Котельные установки

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОТЕЛЬНЫХ

Результаты проектирования, сооружения и эксплуатации данной? котельной следует сопоставлять с другими вариантами или условиям» путем технико-экономических расчетов. Детальное изложен ние материалов по экономике энергетики дается в специальном курсе [Л. 35]; к основным показателям относятся:

А) стоимость источника теплоснабжения, зависящая от ее техни­ческого оснащения, мощности и других величин;

Б) эксплуатационные расходы.

Капитальные затраты. Стоимость сооружения зависит от затрат на основное и вспомогательное оборудование, на основное зда­ние-. и вспомогательные сооружения, на проектирование, строительство зданий и монтаж оборудования. Иначе говоря, стоимость сооружения источника теплоснабжения связана с принятыми основными технически­ми решениями.

Существует несколько способов определения стоимости оборудова­ния источника теплоснабжения: по сметам, по укрупненным показате­лям и по приближенным данным. Наиболее точным способом определе­ния капитальных затрат является составление смет, однако трудоем­кость такого способа значительна даже при его упрощениях. Для вы­бора варианта в учебных целях допустимо использование укрупненных и приближенных, данных по удельным затратам.

Если обозначить через 2/С общие капиталовложения в ис­точник теплоснабжения, а через Ефуст его установленную тепловую производительность, то удельные капиталовложения, тЫс. руб /МВт (тыс. руб/Гкал/ч), будут:

Ь *К (10-1)

2*0уст

Иногда общие капиталовложения относят не к суммарной тепло- производительности, э к суммарной установленной паропроизводитель - ности агрегатов, что менее рационально при установке разного типа котлоагрегатов — паровых и водогрейных. В этом случае все виды теп­лоносителей переводят в пар с «нормальной» энтальпией 1=2680 кДж/кг (г'=640'ккал/кг), а затем определяют для него производительность котельной и находят удельные капиталовложения, тыс. руб/кг./с (тыс. руб/т/ч):

М (10-2)

Е£>уст

В табл. 10-1 сообщаются ориентировочные данные об удельных ка­питальных затратах на установленный 1 МВт (Гкал) теплоты в про­изводственных, отопительно-производственных и отопительных' котель­ных с соотношением расходов теплоты в них на нужды отопления, вен­тиляции и горячего водоснабжения к расходу теплоты технологически­ми потребителями от 1,5 до 4,0 и при закрытой системе теплоснаб­жения.

При использовании данных табл. 10-1 для котельных, подающих воду в открытую систему теплоснабжения и работающих на газообраз­ном или жидком топливе, к величине удельных капитальных затрат вводится коэффициент &о=1,35 и работающих на твердом топливе —

*о=1,0.

При соотношении отопительной и технологической нагрузок от 1,5 до 1,0 величина &о=1. Капитальные затраты на источник теплоснабже­ния с теплопроизводительностью 2фУст или 2-Оуст, тыс. руб., составят:

Фуст*©.

В выражении:

1Ь взято для данного варианта из табл. 10-1;

2'0уст определена по формулам (7-50) или (7-18);

К0 — коэффициент, зависящий от вида топлива и вводимый лишь для открытой системы.

Для сопоставления вариантов источников теплоснабжения приня­то учитывать не только капитальные, но и эксплуатационные затраты С для выявления срока окупаемости 1 и минимума приведенных за­трат Я.

Эксплуатационные затраты на производство тепловой энергии в виде горячей воды или пара состоят из нескольких частей. Первая часть зависит от капитальных затрат, вторая отражает затраты на заработную плату и третья связана с выработкой энергии.

Первые две части затрат для данной установки постоянны, а тре­тья — переменна.

Эксплуатационные затраты определяются за год работы установ­ки, поскольку условия работы меняются в зависимости от сезона и включают:

Самор — затраты на амортизацию оборудования и строений, включающую расходы на реновацию и капитальный ремонт;

СТек. р — затраты на текущий ремонт оборудования;

Сз. п — затраты на заработную плату персонала;

Стоп затрат на топливо, доставляемое в котельную уста­новку;

Сэл. эн затраты на электроэнергию, получаемую из элек­тросетей;

Св — затраты на воду, израсходованную в установке;

Сщ)ОЧ — прочие расходы, т. е.

^год = Самор -{- Стек р С3 п ЕСТ0П С9Л эн -[- Св Спр. (10-4)

На установленный 1 МВт (Гкал/ч) теплоты закрытой системе теплоснабжения

Таблица 1 в котельных различного типа

Тельной, МВт (Гкал/ч)

70/60 105/90 | 175/150 233/200 8,6/10 6,0/8 5,1/6 4,3/5 10,3/12 17,2/20 8,6/10 14,6/17 10,3/12 9,4/11 6,0/7 5,1/6 4,7/5,5 4,3/5,0 7,7/9 14,6/17 6,9/8 12,9/15 11,2/13 10,3/12 6,0/7 5,1/6 4,7/5,5 4,3/5,0 7,7/9 14,6/17 6,9/8 15,5/16 11,2/13 10,3/12
14/12	23,2/20	35/30	58/50

Для определения величины каждого слагаемого необходимо знать затраты на амортизацию оборудования и строений, которые различны, потому что срок службы оборудования с учетом его морального износа принят в СССР в 30 лет, а срок службы производственных зданий — в 65 лет в связи с возможностью их повторного использования.

Затраты на амортизацию исчисляются определенным про­центом от стоимости; для этого необходимо распределить капитальные затраты по их основным направлениям (табл. 10-2).

18 16

20 15

Для зданий котельных принята норма амортизации в 3,1—3,5% от затрат на их строительство и складывается из отчислений на ренова­цию в 1,5—1,8% и отчислений на капитальный ремонт в 1,6—1,7%.

Для зданий и сооружений источников теплоснабжения норму амор­тизации можно принять УИ^”ор = 3,5 °/в их стоимости, тыс. руб/год, т. е.

<=“,=^„ 0.035. (10-5)

В формуле:

К — удельные капитальные затраты, тыс. руб/МВт (тыс. руб/Гкал/ч);

Пая — доля капитальных затрат на строительные работы и здание (из табл. 10-2).

Затраты на амортизацию оборудования зависят от состава (объе­ма) оборудования, совершенства его эксплуатации, длительности рабо­ты оборудования в течение календарного года, общего срока эксплуа­тации и качества топлива.

В целях упрощения расчетов затраты на амортизацию основ­ного и вспомогательного оборудования котельных даны совместно (табл. 10-3).

Таблица 10-3

В связи с тем, что отопительные котельные установки в большин­стве районов страны работают 4000 ч в году и менее, для них в первом приближении затраты на амортизацию составят на газе и мазуте - Мамор=6,0% и на твердом топливе — 6,5%; для производственных ко­тельных соответственно 7,7 и 10,6%. В производственно-отопительных котельных величину затрат следует найти, исходя из соотношения, вида и длительности технологических и отопительных нагрузок, тыс. руб/год:

С* = К (Л+ ЛМонт) Кор - ( * 0'£>)

Общие затраты на амортизацию источника теплоснабжения, тыс. руб/год, будут:

I Затраты на текущий ремонт оборудования и зданий можно для сравнительных расчетов принять равными 20% затрат на амортизацию, вычисленных по формуле '(10-7), тыс. руб/год, т. е.

Стек. р=0,20Самор - (10-8)

Для определения затрат на заработную плату находят коэффициент штатного персонала тшт, который может быть определен с помощью табл. 10-4.

Общее количество персонала составит тшт2ф, чел.

Следует учитывать, что в затраты на заработную плату входят оплата отпусков, дополнительная заработная плата — премии и пр., а также отчисления в фонд социального страхования. При совмещении должностей и учете инженерно-технического персонала среднюю годо­вую плату для работающих в данной котельной можно принять равной 1400 руб/год.

Затраты на заработную плату с начислениями, тыс. руб/год, со­ставят:

С3. и= /ЯштатЭДуст 1.4. (10-9)

Затраты на топливо, подаваемое в котельную, 2СТ0п, связаны с его количеством Вгоя, стоимостью топлива, способом транспорта от места добычи и числом часов использования установленных котельных агрегатов.

Годовой, расход условного топлива для котельных, т/год, можно найти из выражения

£ ^п-т^Фвыр______________________________________ ^п. тВДвыр (10-10)

Г0Д_ • 29 330 ~' ^Р-7000

В формуле:

&п. т — коэффициент, учитывающий потери топлива при разгрузке, хранении, внутреннем перемещении, обработке и другие потери, а также расход топлива на растопки и другие нужды, равный 1,05 для газа и мазута и 1,07 для твердого топлива;

^Овыр — количество теплоты, выработанное котельной, МВт

(Гкал/год). Если известна среднечасовая нагрузка котельной <2ср, МВт (Гкал/ч), то количество выработанной теплоты, МВт/год (Гкал/год), будет:

2'Фвыр = 'ФсрТ.

В формуле:

Т — число часов работы установки со средней нагрузкой в течение календарного года;

—к. й. д. брутто котельной установки в долях (см. §2-4) или по данным завода-изготовителя.

Стоимость топлива Ст определяется по Ценникам на топливо С0Пт франко-место добычи[10], к этой величине добавляются расходы на его транспорт до места разгрузки Стр, внутригородской транспорт до ко­тельной Сгор. тр и для твердого топлйва расходы на перемещение топли­ва по складу Сскл. руб/т:

Ст=СопТ “Ь Стр "Ь Сгор. тр "Ь Сскл* (10-11)

Отопительные, отопительно- 2,6—3,5/3—4 | 2,4/2,8 | 1,9/2,2 | 1,5/1,80| 1,4/1,60| 1,3/1,501 1,2/1,40|

Отопи

3,5—5,2/4—6 I 3,5/4,1 | 3,3/3,8 | 2,7/3,1 | 2,4/2,8 | 2,2/2,6 | 1,8/2,1 |

Отопительно-производ

3— 4,7/3,5—5,5| 3,5/4,0 | 2,8/3,2 | 2,5/2,9 ) 2,2/2,6 | 2,1/2,5 | 2.0/2.3 |

Оптовые цены на твердое топливо в местах его добычи с учетом стоимости погрузки, т. е. величина Сопт для 1 т натурального твердого топлива, приведены в последнем столбце табл. 1-3. Оптовые цены на газообразное топливо зависят от района, в котором расположен источ­ник теплоснабжения, и группы потребителей.

При сопоставительных расчетах можно принять стоимость 1000 м3 газа для источников теплоснабжения жилья, коммунально-бытовых предприятий и заведений общественного питания в 12 руб. и для всех остальных—19 руб.+2 руб. за транспорт по городским сетям.

Некоторые сведения о стоимости мазута и других топлив Сопт, руб.-коп., приведены в табл. 10-5, где в стоимость жидкого топлива вклю­чены расходы на внутригородские перевозки и складские работы.

Величина Стр зависит от способа перевозки: по железной дороге, речным или морским путем. Поскольку основная масса топлива пере­возится по железным дорогам, ее величину можно подсчитать по вы­ражению

Где Ь — расстояние перевозки топлива, км, а коэффициенты а и в по данным [Л. 36] составляют:

Каменный уголь бурый уголь торф сланец мазут

А—0,42—0,44 0,20 0,86 0,20 0,94

В—0,0023—0,00242 0,00148 0,00294 0,00260 0,00337

При транспорте жидкого топлива по трубопроводам Стр= =0,0016/,, руб/т.

Стоимость транспорта топлива внутри города или поселка с по­мощью автомашин (самосвалов или грузовиков) составляет для твер­дого топлива Сгор. тр=0,22+0,054£, руб/т, и для жидкого топлива авто­цистернами Сгор. тр=0,37+0,090/-, руб/т.

Для районов Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера, Заполярья вводятся коэффициенты, увеличивающие стоимость перевозки в 1,15; 1,25; 1,35 и т. д., а для районов за поляр­ным кругом в 2 и 3 раза.

При транспорте газа по внутригородским сетям его стоимость так­же увеличивается на 1,5—3,5 руб. за 1000 м3 в зависимости от районов расположения источника теплоснабжения.

Затраты на перемещение топлива на складе Сскл НевеЛИКИ И СО - ставляют 2—3% стоимости топлива франко-склад котельной.

422

Тельные

| 1,6/1,9 | 1,2/1,4 | 0,7/0,8 | 0,6/0,7 [0,47/0,55| 0,43/0,5 ственные и производственные

| 1,5/1,7 I 1,1/1,3 I 0,7/0,8 | 0,7/0,8 | 0,7/0,8 | 0,65/0,75

При реальном проектировании и необходимости получения более точных данных следует использовать ценники на топливо и указания по его удорожанию для ряда районов.

Годовые затраты на топливо, являющиеся основными в перемен­ной части эксплуатационных затрат, тыс. руб/год, составят:

2 СтоП==^ГОдС'т. (10-12)

Затраты на электроэнергию Сэл. эн определяются по уста­новленной мощности электродвигателей и величине загрузки в течение года. Расходы электроэнергии на освещение и некоторые другие нужды котельных невелики, и их можно не учитывать.

Установленная мощность электродвигателей зависит от теплопро - изводительности и типа котельной, системы теплоснабжения, вида основного оборудования, вида топлива и способа его сжигания. Вели­чина удельной установленной мощности электродвигателей эуд в ко­тельной может быть найдена по табл. 10-6. Значения Эуд приведены для закрытой системы теплоснабжения, для открытой системы найден­ные величины увеличиваются на 20%.

Таблица 10-5

К I поясу—все остальные области, края и республики СССР.

Установленная мощность электродвигателей для подсчета годового расхода электроэнергии должна быть умножена на число часов работы котельной т и коэффициент использования мощности &эл, величина ко­торого при С} от 2,3 до 11,6 МВт (от 2 до 10 Гкал/ч) равна 0,6; от 14 до 35 МВт (от 12 до 30 Гкал/ч) —0,7 и от 58 до 350 МВт (от 50 до 300 Г кал /ч) — 0,8.

Стоимость 1 кВт-ч электроэнергии для котельных с установленной мощностью 100 кВ*А и ниже составляет сэл=2,5 коп/(кВт-ч).

При установленной мощности электродвигателей выше 100 кВ »А. применяется двухставочный тариф, при котором оплачивается при­соединенная мощность (кВ-А) или заявленный максимум нагруз­ки (кВт) в часы максимальной нагрузки энергосистемы и потребленная электроэнергия. Основная плата за присоединенную мощность состав­ляет от 28 руб. 40 коп. до 113 руб. 90 коп. за 1 кВт максимальной на­грузки.

За фактически потребленную энергию плата равна от 0,19 до

9,3 коп/(кВт-ч) в различных энергосистемах, составляя для большин­ства систем около 1 коп/ (кВт-ч) в европейской части СССР, не считая, скидок и надбавок.

Затраты на электроэнергию, тыс. руб/год, следовательно, составят:

С, л.,н=зудЕ<2устт*элс, л. (Ю-13)

При известном годовом расходе воды из внешнего источника водо­снабжения (городского водопровода или водоема) затраты на во­ду для источника теплоснабжения при стоимости воды от 3 до 5 коп. за 1 м8, тыс. руб/год, будут:

Св= (0,03—0,05) СВод. (10-14)

Наконец, прочие расходы, включающие затраты на спец­одежду, питание, охрану труда и некоторые другие, принимают обычно*

В 3—5% общей суммы эксплуатационных затрат, тыс. руб/год:

^проч = (^*03 — 0,05) (Самор + Стек р + С3 >п+ 2СТоп + ^эл. эн + Св). (Ю-15)

Имея сумму годовых эксплуатационных затрат, найденную по фор­муле (10-4), и зная годовую выработку тепловой энергии, можно найти себестоимость выработанной тепловой энергии, руб/МВт (руб/Гкал):

С„р = ^. (10-16)

Если подсчитать расходы теплоты на собственные нужды (см. гл. 2 и 7) и учесть расход электроэнергии (в пересчете на теплоту), то мож­но определить количество отпущенной тепловой энергии

Щога=Щвыр-Щсн (10-17)

И определить себестоимость отпущенной энергии, подстав­ляя ее в формулу (10-16).

Сопоставляя последнюю величину с установленной в данном райо­не ценой отпущенного 1 МВт (Гкал) теплоты, можно определить рен­табельность работы котельной установки.

Для анализа экономических показателей и отчетности принято определять величины удеЛьнохо расхода условного топли­ва на отпущенную единицу тепловой энергии, т/МВт (т/Гкал):

И удельного расхода электроэнергии на то же коли­чество отпущенной тепл ово й э н е р г и и, кВт*ч/МВт (кВтХ Хч/Гкал):

ЩстЗуп. ' (10-19)

ЭУД.9Л.»Н Щотп

Сопоставление эксплуатационных значений Ьт и эуд. Эл. эн с проект­ными данными показывает совершенство использования установленного оборудования.

Для оценки экономической эффективности предлагаемых техничес­ких решений в энергетике приняты понятия срока окупаемости и приведенных затрат [Л. 35].

Для определения срока окупаемости — периода, в течение которого возмещаются дополнительные капитальные вложения за счет экономии на издержках производства, используют следующую формулу:

(Ю-20)

ГОД2 ^ГОД1

Для энергетических объектов нормальный срок окупаемости при­нят в 8 лет, при котором целесообразно осуществлять дополнительные капитальные вложения.

Однако этот способ связан с необходимостью рассмотрения не­скольких вариантов ЯКи 2/Сг и т. д. и подсчета величин СГОд1, СГОрр и т. д., т. е. дает возможность сопоставлять варианты только попарно. При небольшой разнице в капиталовложениях и. эксплуатационных расходах этот способ может привести к неправильным выводам.

Поэтому вместо срока окупаемости рекомендуется использовать приведенные затраты, которые можно относить к 1 году экс­плуатации или нормативному сроку окупаемости приведенных затрат. Величину Янорм, обратную ГНорм, называют нормативным коэф­фициентом сравнительной экономической эффек­тивности. В энергетике величина ^норм—0,125, величина приведен­ных затрат за год находится из выражения

Згод=Сгод"Ь^норм2/С. (10-21)

Полученная величина дает значение приведенных затрат за 1 год эксплуатации объекта.

Выражением (10-21) ‘пользуются и в случае, если (величина СГОд может значительно изменяться за (время эксплуатации, тогда эффектив­ность варианта - предлагаемых технических решений определяется на текущий или перспективный расчетный срок.

Сравнивая полученные ЗГОд с имеющимися затратами до выпол­нения намечаемых технических решений, судят об эффективности этих решений.

В случае изменения капитальных и годовых затрат за время нор­мативного »срока окупаемости (величину ’приведенных затрат находят это формуле

3Н0рм=2 К + Тнорм Сто Д* ( 1 0-22)

Формулами (10-21) и (10-22) следует пользоваться при выборе оптимального варианта технических

[1] — СОтг + СОт + 2СНт4 + £СТ„№Ш сг С02 + СО + СН4

Где индекс «т» относится к соде|ржанию того или иного газа в топливе.

Полный (действительный) объем сухих газов, м3/м3, можно опре­делить из выражения

Ус. г^П. г+ («-!) У0. (2-49)

А полный объем водяных паров, м*/м’, будет:

^,0 = ^0 + 0.0161 (а-1)Г, действительный объему м3/м3', дымовых газов составит:

>'г=»'Ко.+ 1,°ы.+1'вд>+(«-1)Г. (2-50)

[2] с3 при температурах более 900°С даны с учетом теплоты перехода из твердого в жидкое состояние.

[3] Величины е% при температуре > 1600°С получены экстраполяцией.

Полная энтальпия дымовых газов, кДж/кг (ккал/кг) или кДж/м3, (ккал/м3), в этом случае составит:

/=/°г + (а-1)/° + /3. (2-59)

При определении энтальпии золы следует помнить, где расположен золоуловитель, знать его к. п. д. и при расчетах, связанных с энтальпи­ей газов и золы после золоуловителя, это учитывать.

Топлива, на полезно использованную теплоту и тепловые потери носит название те плов ог о баланса^ '

[4] Сила поглощения (оптическая толщина газового слоя) — это произ­ведение коэффициента ослабления лучей топочной средой к, давления в топке р, 1/м-МПА (кгс-см2), и толщины излучающего слоя в, м.

[5] Этот коэффициент учитывает влияние нестаци он арности процесса переноса теп­лоты на величину суммарного температурного напора. Величина коэффициента зависит

От частоты вращения ротора.

[7] В крупных агрегатах подогрев воздуха применяют для всех топлив.

13* 195

[8] Вопросы снабжения газом предприятий и в том числе котельных установок рас­сматриваются в специальной дисциплине, поэтому подробное описание газового хозяй­ства здесь не дается.

[9] Только железобетонные монолитные

Рис. 8-8. Унифицированные размеры стальных, кирпичных и железобетонных дымовых

Труб.

[10] При определении стоимости материала (топлива) пользуются понятием ф р а н - к о, обозначающим, что в стоимость данного материала (топлива) включаются все рас­ходы, связанные с получением, обработкой и перемещением материала (топлива) до данного места использования.