Расчет затрат на теплоснабжение сельского населенного пункта от котельной на твердом топливе

Введение

 

Цель работы углубление теоретического изучения и получение практических навыков по проведению технико-экономических расчетов при комплексном подходе к проблемам выбора  экономически целесообразных схем энергоснабжения сельских потребителей.

В РГР необходимо рассчитать:

         - годовую потребность зон ЦТС  и ДТС в тепловой энергии  на процессы отопления и горячего  водоснабжения;

         - максимальную часовую тепловую  нагрузку котельной (ЦТС) на процессы  отопления и горячего водоснабжения;

         - себестоимость отпуска единицы  тепла от котельной (для ЦТС) и  от ИТГУ (ДТС, для одного дома);

         - провести расчеты по экономическому  обоснованию строительства и  эксплуатации котельной на твердом  топливе с использованием метода  оценки инвестиционных проектов (определить денежные потоки, срок  окупаемости проекта,  найти значения NPV, IRR, PP).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Расчетно-графическая  работа №1. Расчет затрат на  теплоснабжение сельского населенного  пункта от котельной на твердом  топливе

1. Задание на выполнение расчетно-графической работы

 

Имеется сельский населенный пункт, и его жителей необходимо обеспечить тепловой энергией на процессы отопления и горячего водоснабжения.

Известно, что теплоснабжение потребителей подразделяется на централизованное – ЦТС (один источник тепла и много потребителей, связанных с котельной тепловыми сетями) и децентрализованное –ДТС  (один источник тепла – один потребитель). Задано, что в сельском населенном пункте 40%  населения проживает в зоне централизованного теплоснабжения, которая  состоит из  многоэтажных жилых домов и получает тепловую энергию от котельной (ЦТС), остальные 60% населения проживают в зоне одноэтажной жилой застройки (ДТС) и получают тепловую энергию от индивидуальных теплогенерирующих установок – отопительно-варочных печей на твердом топливе.

Организационно тепловая нагрузка  многоэтажной зоны жилой застройки сельского поселка покрывается от предприятия АО «Энергия» (юридическое лицо). Многоэтажная жилая застройка осуществлена однотипными четырехэтажными зданиями с характеристиками: объем здания -  25000 м3, количество квартир -60, количество проживающих в доме - 240 человек. Одноэтажная жилая застройка (ДТС) представлена одноэтажными жилыми домами, в каждом из которых проживает 5 человек, объем здания 400 м3.

 

Т а б л и ц а 1- Исходные данные для расчетов 

А          Области					Население        Б
1		2	3	4	5
5	Жамбылская	-23	162	-0,7	5500

 

 

1.2 Методика расчета потребностей  в тепловой энергии

 

         Годовой расход тепла на отопление  одного здания определяется по  формуле:

                            (1)

 

 

 

где qо – удельная тепловая характеристика многоэтажного здания – 0,27  ккал / ч С, одноэтажного здания – 0,68 ккал / ч С;

а -коэффициент инфильтрации наружного воздуха, = 1,05;

- коэффициент, учитывающий изменения расчетной  температуры наружного воздуха, = 1,08;

- объем  многоэтажного здания по наружному  обмеру- 25000 , одноэтажного – 400 ;

- температура  воздуха внутри помещений,  18С;

- средняя  температура наружного воздуха  за отопительный

период (по заданию ), (-0,7)ºС;

- продолжительность  отопительного периода, сут.(по заданию);

           24 - число часов в сутках. 

Расчет проводится для многоэтажного и для одноэтажного здания.

 

           Годовой расход тепла на горячее  водоснабжение также определяется  отдельно для населения, проживающего  в зоне ЦТС и зоне ДТС:

 

                           (2)

 

 

    где М - суточный расход горячей воды, принимается  100  литров

    на  человека в сутки для зоны  ЦТС и 60 литров в сутки для  ДТС;

С - удельная теплоемкость воды, =1,0 ккал /кг;

- температура  горячей воды, =65С;

- средняя  температура холодной воды -  10С.

Максимальная часовая нагрузка является основой для выбора установленной мощности котельной (для зоны ДТС, где используется ИТГУ не считается).

Максимальная часовая нагрузка для процесса отопления одного многоэтажного здания рассчитывается по  следующему выражению:

 

                               (3)

 

 

-  расчетная температура наружного  воздуха, принимается в зависимости от природно-климатических условий расположения потребителей (по заданию).

         Если тепловая энергия на процесс  отопления расходуется  в общем  на все здание, то процесс потребления  горячей воды является индивидуальным. Это означает,  что не все  жители многоэтажных домов с  централизованным теплоснабжением  одновременно открывают краны  с горячей водой. Такое положение  корректируется коэффициентом одновременности  потребления горячей воды  и зависит от количества населения, проживающего в зоне ЦТС.

         Максимальная часовая нагрузка  для горячего водоснабжения определяется  не для каждого дома в отдельности, а для всего населения зоны  ЦТС, пользующегося услугами котельной  по формуле:

                                          (4)

 

 

  - коэффициент часовой неравномерности, для численности населения  в  заданиях его можно, ориентировочно, принять равным 2;

m - норма суточного потребления горячей воды в сутки, л.;

n - количество населения, проживающего в зоне ЦТС, чел.;

- можно  принять в среднем 10 С.

         Годовая потребность населенного  пункта по зонам ЦТС и ДТС  в тепловой энергии определяется:

                                           (5)

 

 

                                           (6)

 

 

 

Величина определяется перемножением годового расхода тепла на отопление одного многоэтажного дома на их количество (Д), а  – перемножением годовой потребности в тепле на одного человека на  количество проживающих  в зоне ЦТС.

Для зоны ДТС (одноэтажной жилой застройки) считается аналогично – перемножением годовой потребности в тепле на отопление одного дома на их количество. Потребность в тепле на процесс горячего водоснабжения  определяется, исходя из расхода тепла на одного жителя на их количество в зоне ДТС.

         Максимальная часовая нагрузка  жилых домов  зоны ЦТС будет  составлять:

 

                                    (7)

 

 

Установленная мощность котельной выбирается по максимальной часовой нагрузке зоны многоэтажной жилой застройки на процессы отопления и горячего водоснабжения:

 

                                      (8)

 

 

где  - потери в тепловых сетях, принимаются равными 0,8;

-потери на регулирование нагрузки, принимаются 0,95.

 

1.3 Расчет себестоимости отпуска  тепла от котельной

 

         Суммарные издержки по первому  варианту теплоснабжения населенного  пункта (котельная на твердом  топливе) включают в себя  следующие  составляющие:

 

(9)

Составляющие издержек в формуле, соответственно,  в котельную, тепловые сети, внутреннее оборудование дома и квартир, хранения топлива, топливная составляющая, затраты на транспорт топлива, заработная плата, общепроизводственные расходы, текущий ремонт.

Рассмотрим каждую составляющую и методику ее определения отдельно.

- затраты в котельную на твердом топливе, включают стоимость котлов, строительно - монтажные работы,  затраты в здание котельной  т. е. представляют балансовую стоимость котельной.

 

                                          (10)

 

 

– затраты на монтажные и пуско-наладочные работы (20%), Икот принимается по таблице.

         В настоящее время на рынке  котельного оборудования Казахстана  появились отечественные котлы - стальные комбинированные водогрейные котлы серии (на твердом топливе или природном газе или жидком топливе)

    Водогрейные котлы серии  работают как в автоматическом, так и в ручном режиме на каменных и бурых углях со съемной взаимозаменяемой дверкой, что позволяет переводить работу котла на природный газ или жидкое топливо в считанные минуты.

 

Таблица 2 – Характеристики котельных агрегатов

№	Характеристика котла	2,32	1,16
1	Тепловая производ. МВт,	2,32	1,16
2	Тепловая производ.  Гкал/час	2,0	1,0
3	Объем топки,  м3	15,6	9,2
4	Габариты: длина,     м                  ширина,  м                  высота,    м	3,8 2,4 2,8	3,2 2,5 2,9
5	Вес,  т	6,0	3,9
6	КПД на тв. топливе,  %	85	85
7	Стоимость  ,             тыс. тенге/тыс. долл.	3970 26,5	1970 13,1

 

Основное преимущество котлов в том, что они выполнены с поперечным обтеканием труб газами – это самый энергетически эффективный элемент, используемый на всех котлах  большой энергетики.  Анализ и опыт эксплуатации показал, что аналогов отечественным котлам типа нет ни в ближнем, ни в дальнем зарубежье.

Затраты в здание котельной определяются из расчета: площадь здания под один котел мощностью 1 Гкал составляет 36 , для котла мощностью 2 Гкал – 40 (высота здания 4 м), стоимость одного квадратного метра принимать в размере 200 долларов.

- издержки в тепловые сети. Принимается подземная двухтрубная прокладка с изоляцией из минеральной ваты с покрытием из фольги. Протяженность тепловых сетей, полученная на основе анализа типовых проектов теплоснабжения поселков, принимается из расчета 1,0  - 1,5 мна

одного жителя. Диаметр тепловых сетей зависит от максимальной часовой нагрузки и в укрупненных расчетах  можно принять стоимость 1 метра прокладки тепловой сети порядка 50-70 $. Строго говоря, толщина изоляции зависит и от природно - климатических условий, являясь оптимизируемой величиной между затратами в изоляцию и потерями тепла:

 

                                 (11)

 

- затраты во внутреннее оборудование многоэтажных зданий, включающие разводку сети в подвале дома, по стоякам и квартирам, включая отопительные батареи и краны горячей воды. Принимается в размере 400 $ на квартиру:

                                           (12)

 

Соответственно - Д- количество многоэтажных домов, 60 - количество квартир в доме, 400 - стоимость внутреннего оборудования одной квартиры.

Итоп  - затраты на топливо определяются в следующем порядке:

 Годовой расход условного  топлива определяются следующим  образом:

 

(13)

 

 

В расчетах подобного типа, связанного с функционированием котельной или тепловой электростанции, годовая потребность в топливе определяется не по КПД котельного агрегата, а по коэффициенту полезного использования топлива (КПИ):

 

                                  (14)

 

 

143 - количество  кг.у. т., необходимое для получения 1 Гкал тепла при

КПД установки, равной единице. В знаменателе произведение КПД, соответ-ственно, котла, тепловых сетей, транспорта и хранения топлива, регулирования нагрузки котла представляет  коэффициент полезного использования топлива ( КПИ ).

Значения КПД в расчетах принимать следующие: для котлов  на твердом топливе, указанные в таблице (это паспортные, «парадные» КПД, а эксплуатационные КПД, когда у котла стоит не всегда квалифицированный оператор, всегда ниже) необходимо уменьшить на 3-5%; = 0,83 – 0,85; принимается 0,8; - принимать равным 0,95-0,97; составляет 0,95.