Эксплуатационные расходы на производство тепловой энергии, связанные с производительностью и типом источников теплоснабжения

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 697.341                                        

Множество существующих энергетических установок по выработке тепловой энергии для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения различных объектов республики Таджикистан обеспечиваются газообразным и жидким топливом с перебоями, наличие местного угля и его использование для выработки тепла может повысить надежность работы систем теплоснабжения. В связи с этим возникает необходимость проектирования и строительства котельных, работающих на твердом топливе. Поэтому, вопросы, посвященные проектированию котельных, в особенности котельных малой и средней мощности, а также котельных с новыми конструкциями тепло генераторов, работающих на твердом топливе, являются актуальными и своевременными.

Для выбора наиболее эффективного варианта технического решения необходимо выполнить расчет эксплуатационных и приведенных затрат. Наиболее простой метод расчета себестоимости вырабатываемой единицы тепловой энергии изложенное в работах [1-3] и основаны на использовании величин удельных затрат для котельных с тепловой мощностью менее 1 Ккал/ч практически отсутствуют, что ограничивает область применения этого метода.

При планировании на годовой срок ожидаемый отпуск теплоты определяют путем построения годового графика отпуска теплоты, а количество необходимой к выработке теплоты в Гкал/год и запас топлива вычисляют по формуле:

сгод = ( 1 + — M™ (1) Выр U1H где Ксн - процент расхода топлива на собственные нужды (Ксн =5%)

Полезный отпуск теплоты в Гкал/год можно определить по укрупненным показателям в виде суммы расходов теплоты на отопление Сот, вентиляцию  Св, горячее водоснабжение

Сгв

.в.

СД  = Сот + Св + Сгв оТП         ОТ       В Л.1.В.

Выработка теплоты СВыр складывается из полезно отпущенного расхода СОТп и расхода на собственные нужды котельной СсН • год _ ^год      год

^Свыр   ^Сотп   ^{+ С}с.н.

Годовой расход топлива в котельной, Вгод , кг/ч

В_год = В ^р t_vct n ( 1 + — ) ^{год         уст}         100

Часовой расход топлива в котельной Вр , в кг/ч р =  °к

В      ^р ^р

^ н 'ка где Вр — часовой расход топлива на котельный агрегат, кг/ч; Qк — установленная мощность котельной (произведение мощности одного котла) на число однотипных котлов, установленных в котельной, Гкал\ч; Туст — число часов использования установленной мощности, ч; n — число однотипных котлов на котельной; ∑b — сумма потерь топлива на территории котельной (на складе для твердого топлива потери составляют 0,5%), потери вследствие нерасчетных режимов работы котельного агрегата составляют 2-3%, на растопки 2-3%; ^Ка — коэффициент полезного действия котла (брутто); Ср — теплота сгорания топлива, ккал\кг.

Потребность в электроэнергии определяют, как сумма [3]

W э =W дв +W осв кВт ч/год

W дв =(ΣN уст )τ уст η спроса

ΣN уст — суммарная установочная в котельной мощность электродвигателей, кВт; η спроса — КПД спроса (для питательных насосов 0,8, для остальных двигателей 0,7)

WоCв =6000 МуссТ где ^уCВтT — мощность всех установленных светильников: 6000-число часов работы в году.

Годовые эксплуатационные затраты, в тыс. сомон/год, в котельной складываются из следующих частей [2].

С год = С 1 + С 2 + С 3 + С 4 + С 5 + С 6 + С 7                                  (6)

где С 1 — затраты на амортизацию оборудования и сооружений включая расходы на реновацию и капитальный ремонт, тыс.сомони/год; С 2 — затраты на текущий ремонт оборудования, тыс. сомони/год; С 3 — затраты на заработную плату персонала, тыс. сомони/год; С 4 — затраты на топливо, тыс. сомони/год; С 5 — затраты на электроэнергию, получаемую из электросетей,тыс.сомони/год; С 6 — затраты на воду, израсходованную в котельной, тыс. сомони/год; С 7 — прочие расходы, тыс. сомони/год.

Капиталовложения К, в тыс. сомони, определяется по формуле

К = к уд Q к                                                 (7)

где к уд — удельные капитальные затраты тыс. сомони/Гкал/ч; Q к — установленная мощность котельной (произведение мощности одного котла на число котлов, установленных в котельной), Гкал/ч.

Приближение значения удельных капитальных затрат для любой установленной мощности Qк ›0 приложена приближенная формула на основе приведенных данных в [1, 2] по значению удельных капитальных затрат от установленной мощности. Зависимость удельных капитальных затрат от установленной мощности в диапазоне изменений Qк=4-200 Гкал/ч хорошо согласуется со следующей зависимостью куд =111 Ve001^ —1                                (8)

Максимальное отклонение кривой (8) от приведенных в [1, 2] значений удельных капитальных затрат наблюдается при значениях Qк>150 Гкал/ч и составляет не более 20%, а в диапазоне изменения Qк от 4 до 100 Гкал/ч практически совпадают.

Степень экспоненты 0.01/Qк (величина безразмерная) в зависимости (8) свидетельствует о существовании связи между удельными капитальными затратами установленной тепловой мощностью котельной Qк и мощности 0.01 Гкал/ч (или 10⁴ ккал/ч ). Действительно при тепловой мощности менее 10⁴ необходимость в проектировании и строительстве котельной отпадает. Кроме этого значение к уд определенное по сметным ведомостям для тепловой мощности менее 4 Гкал/ч.

Затраты на амортизацию, в тыс. сомон, определяются как сумма затрат на амортизацию зданий и сооружений и на амортизацию оборудования.

С1 = К nзд α + К nоб δ                                     (9)

где nзд — доля капитальных затрат на здания и сооружения, (nзд =0.35 ÷ 0.6); nоб — доля капитальных затрат на оборудование и его монтаж, (nоб=О,65÷О,4); α — процент амортизационных отчислений (норма амортизации) на здания и сооружения. Для задания котельных норма амортизации принята α=3,1 ÷ 3,5% затрат на их строительство и складывается из отчислений на реновацию (1,5 ÷ 1.8%) и отчислений на капитальный ремонт (1.6 ÷ 1.7%); δ — процент амортизационных отчислений на оборудование и его монтаж, зависит от числа работы оборудования в году и от агрессивности топлива (содержания в нем серы) ; при числе часов работы котельной в году меньше 4000 можно принять 6.73%.

Годовые затраты на текущий ремонт оборудования С2 в тыс. сомони/год, составляют 20% затрат на амортизацию здания, сооружений и оборудования котельной

С2 = 0.2 С1                                (10)

Топливная составляющая себестоимости [3], приведенная к 1 тонне твердого топлива, может быть определена по формуле:

С 4 =(Ц пр + Ц тр )В р Г уст ( 1 +    ) ( 1- ^ ) 10 —6

где Ц пр — прейскурантная отпускная цена на месте добычи, сомони/т ;Ц тр — затраты на перевозку, сомони/т; α n — процент потерь твердого топлива в пути до станции назначения в пределах норм естественной убыли.

Стоимость перевозок Ц тр в пределах от 50 до 3000км можно определить по эмпирической формуле [3].

Цтр = 7655 ( 0.3 + 0.0024Н) р где Н — дальность перевозки, км.

Потребление воды в котельной складывается из следующих статей расхода; покрытие потерь в цикле; расход на горячее водоснабжение; потери в теплотрассах; охлаждение подшипников вращающихся механизмов; душ, мытье полов и оборудования; расход на фильтры системы химводоочистки (на взрыхление, на обмывку) хозяйственно-питьевые нужды (обычно 2-3, м3/ч).

Затраты на технологическую воду С 6 , тыс. сомони/год , определяют по формуле:

Сб = Цв ^7— т_уст ( 1 + — ) ^{(12) 6} с (t 1 -t₂ ) ^уст 100 ⁷

где Ц в — цена на воду ( принимают по ценникам местности); с — теплоемкость воды, ккал/кг.град; t 1 — температура воды поступающая в теплосеть, град; t 2 — температура обратной воды, град; С — процент непроизводственных потерь и утечек, %.

При известной суммарной пар производительности ∑Д, т/ч формула для определения затрат на технологическую воду приобретает следующий вид:

С б = Ц в О) (1 - Q B03B )Т уст ( 1 + — )

где  Q возв – доля воздействия конденсата.

Затраты на электроэнергию С 5 , в тыс. сомони/год, определяются как произведение годового расхода электроэнергии на стоимость кВт.ч

С 5 = Э год Ц эл 10^-3

Ц эл — стоимость 1 кВт.ч электроэнергии в котельных, принимаемое 0.12 сомони.

Расход электроэнергии рассчитывается по формуле:

Э

год

=Э уд Q k К эл Т ус т

где К эл — коэффициент использования электрической мощности, Кэл = ( 0.6 ÷ 0.8 ), Э уд — удельная установочная мощность, кВт/Гкал/ч.

Использовав функцию (е ^0.01/$^к - 1) установим зависимость удельных затрат на установленную мощность электрического оборудования от установленной тепловой мощности котельной.

Для определения значения удельной установочной мощности Эуд предлагается эмпирическая зависимость установленной:

Эуд = 231 (е™ ¹/^ - 1 )^0.33                                     (15)

Затраты на заработную плату персонала С 3 , в тыс. сомони /год

С з ="_Ш тат Qk (1.4 - 1.6)

пштат — штатный коэффициент.

Для определения значения п_штат в зависимости от установленной мощности также использовав функцию (е ^0.01/$^к - 1) получим зависимость:

п_штат = 102.47 (е 0.0^1/(Эк - 1 )^0.55

Зависимости (15) и (17) практически совпадают со значениями Эуд и приведенными в работах [1, 2].

Из предложенных эмпирических зависимостей (7), (14) и (16) вытекает, что удельные затраты могут быть отражены функцией m (е ^0.01/$^к - 1) n , причем коэффициенты m и n зависят от стаьи затрат.

Прочие расходы С 7 , в тыс. сомони/год, составляют от 3-5% остальных годовых эксплуатационных затрат

С 7 =( 0.03 ÷ 0.05 ) ( С 1 + С 2 + С 3 + С 4 + С 5 + С 6 )

Себестоимость выработанной тепловой энергии, в сомони /Гкал, в котельной определяется, как отношение годовых эксплуатационных затрат ( в тыс. сомони ) и к годовой выработке тепловой энергии ( в тыс. Гкал/год)

С

выр

С год

0 ^год 10“³ ^ выр ¹⁰

сомони /Гкал

Себестоимость отпущенной тепловой энергии, в сомони /Гкал отп

С год 0 ^год 10“³

v отп ¹⁰

Для экономического сравнения. Приведенные затраты в тыс. сомони /год , для каждого варианта сравнения определяются

П год

= С_го д

+ Е_но р К

где Е =  0.125 нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности капиталовложений.

Таким образом последней зависимости определяют затраты на 1 год эксплуатации котельной и выбирается оптимальный вариант.

Вывод

Диапазон применение метода расчета эксплуатационных и приведенных затрат по удельным показателям возможно расширить используя эмпирические зависимости, полученные на основании данных, приведенных в технической литературе для котельных с выработкой тепла более 4 Гкал/ч.