Остров Сахалин – элемент будущей энергосистемы Дальнего Востока

Но, извините, Сахалин – едва ли не самый восточный наш форпост и изолированность его обусловлена не политическими проблемами и государственными границами, а природой – морем. Нет у острова энергетических соединений с материком, островная энергосистема строго автономна – собственно, принципиально ничем не отличается от ситуации в Калининградской области. А с учетом туманности перспектив ЕС как единой структуры, присмотреться к ситуации на Сахалине стоит. Восток – дело тонкое.

Если говорить про проект энергомоста в Японию самые общие слова, то все коротко и «просто»: проект первой его очереди предусматривает прокладку кабеля с нашего Сахалина по морскому дну пролива Лаперуза (шириной 43 км) на японский остров Хоккайдо. После этой фразы обычно переходят к прочим перспективам, а мы предлагаем встать ногами на суровую сахалинскую почву, оглядеться вокруг и понять, почему слово «просто» взято в кавычки. Причина в том, что лишней электроэнергии на Сахалине – нет. Больше того – ее сейчас и самому-то острову хватает с огромным трудом. Какой такой экспорт, какая такая Япония, спрашивается?..

Российская Федерация, Остров Сахалин, Фото: nemiga.info

Что такое Сахалин на день сегодняшний? Крупнейший остров России площадью 76,4 тысячи квадратных километров, населен всего полумиллионом человек – 6,5 человек на километр квадратный. Посмотрите на плотность населения на островах Японии, и вы перестанете удивляться, почему у этой страны такой аппетит на наши земли. (О Японии, кстати говоря, 24 часа в сутки помнит весь Сахалин – железнодорожная колея тут 1607 мм в отличие от российских 1520. В советские времена специально для острова выпускали отдельные тепловозы  ТГ 16 и ТГ 22, а сейчас поступили проще – перешивают все полотно под наш стандарт). А чего сами-то не заселяем? Там что, жить плохо? Средняя температура января в районе Южно-Сахалинска – минус 6, средняя температура августа – плюс 19. Два десятка только крупных рек, больше 16’000 (!) озер, чистая природа, удивительные растения – вот чего еще надо-то? Заняться нечем? Уголь, газовый конденсат и природный газ, нефть, золото, ртуть, платина, германий, хром, тальк, цеолиты – все это в подземных кладовых острова. Про природные ресурсы даже говорить не приходится – море полно рыбы всех мыслимых названий, лес – ягод и зверья. Лес…

После 1991 на Сахалине были закрыты под разными предлогами 11 целлюлозно-бумажных комбинатов, число «захлопнувшихся» без сбыта леспромхозов и считать никто не стал. Из естественных для этих мест неприятностей – тайфуны со снежными буранами зимой и наводнениями летом. Как со всем этим – микроскопичностью населения и тайфунами бороться? «Геоэнергетика» знает точный ответ: развивайте производство энергии, чтобы ее хватило на обновление и развитие инфраструктуры и промышленности, и все будет хорошо. Вернется обработка древесины, снова станут работать порты, судоремонтные и судостроительные заводы, вернутся и люди. Будут люди – вот тогда и проекты тоннеля и ж/д моста на материк перестанут быть прожектами.  Наладятся отношения с Японией – будет восстановлена и приумножена рыбная отрасль. Как наладить? Так за счет энергетики – беда с этим делом у Японии после 2011 года, после аварии на Фукусимской АЭС и последовавшего закрытия всех атомных реакторов. В общем, танцевать надо от печки – от энергетики. Будет с ней все в порядке – изменится и геополитика.

 Остров Сахалин (Россия), Фото: azertag.az

А что у нас с генерацией электроэнергии на Сахалине? Три крупных электростанции на весь остров: Ногликская ГТЭС, Южно-Сахалинская ТЭЦ-1 и Сахалинская ГРЭС. Из них самая юная и самая маленькая – Ногликская, ее построили в 1999 году, в сеть она дает 48 МВт*ч. Южно-Сахалинскую ТЭЦ запустили в строй в 1976 году, три ее блока выдавали 225 МВт*ч. В 2012 и в 2013 построили два новых блока, еще на 230 МВт. Хорошее дело, правильное, вот только энергообеспечение Сахалина почти не изменилось – приходится то и дело ремонтировать «старичков». Вон – Сахалинская ГРЭС 1965 года рождения, 84 МВт*ч электрической мощностью, просто на ладан дышит, поскольку 50 лет ее агрегаты охлаждают … морской водой. Полсотни лет в агрессивной среде, даже представить страшно, на что похож металл после вот такой нагрузки. Какая уж тут Япония!.. И совсем уж занимательно, что энергосистема Сахалина – это несколько отдельных, не соединенных (!) между собой районов.

Есть Центральный энергорайон, в котором работают Сахалинская ГРЭС, Южно-Сахалинская ТЭЦ-1 и газовая станция в Ногликах. Есть Охинский энергорайон с Охинской ТЭЦ. Есть четыре изолированных энергорайона Курильских островов – это 9 дизельных электростанций и 2 геотермальные. А еще – отдаленные 11 населенных пунктов с дизельными генераторами.  И все это, повторим – на полмиллиона населения. Попытки соединить все в одно целое были еще в советские времена, но сейчас уже никто не стесняется говорить о том, что тогда ЛЭП проектировали без учета климатических условий. Потому тайфуны рвут обледеневшие провода, бригады электриков в аномальных условиях их раз за разом ремонтируют, но за каждый осенне-зимний период набираются целые недели, когда жители городов и сел сидят без света.

Вообще журнал «Геоэнергетика» всегда старался и старается подчеркивать, что детали часто интереснее общего плана. Многие ли из читателей способны наглядно представить себе, что такое, к примеру, электростанция, работающая на угле? Про АЭС мы рассказывали достаточно подробно, а теперь предлагаем чуточку отвлечься от планов громадья и понять, увидеть, о чем, собственно говоря, идет речь в этот раз.

«Построили угольную электростанцию, запустили в эксплуатацию электростанцию газовую, построили дамбу ГЭС» – нам эти слова привычны, но согласитесь – о том, что скрывается за этими словами, мы задумываемся редко. А вопросы «Откуда ток в розетке?», «Сколько человек обеспечивают своим трудом свет фонаря в переулке?» – вовсе не просты. Это всегда – труд сотен и тысяч людей, про которых мы вспоминаем в своей комфортной жизни зачастую только тогда, когда комфорт нарушен: света нет, светофоры в городе не работают, лифт встал. И потому с вниманием слушаем рассказы энтузиастов электромобилей, которые норовят фантазировать о том, как миллионы бесшумных и экологичных четырехколесных повозок способны мгновенно сделать нас просто счастливыми от обилия свежего воздуха, причем случится это вот прямо со дня на день.

А мы предлагаем наглядно представить, понять, что такое «дополнительные генерирующие мощности», которые потребуются для того, чтобы обеспечить заправку миллионов аккумуляторов для этого нового «стада». В общем, предлагаем прежде, чем перейти к рассказу о глобальных планах и грядущих переменах, чуточку приостановиться и попробовать понять, что скрывается за гладкими фразами «будет построена вторая очередь того-то и сего-то», «дала ток ГРЭС». Ну и заодно, конечно, разберемся в аббревиатурах, которыми пестрят сообщения новостных агентств. Чем ГАЭС отличается от ГЭС, а  ТЭЦ от ГРЭС, к примеру. А раз речь идет о Сахалине – заодно присмотримся и к тому, по каким же именно причинам экологи и «зеленые» недовольны угольной энергетикой и чем на их возмущение отвечают изощренные умы инженеров и конструкторов.

В конце концов, энергетика – это просто интересно, да еще и многим тема в новинку, своего рода «терра инкогнита». Конечно, не обо всем сразу. Конечно, без математических, физических и химических формул. Но культурный человек, на наш взгляд, должен не только про литературу и искусство знать, но и понимать, какой труд приходится прикладывать для того, чтобы в Большом театре и в Эрмитаже было тепло и светло. Тогда и снобизма по отношению к людям, которые такой комфорт нам с вами обеспечивают, станет поменьше – во всяком случае, хочется на это надеяться.

Сахалинская ГРЭС

Итак, Сахалинская ГРЭС, технология 60-х годов века минувшего. Особенность ее в том, что для охлаждения используется морская вода – интересная инженерная придумка, встречающаяся весьма редко: во всем мире электростанций с таким охлаждением не больше двух десятков, а во всей огромной России только пять.

ГРЭС некогда, на заре электрификации и Советской власти, расшифровывалось как «государственная районная электростанция», но это было достаточно давно. Сейчас слово «районная» – анахронизм, правильная расшифровка звучит как «гидрорециркуляционная электростанция». «Гидро» – это вода, «рециркуляционная» – восстанавливаемая и бегающая по кругу. Это и есть основной технологический принцип любой конденсационной электростанции, в том числе и атомной. Ядерная или химическая реакция используется для нагрева воды, которая превращается в пар, после использования пара для вращения турбины он конденсируется, снова становится водой и возвращается в нагревательную систему.

Сахалинская ГРЭС, Фото: static.sakh.com

Принцип работы любой конденсационной электростанции (далее – КЭС) достаточно прост для понимания кем угодно – достаточно просто логического мышления и воспоминаний о школьном образовании. В некий котел, в котором идет реакция ядерная или химическая – горение топлива – питательным насосом под большим давлением подается питательная вода и протекает по трубной системе внутри (в случае АЭС – снаружи) топливного котла (в случае АЭС – корпуса ядерного реактора), собирая всю тепловую энергию, на которую она способна по своим физическим и химическим свойствам. В случае АЭС вода остается водой, в случае любых других КЭС она превращается в перегретый пар под высоким давлением. Обычная температура такого пара – около 540 градусов, давление на выходе из котла – от 12 до 24 Мпа. Выйдя из котла, вода по трубопроводам подается в паровую турбину. Здесь давление наоборот, очень низкое – около 5% от атмосферного. Перегретый и сжатый пар мгновенно расширяется, теряя при этом температуру, и вся его энергия уходит на вращение ротора турбины. Все, больше нам пар ни для чего полезного не нужен – и он отправляется в конденсатор, где снова становится водой и уходит на второй круг.

Так выглядит общий принцип, а мы вернемся к Сахалинской ГРЭС, работающей на родном, сахалинском, буром угле. На фотографии Сахалинской ГРЭС хорошо виден некий конвейер, подходящий почти к крыше главного корпуса станции. Раз конвейер подает уголь – значит, есть склад этого самого угля, объемы которого обеспечивают станцию топливом на срок от 7 дней до месяца. Поскольку Сахалин – не Африка и не тропики, в зимнее время уголь приходится еще и размораживать, поскольку он смерзается, для чего тоже имеется специальное оборудование.  Перегрузочная машина перемещает уголь в дробильную установку, которая разносит куски угля в мелкое крошево, причем в самом буквальном смысле этого слова. Вот этот дробленый уголь конвейер и подает под самую крышу, где за него принимается система аспирации – угольная крошка всасывается потоком воздуха. Горения без кислорода не бывает, потому уголь и смешивают с потоком воздуха. Из аспиратора воздушно-угольная смесь поступает в шаровую углеразмольную мельницу, которая превращает уголь уже просто в пыль, потому этот отсек так и называют – система пылеприготовления. Из нее угольная пыль вместе с потоком воздуха поступает в котельное отделение главного корпуса. От котла пар по паропроводам «острого» пара подается в машинное отделение главного корпуса, где и установлена турбина. После турбины – конденсатор, в котором пар окончательно остывает, становится снова водой, а питательные насосы отводят ее в рекуператор. Рекуператор – это такое устройство, где сконденсированную воду немного подогревают паром, идущим от турбин, за счет чего немного снижается нагрузка на котел, чтобы вода в него приходила уже более-менее горячей. Но в котел вода идет через дезаэратор, в котором воду очищают от газовых примесей – от того же воздуха, который вода набирает в себя в конденсаторе. Все, вода готова пойти на второй круг.

Все? Как бы не так – мы ведь имеем дело с углем. В топке котла образуется шлак, много шлака. Из тонны сахалинского бурого угля в шлак уходит 300 кг. Со шлаком поступают ровно так же, как и сотни лет назад: открыли специальный лючок под названием «лётка» – шлак и вывалился. Куда? На сахалинской ГРЭС – в гидравлическую систему золошлакоудаления. Зола собирается из дымовых газов на выходе из котла – специальными фильтрами и сбрасывается в ту же систему. Что такое вот эта вот «гидравлическая система …»? Да труба, в которую подается вода. Кто сказал «унитаз»?! Нет, ну, что-то общее имеется, что тут лукавить…

Сахалинская ГРЭС, Фото: sakhalin-znak.ru

Сахалинская ГРЭС – это шесть цехов, составляющих единый комплекс. Топливнотранспортный, котлотурбинный, электрический, химический, цех тепловой автоматики и гидротехнический. Сложно? Конечно. Так ведь и работа, и нагрузки тут вовсе нешуточные. Температура сгорания угольновоздушной смеси – почти 2’000 градусов, то есть выше, чем в реакторе АЭС. И при такой нагрузке котлы, изготовленные в бесконечно далеком 1965 году в городе Барнауле, продолжают работать! Ресурс выработан уже раза три, ремонтировали их только на месте и котлы держатся – на умении, опыте, самоотверженном труде сахалинских энергетиков. Нет, не совсем так: самый первый по времени запуска котел в середине 80-х не выдержал, было принято решение о его замене. И тут – перестройка… Да, все вы правильно поняли: шесть турбин с той поры вращает пар из пяти котлов. Теоретически это вообще невозможно, но теоретиков на Сахалинской ГРЭС и не жалуют: только 17% сотрудников имеют высшее образование. От отца – к сыну, от старшего брата – младшему… Нет, измерительная и контрольная аппаратура тут в полном порядке, но многие проверяющие уезжали с Сахалина в твердом убеждении, что эти люди могут и без нее обходиться: они все свое оборудование просто чувствуют. И без этих людей станция просто умрет, причем умрет мгновенно.

Энергетики Сахалинской ГРЭС за работой, Фото: sakhalin-znak.ru

В советские времена уголь поступал из близлежащего разреза Вахрушево, в 90-е его умудрились закрыть. Несколько лет котлы топили всем, что могли достать и что было доступно по цене. И турбины, тоже работающие 50 лет без замены – выдержали. Выдержали, потому что работали и работают на них какие-то невероятные люди. Давайте еще ближе к котлу «подойдем».

2’000 градусов внутри. Да, котел имеет длину в 30 метров – огромная стальная махина. Но за время нагрева с нуля до рабочих температур его длина увеличивается на 10 сантиметров. Пока станция работала на полную катушку – все было в пределах допуска, поскольку работа шла без остановок. Умерла промышленность, уехали люди и теперь ночная выдача электроэнергии составляет всего 36 МВт. А это 1 котел и 1 турбина, остальные на ночь отключают, чтобы утром раскочегарить на полную мощность. Пять «гармошек» – каждое утро. И котлы – работают! Да, о высоком КПД и мечтать не приходится. Да, котлы по ночам видят сны, как их отправили на переплавку. Рассказ о том, что за сплавы используются в таких вот котлах, где и как ее отливают, как конструируют котлы оставим «на потом», сейчас просто напомним, что железо плавится при 1’300 градусах, а рабочая температура в котлах – 2’000.  Но до пуска Сахалинской ГРЭС-2 – еще не меньше года, опаздывает РусГидро, хоть в последний год и пытается наверстать упущенное. Выдержит ли оборудование? Пока на месте ветераны ГРЭС – выдержит. Человеческий фактор – он ведь разный бывает. На Сахалине – вот такой. Расскажите этим людям, какой стресс вас настиг и какая невероятная нагрузка выпала на вашу долю из-за приказа шефа переложить все месячные отчеты из синих папок в красные!..

Зачем нужен гидравлический цех и причем тут морская вода? Да при конденсаторе, конечно: чтобы охлаждать пар, конденсатор должен быть холодным.  На берегу залива Терпения, где стоит ГРЭС, в 60-х оборудовали временную бухту. Ну, это громко сказано – бабахнули две насыпи из песка, вот и временное решение. Временно. Бетонировать собирались. В 1965-м. Пока вот не успели. Но ГРЭС – работает. Да, как-то теплым летом в бухте расплодились моллюски, время от времени из конденсатора вытаскивают навагу, а то и покрупнее рыбку. Да, бухта оказалась в крайне неудобном месте – течения там. Дно «играет», забивая систему водозабора песком. Но продолжают работать два гигантских экскаватора, 50 лет назад изготовленные в Воронеже. Сахалинцы ласково называют эти агрегаты «железный капут», японцы изредка привозят сюда школьные экскурсии и назидательно говорят детям:

«Будете плохо учиться – отправим на них работать»

По слухам, японские школьники после таких экскурсий выигрывают все международные олимпиады по всем предметам сразу, но драндулеты-то – работают! Пошел песок – черпаем, черпаем и черпаем. Допотопные драглайны, которые должны были тихо «умереть» лет 30 тому как, умудряются даже восстанавливать дамбы, если очередной шторм их смоет.

Сахалинская ГРЭС, Фото: sakhalin-znak.ru

Морская вода не только охлаждает конденсаторы и турбины, она справляется и со смывом шлака и золы. Длина труб, уносящих отходы жизнедеятельности ГРЭС – 4 км. Идут трубы к специальным золовым полям – постоянному месту складирования таких отходов. «Поле» название весьма условное, на самом деле это несколько искусственных озер, берега которых год за годом становятся все выше. Зола, попадая сюда, осаждается на дно, а вода, пройдя систему специальных фильтров, перетекает в следующее, уже более чистое озерцо. Еще одна система фильтров – и вода сливается обратно в море. И работает эта система круглый год: озера не замерзают, поскольку зола и шлак имеют высокую температуру. Как выдерживают трубы? Соленая вода со шлаком – это просто наждак, точащий внутреннюю поверхность труб. Меняют, конечно, хоть и дорогое это удовольствие. Что такое русская смекалка, на Сахалине можно увидеть воочию. Вдоль всех 4 км труб к ним приварены … ушки. Раз в полгода краны аккуратно поворачивают трубы вокруг оси градусов так на 90 – и ресурс трубы увеличивается в 4 раза. Анатолию Чубайсу и прочим нанотехнологам с Сахалина  – пламенный привет!.. Но такая система золошлакоотвода – еще одна причина, по которой Сахалинская ГРЭС доживает последние годы: уровень воды в озерах становится таким, что вскоре будет способен затопить рядом проходящий нефтепровод, да и ЛЭП могут пострадать. Сахалинские энергетики уверены, что еще 3-4 года – и все, ГРЭС утопит сама себя.

На этом экскурсию в мир энергетических технологий середины прошлого века и закончим. Зачем мы так подробно поведали про эту «анатомию»? Да хотя бы для того, чтобы был повод задуматься: сколько сотен еще по России разбросано таких вот ГРЭС, сколько людей своим действительно героическим трудом умудряются изо дня в день, из года в год поддерживать вот такие технологии, такое оборудование содержать в исправном состоянии. И – сколько труда, времени, усилий, инвестиций реально нужны России для того, чтобы не падал уровень электрогенерации, чтобы не снижался привычный нам уровень комфорта. Ну и, конечно, для того, чтобы лучше понимать, что реально означают слова «обеспечим дополнительным электричеством Японию». Обеспечим, не вопрос! Шахтеры добудут уголь и руды металлов, сталевары эти руды превратят в сплавы для котлов, работники машиностроительных заводов сотворят оборудование, строители отгрохают новые здания, дорожники проложат трассы, инженеры все рассчитают, работники электростанций произведут и проконтролируют, рассчитают кабели и ЛЭП, а еще тысячи людей – прокопают траншеи, прорубят тайгу, произведут-сотворят кабели и провода, опоры и изоляторы, подстанции и трансформаторы. А кто-то, зарядив планшет из розетки, напечатает много умных слов про «отсталую Россию» и «полуграмотный народ». Очень хочется вот только, чтобы этим писателям никто не поверил, поскольку писаное ими – заведомая ложь. Как ложь и то, что вот эти хулители и критиканы – творцы, поскольку настоящие Творцы с большой буквы – все те люди, труд которых мы попытались описать.

Надеемся, что следующий рассказ – о новейшей Сахалинской ГРЭС-2 как будущей основе новой жизни острова и возможной основе российско-японского энергомоста покажется теперь чуточку более интересным.