0,1•10,63•1,29•30=41,15

Коэффициент сохранения теплорты

ц

0,98

Тепловосприятие газохода по уравнению теплового баланса

Q_б

0,98(19321-6547,3+41,1)=

=12558.55

Средняя температура газов

(1000+320)/2=660

Коэффициент теплопередачи конвекцией

97

Произведение

,

где Р=0,1 МПа

S-табл.3.12,

r_n-табл. 3.8 для газохода

0,245•0,1•0,1836=0,0045

Коэффициент ослабления лучей 3-х атомных газов

35

Оптическая толщина

35•0,0045=0,157

Коэффициент теплового излучения

0,155

Температура обогреваемой среды

t_н

температура насыщения при давлении в барабане котла 1 МПа

175,36

Температура наружной поверхности загрязненной стенки

[4, табл.П.5]

Коэффициент теплоотдачи излучением

95

Коэффициент тепловой эффективности котельного пучка

-

0,85

Коэффициент теплопередачи

К

Температурный напор

^oC

Тепловосприятие газохода по уравнению теплопередачи

Q_т

Тепловой расчёт экономайзера.

При поверочном расчете чугунного водяного экономайзера температура газов на входе принимается из теплового расчета газохода, температура газов на выходе была предварительно принята .

Целью расчета является определение поверхности нагрева экономайзера Н_э. Экономайзер компонуется из отдельных чугунных ребристых труб длиной 2 м, с поверхностью нагрева с газовой стороны f_э = 2,95 м² и живым сечением для прохода газов f= 0,12 м².

Для заданного типа парового котла выбирается количество чугунных труб в ряду экономайзера, n=3. Проходное сечение для газового потока можно определить по формуле:

F_эк = n * f =3*0,12=0,36, м².(3.21)



Таблица 3.14

Расчёт экономайзера

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула и обоснование	Расчет
Температура газов на входе		oC	из расчета газохода	320
Энтальпия			Табл. 3.9	6158,6
Температура газов на выходе		oC		286
Энтальпия			Табл. 3.9	5418,8
Тепловосприятие водяного экономайзера	Qэ
Количество питательной воды проходящей через экономайзер	Dэ		Паропроизводи-тельность котла	6500
Температура питательной воды на входе в экономайзер		oC		104
Температура питательной воды на выходе из экономайзера		oC	С=4,19 кДж/кг 0С
Разность температур		oC		175,36-104=71,36
Средняя температура газов		oC
Температурный напор		oC
Коэффициент теплопередачи				21
Расчетная поверхность нагрева	Нэ	м2
Число труб в ряду	n	шт.		3
Число горизонтальных рядов	m	шт.

Определяем невязку теплого баланса котла:

(3.22)

гдеQл - табл. 3.11;

Qг - табл. 3.13;

Qэ - табл.3.14..

Относительная невязка:

(3.23)

Условие выполнено.



4. Автоматизация котельного агрегата

4.1 Описание схемы автоматизации

Автоматическое регулирование обеспечивает поддержание параметров в определённых пределах, а так же их изменение по определённым законам. Основной задачей регулирования является поддержание в определённых пределах рабочих параметров.

Автоматизация котла Е-6,5-14 осуществляется за счёт пяти основных регуляторов и нескольких контрольно измерительных приборов.

1. Регулирование нагрузки.

Датчик (поз. 1-1) измеряет давление пара в барабане котла и передаёт сигнал на преобразователь (поз. 1-2) и далее на контроллер (поз. 1-3), который задаёт регулирующее воздействие. После контроллера обработанный сигнал поступает на магнитный пускатель (поз. 1-4), который меняя положение заслонки (поз. 1-5) изменяет подачу мазута в топку. Для того чтобы диспетчер мог видеть положение заслонки существует датчик (поз. 1-7), передающий показания на щитовую (поз.1-8).

2. Регулирование экономичности процесса горения.

Сигналы с датчиков (поз. 1-1, 2-1) передаются на вход преобразователям (поз. 2-3, 2-2), после которых сигнал с преобразователя (поз. 2-2) попадает на контроллер (поз.2-5), а сигнал с преобразователя (поз. 2-3) проходит через ещё один преобразователь (поз.2-4) и только потом попадает в контроллер (поз. 2-5). Контроллер даёт команду на пускатель (поз. 2-6), который воздействует на задвижку (поз. 2-7), отвечающую за подачу воздуха. Для обозначения положения задвижки служат датчики (поз. 2-9, 2-10).

3. Регулирование уровня.

Уровень воды в барабане измеряется датчиком (поз. 3-1), сигнал с которого поступает на преобразователь (поз. 3-2). Преобразователь в свою очередь отправляет сигнал на вход контроллера (поз. 3-3), после которого сигнал поступает на пускатель (поз. 3-4). Благодаря этим действиям, пускатель воздействует на регулирующий орган (поз. 3-5), отвечающий за подачу питательной воды в барабан. За обозначение положения регулирующего органа отвечают датчики (поз.3-7, 3-8).

4. Регулирование разряжения.

Регулирование тяги осуществляется за счёт измерения давления в топке (поз. 4-1), передачи сигнала на преобразователь (поз. 4-2) и контроллер (поз.4-4). После контроллера сигнал поступает на магнитный пускатель (поз. 4-3), приводящий в действие дымосос. Положение работы дымососа наблюдается с помощью датчиков (поз. 4-5, 4-6).

5. Регулирование продувки.

Клапан (поз. 5-5) отвечающий за регулирование продувки меняет своё положение при помощи магнитного пускателя (поз. 5-3), который в свою очередь получает сигнал от контроллера (поз. 5-4). На контроллер приходит сигнал с преобразователя (поз. 5-2), который получает этот сигнал от датчика (поз. 5-1). За положением клапана наблюдают при помощи датчиков (поз. 5-7, 5-8).

При помощи контрольно измерительных приборов (КИП) осуществляется контроль технологических всевозможных процессов, оцениваются свойства, качества и параметры продукции.

Приборы (поз. 6-1, 7-1) необходимы для измерения температуры питательной водя, на входе в котёл, и температуры уходящих дымовых газов. они при помощи преобразователей (поз. 6-2, 7-2) передают и регистрируют сигнал на щит управления (поз. 6-3, 7-3). Датчик (поз. 8-1) предназначен для фиксации температуры факела в топке котла. Он передаёт сигнал на промежуточный преобразователь (поз. 8-2), который в случае необходимости отправляет сигнал на прибор сигнализации (поз. 8-3). Данный прибор служит для оповещения персонала о каких-либо неисправностях. Манометры (поз. 9-1, 10-1) необходимы для измерения давления в мазутном и воздушном трубопроводах. Они, с помощью преобразователей (поз. 9-2, 10-2), передают показания на щит управления (поз. 9-3, 10-3) где, в случае отклонения от нормы, срабатывает сигнализирующее уведомление персоналу котельного цеха.



5. Экономический расчёт

5.1 Расчёт себестоимости и тарифа на тепловую энергию

Годовые затраты на производство тепловой энергии, р. могут быть рассчитаны как сумма составляющих:

(5.1)

гдеS_т.т - затраты на топливо со стороны, включая транспортные расходы, р.;

S_э - затраты на покупку энергии, р.;

S_в - затраты на воду со стороны, включая расходы на подачу, р.;

S_в.м - затраты на вспомогательные материалы, р.;

S_о.т - затраты на оплату труда, р.;

S_с.н - затраты на социальные нужды, р.;

S_ам - затраты на амортизацию основных фондов, р.;

S_проч - прочие затраты, р.

р.

Произведём расчёт по каждой из составляющих:

1. Затраты на топливо

Расход условного топлива, т. у. т.:

(5.2)

где - расчётный удельный расход условного топлива на отпущенную тепловую энергию, кг/Гкал;

Q_отп - количество отпущенной тепловой энергии, Q_отп = 33863,1 Гкал.

т. у. т.

Условное топливо пересчитывается в натуральное, т.:

(5.3)

гдеk - тепловой эквивалент применяемого топлива рассчитывается по формуле (5.4).

(5.4)

где - низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг.

По формуле (5.3) считаем расход натурального топлива:

т.

Расход на топливо за рассматриваемый период, р.:

(5.5)

гдеs_т - стоимость одной тонны натурального топлива с учётом железнодорожной перевозки, р/т.

р/т.

2. Затраты на электроэнергию

Для расчёта потребляемого количества электроэнергии электрооборудования котельной применяют формулу (5.6), кВтч.:

(5.6)

гдеT_mi - число часов работы, ч.; n - количество электроприёмников, шт.;

N_pi - расчётная электрическая нагрузка i-го электроприёмника, кВт, определяется по формуле и приведена в (табл. 5.1):

(5.7)

гдеN_уст - паспортная мощность электроприёмника, кВт;

К_о - коэффициент спроса (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Расчётная электронагрузка оборудования

Название электроприёмника	Паспортная мощность Nуст, кВт	Коэффициент спроса Kо	Расчётная электрическая нагрузка Npi,кВт	Количество, шт
Вентилятор ВДН 10	7,1	0,95	6,74	4
Дымосос ДН 10	4,6	0,95	4,37	4
Питательный насос ЦНСГ	45,0	0,80	36,00	3
Конденсатный насос К80	11,0	0,80	8,80	2
Конденсатный насос К100	14,0	0,80	11,20	3

По формуле 5.6 рассчитываем потребляемое количество электроэнергии на предприятии:

кВтч

Рассчитав необходимый объём потребляемой электроэнергии, определяем затраты на её приобретение, р:

(5.8)

гдеЦ_э - тариф на электрическую энергию, Ц_э=2,21 р/кВтч.

р.

3. Затраты на воду

Годовое количество потребляемой воды на котельную, м³:

(5.9)

гдеV_d - объём воды на заполнение тепловой сети и системы отопления, V_d=860 м³;

V_з - объём воды на подпитку тепловой сети при закрытой системе теплоснабжения, м³, рассчитывается по формуле (5.10):

(5.10)

гдеq_в - удельный расход воды на собственные нужды, подпитку теплосети и прочие расходы, q_в=1,1 т/Гкал;

Q_кт - установленная мощность котельной, Q_кт=16,62 Гкал/ч;

k_т - коэффициент использования максимума нагрузки, k_т=0,11;

T - продолжительность работы котельной, T=8760 ч.

м³.

Тогда по формуле (5.9), годовое количество потребляемой воды:

м³.

Определяем затраты на приобретение воды, р.:

(5.11)

Где Ц_в - цена одной тонны воды с учётом расхода на подачу, Ц_в=14,22 р/т.

р.

4. Затраты на реагенты для химводоочистки

Объём потребления реагентов, кг, рассчитывается по формуле (5.12) и приведён в (табл. 5.2):

(5.12)

где - удельная норма расхода реагентов, кг/м³.



Таблица 5.2

Объём потребления реагентов, их цена и нормативный расход

Название реагента	Норма расхода , кг/м3	Объём потребления Р, кг	Цена Ц, р
Сульфоуголь	0,002	0,03	47000
Поваренная соль	0,18	3,32	5200
Серная кислота	0,07	1,29	3600

После расчёта расхода реагентов на плановый объём производства тепловой энергии определяются затраты на вспомогательные материалы, р.:

(5.13)

р.

5. Затраты на оплату труда

Годовые затраты на оплату труда, р.:

(5.14)

где - среднемесячная оплата труда одного работника, = 30400 р.;

- планируемый прирост оплаты труда в связи с ростом потребительских цен, = 0,5 %;

- нормативная численность персонала, = 23 чел.

р.

6. Затраты отчислений на социальные нужды

Отчисления на социальные нужды производятся в размерах, установленных нормативными актами Российской Федерации.

Отчисления на социальные нужды, р.:

(5.15)

где = 2,9 %.

р.

Отчисления на медицинское страхование, р.:

(5.16)

где = 5,8 %.

р.

Отчисления в пенсионный фонд, р.:

(5.17)

где = 22 %.

р.

Отчисления в фонд занятости, р.:

(5.18)

где = 1,5 %.

р.

Общая величина отчислений на социальные нужды, р.:

(5.19)

р.

7. Затраты амортизационных отчислений

Амортизационные отчисления, р., определяются по формуле:

(5.20)

гдеk_бi - балансовая стоимость i-го вида оборудования, р., (табл. 5.3);

- соответствующая норма амортизационных отчислений, %, (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Стоимость оборудования и нормы амортизационных отчислений

Название	Нормы отчислений , %	Балансовая стоимость kб, р.	Количество n, шт.
Здание двухэтажное	1,2	15000000	1
Резервуары для хранения смазочных материалов	2,8	220000	1
Резервуары для хранения нефтепродуктов	5,0	320000	2
Комплекс очистных сооружений	2,0	150000	1
Дымовая труба	4,0	400000	1
Котельные установки	3,7	25000000	4
Вспомогательное оборудование	3,7	350000	1

р.

8. Прочие затраты

Отчисления в ремонтный фонд, р., можно рассчитать по формуле:

(5.21)

где - норматив отчислений, %;

- среднегодовая стоимость основных производственных фондов, р.

Процент отчислений, %:

(5.22)

Где СР - сметная стоимость ремонта, СР = 400000 р.

%.

По формуле (5.21) производим расчёт отчислений в ремонтный фонд:

р.

Сумму все ранее рассчитанных затрат, р., определяем из выражения:

(5.23)

р.

Неучтённые прочие затраты могут быть приняты в размере 0,5% от

(5.24)

р.

Общепроизводственные затраты, р.:

(5.25)

р.

Общехозяйственные затраты, р.:

(5.26)

р.

Плата за землю осуществляется в зависимости от площади отвода земли под котельную, р.:

(5.27)

гдеF - площадь земли под котельную, F = 1500 м²;

- ставка платы за землю, = 0,75 р/м².

р.

В целом «прочие затраты», р.:

(5.28)

р.

Теперь, когда все данные известны, можно посчитать производственную себестоимость 1 Гкал теплоэнергии, р/Гкал.:

(5.29)

р/Гкал.

5.2 Расчёт сметы капитальных вложений

Стоимость оборудования, монтажа и пуско-наладочных работ приведены в табл. 5.4.

Таблица 5.4

Смета капитальных вложений

Наименование	Цена, р.
Котёл Е-6,5-14	2500000
Транспортировка котла	120000
Монтажные работы	300000
Пусконаладочные работы	70000

Общая стоимость капитальных вложений, р.:

р.

5.3 Расчёт срока окупаемости

Срок окупаемости котельной, лет, можно определить по формуле:

(5.30)

гдеP - годовая прибыль предприятия, р.:

(5.31)

где ` - разница стоимости 1 Гкал тепловой энергии, р/Гкал.

Стоимость тепловой энергии, при покупки у других источников, составляет 1741,80 р/Гкал.

Исходя из этих данных разницу в стоимости 1 Гкал тепловой энергии, р/Гкал, можно посчитать из уравнения:

(5.32)

р/Гкал.

По формуле (5.31) определяем годовую прибыль предприятия:

р.

Зная все неизвестные, определяем срок окупаемости котельной из выражения (5.30):

лет.

5.4 Расчёт показателей дисконтирования

Таблица 5.5

Расчет годового экономического эффекта и срока окупаемости

Показатель	Значение
1. Суммарные капиталовложения в мероприятие, К (тыс. руб.)	3990000
2. Усредненный срок службы внедряемого оборудования, Тсл, (год)	20
3. Полный экономический эффект от внедрения мероприятия, Э (тыс. руб./год), в том числе:	801901+199500-46084,5-151163,3=804153,2
3.1 Экономическое выражение технического эффекта, ?S (тыс. руб./год)	801901
3.2 Изменение амортизационных отчислений, ?A (тыс. руб./год)	3990000/20=199500
3.3 Изменение платежей по налогу на имущество, ?Hи (тыс. руб./год)	3990000·(1+1/20)·0,022/2=46084,5
3.4 Изменение платежей по налогу на прибыль, ?Hп (тыс. руб./год)	0,2·(801901-46084,5)=151163,3
4. Срок окупаемости, Ток (год)	3990000/804153,2=5
5. Дисконтированный срок окупаемости, Тд	-ln(1-10·5/100) / ln(1+10/100)=7,3
при норме дисконта E = 10 %	17,1
6. Внутренняя норма доходности, %	Долгосрочное, крупнозатратное

Расчетное значение срока окупаемости составило 5 лет, вычислим дисконтированное значение срока окупаемости, с учетом обесценивания денежных средств.

Принимается равномерное распределение капитальных вложений в реализацию мероприятия в течение двух лет. Норма дисконта равна 0,1, это значение выше действующей на данный момент ставки рефинансирования центрального банка РФ - 8,25% и включает поправку на риск.

Результаты расчета сводятся в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Результаты расчета ЧДД, тыс. руб.

Год (t)	Показатель
	Э, тыс. р.	Kt, тыс. р.	ЧДДt, тыс. р.	?ЧДД, тыс. р.	Индекс доходности (ИД)
0-й	0,00	3990,00	-3990,00	-3990,00	-1,00
1-й	804,15	0,00	731,05	-3258,95	-0,82
2-й	804,15	0,00	664,59	-2594,36	-0,65
3-й	804,15	0,00	604,17	-1990,19	-0,50
4-й	804,15	0,00	549,25	-1440,94	-0,36
5-й	804,15	0,00	499,32	-941,63	-0,24
6-й	804,15	0,00	453,92	-487,70	-0,12
7-й	804,15	0,00	412,66	-75,05	-0,02
8-й	804,15	0,00	375,14	300,10	0,08
9-й	804,15	0,00	341,04	641,14	0,16
10-й	804,15	0,00	310,04	951,17	0,24
11-й	804,15	0,00	281,85	1233,02	0,31
12-й	804,15	0,00	256,23	1489,25	0,37

Срок окупаемости энергосберегающего мероприятия с учетом дисконтирования денежных средств составил 7,3 года, что на 46% выше значения простого срока окупаемости, равного 5 лет. Данное значение является более приближенным к реальности, так как учитывает обесценивание денежных средств.

Рисунок 5.1 График изменения чистого дисконтированного дохода по годам

Заключение

В данном дипломном проекте были произведены конструктивный и тепловой расчёты котельной ст. Иркутск-Сортировочный.

По результатам конструктивного расчёта котлоагрегата Е-6,5-14, расход топлива на котёл составил 0,434 т/ч. КПД котлоагрегата 84%. После внедрения четвёртого котла котельная может обеспечить потребителей необходимым количеством пара, расход пара на котельной составил 19,44 т/ч (5,4 кг/с).

Анализируя экономическую часть, капитальные вложения на реконструкцию котельной составили 3,99 млн. р., срок окупаемости проекта 7,3 года.. Полный экономический эффект от внедрения мероприятия составит 804 т. р./год.

Разработана принципиальная схема расположения четвёртого котла в котельной. Представлена функциональная схема автоматизации котла Е-6,5-14.



Список использованных источников

1. Приходько С.В., Лебедев В.М. Тепловой расчет котельных агрегатов средней паропроизводительности: Учебное пособие. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009.136 с.

2. Адамов В. П. Сжигание мазута в топках котлов: Недра, 1989.-304с.: ил.

3. Воликов А. Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности: Учебное пособие.1989.160 с.

4. Паспорт котла Е 6,5-14-225Р (КЕ 6,5-14-225СО) с топкой ТЛЗМ 1,87/3,0

5. Паспорт 00.8048.076 ПС/Вентиляторы и дымососы ВДН и ДН.

6. Лебедев В.М., Овсянников В.В., Усманов Ю.А. Определение технико-экономических показателей по затратным статьям тарифа на отпускаемую тепловую энергию промышленно-отопительными котельными: Учебное пособие. Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск,1999.94 с.

7. Методика расчета эффективности мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, разработанных по результатам энергетического обследования объектов ОАО «РЖД»: Учебное пособие. Москва,2011.13 с.

8. Варфоломеев Ю.М., Кокорин О.Я. Отопление и тепловые сети: Учебник. Москва, 2014.480 с.

9. Приходько С.В., Лебедев В.М./Источники и системы теплоснабжения предприятий: Учебник для бакалавров. Омский гос. ун-т путей сообщения.

10. СТП ОмГУПС - 1.1 - 02. Курсовой и дипломный проекты. Основные положения // Омский ун-т путей сообщения. Омск.

11. СТП ОмГУПС - 1.1 - 02. Курсовой и дипломный проекты. Общие правила оформления схем // Омский ун-т путей сообщения. Омск.

12. СТП ОмГУПС - 1.1 - 02. Курсовой и дипломный проекты. Основные правила оформления чертежей // Омский ун-т путей сообщения. Омск.

13. Ширакс З.Э. Теплоснабжение. М.:Энергия, 1979.

14. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника: Учебное пособие для вузов. Москва, 1980.

15. СНиП 23-01-99. Строительная климатология (с изменением №1). Москва, 2003.

16. Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. / Теплотехника: Учебник для вузов.: Энергоатомиздат, 1991, 224 с.

17. Кузнецова Н.В., Митора В.В. Тепловой расчёт котельных агрегатов. Москва, 1973.

Размещено на Allbest.ru

...