Три факта о Новосибирской ТЭЦ-4

«Кислород.ЛАЙФ» в конце прошлого года побывал на Новосибирской ТЭЦ-4, одной из основных станций в структуре Новосибирского филиала СГК. В ближайшие годы именно на этом объекте могут стартовать крупные инвестиционные проекты СГК, реализуемые на стыке энергетики и экологии.

Изначально, правда, меня интересовал другой момент, довольно показательный. Расскажу о нем сразу, в начале материала – так как дело прошлое. Мало кто в городе знает, что еще в конце 1970-х – начале 1980-х ТЭЦ-4 первой из городских теплоэлектроцентралей освоила работу на газовом топливе. Тогда это было впервые и вновь не только в Новосибирске, во и во всей Сибири, процессы только начинались, и энергетикам, привыкшим к углю, было нелегко. В 1981 году с угля на газ перевели котел №12, и цель была на абсолютную газификацию (горелочные устройства всех котлов с тех пор приспособлены под сжигание двух видов топлива).

Но «газовые» надежды рухнули очень быстро: став одной из основных статей советского импорта, газ начал жестко лимитироваться. В итоге перевод большой энергетики на «голубое топливо» во всей Сибири был срезан на взлете. С тех пор в Новосибирске газификация, в основном, коснулась только коммунальных и промышленных котельных, что, кстати, совсем неплохо. Но на нужды ТЭЦ, которым потребовалось бы кратно больше газа, достаточных квот в советские годы не было. А в постсоветскую эпоху, и до сих пор, это топливо стоит очень дорого. Поэтому, как ни крути, и эффективнее, и надежнее, и, что немаловажно, намного дешевле использовать на ТЭЦ в Сибири твердое топливо.

Факт №1. Для крупного потребителя

В отличие от первых двух ТЭЦ, построенных в Новосибирске еще в довоенное время и изначально представлявших собой чисто электростанции (ТЭЦ-2 даже называлась Левобережной ГРЭС), и ТЭЦ-3, и ТЭЦ-4 закладывались как станции промышленные. Третья, заработавшая в 1942 году, выдавала необходимую энергию и промышленный пар заводу «Сибсельмаш», который тогда, конечно, выпускал не сеялки и комбайны, а обеспечивал военные нужды. Четвертая теплоэлектроцентраль строилась уже в мирное время, но тоже как объект промышленной генерации.

Тогда никто и не думал, что в будущем она начнет работать на нужды города. И сегодня, обеспечивая порядка 15% электрической и 17% тепловой нагрузок Новосибирска, ТЭЦ-4 выглядит как типичная индустриальная станция – со всеми вытекающими, от компактной территории (чуть более 50 га) и небольшой санитарно-защитной зоны (все по СанПиН, но всего 500 метров), до закрытого распредустройства (ОРУ сюда бы просто бы не влезло) и паропроводов до единственного потребителя. 

В книге «История промышленности Новосибирска», тома которой выходили с 2004 года, о запуске ТЭЦ-4 рассказывается так: «1948 год должен был стать для Новосибирска годом рождения автогиганта. На северо-западной окраине города начиналось строительство крупнейшего в стране автозавода. Через болотную топь, там, где проходит сейчас улица Богдана Хмельницкого, прокладывалась дорога, подходили составы с оборудованием, строились первые заводские корпуса. Две экспериментальные грузовые машины марки НАЗ-253 были даже собраны. Но в октябре Москва делает другой выбор. В начавшейся ядерной гонке сверхсекретному предприятию, обозначенному как п/я 80, надлежало сыграть заметную роль в повышении обороноспособности страны. Слабенькое наследство Новосибирского автозавода, так и не успевшего подняться на ноги, никак не могло устроить начавшееся мощное строительство. В приложении к приемо-сдаточному акту автозавода отдельной строкой отмечалось: «Промплощадка собственного источника электроэнергии не имеет. Котельная оборудована четырьмя котлами. Один (котел №4) находится в капитальном ремонте. Здание требует текущего ремонта». Некоторые заводские корпуса отапливались от паровозов или от бочек, в которых прямо в цехах разводили огонь. Мощный собственный энергоисточник, который бы надежно обеспечил будущее предприятие и другие заводы района, а также растущий жилой поселок электричеством и теплом, был необходим как воздух».

Тепловую электростанцию, тогда цех №10 нового предприятия – ныне Новосибирского завода химконцентратов (НЗХК, входит в топливную корпорацию «Росатома» «ТВЭЛ»), - начали строить в 1950 году. И уже 4 октября 1952 года на новом объекте под рабочую нагрузку был поставлен первый котел, а 31 декабря того же года – синхронизирован с сетью турбоагрегат №1 мощностью 12 МВт. Монтаж первой очереди был завершен к концу 1954 года, в ее составе работали четыре котла ЦКТИ-75 низкого давления и два турбогенератора АПТ-12 на общую установленную мощность 24 МВт. К настоящему времени от них не осталось ничего – только пустые ячейки.

Здание ТЭЦ, как и корпуса НЗХК, строили солдаты из «стройбатальонов», а также заключенные. В рабочие набирали и выпускников ремесленных училищ — токарей, слесарей, фрезеровщиков, зачастую имевших о котлах и турбинах самое отдаленное представление. Стройка шла под грифом «СВ», объекты охраняли военные. «Тем, кто приходит на ТЭЦ-4 сегодня, трудно представить, как выглядела ее первая очередь. Все оснащение цеха топливоподачи составляли лотковые питатели и ненадежные скреперные лебедки, длинные тросы которых то рвались, то слетали с направляющих блоков. Химводоочистка состояла из трех фильтров диаметром три метра и производительностью 110 тонн в сутки, и небольшого реагентного хозяйства. Котлоагрегаты и турбогенераторы с вспомогательным оборудованием были оснащены только электромеханическими контрольно-измерительными приборами. Ни о какой автоматике не было и речи. Поэтому существовали такие профессии как машинист дробилки, осмотрщик котлов, обдувщик котлов, дежурные по дымососам, бойлерам, деаэраторы», - описано в той же книге.

С годами, конечно, все менялось. В 1956 году первый корпус начали удлинять. Котел ТП-170 и турбогенератор ВПТ-25 запустили в августе 1957 года. Полностью вторая очередь, на оборудовании уже среднего давления – четыре котла типа ТП-170 и три турбогенератора мощностью по 25 МВт каждый – заработала в 1960 году. А с 1 января того же года ТЭЦ-4 заработала в составе «Новосибирскэнерго», став, таким образом, городской теплоцентралью. Общая энергетическая мощность станции составляла тогда 99 МВт. По теплу же ТЭЦ-4 была способна обеспечивать как ближайшие промышленные предприятия, так и быстро растущую инфраструктуру трех районов Новосибирска – Калининского, Дзержинского и Заельцовского. 

Но вскоре и этих мощностей оказалось мало – и в 1965 году «Новосибирскэнерго» начало строить на ТЭЦ-4 третью очередь, причем в отдельном здании и на оборудовании высокого давления. По некоторым данным, именно на этой станции в 1970 году запустили первый в СССР теплофикационный турбоагрегат мощностью 100 МВт. В дальнейшем здесь установили три таких турбины, вкупе с четырьмя котлоагрегатами ТП-81. Причем одну из этих турбин в 2010 году перемаркировали до Т-110, в итоге третья очередь сейчас имеет суммарную мощность 310 МВт. 

ТЭЦ-4 работает в основном в базовом режиме. В зимние месяцы все агрегаты загружают практически полностью (по тепловому графику). В месяцы средне-зимних тепловых нагрузок, в переходные периоды года и особенно летом, электростанция может работать по электрическому графику нагрузок с конденсационной дозагрузкой (данные из Схемы теплоснабжения Новосибирска). В растопку сегодня идет восемь энергетических котлов (четыре – на давление 90 кГс/кв.см, столько же – на 130 кГс/кв.см), обеспечивающих шесть турбоустановок (две ПТ-22-90, одну Т-30-90, одну Т-110-130 и две Т-100-130). Интересно, что котлы ТП-170 были изготовлены Барнаульским Котельным Заводом, а три ТП-81 – таганрогским «Красным котельщиком».

Факт №2. Две в одной

ТЭЦ-4 занимает в структуре Новосибирского филиала СГК третье место по электрической (384 МВт, после ТЭЦ-5 и ТЭЦ-3), и второе – по тепловой мощности (1120 Гкал/час, из них 912 Гкал/ч – мощность теплофикационных отборов турбин). По теплу эта станция уступает только безусловному лидеру – гигантской ТЭЦ-5.

Интересно, что до 2009 года тепловая мощность ТЭЦ-4 была намного выше – 1649 Гкал/час, что было обеспечено наличием в структуре пиковой котельной в составе шести газовых котлов ПТВМ-100 (они и сегодня не разобраны, хоть уже и стали металлоломом – в свое время их смонтировали чуть ли не под открытым небом). В 2013 году это оборудование из-за износа было выведено из эксплуатации, а в качестве замены в пустом корпусе котельного цеха первой очереди смонтировали новый водогрейный котел КВГМ-139,6-150 тепловой мощностью 120 Гкал/час. Он газо-мазутный, а потому используется только в пиковом режиме (режиме догрева теплоносителя) или при внеплановых отключениях основного технологического оборудования. 

Несмотря на столь серьезное сокращение установленной тепловой мощности, за счет проведенной оптимизации удалось ликвидировать растущие с каждым годом ограничения по горячей воде. И существенно сократить резервы – при суммарной пропускной способности выводов в 1903 Гкал/час присоединенная договорная нагрузка станции сегодня составляет 850 Гкал/час, а фактическая загрузка даже в морозы не превышает 700 Гкал/час. Что уж говорить про нынешнюю теплую зиму?

В среднем ТЭЦ-4 вырабатывает более 2 млн Гкал ежегодно, в основном покрывая спрос со стороны коммунально-бытовых потребителей. И обеспечивая таким образом почти пятую часть тепловой нагрузки всего города. Выработка электроэнергии на ТЭЦ-4 – порядка 1,3 млрд кВт*часов ежегодно, в том числе 900 тыс. по теплофикационному циклу. Основной вклад в этот показатель вносит именно третья очередь, ее как самую современную и эффективную загружают больше. За счет этого ТЭЦ-4 удается достигать стандартного для тепловой генерации в России КИУМ – в среднем по году свыше 40% по электрической и более 20% по тепловой энергии. В зимние месяцы загрузка станции по теплу доходит до 80%.

«Мы стараемся работать в теплофикационном режиме с закрытыми диафрагмами, это самый экономичный режим для турбоагрегатов типа «Т» и «ПТ», - объясняет «Кислород.ЛАЙФ» директор Новосибирской ТЭЦ-4 Дмитрий Ниценко. – Пар, который выработали в котле, проходит в турбине все ступени и отдает всю свою энергию на ее привод. Там энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора. И у пара на конце распутье – куда пойти дальше. Если диафрагма будет открыта, пар сбросится в конденсатор, где он будет сконденсирован циркуляционной водой от градирен, то есть оставшееся тепло уйдет на нагрев воздуха. Второй путь – закрыть диафрагму, и отправить часть этого пара не в конденсатор, а на основные бойлера, на нагрев тепловой сети». 

Но когда ТЭЦ-4 работает в таком режиме, то выработка электроэнергии на ней жестко привязана к отпуску тепла. И больше киловатт-часов в таком режиме здесь не выработать. «Если «Системный оператор» задает нам команду больше выработать электроэнергии, мы вынуждены открывать диафрагмы и увеличивать конденсационный хвост», - отмечает Ниценко.

Рееализация электроэнергии с ТЭЦ-4 идет только через ОРЭМ, прямых договоров у станции ни с кем (в том числе и НЗХК) нет – более того, даже на собственные нужды она закупает с рынка. Как уже было сказано выше, схема выдачи – закрытая (девять ЛЭП 110 кВ), что нетипично для новосибирских ТЭЦ. Однако на столь ограниченной территории построить ОРУ было бы просто невозможно: рядом проходит дорога, стоят корпуса завода.

Выдача тепла на отопление и горячее водоснабжение правобережной части Новосибирска, все тех же Калининского, а также (частично) Дзержинского и Заельцовского районов, организована по семи выводам. Интересно, что схема ГВС, как и в целом по городу, здесь закрытая – но именно у ТЭЦ-4 остается единственный открытый вывод, на микрорайон «Красная горка» (в СГК сейчас прорабатывают вопрос о том, чтобы и его перевести на закрытую схему). 

Тепловая схема ТЭЦ-4, как и у большинства станций ранне-советского периода, имеет поперечные связи, с очередями среднего и высокого давления (аналогичные схемы – у Новосибирских ТЭЦ-2 и частично у ТЭЦ-3). При этом связи между коллекторами отсутствуют, а по пару 8-13 атм связь осуществляется через РОУ 100/10 и РОУ 140/10. «Фактически, здесь, на небольшой площадке – две станции в одной, которые соединены паровым коллектором 8-13 атм, работающим на собственные нужды. Здесь реализована не совсем классическая схема для станции с поперечными связями – они выстроены по коллектору 13 атм, что было сделано для обеспечения надежности схемы выдачи пара потребителю – НЗХК. Завод получает пар от второй очереди по двум ниткам паропроводов. Но при остановленной второй очереди мы сможем подать пар заявленных параметров с третьей очереди. НЗХК закупает пар до сих пор, объемы, конечно, не сопоставимые с теми, что были в советское время, но стабильные – порядка до 10 тонн в час. Кстати, из-за этого мы не можем даже полностью остановить станцию, вторая очередь работает и летом», - рассказал Дмитрий Ниценко.

В год ТЭЦ-4 сжигает порядка 0,7-1 млн тонн каменного угля марки Д, в основном из Хакасии. В период ОЗП сжигается 4,5-5 тыс. тонн в сутки. У станции есть собственный золошлакоотвал овражного типа, построенный на территории Станционного сельсовета в 1991 году. Объем трех ярусов равен 4,97 тыс. куб. метров. Недавно построили четвертый ярус – дополнительного объема хватит на 15 лет. Выход золы и шлака организован по системе ГЗУ с оборотным водоснабжением (аналогично Новосибирской ТЭЦ-5) – два золошлакопровода длиной по 10 км каждый, и трубопровод осветленной воды обратно в цех, где ее повторно используют в тех же золоуловителях.

Факт №3. Нарастить трубы 

Одна из самых очевидных даже для обывателей и актуальных проблем ТЭЦ-4 – четыре дымовых трубы, всего по 60 метров высотой каждая! Первая когда-то обслуживала котлы первой очереди, сейчас на нее «завязан» новый КВГМ-139,6-150. Газоходы котлов ТП-170 второй очереди выведены во вторую трубу. Третья работает на четыре котла третьей очереди. И еще одна труба раньше обеспечивала пиковую водогрейную котельную, а потому сегодня не используется.

И все эти строения, традиционные высотные доминанты любой тепловой станции – очень низкие, что нетипично для крупных ТЭЦ. Для сравнения: на ТЭЦ-3 высота трубы составляет 120 метров, а главная труба ТЭЦ-5 взлетает в небо на 260 метров. Шутка ли, но в Новосибирске есть и котельные, у которых дымовые трубы выше! 

Подобное отличие было предопределено географией – примыкающим к площадке ТЭЦ-4 аэродромом НАПО им. Чкалова (ныне это Новосибирский авиационный завод, филиал авиастроительного холдинга «Сухой»). Считалось, что более высокие трубы могли представлять опасность для взлетающих и заходящих на посадку на заводской аэродром самолетов. Поэтому завод, и курирующее аэродром Минобороны РФ разрешения на увеличение высоты труб не давали. По словам директора НФ СГК Андрея Колмакова, трубы ТЭЦ-4 никакой экологической угрозы новосибирцам не представляют и сейчас, «и отвечают всем требованиям, и в зоне рассеивания при нашей юго-западной розе ветров населенных пунктов нет». Но, чтобы у компании была возможность повышать производительность станции без вреда для экологии города, СГК прорабатывает проект наращивания высоты третьей дымовой трубы станции в полтора раза — до 98 метров.

По словам Дмитрия Ниценко, если проект будет одобрен, его реализация потребует небывалой для новосибирских энергетиков мобилизации сил и средств: «У нас будет на это одно лето. Допустим, в мае мы остановим третью очередь, до этого, конечно, проведем все основные подготовительные работы. И вот за эти пять, максимум шесть месяцев, если осень окажется теплой, то есть между двумя ОЗП, нам нужно будет успеть нарастить трубу». 

«Эта задача давно назрела и требует решения... Темой занимались еще в начале 2000-х годов, а после прихода СГК в Новосибирск подготовка активизировалась… В этом году, наконец, нам согласовали наращивание этих труб до 98 метров, то есть более чем в полтора раза. Это улучшит зону рассеивания. Сейчас прорабатываем технические решения, а реализовывать проект будем, скорее всего, в 2021-2022 годах. Инвестиции, я полагаю, составят порядка 100 млн рублей», - отмечал Андрей Колмаков в интервью «Коммерсанту» в декабре прошлого года.

Стройку, конечно, не сравнить с тем, что СГК ведет на Красноярской ТЭЦ-1 – там новую трубу высотой 270 метров построили просто с нуля, взорвав перед этим старую. Но для Новосибирской ТЭЦ-4, как и для всей городской энергетики, событие, в случае реализации, станет не менее знаковым. 

На станции подчеркивают, что газоочистка ТЭЦ-4 работает с эффективностью в 99%, хотя электрофильтры здесь стоят только на котлоагрегатах №10 и №11 (еще два котла третьей очереди оборудованы батарейными эмульгаторами второго поколения). И все же, если труба станет выше, для экологии города будет больше плюсов. В этом году, кстати, порядка 10% от годовой стоимости ремонтной программы на всех пяти станциях Новосибирского филиала, или примерно 200 млн рублей, СГК вложит в поддержание эффективной работы золоулавливающих установок. «Газоочистное оборудование сейчас улавливает 97–99% выбросов станций, и наша задача — не допустить снижения его эффективности. Необходимо своевременное техническое обслуживание и ремонт, в частности, замена узлов и агрегатов», — заявили в пресс-службе НФ СГК.