Проект автономной системы теплоснабжения молочного завода

Согласно приложению 16 выбираем 2 пароводяных подогревателя

ПП2-6-2-2,поверхность теплообмена каждого из которых составляет

1/2 F_уст=6,3 м².

F_уст=6,3*2=12,6 м².

2.10.7 . Резерв установленной мощности водоподогревателей

определяется по формуле:

= *100%,

где F_уст=12,6 м²- суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления, м².

[(12,6-4)/4]*100=215%.

2.11 Расчет и подбор паровых подогревателей системы горячего водоснабжения

2.11.1 Максимальная тепловая мощность водоподогревателей системы горячего водоснабжения рассчитывается на основании максимального часового расхода горячей воды (рис.1, табл.7) по уравнению :

=*С_р**( t_о - t_н)/3600, кВт

где :С_р - теплоемкость воды при постоянном давлении при температуре, равной полусумме температур горячей t_о и холодной воды t_н, кДж/(кг*К)-приложение 26.

t_о=70°С ; t_н=10°С > (t_о+ t_н)/2=40°С> С_р=4,178 кДж/(кг*К)

- плотность воды при этой же температуре, кг/м³ (приложение 26).

= 992,2 кг/м³

=101*4,178*992,2*( 70 - 10)/3600=6978,11 кВт

2.11.2 Температура холодной воды t_н=10°С;

температура горячей воды t_о=70°С (табл.1).

2.11.3Температура пара и пароконденсатной смеси в соответствии с табл.1 составляют :

t_Б=179°С ; t_З=174,5°С.

2.11.4 Средняя разность температур между греющим паром и водой

t_ср определяется в зависимости от t_Б/ t_М.

t_Б=179-10=169°С; t_М=179-70=109°С;

t_Б/ t_М=169/109=1,55 < 1,7

Следовательно,

t_ср=( t_Б+ t_М)/2=139°С.

**

Рис.4. Температурный график водоподогревателей системы горячего водоснабжения

P - давление пара, МПа; t_н - температура насыщения пара, єС; t_ХВ и t_ГВ - соответственно температура холодной и горячей воды,єС; Дt' и Дt" - соответственно разности температур теплообменивающихся сред на входе и выходе из аппарата, єС; Дtб и Дtм - соответственно большая и меньшая разности температур теплообменивающихся сред,єС; F - площадь поверхности теплообмена, мІ

2.11.5 .Коэффициент теплопередачи водоподогревателей К_ГВ принимается равным 1400-1800 Вт/(м²*К). Примем К_ГВ=1800 Вт/(м²/К).

2.11.6 Суммарная требуемая площадь поверхности нагрева водоподогревателей рассчитывается по формуле:

F_ГВ= N_ГВ^мах /(К_ГВ* t_ср)=6978110/(1800*139)=27,89 м²

Согласно приложению 16 выбираем 2 пароводяных подогревателя

ПП2-32-7-4,поверхность теплообмена каждого из которых составляет

1/2 F_уст=32 м².

F_уст=32*2=64 м².

2.10.7 . Резерв установленной мощности водоподогревателей

определяется по формуле:

= *100%,

где F_уст=64 м²- суммарная поверхность нагрева водоподогревателей системы отопления, м².

(64-27,89)/27,89]*100=129,5%.



3. Расчет вспомогательного теплотехнического оборудования

3.1 Расчет закрытой системы сбора и использования конденсата при автономном теплоснабжении предприятия

Максимально возможный возврат конденсата, являющегося наилучшей питательной водой для котлов, обеспечивает значительную экономию реагентов на химическую обработку подпиточной воды и способствует повышению долговечности теплопроводов в связи со снижением их коррозионного износа.

3.1.1 Общий сменный выход пароконденсатной смеси от паро-потребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов, расположенных в производственном корпусе, определяется по уравнению:

Д_ПКС(ПК)=+= Д_ПКС(ТН) + , т/смену.

где - количество пароконденсатной смеси, возвращаемой из технологи- ческих цехов, т/смену:=*, т/смену

Д_ПКС(ТН)=, т/смену,

где : - расходы пара на выработку отдельных видов технологической продукции, т/смену (табл. 2);

- количество пароконденсатной смеси паровых калориферов,численно равное расходу пара на нужды вентиляции при средней температуре наруж-ного воздуха за отопительный период года 7,08 т/смену (табл. 4).

Рис. 5. Схема использования теплоты пароконденсатной смеси на нужды горячего водоснабжения:

1 - рекуперативные паропотребляющие аппараты; 2 - конденсатоотводчики; 3 -утилизационный рекуперативный водоподогреватель; 4 - конденсатный бак; 5 - конденсатный насос; 6 - бак-аккумулятор горячей воды; 7 - насос; 8 - резервный пароводяной подогреватель.

Данные для расчета Д_ПКС(ТН) ,_Д , _Д (по данным таблиц 2,9 )

Д_ПКС(ПК)=63,32 +7,08=70,40 т/смену

Таблица 9
Виды продукции	бГП,%	Д, т/смену	, т/смену	, кДж/кг	,кПа
цельно-и кисломолочная продукция	60	35,45	21,27	619,5	450
масло животное	60	19,258	11,56	619,5	450
сухое молоко	70	36,43	25,50	619,5	450
консервы	60	8,32	4,99	619,5	450
ДПКС(ТН)		63,32

3.1.2 Коэффициент возврата конденсата от паропотребляющих технологических аппаратов и паровых калориферов производственного

корпуса находится по формуле :

б_к(ПК)= Д_{ПКС(ПК )} / (Д_ТН+_В)*100%

б_к(ПК)= 70,40 / (112,6+7,08)*100%=58,82%

3.1.3 Количество теплоты пароконденсатной смеси, подаваемой в качестве греющего теплоносителя в утилизационный теплообменник, рассчитывается по формуле:

Q_{ПКС(ПК )}= Д_{ПКС(ПК )}*_Д*10³, кДж/смену,

где _Д- средневзвешенное значение энтальпии пароконденсатной смеси, кДж/кг:

_Д=

- энтальпия пароконденсатной смеси отдельных технологических цехов, кДж/кг (табл.1)

_Д==

=625,35 кДж/кг

Q_{ПКС(ПК )}= 70,40* 625,35*10³=44,025*10⁶ кДж/смену,

3.1.4.Среднее давление пароконденсатной смеси _Д определяется по формуле:



_Д==450 кПа

Рис. 6. Температурный график утилизационного водоподогревателя

P - давление пара, МПа; t_Н - температура насыщения пара, єС; t_ХВ и t_ГВ - соответственно температура холодной и горячей воды,єС; t_к - температура конденсата, єС; t_пр- промежуточная температура нагреваемой воды в момент завершения конденсации пароводяной смеси, єС; Дt' и Дt" - соответственно разности температур теплообменивающихся сред на входе и выходе из аппарата, єС; Дt'пр - промежуточная разность температур теплообменивающихся сред в момент завершения конденсации пара, єС; F_А и F_В - соответственно площади поверхностей нагрева теплообменника, соответствующие зонам конденсации пароконденсатной смеси и переохлаждения конденсата, мІ

3.1.5 Средняя температура пароконденсатной смеси _н зависит от давления _Д и составляет согласно Приложению 1 : _н =145,06 °С.

3.1.6 t_о=70°С- температура горячей воды ;

t_н=10°С- температура холодной воды .

3.1.7 Температурный график противоточного утилизационного водоподогревателя показан на рис. 6.

3.1.8 Определяем количество теплоты, отдаваемой в единицу времени греющей пароконденсатной смесью, в утилизационном теплообменнике:

₁=, кВт,

где h_к -энтальпия конденсата после утилизационного теплообменника,

кДж/кг.

После утилизационного теплообменника конденсат проходит по схеме конденсатный бак и насос и направляется в котельную ( т.е. он является питательной водой для паровых котлов) и его характеристики в реперной точке К составляют t_к=95°С, h_к=409 кДж/кг.

Т.е.

₁=, кВт

N₁==528,86 кВт.

3.1.8.1 Количество теплоты, отдаваемое при конденсации пароконденсатной смеси, N1А, находится по уравнению:

_1А=, кВт,

где h'- энтальпия кипящей воды при давлении_Д , кДж/кг.

_Д=450 кПа> h'= 619,5, кДж/кг.( Приложение 1).

_1А=528,86* 4,942 кВт.

3.1.8.2.Количество теплоты, отдаваемое переохлаждаемым конденсатом: _1(В)=₁-_1А, кВт _1(В)=528,86- 4,942=523,92 кВт

3.1.9.Промежуточная температура нагреваемой воды находится по формуле :

t_пр=, °C.

t_пр==69,44°C.

3.1.10. Определим среднюю разность температур между пароконден-сатной смесью (см. рис. 6, зона А) и нагреваемой водой :

t_пр=_н - t_пр=145,06- 69,44=75,62°C.

t'=_н - t_о=145,06-70=75,06°C.

t_пр / t'=75,62/75,06=1,01<1,7>

> t_cр^А =( t_пр+ t')/2=(75,62+75,06)/2=75,34°C.

3.1.11 Определим среднюю разность температур между переохлаждаемым конденсатом и нагреваемой водой ((см. рис. 6, зона Б):

t^”= t_к - t_о=95-10=85°C.

t_пр / t^”= 75,62/85=0,89<1,7>

> t_cр^Б =( t_пр+ t^”)/2=(75,62+85)/2=80,31°C.

3.1.12 Коэффициент теплопередачи для зоны переохлаждения паро- конденсатной смеси КА принимается равным 1600 - 1900 Вт/(м²*К)

>примем КА=1700 Вт/(м²*К) , а для зоны переохлаждения конденсата

КВ =1100 - 1300 Вт/(м²*К) >примем КВ =1200Вт/(м²*К)

3.1.13 Тепловые мощности утилизационного теплообменника при переохлаждении пароконденсатной смеси N_A и переохлаждении конденсата N_В определяются по формулам :

N_A= N_1(A)*з_В, кВт; N_В= N_1(В)*з_В, кВт;

где з_В=0,92…0,95 - коэффициент полезного использования теплоты в водоподогревателях. Примем з_В=0,95.

N_A= 4,942*0,95=4,695 кВт; N_В= 523,92 *0,95=497,72 кВт;

3.1.14 Площади поверхностей нагрева утилизационного теплооб- менника для указанных выше зон находятся по уравнениям:

F_А= N_{А /}К_А* t_ср^А, м² ; F_В= N_В /К_В* t_ср^В, м² ;

F_А= 4,695 /(1,700*75,34)= 0,037 м²

F_В= 497,72 /(1,200*80,31)= 5,165 м²

F_А+ F_В=5,2 м²

3.1.15.Выбираем по Приложению 17

2 водоводяных подогревателя ВВПИ-500 ,

F=7,8 м² для каждого из них ( с учетом запаса ).

3.1.16. Количество нагреваемой в утилизационных теплообменниках воды V_ГВ(ут) , находится из уравнения:

Q_{ПКС(ПК )} =*С_р**( t_о - t_н)*10^-6, ГДж/смену*

> V_ГВ(ут)==177 м3/смену

3.1.17.Коэффициент обеспечения предприятия горячей водой, выра- батываемой в утилизационном теплообменнике, рассчитывается по формуле:



_ГВ=*100%=(177/101)*100=175%

3.1.18 С учетом допускаемого уровня заполнения конденсатного ба- ка, расположенного в тепловом пункте производственного корпуса, неравно- мерности графика возврата конденсата и периодического режима откачивания конденсата в котельную его вместимость должна быть не менее двукратного среднечасового в течение смены выхода конденсата.

3.1.19 Для перекачки конденсата в котельную следует предусматри- вать 2 конденсатных насоса (рис. 15) одинаковой производительности, устанавливаемых по параллельной схеме. Один из насосов является резервным. Производительность каждого насоса должна составлять не менее полуторакратного среднечасового выхода конденсата.

3.1.20 Конденсатный баланс предприятия в целом определяется суммой:

Дк= Д_ПКС(ТН)++ Д_К(ГВ)++ Д_К(СТ), т/смену,

где : Д_К(ГВ)- количество конденсата, возвращаемого от пароводяных подогревателей, т/смену (численно равно расходу пара на нужды горячего водоснабжения Д_ГВ =14,153 т/смену( таблица 5,6);

-количество конденсата, возвращаемого от пароводяных подогревателей, т/смену (численно равно расходу пара на нужды отопления при средней температуре наружного воздуха =9,15 т/смену

( таблица 3,6);

Д_К(СТ)=_В3 *Д_ст=0,46*104=47,84 т/смену - возврат конденсата от сторонних потребителей пара

- количество пароконденсатной смеси паровых калориферов, численно равное 7,08 т/смену (табл. 4).

Д_{ПКС(ТН)=} 63,32т/смену (табл. 9).

Дк= 63,32 +7,08+14,153+9,15+47,84=141,543 т/смену

Общезаводской коэффициент возврата конденсата рассчитывается по формуле :

=0,5731=57,31%

3.1.21 Вместимость конденсатного бака, располагаемого в котельной, определяется при условии постоянной подачи конденсата в деаэратор и поэтому должно соответствовать полуторачасовому его среднему возврату в котельную.

3.1.22 Структура конденсатного баланса представляется в табл. 10

Таблица 10 Структура конденсатного баланса

Источники конденсата	т/смену	%
1	2	3
Рекуперативные паропотребляющие аппараты цехов по выработке: · цельно-и кисломолочной продукции	21,27	60
· масла животного	11,56	60
· сухого молока	25,50	70
· консервов	4,99	60
Всего из технологических цехов	63,32	58,82
Водонагреватели системы горячего водоснабжения	14,153	100
Водонагреватели системы отопления	9,15	100
Калориферы системы вентиляции	7,08	100
Сторонние предприятия	47,84	46
Всего возврат конденсата	141,543
Выработка пара	246,98
Доля возвращаемого в котельную конденсата		57,31



3.2 Определение расходов топлива

Расходы натурального и условного топлива необходимы для определения себестоимости вырабатываемой теплоэнергии и других технико-экономических показателей работы системы теплоснабжения.

3.2.1 Выберем ближайший к Обнинску газопровод по Приложению 25.

Газопровод "Ставрополь - Москва"1

V°=9,58 нм³/нм³ ; Vr°=10,76нм³/ нм³;Q^p_н=36,09 МДж/нм³

3.2.2 Максимальный часовой расход натурального топлива (при условии, что низшая теплота его сгорания практически равна располагаемой теплоте сгорания топлива ) находится по формуле :

В^ч(max)=, нм³/ч

Где:

- максимальная выработка пара, 35,85 т/час (рис .2);

энтальпия вырабатываемого в котла пара, кДж/кг

2799 кДж/кг (приложение 1, сухой насыщенный пар Р=1000 кПа);

-энтальпия питательной воды, кДж/кг ; 409 кДж/кг (табл. 1);

-Д_пр - количество воды непрерывной продувки котла, т/ч (принимается равным 5-10% от Д_пр=0,1* =3,585 т/час

- энтальпия воды, кДж/кг (равна энтальпии кипящей воды при давлении вырабатываемого пара РА (приложение 1, сухой насыщенный пар Р=1000 кПа);

-=759 кДж/кг.

- - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³.

- коэффициент полезного действия (брутто) котлов, %=91,8% -

для котла ДЕ-16-14ГМ

(Приложение 12) .

В^ч(max)=*10⁵=2624,05 нм³/ч .

3.2.2.1 Максимальный часовой расход условного топлива определяется по формуле:

=,

где низшая теплота сгорания условного топлива, кДж/кг

(равна 29300 кДж/кг у.т.).

=3232,15 кг/ч .

3.2.3 Годовая выработка теплоэнергии в автономных СТ определяется суммой отдельных составляющих теплового баланса:

=+++++, ГДж/год.

3.2.3.1 Годовой расход теплоты на технологические нужды находится по формуле:

** , ГДж/год ,

где-число рабочих смен в год ( принимается равным для молочных заводов 400…550 ), =500 смен/год;

- сменный расход теплоты, ГДж/смену (табл. 2);

=226,45 ГДж/смену

-коэффициент эффективной загрузки установленных производст- венных мощностей предприятий (принимается равным для молочных заводов - 0,80…0,90, примем=0,85).

226,45*500*0,85=96,24 тыс.ГДж/год.

3.2.3.2 Годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения опре- деляется по формуле :

** , ГДж/год ,

- сменный расход теплоэнергии на нужды горячего водоснабжения, ГДж/смену (табл. 5)

= 25,121 ГДж/смену

25,121*500*0,85=10,68 тыс.ГДж/год.

3.2.3.3 Годовой расход теплоэнергии на отопительные нужды рассчитывается по формуле:

** ,

где- сменный расход теплоэнергии на отопительные нужды для средней за отопительный период года температуры наружного воздуха (табл. 3)=16,2405ГДж/смену

- продолжительность отопительного периода года, сутки (Приложение 10);=207 суток (по Туле)

эффициент, учитывающий степень использования тепловой мощности водоподогревателей системы отопления в связи с применением режима «дежурного» отопления в нерабочие смены и выходные дни (принимается равным 0,7…0,75). Примем =0,75.

=16,2405*3*207*0,75=7,56 тыс. ГДж/год.

3.2.3.4 Годовой расход теплоэнергии на нужды вентиляции рассчитывается по формуле:

, ГДж/год,

где -сменный расход теплоэнергии на вентиляционные нужды, ГДж/смену (табл.4)

=10,672 ГДж/смену

=10,672*500=5,34 тыс. ГДж/год.

3.2.3.5 Годовойпуск теплоэнергии сторонним предприятиям находится по формуле :

=Q_ст*n_ст*_ст, ГДж/год.

где Q_ст - отпуск теплоты сторонним предприятиям ГДж/смену (табл. 7),

n_ст- число рабочих смен сторонних предприятий (принимается равным 350…500);примем n_ст=500;

_ст- коэффициент эффективной загрузки сторонних предприятий (принимается равным 0,65…0,85); примем _ст=0,85.

=249,46*500*0,85=106,021 ГДж/год.

3.2.3.6 Годовой расход теплоты на собственные нужды теплоцеха опреде- ляется по уравнению:

=в_сн*(++++, ГДж/год,

где в_сн- процент расхода теплоты на собственные нужды котельной .

в_СН=2,0% -котельные на газе( п.2.8.6).

2,0*(96,24+10,68+7,56+5,34+106,021)*10³/100=4,52 тыс. ГДж/год,

Таким образом,

=96,24+10,68+7,56+5,34+106,021+4,52=230,36 тыс. ГДж/год,

3.2.3.7 Структура годового теплового баланса представляется в табл.11.



Таблица 11 Структура годового теплового баланса

Составляющие теплового баланса	тыс.ГДж/год	%
Технологические нужды	96,24	41,77
Горячее водоснабжение	10,68	4,63
Отопление	7,56	3,28
Вентиляция	5,34	2,30
Отпуск сторонним потребителям	106,021	46,02
Расход теплоты на собственные нужды котельной	4,52	2,00
Всего	230,36	100

3.2.4 Соответствующий годовому тепловому балансу годовой баланс выработки пара определяется уравнением:

=+++++, т/год.

3.2.4.1 Годовой расход пара на технологические нужды:

**, т/год,

где-сменный расход пара на технологические нужды, т/смену (табл. 2).

=112,6 т/смену

112,6*500*0,85=47,855 тыс.т/год.

3.2.4.2 Годовой расход пара на нагрев воды для нужд горячего водоснабжения

**, т/год,

где-сменный расход пара на нужды горячего водоснабжения, т/смену (табл. 5). =14,153 т/смену

14,153*500*0,85=6,015 тыс.т/год.

3.2.4.3 Годовой расход пара на отопительные нужды :

**, т/год,

где- сменный расход пара на отопительные нужды для средней темпе-ратуры за отопительный период года, т/смену (табл. 3). =9,1495 т/смену.

9,1495*3*207*0,75= 4,26 тыс.т/год.

3.4.2.4 Годовой расход пара на нужды вентиляции : , т/год,

где - сменный расход пара на нужды вентиляции, т/смену (табл. 4).

=7,08 т/смену; 7,08*500=3,54 тыс.т/год.

3.2.4.5 Годовой отпуск пара сторонним предприятиям :

=Д_ст*n_ст*_ст, т/год =104*500*0,85=44,2 тыс.т/год.

3.2.4.6 Годовой расход пара на собственные нужды теплоцеха :

=в_сн*(++++, т/год,

=2,0*(47,855+6,015+4,26+3,54+44,2)*1000/100=2117,4 т/год

Д^год=56,092+6,354+5,98+4,155+2,12=107,99 тыс.т/год.

3.2.5 Годовой расход натурального топлива находится по формуле:

=, нм³/год.; Q^p_н=36,09 МДж/нм³ =0,03609 ГДж/ нм³

==6953,1 тыс. нм³/год.

3.2.5.1 Годовой расход условного топлива определяется по формуле:

=8654 тут/год.

3.3 Расчет теплопроводов

3.3.1 Внутренний диаметр паропровода d_В определяется по формуле:

d_В=, м,

где К_Э - коэффициент эквивалентной шероховатости (принимается равным 2*10^-4 м);

Д - расход пара , кг/с;

R_л - удельное линейное падение давления, Па/м (принимается равным 80…120 Па/м), примем R_л =100 Па/м.

_х -плотность влажного насыщенного пара, кг/м³ :

_х=' (1-х)+ ” х, кг/м³,

' и ”-соответственно плотность кипящей воды и сухого насыщенного пара при определенном его давлении, кг/м³; '=1/', кг/м³ ;”=1/”, кг/м³

' и ”-соответственно удельные объемы кипящей воды и сухого насы- щенного пара, м³/кг (приложение 1);

х - степень сухого пара для соответствующего паропровода (табл. 1 ).

3.3.1.1 Определим внутренние диаметры паропроводов, по которым пар с распределительного коллектора подается потребителям.

- Пт - паропровод в технологические цеха ( точка В): Р=0,972 МПа ; х=0,882

'=1,12*10^-3 м³/кг; ”=0,219 м³/кг.

'=893 кг/м³ ; ”=4,57 кг/м³

_х=893 (1-0,882)+ 4,57* 0,882=109,40 кг/м³; Дмах=17,03т/ч= 4,731 кг/с

d_В= = 0,126 м Примем d_В=0,15 м

( приложение 22)

-П_ст-паропровод сторонним потребителям, параметры аналогичны точке В

( табл.1) Дмах=15,64 т/ч= 4,344 кг/с

d_ст= = 0,1257 м Примем d_ст=0,15 м

- По- паропровод к водоподогревателям систем отопления ( точка Б):

Р=1,0 МПа ; х=0,9

'=1,13*10^-3 м³/кг; ”=0,198м³/кг.

'=885 кг/м³ ; ”=5,05 кг/м³

_х=893 (1-0,9)+ 5,05* 0,9=93,85 кг/м³

Д=1,144т/ч= 0,3177 кг/с

d_В= = 0,048м Примем d_В=0,05 м

( приложение 22)

- Пг- паропровод к водоподогревателям систем горячего водоснабжения

( точка Б): Р=1,0 МПа ; х=0,9

'=1,13*10^-3 м³/кг; ”=0,198м³/кг.

'=885 кг/м³ ; ”=5,05 кг/м³

_х=893 (1-0,9)+ 5,05* 0,9=93,85 кг/м³

Дмах=2,19 т/ч= 0,6083 кг/с

d_В= = 0,0612м Примем d_В=0,069 м

( приложение 22)

3.3.1.2 Определим диаметр главного конденсатопровода производст-венного корпуса, по которому пароконденсатная смесь подается в утилизаци-онный водоводяной подогреватель( точки Д_i).

Расчетная формула :

d_В=.

Коэффициент эквивалентной шероховатости для конденсатопроводов составляет 1*10^-3 м.

Д_ПКС=70,40 т( в смену):8=8,8 т/ч=2,4444 кг/с

При среднем давлении_Д =450 кПа (п.3.1.4) =1/'=1/1,085*10^-3=922 кг/м³

d_В= =0,0198 м Примем d_В=0,020 м ( приложение 20).

3.3.2 Внутренние трубопроводы горячей воды рассчитывается по формуле:

d_В= ,

где: V_гв - расход горячей воды, м³/ч;

W_гв скорость воды, м/с (принимается 2,0…2,4 м/с).Примем W_гв=2,4 м/с.

V_гв =15,635 м³/ч(таблица 7, максимум)

d_В= =0,048 м Примем d_В=0,05 м( приложение 22)



4. Технико-экономические показатели системы теплоснабжения

Затраты теплоэнергии на технологические и вспомогательные нужды существенно влияют на себестоимость производимой продукции, которая определяет ее конкурентоспособность. В связи с этим эффективность настоящего проекта подтвердим технико-экономическими показателями.

4.1 Определение себестоимости теплоэнергии

Себестоимость теплоэнергии характеризует :

- оценку эффективности работы собственно теплоцеха;

- определения энергетической составляющей издержек производства то- варной продукции и расчета ее себестоимости;

- составления договоров на поставку теплоэнергии сторонним предприятиям.

Себестоимость теплоэнергии может быть отчетной по итогам работы СТ предприятия за прошедший год и плановой при ее прогнозировании на предстоящий год.

4.1.1 Себестоимость выработки 1 ГДж теплоэнергии S_Q для автономных систем теплоснабжения находится по формуле :

S_Q=С_год/ Q_год , руб/ГДж,

где :

Q_год=230,36тыс. ГДж/год - годовая выработка теплоэнергии , принимается по таблице 11);

С_год - годовые затраты на выработку теплоэнергии, руб./год.

4.1.2 Годовые затраты С_год представляются суммой:

С_год= С_т+ С_эл+ С_в+ С_ам+ С_тр+ С_зп+ С_стр +С_пр+ С_нр , руб/год

4.1.2.1 Себестоимость топлива С_т определяется по формуле :

С_т = *S_в , руб/год.

-фактический расход топлива, т/год.

=В_год +В, т/год.

В_год - расчетный расход топлива при режимах эксплуатации котлов, близких к номинальным параметрам.

В_год=6953,1 тыс.нм³/год. ( п. 3.2.5.)

В - дополнительный расход топлива (т/год), обусловленный снижением КПД (брутто) в связи со снижением паропроизводительности котлов, расходом топлива на работу котлов в состоянии "горячего резерва", аварийными ситуациями и другими факторами ( принимается до 5%

от расчетного расхода топлива).

В=6953,1*0,05= 347,66 тыс.нм³/год

=6953,1+347,66=7300,76 тыс.нм³/год

S_в- стоимость закупаемого топлива, руб/ нм³

S_в=5,8 руб/ м³

( по текущим ценам -сайт http://www.kp40.ru/news/realty/33149/

С_т =7300,66 *5,8=42344 тыс. руб/год

4.1.2.2 Затраты на электрообеспечение С_эл находим по формуле :

С_эл=_э*W_год*S_w , руб.

где _э-коэффициент, учитывающий оплату энергосберегающей организации лимитируемой заявленной установленной электрической мощности, штрафные санкции за несоблюдение договорных условий по графикам электропотребления и сверхнормативную реактивную мощность, сверхнормативное потребление электроэнергии при снижении фактической загрузки электропривода и другие факторы. С учетом реальных режимов эксплуатации _э составляет до 1,15;

W_год- годовой расход электроэнергии, кВт*час/год;

W_год=Q_год * W_Q, кВт*час/год

W_Q - удельный расход электроэнергии на выработку теплоты,

кВт*ч/ ГДж ( приложение 23)

Согласно п.2.9 установочная тепловая мощность котельной составляет

Д _уст= 43,74 т/ч.

Принимаем W_Q=2,4 кВт*ч/ ГДж (газ, Д_уст = 45 т/ч)- приложение 23

Q_год=230,36 тыс. ГДж/год

W_год=230,36 * 2,4= 552,86 тыс. кВт*ч /год

S_w- тариф на электроэнергию для промышленных потребителей, руб./(кВт*ч) -принимается по текущим ценам. S_w=4,23 руб./(кВт*ч)

сайт : http://www.energo-consultant.ru

С_эл=1,15*552860*4,23=2689,4 тыс. руб

4.1.2.3 Стоимость потребляемой воды определяется по формуле :

С_в= V_год* S_V, руб/год ;

где S_V-тариф на воду для промышленных предприятий, руб./мі;

По данным сайта : http://www.kp40.ru/news/realty/33149/ S_V=23,91 руб/м³.

V_год- годовой расход воды, м³/год.

V_год= _V*( +), м³/год.

_V - коэффициент, учитывающий ненормируемые потери воды, обусловленные аварийными ситуациями, утечками, продувкой котлов, подпиткой и промывкой системы водяного отопления, промывкой натрий-катионитовых фильтров, ремонтом и гидравлическими испытаниями водоподогревателей, теплосетей и другого оборудования.

_V=1,1- для предприятий данной отрасли.

- годовой расчетный расход горячей воды на нужды горячего водоснабжения, мі/год:

=, м3/год.

10,68 тыс.ГДж/год.

= = 42,9 тыс. м³/год.

- годовой расход подпиточной химически очищенной воды, м³ /год.

=, м³/год,

где

-годовая выработка пара , т/год (п.3.2.4) =107,99 тыс.т/год;

-среднегодовой коэффициент возврата конденсата.

4.1.2.3.1 Средний за год коэффициент возврата конденсата определяется по формуле:

= , где

· - годовой возврат конденсата от технологических аппаратов, т/год:

=**

=63,32 т/смену-сменный возврат конденсата от технологических аппаратов (табл. 9).

n_р =500 рабочих смен в год; 0,85 (п. 3.2.3.1)

=63,32*500*0,85= 26,911 тыс.т/год

· ==6,015 тыс.т/год- годовой возврат конденсата от водоподогревателей системы горячего водоснабжения ;

· ==4,26 тыс.т/год- годовой возврат конденсата от водоподогревателей системы водяного отопления ;

· ==3,54 тыс.т/год- годовой возврат конденсата от водоподогревателей системы вентиляции ;

· =20,33 тыс.т/год- годовой возврат конденсата от сторонних потребителей

=*_в3=44,2*0,46=20,33 тыс. т/год

Годовая выработка пара =107,99 тыс.т/год

= =0,5653

==47,312 тыс. м3/год.

V_год= 1,1*(42,9+47,312)=99,23 тыс.м³/год.

С_в=99,23*23,91=2372,59 тыс. руб/год .

4.1.2.4 Амортизация основных фондов С_ам находится по формуле :

С_ам= + , руб/год,

где и - соответственно амортизация зданий ( пассивной части основных фондов) и амортизация оборудования (активной составляющей основных фондов, руб./год.

=К*(А^зд/100)*(^зд/100),

где К- капитальные затраты на систему теплоснабжения, руб.

К= К_у *Д_уст , руб.

К_у- удельные капитальные затраты на единицу установленной паропроизводительности котельной, руб.•ч/т пара, (для котельных, работающих на газе К_у определяются по эмпирической формуле:

К_у=135,3-0, 38* Д_уст, тыс. руб.•ч/т;

К_у=135,3-0,19*43,74=126,99 тыс. руб.•ч/т;

К= 126,99 *43,74=5554,52 тыс.руб.

А^зд -норма амортизации зданий, % (принимается равной 2,9 %);

^зд- доля стоимости зданий в общей стоимости теплоцеха, % (для котельных, работающих на газе, составляет 30 %)

=5554,52 *(2,9/100)*(30/100)= 48,32 тыс.руб.

=К*(А^об/100)*[(100-^зд)/100] ,

где А^об=7,5%- норма амортизации оборудования для котельных, работающих на газе.

=5554,52*(7,5/100)*[(100-30)/100]=291,61 тыс.руб.

С_ам=48,32 + 291,61 =339,93 тыс. руб/год.

4.1.2.5 Затраты на текущий ремонт С_тр принимается равными 20% от амортизации.



С_тр=0,2*С_ам=0,2*339,93=67,99 тыс. руб/год.

4.1.2.6 Заработная плата работников котельной С_зп определяется по формуле:

С_ЗП=Z*З_шт., руб/год.

где Z- число работников, чел.: Z=М_шт *Д_уст., чел.

М_шт - штатный коэффициент, чел•ч/т (приложение 27).

М_шт= 0,4 чел•ч/т > Z=0,4 *43,74=17,496 =18 человек

З_шт= 7000 тыс. руб /год - зарплата работника теплоцеха, руб./год

С_ЗП=18*7000=126 тыс. руб/год.

4.1.2.7 Страховые отчисления на заработную плату С_{СТР ,} , руб./год составляют 26 % от заработной платы С_ЗП).

С_стр.=0,26*126=32,76 тыс. руб/год.

4.1.2.8 Прочие цеховые затраты на эксплуатацию теплового хозяйства С_пр. составляют 2% от суммы предыдущих затрат (п. 4.1.2.1…4.1.2.7).

С_пр.=0,02*(42344+2689,4+2372,59+339,93+67,99+126+32,76)=

=959,45 тыс. руб/год.

4.1.2.9 Общезаводские накладные расходы С_нр. составляют 8…10% от суммы всех предыдущих затрат (п. 4.1.2.1…4.1.2.8).Примем их равными 8%.

С_нр.=0,08*(42344+2689,4+2372,59+339,93+67,99+126+32,76+959,45)= =3941,570 тыс. руб.

Окончательно годовые затраты С_год составляют :

С_год.= 42344+2689,4+2372,59+339,93+67,99+126+32,76+959,45+3941,570 =

=52846,693 тыс. руб.

Определим себестоимость выработки 1 ГДж теплоэнергии

S_Q=С_год/ Q_год =52846,693 (тыс. руб.)/ 230,36 (тыс. ГДж/год)=229,41 руб.

4.1.3 Себестоимость выработки 1т пара S_д

S_д== 52846,693 (тыс. руб.)/ 107,99 (тыс. т.)=489,37 руб.

4.1.4 Представим структуру себестоимости теплоэнергии и пара в виде табл. 12.

Таблица 12 Структура себестоимости выработки теплоэнергии и пара

Статья затрат	затраты, руб/год	Статья затрат
		теплоты, руб/ГДж	пара, руб/т
1	2	3	4
Стоимость топлива	42344000
Стоимость электроэнергии	2689400
Стоимость воды	2372590
Амортизация	339930
Текущие расходы	67990
Зарплата	126000
Страховые отчисления	32760
Прочие затраты	959450
Накладные расходы	3941570
Всего	52846693	229,41	489,37

4.1.7 Себестоимость горячей воды для нужд горячего водоснабжения находится по уравнению:

=+ ,

где =10680 ГДж/год -годовой расход теплоты на нужды горячего водоснабжения( таблица 11)

=42 900 мі/год - годовой расход горячей воды( п. 4.1.2.3)

-тариф на холодную воду, руб./м³,(п. 4.1.2.3) S_V=23,91 руб/м³.

-себестоимость тепловой энергии =27,11 руб/ГДж (таблица 12).

=23,91+=91,4 руб/м³

4.1.8 Цена конденсата, возвращаемого сторонними потребителями, находится по формуле:

Ц_к=+*(h_к- h_х)*10^-3 руб/т,

где =0,1=2,711 руб/ т- себестоимость химически очищенной воды,

h_к=383,4 кДж/кг; h_х=42,044 кДж/кг

Ц_к=2,711+27,11*(383,4- 42,044)*10^-3 =11,97 руб/т.

4.2 Расчет теплоизоляционных конструкций наружных теплопроводов

Теплоизоляция технологического оборудования и трубопроводов является высокоэкономичным энергосберегающим мероприятием. При этом тепловые потери изолированных объектов не должны превышать уста- новленных нормативов.

Согласно СП 61.13330.2012 (Актуализированная редакция

СНиП 41-03-2003), п.6.7.1 температура на поверхности изолированного трубопровода не должна превышать значения :

· 45°С - при температуре среды от 150°С до 500°С;

· 40°С - при температуре среды 150°С и ниже.

Для автономной системы теплоснабжения выполняются расчеты паропроводов, подающих пар в производственный корпус на технологические нужды , на горячее водоснабжение и в систему отопления( в нашей работе паропровод к сторонним потребителям отсутствует).

Протяженность трубопроводов до теплопункта производственного

корпуса составляет L =240м .

4.2.1 Диаметры указанных паропроводов принимаются по данным раздела 3.3, а именно :

- Пт - паропровод в технологические цеха d_В=0,15 м

- По- паропровод к водоподогревателям систем отопления d_В=0,05 м

- Пг- паропровод к водоподогревателям систем горячего водоснабжения d_В=0,069м

-Пст

4.2.1.1. Диаметр изолированного паропровода d_из находится из уравнения :

= 2_из.(-),

где : _из- коэффициент теплопроводности выбранного теплоизоляционного материала, Вт/(м•К , (приложение 21);

t_А=179°С- температура пара после распределительного парового коллектора

Выбираем по приложению 21 материал:

- для паропровода Пт -маты минераловатные прошивные марки 100;

=0,045+0,00021* t_ср

t_ср- средняя температура теплоизоляционного слоя, °С

t_ср=0,5*( t_ст+ t_А),

где t_п =45°С- температура наружной поверхности изоляции t_ср=0,5*( 45+174)=112°С > _из=0,045+0,00021* 112=0,0679 Вт/(м•К)

- для паропроводов По и Пг- полуцилиндры из минеральной ваты на синтетическом связующем марки 150.



=0,051+0,0002* t_ср

t_п =45°С- температура наружной поверхности изоляции ;

t_ср=0,5*( 45+179)=112°С > _из=0,051+0,0002 *112=0,0734 Вт/(м•К)

Далее условные обозначения формулы для расчета d_из следующие :

t_сг=4,7 єС - среднегодовая температура наружного воздуха, Обнинск, (приложение 28-по Туле);

q_e - норма плотности теплового потока, Вт/м (приложение 20);

d_н- наружный диаметр паропровода, м;

б₂- коэффициент теплоотдачи от изолированного паропровода к атмосфер- ному воздуху, б₂=20…35 Вт/(м²*К) в зависимости от скорости ветра на открытом воздухе (СП 61.1333302012 , раздел В.2,таблица В.2).

Примем б₂=29 Вт/(м²*К).

ш- коэффициент, учитывающий соотношение диаметров изолированного и неизолированного трубопровода (принимается равным 1,7…1,8).

Примем ш =1,75

Выполним расчет d_из для трубопроводов Пт, Пст (d_В=0,15 м)

- d_н=0,159 м (Приложение 22).

...