Введение
Промышленные предприятия и жилищно-коммунальный сектор потребляют огромное количество теплоты на технологические нужды, вентиляцию и горячее водоснабжение. Тепловая энергия в виде пара и горячей воды вырабатывается ТЭЦ, производственными и районными котельными.
Перевод предприятий на полный хозяйственный расчет и самофинансирование, намечаемое повышение цен на топливо и переход многих предприятий на двух- и трехсменную работу требуют серьезной перестройки в проектировании и эксплуатации производственных и отопительных котельных.
Пути и перспективы развития энергетики определены энергетической программой, одной из первоочередных задач которой является коренное совершенствование энергохозяйства на базе экономии энергоресурсов: это широкое внедрение энергосберегающих технологий, использования ВЭР, экономия топлива и энергии на собственные нужды.
Производственные и отопительные котельные должны обеспечивать бесперебойное и качественное теплоснабжение предприятий и потребителей жилищно-комунального сектора. Повышение в надежности и экономичности теплоснабжения в значительной мере зависит от качества работы котлоагрегатов и рационально спроектированной тепловой схемы.
К основным технологическим показателям, определяемым, в курсовом проекте относятся: установленная мощность котельной, годовая выработка теплоты или пара и отпуск их потребителям, расходы топлива и д.р. Здесь рассчитывается режимный показатель- число часов использования установленной мощности котельной. Также важнейшим экономическим показателем является себестоимость отпущенной теплоты. В ходе расчета себестоимости определяются такие показатели как: сметная стоимость строительства, штаты котельной, годовые эксплуатационные расходы и т.п. среди расчета эксплуатационных расходов, в которых выделяются: топливо, электроэнергия, вода, амортизация, текущий ремонт, заработная плата эксплуатационного персонала с начислениями и прочие суммарные расходы.
1 Расчет технологических показателей
1 Установленная мощность котельной с паровыми котлами (МВт):
;
где - номинальная паропроизводительность котлов, кг/с (по данным завода изготовителя), кг/с;
- число котлов;
- энтальпия перегретого пара, кДж/кг;
- энтальпия питательной воды, кДж/кг;
- энтальпия кипящей воды в барабане котла, кДж/кг;
- непрерывная продувка котла, %,
;
.
.
2 Годовой отпуск теплоты на отопление, ГДж/год:
;
где - средний расход теплоты за отопительный период на нужды отопления, кВт;
- продолжительность отопительного периода, сут., =198 сут.;
.
;
где - максимальный часовой расход теплоты на отопление кВт;
- средняя температура за отопительный период, = - 1,9 0
С;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования системы отопления, =- 220
С;
- расчетная температура внутри зданий, ( );
.
;
где- расход тепла на отопление жилых зданий, кВт;
;
;
где - укрупненный показатель максимального часового расхода теплоты на отопление жилых зданий, Вт/м2
, =156;
- площадь здания, м2
;
.
;
где К=0,25.
.
Годовой отпуск теплоты на вентиляцию, ГДж/год:
;
где - усредненное за отопительный период число часов работы системы вентиляции в течение суток, ч (z=16);
- средний расход теплоты на вентиляцию, кВт;
;
где- максимальный расход теплоты на вентиляцию, кВт;
- расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем вентиляции, Со
, = -16;
.
.
;
где К1
=0,4
.
Годовой отпуск тепла на горячее водоснабжение, ГДж/год:
);
где - средний расход теплоты за отопительный период на горячее водоснабжение, кВт;
- средний расход теплоты на горячее водоснабжение в летний период, кВт;
350 – число суток в году работы системы горячего водоснабжения.
.
;
где - укрупненный показатель среднечасового расхода теплоты на горячее водоснабжение на одного человека ( = 0,435), кВт/чел;
- число человек, чел;
.
;
где - температура холодной воды в летний период, ();
- температура холодной (водопроводной) воды в отопительный период, ();
- коэффициент, учитывающий снижение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в летний период по отношению к отопительному, ();
.
Годовой отпуск теплоты на технологические нужды, ГДж/год:
;
где - расход пара на технологические нужды при максимально-зимнем режиме, т/час;
- возврат конденсата технологическими потребителями, %, =60;
- энтальпия пара, отпускаемого потребителям на технологические нужды, кДж/кг;
- энтальпия питательной воды, кДж/кг;
- энтальпия конденсата, возвращаемого потребителями, кДж/кг, =336;
- годовое число часов использования потребителями технологической нагрузки, час/год, для предприятий с непрерывным технологическим процессом принимается 8760;
- коэффициент неравномерности суточного графика по пару, при отсутствии данных принимается 0,7 – 0,9.
.
Годовой отпуск теплоты котельной, ГДж/год:
;
.
Годовая выработка теплоты котельной (ГДж/год):
;
где - коэффициент теплового потока, ( - для жидкого топлива 91 –93 %);
.
3 Число часов использования установленной мощности котельной в году (ч/год):
;
где - установленная мощность котельной, МВт.
.
4 Удельный расход топлива, электроэнергии, воды:
Удельный расход топлива на 1 ГДж отпущенной теплоты:
Условного, тут/ГДж
;
где - КПД брутто котельного агрегата (88 –92%);
.
Натурального, тнт/ГДж
;
где - низшая теплота сгорания рабочей массы топлива:
.
Годовой расход топлива котельной:
Условного, тут/ГДж:
;
.
Натурального, тнт/Гдж:
;
.
Годовой расход электроэнергии на собственные нужды, кВт*ч/год:
;
где - установленная мощность токоприемников, кВт;
- число часов работы котельной в году, ч/год; при отсутствии данных принимается при наличии горячего водоснабжения 8400 ч/год;
- коэффициент использования установленной электрической мощности (принимается для котельных с 10 < ≤ 200 равным 0,7 – 0,8);
.
;
где - удельный расход электрической мощности на собственные нужды котельной, кВт/МВ, =30;
.
Годовой расход воды котельной, т/год:
;
где - расход сырой воды при максимальном зимнем и летнем режиме поступающей на ХВО питательной воды, ;
.
Удельный расход сырой воды на один ГДж отпущенной теплоты, т/ГДж:
;
.
Расчет экономических пока
зателей
5 Расчет топливной составляющей, руб/год:
;
где - годовой расход натурального топлива, расходуемого котельной;
- коэффициент учитывающий потери угля (не учитывается);
- оптовая цена топлива по прейскуранту, руб/тнт, =379800 ;
- стоимость транспорта натурального топлива, руб/тнт;
.
;
где - расстояние перевозки.
.
6 Расчет годовых эксплуатационных расходов:
Расходы на электроэнергию:
;
где - годовой расход электроэнергии на собственные нужды;
- цена одного киловатт-часа, принимается по прейскуранту, руб/кВт, =2384,3;
.
Годовые затраты на воду, руб/год:
;
где - годовой расход сырой воды в котельной;
- цена за 1 т сырой воды, руб/т, =1162;
.
Капитальные затраты на сооружение котельной:
;
где - удельные капиталовложения для ввода первого и последующего котлоагрегатов, МВт;
- номинальная мощность котлоагрегата, МВт;
.
;
.
Годовые амортизационные отчисления, руб/год:
;
где - средняя норма амортизации общестроительных работ и зданий (3 %);
- норма амортизации оборудования с монтажом (для твердого 8,5 – 10,5, для жидкого 7,5 – 10,5), %;
- стоимость общестроительных работ и зданий, руб.;
.
;
- принимается по равным 30 %;
- с
.
;
- принимается равным 70 %.
.
Затраты на текущий ремонт котельной, руб/год:
;
.
Годовые затраты на заработную плату, руб/год:
;
где - среднегодовая заработная плата с начислениями в фонд социального страхования, (руб/чел)/год;
- ориентировочный штатный коэффициент, принимается равным 0,9, чел/МВт;
.
Численность эксплуатационного персонала котельной:
;
.
Прочие расходы, руб/год:
;
.
Годовые эксплуатационные расходы котельной, руб/год:
;
7 Расчет себестоимости.
Себестоимость отпускаемой теплоты, руб/ГДж:
;
где - годовой отпуск теплоты от котельной, ГДж/год.
.
Топливная составляющая себестоимости, руб/ГДж:
;
.
8 Рентабельность капиталовложений:
где - средний тариф на теплоэнергию по энергосистеме в зоне действия, в котором расположена проектируемая котельная, руб/ГДж.
Основные технико-экономические показатели котельной, полученные в результате расчетов, представлены в таблице:
| Наименование | Обозначение | Значение |
1)Месторасположение котельной 2)Состав основного оборудования 3)Топливо 4)Система теплоснабжения 5)Установленная мощность котельной, МВт 6)Годовая выработка теплоты, тыс. ГДж/год 7)Годовой отпуск теплоты, тыс. ГДж/год 8)Число часов использования установленной мощности, ч/год 9)Удельный расход топлива на 1 отпущенный ГДж теплоты: Условного, тут/ГДж Натурального, тнт/ГДж 10) Годовой расход топлива в котельной: Условного, тут/ГДж Натурального, тнт/ГДж 11) Удельный расход электрической мощности на собственные нужды, кВт/МВт 12) Установленная мощность токоприемников, кВт 13) Удельный расход воды, т/ГДж 14) Годовой расход воды, тыс. т/год 15) Штатный коэффициент, чел/МВт 16) Численность эксплуатационного персонала, чел. 17) Удельные капиталовложения, тыс. руб/МВт 18) Сметная стоимость строительства, тыс. руб. 19) Годовые эксплуатационные расходы, тыс. руб/год 20) Себестоимость отпускаемой теплоты, руб/ГДж |
Полтава ДКВР 6,5-13 Мазут высокосернистый Закрытая hуст
Ву
Вн
Ву
Вн
Nсн
Nуст
Gсв
Gсв
Кшт
Ч Ккот
Кстр
Sкот
Sg
|
1 4,28 446763,4 415490 28995,5 0,04 0,03 16619,6 12467,7 30 128,4 0,16 68352 4,9 21 1598696698 479609009 6321618886 15214,8 |
Заключение
Производственно- отопительная котельная в городе Полтава работает на высокосернистом мазуте. В ней размещен котёл ДКВР 6,5-13, установленной мощности 4,28 МВт. Годовой отпуск тепла от котельной составляет 415490 Гдж/год, годовая выработка теплоты котельной – 446763,4 ГДж/год. Годовой расход топлива котельной – 12467,7 тнт/ГДж.
Годовые эксплуатационные расходы котельной – 6321618886 тнт/ГДж. Себестоимость отпускаемой теплоты составила 15214,8 руб/год.
Рентабельность капиталовложений котельной – 22,44%
13 Приборы безопасности
13.1.1. На каждом котле должны быть предусмотрены приборы безопасности, обеспечивающие своевременное и надежное автоматическое отключение котла или его элементов при недопустимых отклонениях от заданных режимов эксплуатации.
13.1.2.Паровые котлы с камерным сжиганием топлива должны быть оборудованы автоматическими устройствами, прекращающими подачу топлива к горелкам при снижении уровня, а для прямоточных котлов - расхода воды в котле ниже допустимого.
В котлах со слоевым сжиганием топлива автоматические устройства должны отключать в указанных выше случаях тягодутьевые устройства и топливоподающие механизмы топки.
13.1.3. Водогрейные котлы с многократной циркуляцией и камерным сжиганием топлива должны быть оборудованы приборами, автоматически прекращающими подачу топлива к горелкам, а со слоевым сжиганием топлива - приборами, отключающими тягодутьевые устройствапри снижении давления воды в системе до значения, при котором создается опасность гидравлических ударов, и при повышении температуры воды выше установленного предела.
13.1.4. Водогрейные котлы с камерным сжиганием топлива должны быть оборудованы автоматическими приборами, предотвращающими, подачу топлива в топку котла, а при слоевом сжигании топлива - отключающим тягодутьевые устройства и топливоподающие механизмы топки в случаях:
а) повышение давления воды в выходном коллекторе котла болеечем на 5 % расчетного или разрешенного давления;
б) понижения давления воды в выходном коллекторе котла до значения, соответствующего давлению насыщения при максимальной температуре воды на выходе из котла;
в) повышения температуры воды на выходе из котла до значения, указанного заводом-изготовителем в инструкции по монтажу и эксплуатации. При отсутствии таких указаний эта температура принимается на 20 С ниже температуры насыщения при рабочем давлении в выходном коллекторе;
г) уменьшения расхода воды через котел до минимально допустимых значений, определяемых заводом-изготовителем, а в случае их отсутствия - по формуле:
Gmin
=Qmax
/c((ts
-20)-t1
),кг/ч
где Gmin
- минимально допустимый расход воды через котел, кг/ч;
Qmax
- максимальная теплопроизводительность котла, МВт (ккал/ч);
ts
- температура кипения воды при рабочем давлении, значение которого принимается на выходе из котла, С ;
t1
- температура воды на входе в котел, С;
с- удельная теплоемкость, КДж/кг *°С (ккал/кг • °С)
13.1.5. На котлах должны быть установлены автоматические действующие звуковые и световые сигнализаторы верхнего и нижнего предельных положений уровней воды.
Аналогичная сигнализация должна выполняться по всем параметрам, по которым срабатывает на остановку котла автоматика безопасности (приборы безопасности).
13.1.6. Паровые и водогрейные котлы при камерном сжигании топлива должны быть оборудованы автоматическими устройствами для прекращения подачи топлива в топку в случаях:
а) погасания факела в топке;
б) отключения всех дымососов;
в) отключения всех дутьевых вентиляторов.
13.1.7. На котлах с горелками, оборудованными индивидуальными вентиляторами, должна быть защита, прекращающая подачу топлива к горелке при остановке вентилятора.
13.1.8. Необходимость оснащения котлов дополнительными приборами безопасности определяется разработчиком проекта котла.
13.1.9. Котел-бойлер, работающий на жидком или газообразном топливе, должен быть оборудован устройствами, автоматически прекращающими подачу топлива в топку при прекращении циркуляции воды в бойлере.
13.1.7. Приборы безопасности должны быть защищены от воздействия ( отключение, изменение регулировки и т.п.) лиц, не связанных с их обслуживанием и ремонтом, и иметь приспособления для проверки исправности их действия.
13.1.8. Паровые котлы независимо от типа и паропроизводительности должны быть снабжены автоматическими регуляторами питания; это требование не распространяется на котлы-бойлеры, у которых отбор пара на сторону, помимо бойлера, не превышает 2 т/ч.
13.1.9. Паровые котлы с температурой пара на выходе из основного или промежуточного пароперегревателя более 400°С должны быть снабжены автоматическими устройствами для регулирования температуры пара.
Литература
1. Златопольский А.Н., Прузнер С.Л., Экономика, организация и планирование теплового хозяйства промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1979.
2. Методические рекомендации по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) в РУП электроэнергетики РБ.
3. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: учеб.пособ для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат, 1989 г.
4. Сенчев В.Г., Справочник энергетика строительной организации, М.: Стройиздат, 1991.
5. Самойлов М.В., Основы энергосбережения. – М.: БГЭУ 2002.