании какого технического решения тепловой режим системы теплоснабжения котельных «Восточная» и «Заводская» был переведен на пониженный температурный график 95/70 ОC и поэтому теплопроводы были сняты с регистрации. Ведь, согласно п. 11.6 [3], решение о снятии с регистрации трубопровода находится в компетенции Госнадзорохрантруда, а подобного решения Госнадзорохрантруд не принимал.

Режим отпуска ТЭ согласно п. 8.13.36 [5] осуществляется по графику центрального качественного регулирования, определяющий качество предоставляемых услуг в области теплоснабжения. Изменение параметров теплоносителя без предварительных расчетов и обоснований повлекло за собой нарушение теплового и гидравлического режимов работы системы теплоснабжения.

Глубокий анализ работы ТС за январь 2006 г. показал, что фактические температуры в подающих трубопроводах ТС даже ниже нормативной температуры в обратных трубопроводах, а температура внутри помещений снизилась бы

22 января до +4 ОC, если бы жители не применяли индивидуальные обогреватели (рис. 1).

За период с 1 по 22 января 2006 г. потребителям ТЭ было недоотпущено по котельной:

■ «Восточная» - 18963 Гкал - 42% от положенного;

■ «Заводская» - 11788 Гкал - 48% от положенного.
Нарушение работы теплового режима системы теплоснабжения объясняется не только гидравлической разрегулировкой системы, но и неудовлетворительным состоянием котельного оборудования.

Анализ параметров представленной режимной карты работы котла № 1 КВГМ-100 котельной «Восточная» показал:

■ гидравлическое сопротивление котла в три раза превышает расчетные показатели, а температура уходящих газов на 30-40 ОC выше нормативной во всем диапазоне испытаний, что свидетельствует об отложениях на внутренних поверхностях нагрева;

■ при режимных испытаниях максимально достигнутая нагрузка котла 59,92 Гкал/ч, т.е. 60% от номинальной.

Необходимо помнить, что замерзание теплоносителя в трубах, расположенных в лестничных клетках, чердаках и подвалах, происходит (согласно [6]) при температуре +8 ОC, измеренной в крайних верхних жилых помещениях зданий.

Одновременно с этим согласно п. 9.1.4 [6] организациям, которые занимаются эксплуатацией внутридомовых ТС, необходимо разрабатывать графики и рассчитывать время остановки ТС в аварийных ситуациях без слива теплоносителя, которое зависит от степени прогрева зданий и их аккумуляционной способности, изоляции трубопроводов, состояния окон и дверей подвалов и чердаков и фактической температуры наружного воздуха. Ориентировочно такое время, при температуре наружного воздуха -25 ОC, составляет от 4 до 5 ч (рис. 2). Такие расчеты предприятиями ТКЭ и АЖЭО не проводились.

Неудовлетворительное техническое состояние изоляции трубопроводов распределительных внутридомовых систем отопления, подвалов, технических чердаков и главное нарушение теплового и гидравлического режимов работы системы теплоснабжения уменьшило время на устранение аварии системы без слива теплоносителя.

В связи с тяжелым финансовым положением предприятий, обеспечивающих ТЭ потребителей, работы капитального характера на протяжении всего срока эксплуатации котельных и ТС не проводились, а выполнялись только аварийно-восстановительные работы, что и привело к неудовлетворительному состоянию системы теплоснабжения г. Алчевска в целом.

Следует отметить, что в домах жилищно-строительных кооперативов (ЖСК), где оперативно были приняты меры по сливу теплоносителя, системы отопления практически не пострадали и были включены по мере обеспечения рабочих параметров в ТС. В отдельные дома ЖСК, при среднемесячной температуре наружного воздуха ниже -20 ОC, теплоноситель был подан через 20 дней. При этом внутридомовые системы отопления сохранились и приняли теплоноситель без особых проблем.

На оперативность действий по опорожнению внутридомовых систем отопления домов, обслуживаемых АЖЭО, повлияла неукомплектованность штата соответствующими специалистами, нерабочее состояние лифтов и техническое состояние систем отопления. Так, например, штат слесарей и сварщиков ЖЭУ № 5 был укомплектован на 60%.

АЖЭО длительное время обслуживало внутридомовые системы отопления без финансовой поддержки и возмещения затрат по внутридо-мовому обслуживанию систем отопления, что не могло не отразиться на техническом состоянии систем отопления.

В 1996 г. областная государственная администрация, изыскивая пути финансового оздоровления коммунальных предприятий, утвердила соответствующим распорядительным документом от 13.06.96 г. № 631 Положение о раздельном взимании платежей с населения.

С принятием этого положения АЖЭО перестало участвовать в предоставлении населению услуг отопления. При этом, существовавший договор поставки ТЭ во внутридомовые системы отопления жилых домов потерял свою объективность, а новые договора не заключены до настоящего времени. Одновременно с этим, функции «Исполнителя услуг» исполкомом не определены.

Работы по промывке, консервации и гидравлическому испытанию внутридомовых систем отопления, предусмотренные п. Э3-7-17 и Э3-7-20 [10], в тариф не включены, следовательно, должны выполняться за счет средств собственника, которым является исполком.

Бюджетом города затраты на промывку, консервацию и гидравлическое испытание систем отопления не предусматривались. Поэтому эти работы не производились. Грязь и железоокисные отложения остались в радиаторах, что не позволило слить теплоноситель и в результате чего при пониженной температуре внутри квартир произошло размораживание нижней части радиаторов.

К тому же в тариф на услуги, оказываемые АЖЭО, входит обслуживание внутридомовых систем отопления в размере 4% от общего количества сетей. В состав работ по внутридомовым системам входит ревизия запорной арматуры, наполнение системы отопления водой и регулировка системы.

По причине отсутствия средств на погашение стоимости использованных энергоносителей АТКЭ по окончанию отопительного сезона было отключено от электроснабжения, и по состоянию на июнь 2006 г. все объекты АТКЭ находились без электроэнергии.
История событий

Последовательность событий и основную первопричину аварии установить достоверно очень сложно из-за отсутствия полной информации о текущих параметрах работы котлоагрега-тов и системы теплоснабжения. Хотя, согласно п. 6.5.11 и п. 6.5.14 [7] регистрирующие приборы должны измерять и записывать следующие параметры: температуру воды на входе и выходе из котла; температуру воды в подающем и обратном трубопроводах ТС; давление воды на входе и выходе из котла; давление воды в подающем и обратном трубопроводах ТС; расход воды на входе и выходе из котла; расход воды в подающем и обратном трубопроводах ТС; расход воды для восполнения утечки из ТС (подпитка).

К сожалению, ни один из этих параметров на котельных «Восточная» и «Заводская» не регистрировался. Последовательность развития аварий была восстановлена МЧС по объяснениям оперативного персонала.

Так, 23 января 2006 г. с 0 ч. 00 мин. до 9 ч. 45 мин. все параметры котельной «Заводская» находились в норме (если так можно говорить, учитывая, что температурный график не соблюдался: при изменении температуры наружного воздуха t_нв от -28 до -30 ОC фактическая температура в подающем трубопроводе t_пф была 51 ОC, а в обратном - t_оф=36 ОC, при этом величина расхода подпиточной сетевой воды колебалась в диапазоне 150-157 т/ч.). В 9 ч. 35 мин. из-за аварии в электросети котельная была остановлена. До 13 ч. 20 мин. ведется выяснение причины аварии и восстанавливается схема электроснабжения через второй ввод. К 13 ч. 20 мин. электрическая схема была собрана, котельная пущена в работу, а в 13 ч. 40 мин. из-за резкого падения давления в обратном трубопроводе котельная вновь была остановлена, после чего ведутся поиски места утечки теплоносителя и ремонтные работы на магистральном трубопроводе Ду 600 мм. К 17 ч. 00 мин. ремонтные работы закончены, котел пущен в работу. В общей сложности время простоя котельной составило 7 ч. 30 мин.

Согласно дополнению 5 к договору от 04.09.2002 г. № 018/1377 между АТКЭ и АМК на совместное использование промышленных сетей основного потребителя электроустановки котельной «Заводская» относятся ко II категории токоприемников по надежности электроснабжения. В то же время требованиями п. 14.2 [1] установлена необходимость обеспечения І категории по надежности электроснабжения для электродвигателей сетевых насосов и насосов подпитки котельных.

Согласно [8] для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Так, 23.01.2006 г. в 9 ч. 31 мин. произошло обесточивание второй секции шин РУ-6 кВ и второй секции шин РУ-0,4 кВ подстанции № 47.

Несвоевременные действия персонала выездной бригады АМК и оперативного электротехнического персонала котельной «Заводская», связанные с переключениями на подстанциях, привели к остановке сетевых насосов, а также насосов подпитки ТС.

Следует отметить, что ранее подобные переключения неоднократно производились дежурным персоналом АМК при возникновении аварийных ситуаций (т.е. автоматических отключений вводов) и ремонтных работах на вводах электроснабжения котельной «Заводская». Проходили они без отрицательных последствий.

Сложные метеоусловия на момент аварии (температура наружного воздуха составляла -27 ОC) и критическое состояние, сложившееся в ТС (порыв на трубопроводе Ду 600 мм, десятикратное увеличение расхода подпиточной воды, нарушение теплового и гидравлического режимов работы системы теплоснабжения), привели к лавинообразному развитию аварии, и как следствие - замерзание теплоносителя в системах отопления зданий, в которые была прекращена подача тепла.

Решение об остановке сетевых насосов, отключении котла и опорожнении системы централизованного теплоснабжения было вызвано аварийной необходимостью. По данным производственного отдела АТКЭ в период с 23.01.2006 г. с 18 ч. 00 мин. по 27.01.2006 г. до 24 ч. 00 мин. было слито 26 тыс. 570 м³ воды.

22 января 2006 г. в 0 ч. 30 мин. происходит увеличение расхода воды на подпитку со 140 т/ч до 180-250т/ч. Данное обстоятельство сообщается руководителю предприятия. Затем проводится организация аварийно-ремонтных бригад (с 2 ч. до 5 ч. утра). В 5 ч. 00 мин. создан штаб по ликвидации аварии и принято решение о сбросе воды из внутридомовых систем. С 9 ч. до 11 ч. ведутся поиски места утечки теплоносителя. В 11 ч. производится остановка котельной. До 21 ч. ведутся поиски места утечки теплоносителя. В 21 ч. вскрывается теплотрасса и обнаруживается место повреждения трубопровода. Затем до 3 ч. 23 января ведутся ремонтные работы. В 3 ч. ремонт закончен и начато заполнение ТС водой. В 12 ч. 40 мин. 23 января котельная пущена в работу, к 15 ч. температура в подающем трубопроводе - 30 ОC, в обратном - 29 ОC. Время простоя котельной «Восточная» составило 27 ч.

Согласно п. 8.13.29 «ПТЭ электрических станций и сетей» среднегодовая утечка теплоносителя из водяных ТС должна быть не более 0,25% в час среднегодового объема воды в системе теплоснабжения и составлять по котельной:

■ «Восточная» - 25,2 т/ч;

■ «Заводская» - 16,4 т/ч.

■ «Восточная» - 75 т/ч;

■ «Заводская» - 65 т/ч.
На 1 января 2006 г. фактический среднесуточный часовой расход воды составил:

■ «Восточная» - 98,2 т/ч; в 3,8 раза больше от нормативного показателя;

■ «Заводская» - 88,2 т/ч; в 5,4 раза больше от нормативного показателя.
На 21 января 2006 г. (за сутки до аварии) фактический среднесуточный часовой расход воды составил:

■ «Восточная» - 142,1 т/ч, что в 5,6 раз больше от нормативного показателя;

■ «Заводская» - 160,3 т/ч, что в 10 раз больше от нормативного показателя.
Анализируя среднесуточный рост подпиточной воды по системам теплоснабжения котельных «Восточная» и «Заводская» (рис. 3), можно было к 10-11 января 2006 г. прийти к выводу, что в трубопроводах ТС серьезные порывы и начать поиск мест утечки. Анализом работы системы теплоснабжения должны заниматься производственные службы КТП «Алчевсктеплокоммунэнерго».

Дальнейшая работа котельной «Восточная» в аварийном режиме (при шестикратном превышении нормативной величины утечки) и проведение ремонтных работ без остановки котельной не возможны, поскольку отсутствовал резервный трубопровод, позволяющий обеспечить теплоснабжение потребителей на период ликвидации аварии.

Решение об остановке котельной и слива теплоносителя из внутренних систем отопления, с целью их сохранения, принято обоснованно.

Поданным производственного отдела АТКЭ в период с 23.01.2006 г. с 13 ч. 00 мин. по 27.01.2006 г. до 24 ч. 00 мин. было слито 31 тыс. 550 м³ воды.

Бесспорным является факт, что выход из строя системы теплоснабжения г. Алчевска произошел вследствие аварии на магистральных трубопроводах Ду 800 мм котельной «Восточная» и Ду 600 мм котельной «Заводская», отработавших расчетный срок службы, а также замораживания теплоносителя во внутридомовых системах отопления.

Случаи возникновения чрезвычайных ситуаций, вызванных нарушением теплоснабжения жилых домов и объектов социально-культурного назначения в отопительный период 2005-2006 гг., имели место практически во всех городах, объекты теплоснабжения которых находятся под контролем Стахановского отделения Госэнергонадзора в Донбасском регионе. Масштабы периодически возникающих чрезвычайных ситуаций разные, а причины как всегда тривиальны - отсутствие достаточного финансирования для проведения своевременных ремонтов и замены оборудования.

Кроме этого, в последнее время государство перестало датировать коммунальное хозяйство, уполномочив местные органы исполнительной власти определять исполнителей услуг, утверждать тарифы и компенсировать разницу между тарифом и экономически обоснованными затратами из средств городского бюджета [9]. При этом местный бюджет не имеет средств на компенсацию этой тарифной разницы.