Реконструкция отопительной котельной с заменой резервного топлива на альтернативное
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА 10
2. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ 11
2.1. КОТЛЫ 11
2.2. ГОРЕЛКИ 13
2.3. МАЗУТНОЕ ХОЗЯЙСТВО 15
2.3.1. ЕМКОСТИ 16
2.3.2. ОБОРУДОВАНИЕ 17
3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РЕЗЕРВНОГО ТОПЛИВНОГО ХОЗЯЙСТВА 18
4. РАСЧЕТ НОВОГО РЕЗЕРВНОГО ТОПЛИВНОГО ХОЗЯЙСТВА 22
4.1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ ДИЗЕЛЬНОГО
ТОПЛИВА 25
4.1.1. ВАРИАНТ №1 26
4.1.2. ВАРИАНТ№2 30
4.1.3. ВАРИАНТ №3 33
4.2. ВЫБОР НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ 36
4.2.1. ВАРИАНТ №1 36
4.2.2. ВАРИАНТ №2 37
4.2.3. ВАРИАНТ №3 39
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 41
5.1. ВАРИАНТ №1 43
5.2. ВАРИАНТ №2 49
5.3. ВАРИАНТ №3 53
5.4. СРАВНЕНИЕ ВСЕХ ВАРИАНТОВ 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 61
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА 10
2. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ 11
2.1. КОТЛЫ 11
2.2. ГОРЕЛКИ 13
2.3. МАЗУТНОЕ ХОЗЯЙСТВО 15
2.3.1. ЕМКОСТИ 16
2.3.2. ОБОРУДОВАНИЕ 17
3. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РЕЗЕРВНОГО ТОПЛИВНОГО ХОЗЯЙСТВА 18
4. РАСЧЕТ НОВОГО РЕЗЕРВНОГО ТОПЛИВНОГО ХОЗЯЙСТВА 22
4.1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ ДИЗЕЛЬНОГО
ТОПЛИВА 25
4.1.1. ВАРИАНТ №1 26
4.1.2. ВАРИАНТ№2 30
4.1.3. ВАРИАНТ №3 33
4.2. ВЫБОР НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ 36
4.2.1. ВАРИАНТ №1 36
4.2.2. ВАРИАНТ №2 37
4.2.3. ВАРИАНТ №3 39
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА 41
5.1. ВАРИАНТ №1 43
5.2. ВАРИАНТ №2 49
5.3. ВАРИАНТ №3 53
5.4. СРАВНЕНИЕ ВСЕХ ВАРИАНТОВ 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 61
ПРИЛОЖЕНИЯ
Энергия – одна из важнейший составляющих жизни человека. Любой процесс по созданию или преобразованию чего-либо требует определенного количества энергии. В нашей жизни она наиболее распространена в трёх видах: электрическая, механическая и тепловая. Механическая энергия в основном получается путём преобразования из электрической (электродвигатели). Электрическая энергия генерируется за счет
сжигания топлива (тепловые электростанции), ядерных реакций (атомные
электростанции) и использования возобновляемых источников энергии
(солнечные панели, ветряные мельницы и гидроэлектростанции).
Рассмотрим подробнее тепловую энергию. В бытовом секторе чаще
всего тепловая энергия представлена в виде горячей воды, используемой
для обеспечения жизнедеятельности людей. В промышленности – это пар
различных параметров, необходимый для совершения различных технологических процессов. Эту энергию получают на специальных теплогенерирующих станциях (котельных или ТЭЦ). В специальных установках
(котлах) происходит сжигание топлива. Энергия, выделившаяся при сжигании, предается рабочему телу. Чаще всего рабочим телом является вода,
которую иногда преобразуют в пар. Получается энергоноситель с большой внутренней энергией, которую можно полезно использовать. Горячую воду в основном используют для создания условий жизни и работы
людей. То есть для обеспечения отопления жилых, общественных и производственных зданий, вентиляции помещений и горячего водоснабжения. Пар же используется главным образом для получения электрической
энергии. Это происходит в паровых турбинах. Потенциальная энергия
пара преобразуется в кинетическую энергию вращения турбины и далее
в электрическую на электрогенераторе. Также пар может использоваться
в различных производственных процессах. Таким образом, важность тепловой энергии в нашей жизни переоценить невозможно. Учтем еще, что топливо, необходимое для производства этой энергии, является ограниченным ресурсом. Чаще всего в качестве топлива используют природный газ, реже уголь и нефтепродукты.
Все это хоть и находится в больших количествах в недрах нашей планеты,
однако не является бесконечным. А ведь каждый год численность населения растет, и растет потребность в энергии, а значит и в топливе. Поэтому
с каждым годом все важнее становятся вопросы эффективности генерации и использования энергетических ресурсов. Решаются такие вопросы
путём повышения эффективности объектов, использующих и производящих энергию, а также применением возобновляемых источников энергии
и вторичных энергетических ресурсов.
В данной работе речь пойдет о повышении эффективности объекта,
производящего тепловую энергию. Этим объектом является котельная.
Повысить эффективность ее работы можно либо изменением отдельных
элементов (например котлов), улучшая их характеристики (главным образом коэффициент полезного действия), либо рационализацией использования на котельной топливно-энергетических ресурсов. В этой ВКР
рассмотрен второй вариант.
На рассматриваемой котельной основным топливом является природный газ. Однако, на любой теплогенерирующей станции нашей
страны помимо основного топлива должно быть ещё одно – резервное.
Резервное топливо нужно для того, чтобы обеспечить работу котельной в
случае проблем с поставкой основного топлива. На данный момент в качестве резервного топлива для газовых котельных используется жидкое
топливо (в основном мазут). Объяснить это можно тем, что в двадцатом
веке в нашей стране было очень распространено производство черных
нефтепродуктов. До определенного момента мазут даже являлся основным видом топлива. Однако, время показало, что эффективнее и
экологичнее использовать природный газ на теплогенерирующих станциях. Поэтому со временем место основного топлива занял газ, а мазут
остался для резерва. Теперь же существует тенденция отказа от мазута
даже как от резервного источника топлива. На строящихся или реконструируемых котельных предпочтительным является использование двух
магистралей газа (основной и резервной). Получается так из-за того, что
для использования мазута требуется создание определенных условий, а
это влечет за собой дополнительные затраты. Мазут на котельной необходимо хранить в разогретом состоянии, иначе он затвердеет и его использование станет невозможным. Для подогрева мазута используют пар,
производимый на этой же котельной путем сжигания топлива. То есть для
содержания резервного топлива требуются затраты основного. При этом
используется это резервное топливо редко и в небольших количествах.
Также мазут необходимо постоянно перемешивать, иначе он будет расслаиваться: содержащаяся в мазуте вода за счет разности плотностей окажется внизу резервуара. Тогда при подаче резервного топлива на котел
вместо мазута на горелки поступит смесь, которая может на 40-60% состоять из воды, что приведет к резкому ухудшению работы станции или
даже к аварии. Иными словами, содержание мазутного хозяйства понижает общую эффективность работы котельной, повышает затраты топлива и себестоимость произведенной на ней энергии. Себестоимость тоже
является важным показателем, потому что энергия – это продукт, очень
распространенный и имеющий свою цену. В наше время экономическая
составляющая любого проекта является приоритетной.
Таким образном, тема отказа от использования мазута на котельных (и других энергетических станциях) является довольно важной и актуальной. Использование альтернативных источников резервного топлива повысит надежность и эффективность работы станции. Это позволит снизить затраты на производство энергии, что может привести к
понижению цен на этот продукт для потребителей.
В данной работе будет рассмотрена замена на котельной мазута на
альтернативное резервное топливо. В качестве альтернативы предложено
дизельное топливо. Этот вариант обладает рядом преимуществ:
1) неприхотливость – использование дизельного топлива не требует таких больших затрат для его поддержания в рабочем состоянии;
2) взаимозаменяемость – дизельное топливо тоже жидкое, следовательно, его использование не потребует большого количества конструктивных изменений в котле;
3) доступность – дизельное топливо можно свободно приобретать и поставлять на котельную с помощью специальных автомобилей.
Целью данной выпускной квалификационной работы является
представление решения по замене мазутного хозяйства котельной на дизельное и обоснование целесообразности такого решения. Будет рассмотрено три варианта, различающихся по масштабам изменений, объему работ и итоговым затратам на их осуществление. Состоять данная работа
будет из следующих этапов:
• описание рассматриваемого объекта;
• оценка состояния резервного топливного хозяйства котельной на данный момент времени;
• определение необходимого количества дизельного топлива
для создания нового резервного топливного хозяйства;
• расчет и подбор необходимого оборудования для трех различных вариантов; • экономическая оценка и сравнение предложенных вариантов,
выбор оптимального решения.
Так как рассматриваемый объект в целом типовой, и подобных ему
довольно много, предложенные варианты могут быть в дальнейшем рассмотрены и реализованы на аналогичных объектах с небольшими изменениями.
сжигания топлива (тепловые электростанции), ядерных реакций (атомные
электростанции) и использования возобновляемых источников энергии
(солнечные панели, ветряные мельницы и гидроэлектростанции).
Рассмотрим подробнее тепловую энергию. В бытовом секторе чаще
всего тепловая энергия представлена в виде горячей воды, используемой
для обеспечения жизнедеятельности людей. В промышленности – это пар
различных параметров, необходимый для совершения различных технологических процессов. Эту энергию получают на специальных теплогенерирующих станциях (котельных или ТЭЦ). В специальных установках
(котлах) происходит сжигание топлива. Энергия, выделившаяся при сжигании, предается рабочему телу. Чаще всего рабочим телом является вода,
которую иногда преобразуют в пар. Получается энергоноситель с большой внутренней энергией, которую можно полезно использовать. Горячую воду в основном используют для создания условий жизни и работы
людей. То есть для обеспечения отопления жилых, общественных и производственных зданий, вентиляции помещений и горячего водоснабжения. Пар же используется главным образом для получения электрической
энергии. Это происходит в паровых турбинах. Потенциальная энергия
пара преобразуется в кинетическую энергию вращения турбины и далее
в электрическую на электрогенераторе. Также пар может использоваться
в различных производственных процессах. Таким образом, важность тепловой энергии в нашей жизни переоценить невозможно. Учтем еще, что топливо, необходимое для производства этой энергии, является ограниченным ресурсом. Чаще всего в качестве топлива используют природный газ, реже уголь и нефтепродукты.
Все это хоть и находится в больших количествах в недрах нашей планеты,
однако не является бесконечным. А ведь каждый год численность населения растет, и растет потребность в энергии, а значит и в топливе. Поэтому
с каждым годом все важнее становятся вопросы эффективности генерации и использования энергетических ресурсов. Решаются такие вопросы
путём повышения эффективности объектов, использующих и производящих энергию, а также применением возобновляемых источников энергии
и вторичных энергетических ресурсов.
В данной работе речь пойдет о повышении эффективности объекта,
производящего тепловую энергию. Этим объектом является котельная.
Повысить эффективность ее работы можно либо изменением отдельных
элементов (например котлов), улучшая их характеристики (главным образом коэффициент полезного действия), либо рационализацией использования на котельной топливно-энергетических ресурсов. В этой ВКР
рассмотрен второй вариант.
На рассматриваемой котельной основным топливом является природный газ. Однако, на любой теплогенерирующей станции нашей
страны помимо основного топлива должно быть ещё одно – резервное.
Резервное топливо нужно для того, чтобы обеспечить работу котельной в
случае проблем с поставкой основного топлива. На данный момент в качестве резервного топлива для газовых котельных используется жидкое
топливо (в основном мазут). Объяснить это можно тем, что в двадцатом
веке в нашей стране было очень распространено производство черных
нефтепродуктов. До определенного момента мазут даже являлся основным видом топлива. Однако, время показало, что эффективнее и
экологичнее использовать природный газ на теплогенерирующих станциях. Поэтому со временем место основного топлива занял газ, а мазут
остался для резерва. Теперь же существует тенденция отказа от мазута
даже как от резервного источника топлива. На строящихся или реконструируемых котельных предпочтительным является использование двух
магистралей газа (основной и резервной). Получается так из-за того, что
для использования мазута требуется создание определенных условий, а
это влечет за собой дополнительные затраты. Мазут на котельной необходимо хранить в разогретом состоянии, иначе он затвердеет и его использование станет невозможным. Для подогрева мазута используют пар,
производимый на этой же котельной путем сжигания топлива. То есть для
содержания резервного топлива требуются затраты основного. При этом
используется это резервное топливо редко и в небольших количествах.
Также мазут необходимо постоянно перемешивать, иначе он будет расслаиваться: содержащаяся в мазуте вода за счет разности плотностей окажется внизу резервуара. Тогда при подаче резервного топлива на котел
вместо мазута на горелки поступит смесь, которая может на 40-60% состоять из воды, что приведет к резкому ухудшению работы станции или
даже к аварии. Иными словами, содержание мазутного хозяйства понижает общую эффективность работы котельной, повышает затраты топлива и себестоимость произведенной на ней энергии. Себестоимость тоже
является важным показателем, потому что энергия – это продукт, очень
распространенный и имеющий свою цену. В наше время экономическая
составляющая любого проекта является приоритетной.
Таким образном, тема отказа от использования мазута на котельных (и других энергетических станциях) является довольно важной и актуальной. Использование альтернативных источников резервного топлива повысит надежность и эффективность работы станции. Это позволит снизить затраты на производство энергии, что может привести к
понижению цен на этот продукт для потребителей.
В данной работе будет рассмотрена замена на котельной мазута на
альтернативное резервное топливо. В качестве альтернативы предложено
дизельное топливо. Этот вариант обладает рядом преимуществ:
1) неприхотливость – использование дизельного топлива не требует таких больших затрат для его поддержания в рабочем состоянии;
2) взаимозаменяемость – дизельное топливо тоже жидкое, следовательно, его использование не потребует большого количества конструктивных изменений в котле;
3) доступность – дизельное топливо можно свободно приобретать и поставлять на котельную с помощью специальных автомобилей.
Целью данной выпускной квалификационной работы является
представление решения по замене мазутного хозяйства котельной на дизельное и обоснование целесообразности такого решения. Будет рассмотрено три варианта, различающихся по масштабам изменений, объему работ и итоговым затратам на их осуществление. Состоять данная работа
будет из следующих этапов:
• описание рассматриваемого объекта;
• оценка состояния резервного топливного хозяйства котельной на данный момент времени;
• определение необходимого количества дизельного топлива
для создания нового резервного топливного хозяйства;
• расчет и подбор необходимого оборудования для трех различных вариантов; • экономическая оценка и сравнение предложенных вариантов,
выбор оптимального решения.
Так как рассматриваемый объект в целом типовой, и подобных ему
довольно много, предложенные варианты могут быть в дальнейшем рассмотрены и реализованы на аналогичных объектах с небольшими изменениями.
Использование мазутного хозяйства в качестве резервного топлива
на сегодняшний день является устаревший и неэффективным решением.
В данной работе представлены три возможных варианта осуществления
замены мазута на дизельное топливо. В основу решения об отказе от использования мазута лег тот факт, что данный вид топлива требует больших затрат на его содержание, при этом сам по себе используется редко
и в небольших количествах. Предложенные варианты отличались главным образом по масштабам осуществляемых изменений:
• вариант №1 предполагает максимально возможное сохранение прежнего состава оборудования с минимальными изменениями;
• вариант №2 основан на полной замене оборудования, но рассчитан на меньшие объемы топливного хозяйства;
• вариант №3 является наиболее масштабным и подразумевает
полную замену мазутного хозяйства на дизельное с сохранением прежних
объемов;
Был осуществлен расчет и подбор необходимого оборудования для
всех вариантов. Оборудование выбиралось из того, что на момент выполнения работы наиболее распространено на рынке. Выбор осуществлялся
на основе уже реализованных проектов с резервным дизельным хозяйством. Такое решение наиболее распространено в автоматизированных
модульных котельных. Во втором и третьем варианте применение автоматики позволило сократить численность персонала котельной на одного
человека. После выбора состава оборудования был осуществлен анализ экономической эффективности предложенных вариантов. Результаты анализа представлены в табл. 5.5. На основе полученных данных можно сделать следующие выводы:
1) вариант № 2 оказался наиболее эффективным, его чистая дисконтированная стоимость на конец 5 года составила 5,7 миллионов рублей (именно столько принес бы данный инвестиционный проект инвестору), а индекс доходности равен 3,7. Он же и окупится быстрее всех –
за 1,1 года. Однако, стоит отметить, что данный вариант требует проведения большой юридической работы и велика вероятность, что тот или иной
орган не дадут разрешения на его реализацию;
2) вариант № 1 самый простой в плане реализации, не требующий проведения почти никаких работ, оказался вторым по эффективности. Он за 5 лет позволит сэкономить почти 4,2 миллиона рублей, индекс
доходности равен 3,1, а дисконтированный срок окупаемости 1,3 года;
3) вариант №3 самый неэффективный на рассматриваемом промежутке времени. Этот вариант требует наибольших затрат и окупается
дольше остальных – 3,1 года. Однако, чистый доход в данном варианте
оказался самым большим (2,4 миллиона рублей в год). Это означает, что
в очень далекой перспективе это решение могло бы с экономить больше
денег. Хотя различие в этом показателе с вариантом №2 невелико (ЧД варианта №2 составляет 2,3 миллиона рублей в год). А вот индекс доходности инвестиций варианта №3 существенно ниже – 1,4.
Чтобы убедиться в преимуществе варианта №2, достаточно посмотреть на рис. 5.4. Линия ЧДС данного варианта проходит выше остальных
и пересекает ось абсцисс раньше. Это говорит о том, что за рассматриваемый расчетный период этот проект принесет больше средств и окупится
первым. Стоит отметить, что вариант №1 предполагает эксплуатацию старого оборудования. Это означает, что срок службы такого решения заметно меньше, а потребности в ремонте будут возникать чаще.
Таким образом, все представленные в работе варианты по замене
резервного источника котельной являются осуществимы и целесообразными. У каждого из них имеются свои преимущества и недостатки. Выбор конкретного решения зависит от целей и задач инвестора (в данном
случае – компании ГУП «ТЭК СПб»). Возможно, комбинируя варианты,
представленные в данной работе, можно составить еще более выгодный
проект.
на сегодняшний день является устаревший и неэффективным решением.
В данной работе представлены три возможных варианта осуществления
замены мазута на дизельное топливо. В основу решения об отказе от использования мазута лег тот факт, что данный вид топлива требует больших затрат на его содержание, при этом сам по себе используется редко
и в небольших количествах. Предложенные варианты отличались главным образом по масштабам осуществляемых изменений:
• вариант №1 предполагает максимально возможное сохранение прежнего состава оборудования с минимальными изменениями;
• вариант №2 основан на полной замене оборудования, но рассчитан на меньшие объемы топливного хозяйства;
• вариант №3 является наиболее масштабным и подразумевает
полную замену мазутного хозяйства на дизельное с сохранением прежних
объемов;
Был осуществлен расчет и подбор необходимого оборудования для
всех вариантов. Оборудование выбиралось из того, что на момент выполнения работы наиболее распространено на рынке. Выбор осуществлялся
на основе уже реализованных проектов с резервным дизельным хозяйством. Такое решение наиболее распространено в автоматизированных
модульных котельных. Во втором и третьем варианте применение автоматики позволило сократить численность персонала котельной на одного
человека. После выбора состава оборудования был осуществлен анализ экономической эффективности предложенных вариантов. Результаты анализа представлены в табл. 5.5. На основе полученных данных можно сделать следующие выводы:
1) вариант № 2 оказался наиболее эффективным, его чистая дисконтированная стоимость на конец 5 года составила 5,7 миллионов рублей (именно столько принес бы данный инвестиционный проект инвестору), а индекс доходности равен 3,7. Он же и окупится быстрее всех –
за 1,1 года. Однако, стоит отметить, что данный вариант требует проведения большой юридической работы и велика вероятность, что тот или иной
орган не дадут разрешения на его реализацию;
2) вариант № 1 самый простой в плане реализации, не требующий проведения почти никаких работ, оказался вторым по эффективности. Он за 5 лет позволит сэкономить почти 4,2 миллиона рублей, индекс
доходности равен 3,1, а дисконтированный срок окупаемости 1,3 года;
3) вариант №3 самый неэффективный на рассматриваемом промежутке времени. Этот вариант требует наибольших затрат и окупается
дольше остальных – 3,1 года. Однако, чистый доход в данном варианте
оказался самым большим (2,4 миллиона рублей в год). Это означает, что
в очень далекой перспективе это решение могло бы с экономить больше
денег. Хотя различие в этом показателе с вариантом №2 невелико (ЧД варианта №2 составляет 2,3 миллиона рублей в год). А вот индекс доходности инвестиций варианта №3 существенно ниже – 1,4.
Чтобы убедиться в преимуществе варианта №2, достаточно посмотреть на рис. 5.4. Линия ЧДС данного варианта проходит выше остальных
и пересекает ось абсцисс раньше. Это говорит о том, что за рассматриваемый расчетный период этот проект принесет больше средств и окупится
первым. Стоит отметить, что вариант №1 предполагает эксплуатацию старого оборудования. Это означает, что срок службы такого решения заметно меньше, а потребности в ремонте будут возникать чаще.
Таким образом, все представленные в работе варианты по замене
резервного источника котельной являются осуществимы и целесообразными. У каждого из них имеются свои преимущества и недостатки. Выбор конкретного решения зависит от целей и задач инвестора (в данном
случае – компании ГУП «ТЭК СПб»). Возможно, комбинируя варианты,
представленные в данной работе, можно составить еще более выгодный
проект.