Зарождение комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) приходится на 80-е годы XIX столетия.
Первая установка для реализации центрального теплоснабжения появилась в 1877 году в городе Локпорте (Соединенные штаты Америки (США)). В дальнейшем до 1937 года в США центральное теплоснабжение никак не связывали с теплофикацией, и тем более с организацией комбинированной выработки электроэнергии.
В начале XX века появились первые районные теплофикационные установки в Европе. В 1900 году была запущена первая теплофикационная установка городе Дрезден (Германия).
В России, как и в Европе, комбинированное производство нашло свое применение в начале XX века на предприятиях с теплоемкими технологическими процессами (сахарные заводы, текстильные предприятия и др.).
В 1902 году была построена первая блок-станция на генераторной станции Политехнического института Санкт-Петербурга. В 1903–1912 годах по инициативе и по проектам профессора Электротехнического института В. В. Дмитриева в Санкт-Петербурге создаются несколько теплоэлектрических блок-станций для снабжения теплом и электроэнергией Синодальной типографии, детской больницы (17 зданий), 37 корпусов больницы имени Петра Великого (ныне имени Мечникова), дома предварительного заключения (тюрьма Кресты), здания Электротехнического института [2].
На специальных лекциях в Электротехническом институте с 1908 года и в своих докладах профессор В. В. Дмитриев, основываясь на положительном опыте работы созданных теплоэлектрических блок-станций, пропагандировал идею теплоэлектроцентралей и руководил разработкой проектов по теплоснабжению, одним из которых стал проект «Электростанция с использованием отходящего тепла для отопительных и бытовых нужд центрального района города» [2].
Проект был представлен в 1923 году на собрании Русского технического общества. В проекте была предложена сплошная теплофикация района города, прилегающего к 3-й Ленинградской гидроэлектростанции (ГЭС) с переоборудованием ее в ТЭЦ. В этом районе города располагались здания с печным и с центральным водяным отоплением. В рамках проекта печное отопление зданий должно было быть заменено на центральное [2]. К лету 1924 года, консультируясь с профессором В. В. Дмитриевым, Л. Л. Гинтер предлагает свой проект, охватывающий только здания с центральным отоплением.
С января — марта 1924 года на территории электростанции начались испытания с установкой в земле первых опытных участок (стендов) для испытания конструкции и изоляции теплопровода.
25 ноября 1924 года в дом № 96, расположенного на набережной реки Фонтанки, было подано тепло от 3-й Ленинградской ГЭС в виде острого пара. Циркуляция воды в системе отопления дома осуществлялась при помощи пароводяного инжектора.
Именно эта дата считается началом теплофикации России.
Дальнейшее время (вплоть до 1929 года) проводились работы по реконструкции конденсационной турбины, мощностью 680 кВт фирмы Броун-Бовери, прокладывалась магистраль к другим зданиям, устанавливаются скоростные теплообменники для подогрева сетевой водой воды для системы горячего водоснабжения и другие работы [2].
Все реконструкционные работы по конденсационной турбины выполнялись на под руководством М. И. Гринберга на Ленинградском металлическом заводе.
Протяженность тепловых сетей от 3-й Ленинградской ГЭС к 1929 году достигла 8,6 км. Эта сеть снабжала теплом 34 абонента с годовым потреблением тепла 53 тыс. Гкал [2].
С 1928 года в городе Москва проводятся аналогичные работы на экспериментальной ТЭЦ Всероссийского научно-исследовательского теплотехнического института (ВТИ). От ТЭЦ подавалась горячая вода в здания заводов («Динамо» и «Парострой») и бане, расположенные вблизи ВТИ. Первоначально нагрев сетевой воды осуществлялся острым паром, а в дальнейшем — из нерегулируемого отбора одной из старых паровых турбин [2].
Таким образом, малоценное, но пригодное к экспериментам оборудование 3-ей Ленинградской ГЭС стало прообразом создания будущих отопительных ТЭЦ в России, а экспериментальная ТЭЦ на базе Всероссийского научно-исследовательского теплотехнического института — прообразом промышленно-отопительных ТЭЦ.
С 1929 по 1931 года в Москве проводятся работы по теплофикации центра города и строительства новых ТЭЦ. В этот же период в ВТИ разрабатывается первая генеральная схема теплофикации Москвы с крупными ТЭЦ на периферии города (Б. М. Якуб) [2].
В 1931 году в России начинается широкое развитие теплофикации: начинается строительство ТЭЦ малой и средней мощности на базе отдельных промышленных предприятий, а также строительство мощных для того времени ТЭЦ (100–200 МВт) для теплоснабжения районов крупных городов и на создаваемых крупных промышленных предприятиях.
К 1940 году мощность действующих в стране ТЭЦ составляла 2000 МВТ, а протяженность магистральных тепловых сетей — 650 км [2].
Во время Второй Мировой войны (1941–1945 годы) на Восток было эвакуировано более 60-ти электростанций с суммарной мощностью 5800 МВт и по мере освобождения территорий от фашистских захватчиков в Европейской части страны проводилось восстановление ТЭЦ.
Интенсивный рост эффективности энергоснабжающих установок начинается с 1950 года. Получают применение на ТЭЦ турбины на высоких параметрах пара.
В 1957 году на Ленинградском металлическом заводе имени И. В. Сталина (ЛМЗ) изготавливают первую теплофикационную турбину (типа ПТ-50–130/2) с мощностью 50 МВт на начальные параметры пара: давление 13 МПа и температуру 565 °С с двумя регулируемыми отборами пара. Применение этой турбины на ТЭЦ позволяет повысить начальные параметры пара, тем самым приближая ее показатели по расходу топлива при конденсационном цикле к параметрам близким к конденсационной электростанции (КЭС) [2].
В 1959 году на ТЭЦ появляются пиковые водогрейные котельные, конструкции которых были разработаны ВТИ и институтом «Оргэнергострой», что позволяет переводить режимы ТЭЦ на отпуск тепла от турбин с коэффициентом теплофикации 0,5 без установки дорогостоящих парогенераторов, необходимых для подачи через редукционно-охладительную установку пара на пиковые сетевые подогреватели. Массовая установка пиковых котлов на ТЭЦ сокращение выработки электрической энергии по конденсационному циклу [2].
С 1954 года происходит создание турбин с более высокими параметрами для новых ТЭЦ (мощностью 200–300 МВт), создаваемых на территориях Приуралья в связи со строительством нефтеперегонных заводов большой мощности.
В последующие годы развитие жилищного строительства в крупных городах порождает необходимость в строительстве отопительных ТЭЦ мощностью 300–400 МВт и более. В тот же период, благодаря разработкам теплофикационных турбин мощностью 50 и 100 МВт (профессоров Я. М. Рубинштейн и Е. Я. Соколова) и пиковых водогрейных котлов (профессоров Л. Б. Кроль и Н. И. Жирнова) были выполнены проекты и изготовлены новые турбины на 50 МВт (1960 г.) и 100 МВт (1962 г.), отличавшиеся повышенной экономичностью и являющиеся до настоящего времени наиболее распространенным основным оборудованием ТЭЦ, а также водогрейные котлы, получившие широкое распространение в качестве пиковых на ТЭЦ и как основного оборудования на районных котельных [2].
К 1970 году в системе Минэнерго было построено более 100 новых ТЭЦ, с установленными более 600 теплофикационными турбинами, суммарная мощность которых увеличилась с 16,6 до 47,0 млн кВт.
Выдающуюся роль, кроме выше упомянутых ученых, внесли ученые и инженеры, посвятившие также свою профессиональную деятельность становлению теплофикации, ее теоретическому обоснованию, практическому внедрению и подготовке квалифицированных кадров: проф. С. Ф. Копьев (ОРГРЭС, МИСИ), профессор Е. Я. Соколов (МЭИ, ВТИ), академик Л. А. Мелентьев (СЭИ), профессор Е. Ф. Бродский (ЛИСИ), инженер Е. П. Шубин (ГИ-ПРОКОММУНЭНЕРГО), к.т.н. Н. К. Громов (Теплосеть Мосэнерго), к.т.н. И. С. Ланин (Теплосеть Ленэнерго), к.т.н. Б. И. Генкин (ОРГРЭС), к.т.н. А. П. Сафонов (Теплосеть Мосэнерго), профессор В. Б. Пакшвер (ВТИ), инженер А. А. Николаев (ТЭП), к.т.н. С. Я. Белинский (МЭИ), к.т.н. В. П. Корытников (ВНИПИЭНЕРГОПРОМ), а также многие другие ученые и инженеры, отдавшие этому делу свои силы и знания. Большинство из вышеупомянутых ученых являются авторами известных учебников и монографий, используемых специалистами в области теплофикации (теплоснабжения) пользуются и в настоящее время [2].
Климат и географическое положение России являются ключевыми факторами, которые определяют теплоснабжение одной из ключевых отраслей инфраструктуры, обеспечивающей оптимальные условия для поддержания комфортного и безопасного уровня граждан страны и стабильность национальной экономики. Расположение двух третей всей территории России в зоне резко-континентального климата ставят отрасль теплоснабжения в абсолютный авторитет.
Большая часть существующих на сегодняшний день систем централизованного теплоснабжения были спроектированы и построены в советский период.
Особенности государственной политики в нашей стране в сфере теплоснабжения и теплоэнергетики были сформированы еще в советские годы. В тот же период, а именно в 60–80 годы XX века, была принята большая часть нормативных актов, определивших хозяйственную структуру теплоснабжения России, действующую по настоящее время, а также было произведено разделение электро- и теплоэнергетики на независимые друг от друга отрасли:
1) жилищно-коммунальный комплекс — коммунальная энергетика;
2) крупные региональные (районные) энергосистемы — «большая» энергетика.
Литература:
- Федеральный закон «об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты российской федерации» от 23.11.2009 № 261-фз (последняя редакция) [электронный ресурс] — электрон. дан. — режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_law_93978/
- 100 лет теплофикации и централизованному теплоснабжению в России. — сборник статей под ред. В. Г. Семенова. Издательство «Новости теплоснабжения». г. Москва, 2003. С. 94–104.
