автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Технико-экономическая эффективность реконструкции промышленно-отопительной котельной в ТЭЦ малой мощности на частном примере промышленного предприятия

РГб 08

На прмущпку^ УДК 621.3П.004.18

ОЛЬКОВЛ Светлана Валерьевна

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ В ТЭЦ МАЛОЙ МОЩНОСТИ НА ЧАСТНОМ ПРИМЕРЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Специальность 05.14.04 — «Промышленная теплоэнергетика»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОМСК 2000

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения.•

Научный руководитель:

кандидат технических наук, профессор ЛЕБЕДЕВ Виталий Матвеевич.

Официальные оппопенты:

доктор технических наук, профессор ГРИЦЕНКО Виталии Иванович,

кандидат технических наук ПАРШУКОВ Николай Петрович.

Ведущее предприятие:

ОАО «Сибкриотехника» (г. Омск).

заседании диссертационного совета К 114.06.02 при. Омском государственном университете путей сообщения по адресу: 644046, г. Омск-46, пр. Маркса, 35.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в адрес совета университета.

Афтореферат разослан 2000 г.

Защита состоится

2000 г. в

часов на

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Лебедев

Омский государственный университет путей сообщения, 2000

¡19(¿1)315.305.70-01-3^ О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы определена сложившейся в энергетической отрасли агтуацией, обусловленной резким замедлением темпов роста элетроэнергетиче-шх мощностей в результате продолжающегося кризиса в экономике страны и ютветственно возрастанием энергодефицита в промышленности.

Переход к рыночным отношениям, а также многократное повышение тарное на электроэнергию в условиях монопольного ее производства позволяют рас-латрнвать варианты децентрализованной политики в тепло- и электроэнергетике, том числе на основе сооружения ТЭЦ малой мощности с комбинированным роизводством электрической и тепловой энергии.

В связи с этим весьма актуальным является изучение путей и перспектив шитая малой энергетики, особенно на имеющейся в промышленной теплоэнер-ггике базе тепловых нагрузок.

Объектом исследования служат промышленно-отопительные котельные, ¡конструируемые в ТЭЦ малой мощности с установкой противодавленческих ш конденсационных (с промышленным отбором пара) турбин небольшой мощ-5 ста.

Целью работы является изучение технико-экономической эффективности ¡конструкции объектов промышленной теплоэнергетики в ТЭЦ малой мощности ) различным вариантам с учетом параметров пара, вырабатываемого котлами, |става оборудования и других показателей.

Основные задачи исследования, изложенные в диссертации, включают в

бя:

исследование структуры энергопроизводства на объектах промышленной и ¡ниципальной теплоэнергетики Омского региона;

исследование тепловой схемы котельной до и после реконструкции с целью [ределения характера изменения величин основных необратимых потерь в эле-:нгах схемы;

оценку возможности применения различных методов распределения затрат плива между тепловой и электрической энергией применительно к ТЭЦ малой зщности;

разработку технико-экономической модели расчета эффективности рекон-рукхцга котельной в ТЭЦ малой мощности при использовании собственных и емных капитальных средств финансирования.

Методы исследования: термодинамические методы физического и эксер-гического анализа, методы экономического анализа.

Научная новизна работы.

Рассмотрены особенности применения методов теплового баланса и эксер-пгческого для распределения затрат топлива на электрического и теплового по-ебителя (как отражающих истинный характер комбинированного процесса про-водства тепловой и электрической энергии) на котельных, реконструируемых в Щ малой мощности.

Разработана математическая модель и, на ее основе, алгоритм определе ния технико-экономических показателей и тарифа на тепловую и электрическу» энергию, отпускаемую от котельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощно ста, а также срока окупаемости реконструкции на основе метода расчета чистог дисконтированного дохода.

Практическая ценность диссертационной работы заключается, презвд всего, в том, что с помощью разработанной методики проведены расчеты, под тверждающие конкурентоспособность энергопродукции теплогенерирующк источников предприятий Омского региона на рынке тепловой и электричесш энергии л перспективность реконструкции промышленно-отопительных котель ных в ТЭЦ малой мощности, как одного из вариантов развития отечественно! малой энергетики.

По прогнозным оценкам уже в течение 2001-2005 гг. можно получить i Омском регионе дополнительную электрическую мощность на базе тепловой потребления на реконструируемых котельных в размере не менее 250 МВт.

Современная тенденция роста стоимости электроэнергии и топлива можк привести только к возрастанию эффективности комбинированной выработю электрической и тепловой энерпш, в том числе на предприятиях малой тепло энергетики.

В работе также сделан вывод о практической непригодности на совреме» ном этапе эксергетического метода для определения, учета и отчетности по технико-экономическим показателям в промышленной теплоэнергетике, так кш использование результатов распределения расхода топлива на ТЭЦ эксергетиче-ским методом для экономических расчетов может привести к потере конкурентоспособности ТЭЦ на рынке электроэнергии.

Положения, выносимые автором на защиту.

Автор защищает:

1. Анализ структуры теплогенерирующнх мощностей объектов малой теплоэнергетики, полученный на основе статистически обработанной базы данных, включающей технико-экономическую характеристику крупных промышленно-отопительных н муниципальных котельных г. Омска.

2. Теоретические исследования процесса изменения потерь работоспособности в элементах тепловой схемы котельной, реконструируемой в ТЭЦ малой мощности.

3. Разработку математической модели и алгоритма определения технико-экономических показателей, себестоимости и тарифа на отпускаемую электрическую и тепловую энергию для котельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощности, и распределения топлива на электрических и тепловых потребителей.

4. Разработку технико-экономической модели расчета эффективности реконструкции котельной в ТЭЦ малой мощности ври использовании собственных и заемных средств финансирования.

Личный вклад автора Все разработки и результаты исследований, изложенные в основном тексте диссертационной работы без ссылок на другие

4

точники, получены автором.

Апробации работы. Основные положения диссертации докладывались на учно-практичсской конференции "Энергосбережение на предприятиях Западно-мирской железной дороги", г. Омск, 24-25 декабря 1997 г.; отраслевой научно-хническон конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного анспорта и роль молодых ученых в их решении", г. Ростов-на-Дону, 24-25 нояб-1998 г.; четвертом международном научно-практическом семинаре "Энерго-ережение в регионе: проблемы и перспективы", г. Омск, 26 мая 1999 г.; научно-чническом семинаре кафедры "Теплоэнергетика" ОмГУПС, г. Омск, 2000 г.; учно-методическом семинаре теплоэнергетического факультета ОмГУПС. г. iiCK. 2000 г.

Внедрение результатом работы.

Полученный алгоритм определения технико-экономических показателей тельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощности использован при разработ-программы TURBO, написанной в среде управления базами данных Fox Pro 5.

Результаты исследования позволили сделать технико-экономическое обос-вание выполняемых в настоящее время проектных и подготовительных работ модернизации с установкой паровых турбины котельных пос. Береговой, пос. шщкого, ГУЛ "Омсктрансмаш", ОАО "Омсктехуглерод", ОАО "Сибкриотехни-" и др.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опублико-ны в десяти печатных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, 1водов, библиографического списка (62 наименования) и 3 приложений; основ-й текст изложен на 193 е., содержит 15 рис., 26 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ И МУНИЦИПАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Г. ОМСКА

Обследование ряда объектов промышленной и муниципальной теплоэнер-гики г. Омска позволило выявить основные принципиальные замечания, харак-эные для многих промышленных источников теплоснабжения:

1) тепловые схемы обследованных котельных в основном несовершенны: многих из них не налажены подогрев исходной и химочищенной воды, деаэра-п питательной и подпиточной воды, имеют место большие потери тепла, пара и иденсата в элементах схем;

2) на большинстве котельных котлоагрегаты работают не на расчетных (на ниженных) параметрах пара;

3) использование установленной тепловой мощности промышленно-эпительных котельных города находится на низком уровне; на большинстве

котельных имеется избыток тепловой мощности (коэффициент использовш установленной тепловой мощности котельных в среднем не превышает 15-16 (табл. 1));

4) инженерно-технические и рабочие места по обслуживанию тепло точников и систем теплоснабжения не укомплектованы квалифицированным специальности персоналом, не обеспечивается периодическая переподготовь повышение квалификации персонала.

Анализ структуры выработки тепловой энергии в городе показал, что д( тепловой энергии, отпускаемой от промышленных и муниципальных источит города в виде горячей воды, значительная и составляет около 30 % от общ объема отпуска тепла, в то же время заложенный при проектировании котельи потенциал полностью не используется, что отвлекает дополнительные мате; альные и трудовые ресурсы и приводит к увеличению себестоимости тепло! энергии.

Теплогенерирующие источники промышленных предприятий не мо конкурировать на рынке тепловой энергии с теплоисточниками энергосисте без радикальной реконструкции котельных с внедрением энсргосберегаюп технологий, которая может быть проведена (в зависимости от конкретных ус вий) по следующим направлениям:

выполнение организационных, малозатратных мероприятий, направл ных на повышение технико-экономических показателей котельных;

установка на котельных, оснащенных паровыми котлами и имеющих д таточную базу тепловых нагрузок, паровых противодавленческих или конден ционных турбин малой мощности;

установка на паровых и водогрейных котельных, использующих в качс ве основного топлива природный газ, газовых надстроек по различным схемах

2. РАЗВИТИЕ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ КАК ВОЗМОЖНАЯ АЛЬТЕРНАТИВА НАРАЩИВАНИЮ НОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МОЩНОСТЕЙ

Высшей формой централизованного теплоснабжения, позволяющей по чить выгоды как по линии капитальных затрат, так и по линии эксплуатаци ных расходов, является теплофикация - отпуск тепла на базе установок ком нированной выработки тепла и электроэнергии. Это справедливо как для кр ных ТЭЦ, так и для ТЭЦ небольшой мощности, что подтверждает многолеп опыт эксплуатации подобных ТЭЦ в сахарной, бумажной и других отрас промышленности.

В принципе существуют два направления развития теплофикации: традиционное, основанное на сооружении новых крупных ТЭЦ и создании пр тяженных систем централизованного теплоснабжения, а также на модернизац существующих паротурбинных теплофикационных электростанций;

Таблица 1

Технико-экономические показатели по ряд)' крупных котельных промышленных предприятий г. Омска за 1998-1999 гг.

Наименование предприятия, владеющего теплоисточником Установленная тепловая мощность, ГДж/ч Коэффициент использования установленной тепловой мощности, % Средневзвешенный кпд котлов (заводской), Удельный расход усл. топлива на отпуск тепловой энергии, кг/ГДж (кг/Гкал) Вид топлива

□АО "Омсктехуглерод" 1 198,76 14,20 86,00 46,92 (196,60) пр. и сбросной газ

ОАО "Сибкриотехника" 1 391,08 16,05 87,96 41,20 (172,66) мазут

ОАО "Омскшина" 3 012,61 19,32 90,24 41,57 (174,20) мазут; пр.газ

ГУЛ "Омсктрансмаш" 2 304,5 6,74 89,30 39,71 (166,40) мазут

ПО "Сибзавод" 965,37 14,10 90,10 42,00 (176,00) мазут

ГУЛ ПО "Иртыш" 779,34 15,67 88,80 41,29 (173,00) мазут

ПО "Полет" 2 733,55 5,66 88,60 47,18 (197,70) мазут

Итого: .................— . 12 385,21 13,11

нетрадиционное, предусматривающее строительство ТЭЦ на базе ГПП ГТУ и ПГУ малой и средней мощности и формирование компактных систем т< плоснабжения.

Эти два направления не противоречат один другому, а в оптимальны пределах могут сочетаться, тем самым охватывая не только крупных, но и отис скгельно небольших потребителей тепловой энергии, что позволит расширит области применения теплофикации в регионе.

Как правило, пар, отпускаемый промышленным потребителям и на подог ревателя сетевой воды (ПСВ), должен иметь параметры ниже, чем на выходе и паровых котлов. На практике снижение параметров достигается либо дроссели рованием острого пара в редукционной установке (РУ), либо понижением пара метров пара на выходе из котла. В первом случае имеют место необратимые по терн работоспособности энергоносителя, во втором - снижение КПД котла * как следствие, - технико-экономических показателей котельных.

В то же время известно, что процесс получения пара низких параметров РУ может быть заменен на процесс выработки электроэнергии в паровой турби не в теплофикационном цикле без значительного увеличения общего расход топлива. Установка на котельной паровой турбины также позволяет повысит надежность электроснабжения (при сохранении параллельного подключения ] энергосистеме) и снизить себестоимость отпускаемого от котельной тепла. Зна чительную часть (до 50 %) в тарифе на электрическую энергию, приобрегаемук от энергосистемы, составляют удельные затраты на транспортировку энергии п< сетям высокого, среднего и низкого напряжения, поэтому отказ от приобретешь электроэнергии со стороны позволит существенно снизить затраты на элекгри ческую энергию, используемую не только для собственных нужд котельной, ре конструируемой в ТЭЦ, но и всего промышленного предприятия.

Вариант реконструкции с установкой паровой противодав.тапеской тур бины является наименее капиталоемким, позволяет вырабатывать электриче скую энергию с максимально возможным КПД и, следовательно, при высоко\ среднегодовом коэффициенте загрузки турбины (0,8-0,9) имеет наименьшш срок окупаемости.

На рис. 1а приведен фрагмент принципиальной тепловой схемы котельной до реконструкции; на рис. 16 - после реконструкции с установкой паровой прогиводавленческой турбины (в схеме предусмотрена резервирующая РУ).

Следует отметить, что повышению технико-экономических показателей I надежности эксплуатации турбоустановки способствует повышение параметре! пара на входе в паровую турбину. Поэтому реконструкция котельной в ТЭЦ малой мощности должна включать целый комплекс мероприятий:

на котельных, вырабатывающих насыщенный пар, рекомендуется установка пароперегревателя с повышением температуры пара до 250 °С (при давлении 1,4 МПа);

при реконструкции котельной с полной заменой оборудования рекомендуется установка паровых коглов на повышенные параметры (2,4МПа, 350-370 °С).

8

Рис. 1. Фрагмент принципиальной тепловой схема котельной с газомазугнымн паровыми котлами: а -до реконструкции; б - после реконструкции с установкой паровой противодавленческой турбины.

1 — котел паровой; 2 — атмосферный деаэратор питательной воды; 3 — подогреватель сетевой воды (ПСВ); 4 — редукционное устройство РУ 1,4/0,6; 5 — редукционное устройство РУ 1,4/0,12-0,2; 6 — дросселирующий клапан газораспределительного пункта; 7 — конденсатный бак; В — конденсатный насос; 9 —питательный насос; 10 - сетевой насос; 11 — противодавленческая паровая турбина; 12 — электрогенератор; 13 -пароперегреватель.

I — свежий пар на производство; II — редуцированный пар на производство; III ~ прямая сетевая вода; IV — обратная сетевая вода; V — конденсат с производства; VI — топливо (газ).

Только по восьми крупным гфомышлешо-отошггелъным котельным увеличение электрической мощности за счет реконструкции в ТЭЦ малой мощности на базе существующих тепловых нагрузок может составить 140 МВт, из них 81,! МВт при установке паровых турбин и 58,5 МВт - газовых надстроек (табл. 2).

Таблица 7

Предварительная оценка создания элеюрогенерирующих мощностей

на базе тепловых нагрузок ряда крупных котельных г. Омска

Установленные мощности

Наименование после реконструкции Расчетная

предприятия тепловая, электрическая, МВт выработка

ГДж/ч паровые газовые электроэнергии,

турбины турбины МВт-ч

ОАО "Омсктехуглерод" 1198,76 12,0 - 84096

ОАО "Сибкриотехника" 1466,50 8,0 6,0 103368

ОАО "Омскпшна" 3012,61 16,0 6,0 138408

ГУЛ "Омскгрансмаш" 2212,32 24,0 16,0 249660

ПО "Сибзавод" 965,38 8,0 - 43056

ГУЛ ПО "Полег" 2733,55 8,0 6,0 78840

ГУП ПО "Иртыш" 1043,31 5,5 8,5 93294

ОМП им. Баранова 1152,25 - 16,0 112128

Всего 81,5 58,5

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕКОНСТРУКЦИИ КОТЕЛЬНОЙ В ТЭЦ МАЛОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА

Составление балансов эксергии для тепловой схемы энергогснерирующс-го предприятия позволяет непосредственно сравнивать совершенство процессов производства тепловой энергии котельной и комбинированного производства электрической и тепловой энергии ТЭЦ малой мощности путем определения удельных расходов условного топлива на отпуск эксергии от предприятия. Эксергетический баланс котельной запишется следующим образом:

^цвх =21Евых (О

где Е^х - эксергия потока теплоты от горячего источника (горящее топливо), подводимого к рабочему телу в паровом котле, кДж/ч;

£Е"ЫХ - суммарная эксергия потоков пара, отпускаемого промышленным потребителям, кДж/ч;

2АЬК(ГГ - величина потери эксергии внутри котельной, равная сумме по-

ерь эксерпга в каждом из элементов тепловой схемы, кДж/ч.

Из уравнения эксергетического баланса (1) эксергетический КПД котель-ой, равный отношению количества эксергии полезно отведенной к количеству ксергии приведенной, запишется следующим образом:

.кот ZELx+EE вых

Эксергетический баланс ТЭЦ малой мощности: ^ ^

Eqвx = Э+2Евых +2]ЕВих '

где Э - эксергия электрической энергии, отпускаемой от ТЭЦ кДж/ч.

Тогда выражение для определения эксергетического КПД ТЭЦ запишется ледующим образом:

„ТЭЦ _ Э + Е ЕВЫх + £ Едых

(4)

ех Ек-у

»-Я вх

Исходя из величины эксергетического КПД, может бьпъ определен удель-он расход условного топлива на отпуск единицы эксергии, кг/кДж, г котельной:

ь ]°б ( )

lex

г ТЭЦ:

ь.—i^l—. (б)

29309п^ц

В работе были выполнены расчеты эксергетического КПД и потерь эксер-ш в элементах тепловой схемы котельной до и после реконструкции с установ-эй паровой протнводавленческой либо конденсационной турбины с промежу-)чным отбором при последовательном повышении параметров пара на выходе из ггла. Характер изменения эксергетического КПД отражен на графике, приведении на рис. 2.

Проведенные расчеты показали, что установка паровой противодавленче-«ой турбины при одновременном повышении параметров пара на выходе из кот-1 позволяет значительно повысить величину эксергетического КПД котельной зеле реконструкции и, следовательно, понизить величину удельного расхода шовного топлива на единицу отпускаемой эксерлш.

И

кпд

0,36 0,34 0,32 0,3 0,28 0,26 0,24 0,22 0,2

г 1

г Н--г

1

4 Ь ■■ |

1,4 МПА, насыщ.

1,4 МПА, 235 °С

2,4 МПА, 380 °С

—о— Котельная

—а— ТЭЦспротиводавленческой турбиной

д ТЭЦ с конденсационной турбиной с промежуточном отбором пара

Рис. 2. Зависимость эксергетического КПД котельной до и после реконструкции от параметров пара на выходе из парового котла.

4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ТАРИФА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ И ТЕПЛОВУЮ ЭНЕРГИЮ, ОТПУСКАЕМУЮ КОТЕЛЬНОЙ, РЕКОНСТРУИРУЕМОЙ В ТЭЦ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Несмотря на то, что идея развития теплоэнергетики на базе реконструкции котельных в ТЭЦ малой мощности возникла еще в 60-х гг., подробной методики расчета технико-экономических показателей ТЭЦ малой мощности до сих пор не было предложено. Действующая методика расчета технико-экономических показателей крупных ТЭЦ исходит из того, что на ТЭЦ выработка электрической энергии является одним из основных процессов производства, в то время как на реконструируемой котельной выработка электроэнергии фактически является "попутным" процессом. Это не позволяет рекомендовать действующую методику для непосредственного применения на ТЭЦ малой мощности.

В работе предлагается себестоимость производства электроэнергии рассчитывать, исходя из следующих статей затрат: затраты на топливо для производства электроэнергии; фонд оплаты труда персонала, занятого в производстве электрической энергии, с начислениями на социальные нужда; отчисления на амортизацию турбины и резервирование средств в ремонтный фовд; общепроизводственные затраты.

Прочие затраты (соответствующие затратам на производство тепловой энергии котельной до реконструкции) относятся на производство тепловой энергии: затраты на топливо для производства тепловой энергии; затраты на электроэнергию для собственных нужд (рассчитываются, исходя га себестоимости электроэнергии собственного производства); затраты на воду со стороны, используемую на технологические цели; затраты на вспомогательные материалы (реагенты зля нужд химводоочистки); фонд оплаты труда персонала, занятого в производстве тепловой энергии, с начислениями на социальные нужды; отчисления на амортизацию основного оборудования ТЭЦ малой мощности (за исключением турбин) и ремонтный фонд; общепроизводственные, общехозяйственные расходы, налоги ;г выплаты.

При наличии избытка вырабатываемой электроэнергии, прибыль от ее реа-шзации стороннему потребителю относится на производство тепловой энергии, гем самым значительно снижая себестоимость тепла, отпускаемого от ТЭЦ малой нощносги.

Величина топливной составляющей достигает 50 % и выше от суммарных ¡атрат ТЭЦ, поэтому вопрос распределения затрат топлива между потребителям гепловой и электрической энергии является принципиальным.

Дискуссия о правомерности использования того или иного метода распреде-гсния топливных затрат ведется в отечественной теплоэнергической периодиче-:кой литературе с конца 40-х гг. до настоящего времени и носит весьма острый характер. Из множества предлагаемых методов в работе рассмотрено три: физиче-:кий метод и метод теплового баланса - методы, основанные на применен™ гервого закона термодинамики, и эксергетический метод - метод, учитывающий ледствия как первого, так и второго законов термодинамики.

Физический метод распределения топливных затрат на производство элек-рической и тепловой энергии исходит из энергобаланса по первому началу тер-юдинамики, характеризующему количественную сторону процессов преобразо-ания энергии. Распределение расхода топлива на отпуск тепловой и электриче-кой энергии основано на энергетической равноценности электрической и тепло-ой энергии, при этом определение общего КПД эиерпогенерирутощей установки :е допускается, и КПД установки по выработке электрической энергии не зависит т КПД установки по выработке тепловой энергии.

Метод распределения затрат топлива на основе теплового баланса установи (ТЭЦ малой мощности) также исходит из качественной равноценности элек-рической и тепловой энергии, но данный метод предполагает возможность оггре-еления единого КПД установки по выработке электрической и тепловой энергии, также единого КПД процессов выработки тепловой и электрической энергии в гплофикационном цикле.

Для ТЭЦ с противодавленческой турбиной уравнение теплового баланс запишется в виде:

СЬ-У Г Эт +ОПР ^дку + (З^ +эт _в(зР ^

Лк-уЛто Пт Л

где - тепловая энергия, отпускаемая от котлоагрегатов на произвол

ственного потребителя пара и на ПСВ, кДяс;

Эт - электрическая энергия, полученная на тепловом потреблении, кДкс;

Опр - тепловая энергия, отпускаемая с паром после протнводавленческо: турбины, кДж;

Т1Т - КПД противодавленческой части (теплофикационный КПД);

Л - общий КПД ТЭЦ.

Уравнение (7) позволяет определить общий расход условного топлива к отпуск тепловой и электрической энергии.

Расход условного топлива на отпуск электрической энергии ТЭЦ малой мощности, т, рассчитывается, исходя из потерь тепловой энергии в проточной части турбинной установки с учетом механических потерь в турбине н электрических потерь в электрогенераторе:

Эт=А<ЗтЛмПг =Е>г(11пш--Ьппг}1о«г1мЛг'

где Л(2Т - потерн тепловой энергии в противодавленческой части турби кы, кДж/ч;

г|о1 - внутренний относительный КПД турбины;

Пм - механический КПД турбины.

Т1Г - КПД электрогенератора;

Ьппт - энтальпия пара перед турбиной, кДж/кг;

Ьппт - энтальпия пара после турбины при адиабатном расширении кДж/кг.

Соответственно, удельный расход условного топлива, г/кВт-ч, на отпуа электрической энергии равен:

Ь _3б00Вэ1<)б (10)

э ~ Э

где 3600 - коэффициент перевода Эт из кДжвкВт ч.

14

При известном расходе условного топлива на отпуск электрической энергии, расход условного топлива на отпуск тепловой энергии составит, т,

ВТ=В-ВЭ; (10

и его удельный расход на отпуск тепловой энергии, кг/ГДж,

103ВТ (12)

ьт=-

Теплофикационный КПД рассчитывается по формуле:

~ _ — у, ПТ ГГГ _ пт

Пт ~Пк-учтоМэк ~ чг.уЧта

1 „ (\ „ „ Л^ппт "^пгтт

^ппт "^ктг .

(13]

где КПД теплового потока, проходящего через противодавленческую турбину;

с- экономический КПД противодавленческой части турбинной установки;

т], - термический КПД теплофикационного цикла;

Ьктг - энтальпия конденсата пара на выходе из турбины (равная энтальпии конденсата на выходе из теплообменника, установленного за противодавленческой турбиной), кДяс/кг.

С достаточной для инженерных расчетов точностью теплофикационный КПД может быть определен из выражения: > .

пт V, /

Лт =т1к.уЛтаЛиПг-

Для ТЭЦ с конденсационной турбиной с промежуточным отбором пара, представляющей из себя комбинацию в одном агрегате противодавленческой и конденсационной частей, уравнение теплового баланса запишется в виде:

, Эг -К^ ( э- Эт ^ <3к.у + <3спб + 3 -Вдр ^ (15)

Лк.уЛгп "Пт "Пк П

где С?^ - тепловая энергия, отпускаемая с паром из отбором конденсационной турбины, кДж;

Э - электрическая энергия, отпущенная от ТЭЦ, кДж;

Э - Эт = Эк - электрическая энергия, полученная в конденсационном цикле, кДж;

Пк - КПД конденсационной части.

Из этого уравнения может быть найден общий расход уставного топлива на отпуск электрической и тепловой энергии от ТЭЦ.

Расход условного топлива на отпуск электрической энергии от конденсационной турбины, т, определяется аналогично расходу условного топлива на отпуск электрической энергии от противодавленческой турбины:

Вэ = ——--1- ——— ; (16)

Пт<2н ПкС£ ■^т =^тт1мт1г =Согб^П1П "Ьпсл^^ЛмПг 5 ^

Эк = ДОкЛмЛг =(°т -°«€)(Ьппт ~11ппт)по;'Пмт1г . ^ где Д(3К - потери тепловой энергии в конденсационной части турбины. кДж/ч;

11п<лб - энтальпия пара, идущего в отбор, при адиабатном расширении, кДж/кг.

Соответственно, удельный расход условного топлива, г/кВт-ч, на отпуск электрической энергии равен:

__3600Вэ106 (19)

э ^ •

Расчет расхода условного топлива и удельного расхода условного топлива на отпуск тепловой энергии выполняется по формулам (11), (12). Конденсационный КПД рассчитывается по формуле:

Пк=-Пк.у11тоЛ« ='Пк.уПта11о;ПМЛгЛ1. (20)

где т^ - КПД теплового потока для конденсационной части;

- экономический КПД конденсационной части турбинной установки. Эксергетический метод учитывает и второе начало термодинамики, характеризующее качество различных видов энергии, и предполагает предварительное определение работоспособности (эксергии) отпускаемой энергии и распределение топливных затрат при едином эксергетическом КПД установки в зависимости от качества отпускаемой энергии.

Расход условного топлива, т, на получение эксергии (и электрической энергии и эксергии теплоты) составляет:

В- (21)

т1тацОр г1ех чн

т

где £ЕТ - сумма отпущенной потребителям эксергии пара и горячей воды, кДж/ч;

- химическая эксергия условного топлива, принимается равной низшей рабочей теплоте сгорания условного топлива, кДж/ч;

Т0 - температура окружающей среды. К; Тт - температура горения топлива в топке, К.

Удельный расход условного топлива, кг/кДж, на получение единицы эксер-гии определяется из выражения:

В (22)

Э + 2ЕГ

С позиции эксергетического анализа удельный расход условного топлива, г/кВт-ч, на отпуск электрической энергии-равен удельному расход условного топлива на получение единицы эксергии:

103

тогда расход условного топлива, т, на отпуск электрической энергии составит:

В,-^. (24)

э 3600

Удельный расход условного топлива, кг/ГДж. на отпуск от ТЭЦ ¡-му по-гребителю тепловой энерпш с температурой Т07П; составит:

Ьт; =Ье

Т

1- л

Т

Ч отп 1 У

(25)

»сход условного топлива, т, на отпуск тепловой энергии ¡-му потребителю:

Вт5=Ьт^. ' (26)

Суммарный расход условного топлива на отпуск тепловой энергии, т,

Вт = £ьт;(й . (27)

¡=1

Результаты определения технико-экономических показателей с использо-анием трех различных методов распределения затрат топлива на отпуск электри-еской и тепловой энерпш для котельной объекта "Козицкий" приведены в табл.3.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОБСТВЕННЫХ И ЗАЕМНЫХ СРЕДСТВ

Эффективность инвестиций в рыночной экономике оценивается несколь-нми методами, основным из которых являются метод чистой дисконтированной гоимости (дохода). Достоинства данного метода - наглядность результатов, дос-почная простота, возможность применения для быстрой отбраковки проектов, -1ет инфляции - позволяют использовать его в качестве основного метода для сономической оценки проекта.

Чистый дисконтированный доход при постоянной норме дисконта определяется по формуле:

ад-irViVs*-- (28)

¡=m (l + Е^ i=m (l + Е)

где 3¡ текущий эффект на i-том шаге (за i-тый период), р.;

Е - норма дисконта;

R¡ - результаты, достигаемые на i-том ruare расчета; для котельной, реконструируемой в ТЭЦ малой мощности, результаты определяются суммированием дохода от реализации продукции (тепловой и электрической энергии) и экономии денежных средств, возникающей при отказе от покупной электроэнергии. р.;

S¡ - издержки производства тепловой и электрической энергии на i-том шаге, включающие в себя затраты на производство, налоги и выплаты, р.;

A¡ - величина постоянных ежегодных платежей, полностью компенсирующих за расчетный период капитальные вложения на проведение реконструкции, р.;

п - продолжительность расчетного периода;

ш - период, начиная с которого ожидается поступление доходов от реализации мероприятия (реконструкции), идущих на погашение капитальных вложений.

Величина постоянных ежегодных платежей при использовании заемных капитальных средств определяется из выражения:

Ai=—L—ZybL-; (»)

¿(l + r)-¡ -.»(l+E?

i=m

где г - реальная процентная ставка;

-í- - коэффициент приведения, позволяющий оценить величину

£(i+r

i=m

ежегодных выплат при условии равномерного погашения капитальных вложений в течение расчетного периода;

» K3i

£-- приведенная к начальному моменту времени сумма разно-

¡=o(l + E)'

временных капитальных вложений заемных средств;

при использовании собственных капитальных средств (г = 0) по формуле:

Ai=—í—-i-bi-. о)

n-m + ljí^i + E)1 4 >

Таблица 3

Результаты расчета составляющих себестоимости на отпускаемую электрическую

и тепловую энергию для ТЭЦ малой мощности (объект "Козицкий")

Величина Единица величины Методы

фгамжий теплового баланса эксергети-ческий

Годовой отпуск электрической энергии Годовой отпуск тепловой энергии Суммарный годовой расход условного топлива на отпуск тепловой и электрической энергии Годовой расход условного топлива: на отпуск электрической энергии на отпуск тепловой энергии Средний за год удельный расход условного топлива: на отпуск электрической энергии на отпуск тепловой энергии ГДж (кВт-ч) ГДж т -II-II- г/кВт-ч кг/ГДж 11231,60 56869,08 200,12 38,20 202046,10 (56123904.0( 1488717,60 67924,20 7659,60 60264,60 136,50 40.50 )) | 1 26595.60 41328,60 477,60 27.60

Расчет себестоимос Затраты на топливо Суммарные годовые затраты Производственная себестоимость Тариф ги и тарифа тыс. р. -//-р./кВт-ч -II- на электриче 3418,31 6068,45 0,11 0,15 скую энергии 2331,19 4981,33 0,09 0,12 0 8094,32 10744,46 0,19 0,26

Расчет себестоим Затраты на топливо Суммарные годовые затраты (без учета экономии) Суммарные годовые затраты (с учетом экономии) Производственная себестоимость Тариф ости и тари тыс. р. -11- -II- р./ГДж -//- фа на теплов' 17307,90 35680,05 19543,94 13,13 18,28 то энергию 18341,40 36570,57 19510,99 13,11 18,25 12616,20 31612,56 19510,47 13,11 18,25

Если ЧДД инвестиционного проекта положителен, проект является эффективным (при данной норме дисконта). Чем больше ЧДД тем эффективнее проект.

Срок окупаемости капвложений с учетом нормы дисконтирования - это период, по истечении которого ЧДД проекта становится равным нулю; соответственно срок окупаемости проекта при вложении собственных капитальных средств равен:

ловил, что в него не входит величина постоянных ежегодных платежей, р.; при вложении заемных капитальных средств и условии г = Е срок окупаемости может быть определен из выражения:

С использованием полученных формул был выполнен расчет, построены графики ЧДД и определены сроки окупаемости проекта реконструкции котельной объекта "Козицкий" в ТЭЦ малой мощности при различных источниках финансирования (рис. 3). Расчеты показали, что минимальный срок окупаемости (при использовании предприятием собственных капитальных средств) составляет 1,4 года от начала эксплуатации реконструированной котельной, при использовании заемных капитальных средств срок окупаемости увеличивается от 2,3 года при банковской ставке процента 20 % до 2,7 года при банковской ставке процента 30 % и 4,6 года - 40 %.

1. Доля теплогенерирующих установок малой мощности в регионе существенна, в то же время потенциал, заложенный при проектировании котельных, используется незначительно, что определило высокий тариф на тепловую энергию в промышленной и муниципальной теплоэнергетике.

*

где Э, - величина текущего эффекта на ьтом шаге, рассчитанная при ус-

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Расчетный период ->

Рис. 3. Формирование ЧДЦ проекта реконструкции котельной "Козицкий" при различных источниках финансирования при норме дисконта (равной банков-:кой годовой процентной ставке) 30 %.

1 - ЧДЦ при финансирования за счет собственных средств;

2 - ЧДЦ при смешанном финансировании: 50 % - собственные средства, 50 Уа - заемные средства;

3 - ЧДЦ при финансировании за счет заемных средств.

2. Наращивание энергетических мощностей в настоящее время из-за сло-кившейся кризисной экономической ситуации в основном возможно за счет раз-1ития "малой" энергетики, в т.ч. в области реконструкции существующих паро-1ых котельных в ТЭЦ малой мощности, что отвечает современным требованиям в азвитин и совершенствовании промышленной теплоэнергетики.

3. Проведенные расчеты использования работоспособности пара на котель-юй до и после реконструкции в ТЭЦ малой мощности на основе эксергетического 1етода показали эффективность реконструкции с установкой противодавленче-кой турбины, которая возрастает с повышением параметров пара.

4. Проведенные расчеты технико-экономических показателей с использо-анием трех указанных методов позволили сделать следующие выводы:

4.1. Хотя экеергетический метод является наиболее точным методом рас-ределения топливных затрат при комбинированном производстве энергии, его рименение не может бьпгь рекомендовано к использованию в настоящее время ри расчете технико-экономических показателей котельной, реконструируемой в ЭЦ малой мощности, по следующим причинам:

1) расчетные значения удельных расходов условного топлива на отпус каемую электрическую и тепловую энергию, полученные с применением эксер гетического метода разнесения топливных затрат, составляют 477,6 г/кВт-ч 27,6 кг/ГДж соответственно и несопоставимы с аналогичными технике экономическими показателями крупных ТЭЦ и промышленно-отопительны котельных, рассчитываемыми по существующим методикам, то есть применени различных методов (эксергетического и действующего (физического)) в преде лах одной энергосистемы неприемлемо, так как может привести к потере коню, рентоспособности ТЭЦ малой мощности на рынке электроэнергии;

2) использование эксергетического метода не только требует повышени качества метрологического обеспечения, но и повышения технической квалиф» кации персонала, занимающегося расчетом технико-экономических показателе» что в ближайшее время в промышленной теплоэнергетике трудноосуществимо.

4.2. При сравнении физического метода и метода теплового баланса (ка отличающихся не столь принципиально по сравнению с эксергегическим), мож но отметить следующее:

1) метод теплового баланса позволяет (с точки зрения первого закона тер модинамики) учесть, что процесс выработки тепловой и электрической энерги] в теплофикационном цикле имеет одинаковый КПД. следовательно, распределе ние расхода топлива на основе метода теплового баланса ведется более точно п сравнению с распределением на основе физического метода, так как внутренни потери в турбине, а также механические и электрические потери турбоагрегат оказывают влияние на величины расходов топлива, относимые как на электриче ских, так и на тепловых потребителей;

2) метод теплового баланса прост, значения технико-экономических пока зателей, полученные при его использовании не имеют значительного расхожде ния с аналогичными значениями в целом по энергосистеме.

5. Расчеты по котельным, реконструируемым в ТЭЦ малой мощности, га предлагаемым методикам показали высокую эффективность использования ка питаловложений и конкурентоспособность на рынке тепловой и электрическо] энергии.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Лебедев В.М., Слькова C.B., Загоруйко А.И. О реконструкции промыш ленно-отопительных котельных их переводом на природный газ и внедрение? газовых надстроек. Энергосбережение на предприятиях Западно-Сибирской ж. д. Материалы научно-практич. конф. / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск 1997. С. 21-23.

2. Олькова C.B. Принципиальные схемные решения перевода котельных i ТЭЦ малой мощности. Сборник научных статей аспирантов и студентов универ сигета / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998. С. 79-84.

3. Олькова C.B., Лебедев В.М. Проведение энергетического обследования и ти реконструкции котельных средней мощности. Ресурсосберегающие техноло-и на предприятиях Западно-Сибирской ж,д. : Материалы научно-практич. конф. Хмский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1999. С. 245-250.

4. Лебедев В.М., Загоруйко А.И., Олькова C.B. О создании ТЭЦ малой щности на базе реконструируемых котельных. Вопросы теплоэнергетики и то-ивоиспользования: Межвузовский тематический сб. научн. трудов / Омский

ун-т путей сообщения. Омск, 1999. С. 24-29.

5. Олькова C.B., Лебедев В.М. Разработка методики расчета технико-эномических показателей ТЭЦ малой мощности с противодавленческими тур-нами. Исследование и разработка ресурсосберегающих технологий на железно-рожном транспорте: Межвузовский сб. научн. трудов с международным учащем. Вып. 19 / Самара, 1999* С. 234-238.

6. Олькова C.B., Лебедев В.М., Анисимов A.C. Основные направления ношения эффективности топливоиспользования на стационарных источниках лезнодорожного транспорта. Исследование и разработка ресурсосберегающих ■шолопш на железнодорожном транспорте: Межвузовский сб. научн. трудов с ждународным участием. Вып. 19 / Самара, 1999. С. 33-38.

7. Олькова C.B. Разработка методики расчета технико-экономических пока-гелей ТЭЦ малой мощности с противодавленческими турбинами. Сборник на-ных статей аспирантов и студентов университета / Омский гос. ун-т путей со-щения. Омск, 1999.

8. Лебедев В.М., Усманов Ю.А., Олькова C.B. Технико-экономическая эф-ктивность ТЭЦ малой мощности. "Промышленная энергетика". 2000. № 1. С. 5.

9. Лебедев В.М., Олькова C.B. Повышение эффективности топливоисполь-зания в стационарной теплоэнергетике на предприятиях железнодорожного знспорга. Экономия топливно-энергических ресурсов на железных дорогах -сущие и перспективные задачи. Материалы научно-практич. конф. 21-22 июня 00/Москва. 2000. С. 61-65.

10. Лебедев В.М., Олькова C.B. Особенности развития региональной тепло-гргетики в современных условиях. Проблемы энергосбережения и рациональ-го использования энергоресурсов: Сборник докладов / Новосибирский гос. ш. ун-т. Новосибирск, 2000.

Диссертант выражает благодарность доценту Воронину В.Г. за оказанную нсультацию по вопросам эффективности использования капиталовложений.

ведение. Исследование состояния теплоисточников промышленных муниципальных предприятий г. Омска. остановка задачи.

1. Общие замечания по состоянию объектов промышленной теплонергетики.

2. Основные направления в области совершенствования работы уществующих промышленно-отопительных котельных.

Развитие малой энергетики как возможная альтернатива аращиванию новых энергетических мощностей.

1остановка задачи.

1. Краткий обзор теплоэнергетического оборудования малой лощности для внедрения на объектах теплоэнергетики

1ромышленных предприятий.

1.2. Варианты схем реконструкции котельной промышленного тредприятия в ТЭЦ малой мощности.

2.3. Экономическая оценка эффективности реконструкции объектов промышленной теплоэнергетики Омского региона.

3. Исследование эффективности реконструкции котельной в ТЭЦ малой мощности на основе эксергетического метода.

Постановка задачи.

3.1. Эксергетический анализ тепловой схемы промышленно-отопительной котельной.

3.2. Эксергетический анализ тепловой схемы промышленно-отопительной котельной после реконструкции в ТЭЦ малой мощности.

3.2.1. ТЭЦ малой мощности с паровой противодавленческой турбиной.

3.2.2. ТЭЦ малой мощности с паровой конденсационной турбиной с отопительным отбором.

Разработка алгоритма расчета технико-экономических показателей арифа на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую ельной, реконструируемой в ТЭЦ малой мощности. становка задачи.

Определение технико-экономических показателей и тарифа «а шовую энергию, отпускаемую промышленно-отопительной гельной. Определение технико-экономических показателей и тарифа на шовую и электрическую энергию, отпускаемую котельной, конструируемой в ТЭЦ малой мощности. Пример расчета технико-экономических показателей котельной, конструируемой в ТЭЦ малой мощности (объект "Козицкий").

Технико-экономическая эффективность капиталовложений при конструкции промышленно-отопительной котельной при пользовании собственных и заемных средств. становка задачи.

I. Расчет чистого дисконтированного дохода и срока окупаемости.

I. Пример расчета срока окупаемости проекта реконструкции тельной в ТЭЦ малой мощности (объект "Козицкий").~ шовные выводы.

1блиографический список. риложение 1. Турбогенераторы блочные малой мощности, шускаемые АО "Калужский турбинный завод". риложение 2. Паровые турбины для электрических генераторов, лпускаемые АО " Калужский турбинный завод ". риложение 3. Характеристика основных типов паровых и щогрейных котлов, установленных на промышленно-отопительных угельных г. Омска.

Развитие отечественной теплоэнергетики шло по пути создания круп-лх ТЭЦ в местах концентрации тепловой и электрической нагрузок. При-гняемый на ТЭЦ комбинированный способ выработки электрической и те-ювой энергии позволял добиться существенной экономии топливных и рочих материальных ресурсов. Финансирование строительства в теплоэнер-гтике осуществлялось централизованно.

Малая теплоэнергетика в основном была представлена промышленны-[и, отопительными и промышленно-отопительными котельными различной ющности, находящимися на балансе того или иного предприятия. Низкие тпускные тарифы на тепло и электроэнергию (как следствие низких цен на опливо) не создавали условий для развития малой энергетики в области теп-юфикации - комбинированной выработки электроэнергии на базе теплопо-ребления.

В настоящее время ситуация существенно изменилась. Уменьшение объема финансовых средств и материальных ресурсов, выделяемых из бюджета государства на развитие, ремонт и реконструкцию ТЭЦ и тепловых сетей, повлекло за собой: увеличение сроков сооружения тепловых электростанций и ввода новых энергетических мощностей, и, как следствие, рост доли устаревшего и физически изношенного оборудования, находящегося в эксплуатации; снижение объемов внедрения новой техники - сложившиеся серьезные трудности с финансированием отраслевой науки предполагают проведение крупных модернизаций на объектах теплоэнергетики с внедрением современных эффективных технологий не ранее 2005 года, когда ожидается, что экономическая ситуация в России и отраслях промышленности улучшится; замедление темпов развития технической базы для проведения ремонтов на высоком техническом уровне; невозможность решения многих экологических проблем, в том числе в [зи с неподготовленностью отечественной машиностроительной ,, базы к ¡данию природоохранного оборудования для энергетики.

Для покрытия существующего энергодефицита необходим прирост фгопроизводства. Так как темпы развития большой энергетики существо замедлились и "оживление" их ожидается не скоро, весьма актуаль-ш является изучение путей и перспектив развития малой энергетики. Пе-ход к рыночным отношениям между производителями и потребителями ектроэнергии, а также многократное повышение тарифов на электроэнер-ю в условиях практически монопольного ее производства позволяют рас-гатривать варианты децентрализованной инновационной политики в тепло-электроэнергетике, в том числе на основе сооружения ТЭЦ малой мощно-и, и целесообразность расширения областей применения децентрализованно энергоснабжения потребителей с комбинированным производством гектрической и тепловой энергии.

Объектом исследования в данной работе является промышленно-гопительная котельная, реконструируемая в ТЭЦ малой мощности с уста-овкой паровых турбин.

Как было отмечено выше, развитие малой энергетики в нашей стране шо по пути создания паровых, водогрейных и паро-водогрейных котельных азличной мощности.

В общем случае водогрейные котельные обладают сравнительно не-юлыним потенциалом повышения экономичности производства за счет 'лучшения технико-экономических показателей самих водогрейных котлов и ^совершенствования тепловых схем.

На котельных с паровыми котлам возможно принципиальное изменение схемы производства тепла - установка паровых противодавленческих тибо конденсационных турбин с отборами пара небольшой мощности, что позволит наряду с тепловой, вырабатывать электрическую энергию.

Как правило, давление генерируемого пара превышает необходимое я производства, поэтому разность давлений, обычно теряемая при дроссе-ровании, может быть использована для выработки электроэнергии. В итоге висимость котельных от энергосистемы для обеспечения собственных 'жд уменьшается, и технико-экономические показатели котельных могут лть значительно улучшены - в этом заключается актуальность модерниза-ш промышленной теплоэнергетики с переводом ее источников на комби-ированный способ производства энергии.

Также действующие паровые и водогрейные котельные, работающие а газе, могут быть реконструированы по различным схемам с применением азовых надстроек (газотурбинных установок).

Как показали расчеты, себестоимость выработки собственной электро-»нергии сравнительно невысока. Это, в свою очередь, снижает себестоимость выработки тепловой энергии и позволяет, при наличии излишков выработки электроэнергии, продукции котельной-ТЭЦ быть конкурентоспособной на рынке тепловой и электрической энергии.

Целью настоящей работы является изучение технико-экономической эффективности реконструкции объектов промышленной теплоэнергетики в ТЭЦ малой мощности по различным вариантам.

Реконструкция промышленно-отопительной котельный может идти по нескольким направлениям. При выборе варианта реконструкции должны быть учтены следующие факторы: вид топлива, используемого котельной, место добычи, надежность, регулярность и способ поставки, его стоимость; вид применяемого теплоносителя, его параметры; параметры и объемы тепловой нагрузки потребителя; параметры оборудования, установленного на котельной, его физическое и моральное состояние, возможность улучшения его технико-экономических и экологических показателей, возможность установки дополнительного оборудования; структура выработки тепла в районе расположения котельной, схема положения и технико-экономические характеристики соседних теплоге-жрующих объектов; экологические характеристики котельной и прилегающего района.

Основные задачи исследования и включают в себя:

1) исследование структуры энергопроизводства на объектах промыш-нной и муниципальной теплоэнергетики Омского региона;

2) исследование тепловой схемы котельной до и после реконструкции целью определения характера изменения величин основных необратимых •терь в элементах схемы;

3) оценку возможности применения различных методов распределения трат топлива между тепловой и электрической энергией применительно к ЭЦ малой мощности;

4) разработку технико-экономической модели расчета эффективности ¿конструкции котельной в ТЭЦ малой мощности при использовании собст-гнных и заемных капитальных средств финансирования.

В качестве методов исследования в работе использовались термоди-амические методы физического и эксергетического анализа, методы эконо-[ического анализа.

Принцип распределения затрат между тепловой и электрической энер-ией при их комбинированном производстве имеет большое практическое начение. Задача состоит в том, чтобы найти такой способ распределения >бщих капитальных вложений между электро- и теплогенерирующими мощностями ТЭЦ, который бы наиболее полно отражал особенности комбинированного производства энергии и был бы достаточно прост для широкого применения.

Большую долю в себестоимости производства энергии имеют удельные затраты на топливо (50-60 %), поэтому вопрос о методе разнесения затрат на топливо между электрической и тепловой энергией имеет особую остроту.

Существует два принципиально различных подхода к методу распределим затрат топлива - физический (и близкий к нему метод .теплового ба-1анса) и эксергетический. Если физический метод позволяет охарактеризовать энергию количественно, считая разные ее виды эквивалентными вне зависимости от энергетической ценности, то эксергетический метод дает возможность оценить и качество энергии. Несмотря на многолетние дискуссии по методам распределения топлива и затрат между электрической и тепловой энергией, вырабатываемой ТЭЦ, единства мнений достигнуть не удается.

В данном исследовании рассматривается возможность применения методов теплового баланса и эксергетического к оценке технико-экономических показателей ТЭЦ малой мощности.

Научная новизна работы состоит в рассмотрении особенностей применения методов теплового баланса и эксергетического для распределения затрат топлива на производство электрический и тепловой энергии для котельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощности, разработке математической модели и, на ее основе, алгоритма определения технико-экономических показателей и тарифа на тепловую и электрическую энергию, отпускаемую от ТЭЦ малой мощности, а также срока окупаемости реконструкции на основе метода расчета чистого дисконтированного дохода.

Изложенная в работе методика определения технико-экономических показателей ТЭЦ малой мощности базируется на расчете сметы затрат по статьям калькуляции. Показано, что применение различных методов расчета топливной составляющей оказывает существенное влияние на величину тарифа на отпускаемую тепловую и электрическую энергию.

Практическая ценность исследования заключается в том, что в работе с помощью разработанной методики проведены расчеты, подтверждающие конкурентоспособность энергопродукции теплогенерирующих предприятий Омского региона на рынке тепловой и электрической энергии и перспективность реконструкции промышленно-отопительной котельной в ТЭЦ малой мощности, как одного из вариантов развития отечественной малой энергетики. - > -.

По прогнозным оценкам уже в течение 2001-2005 годов можно полу-шть в Омском регионе дополнительную электрическую мощность на базе теплового потребления на реконструируемых котельных в размере не менее >50 МВт. Установка паровых противодавленческих или конденсационных гурбин позволяет получать электрическую энергию, фактически используя энергию, теряемую при дросселировании острого пара, то есть без значительного повышения расхода топлива.

Несмотря на неопределенность экономической ситуации на основании проведенных предварительных оценок можно утверждать, что реконструкция котельных в ТЭЦ малой мощности позволяет существенно сэкономить дефицитное топливо и тем самым достичь значительного экономического эффекта. Современная тенденция роста стоимости электроэнергии и топлива может привести только к возрастанию эффективности комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, в том числе на предприятиях малой энергетики.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОИСТОЧНИКОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ И МУНИЦИПАЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ г.ОМСКА

Постановка задачи.

В г. Омске создана развитая система централизованного теплоснабже-шя, осуществляемого следующими предприятиями:

1) ТЭЦ-2, 3, 4, 5, 6 входящими в систему ОАО АКЭиЭ "Омскэнерго" суммарная установленная мощность порядка 25150 ГДж/ч); ТЭЦ-2 и ТЭЦ-6 эаботают в режиме котельных;

2) промышленно-отопительными котельными, входящими в состав промышленных предприятий и строительных организаций (суммарная установленная тепловая мощность - свыше 16300 ГДж/ч);

3) отопительными котельными, входящими в состав специализированного муниципального предприятия тепловых сетей и котельных (суммарная установленная мощность - свыше 4600 ГДж/ч).

Ориентировочные расчеты показывают, что распределение тепловых нагрузок по городу в горячей воде в 1998-99 гг. оценивалось следующим образом (в процентах): ОАО АКЭиЭ "Омскэнерго" - 68, теплоисточники промышленных предприятий - 26; муниципальные теплоисточники - 5; индивидуальные котельные -1/1/.

Из приведенных данных видно, что теплоисточники промышленных предприятий имеют довольно высокую долю в покрытии тепловых нагрузок города и, как следствие, значительную долю в региональном балансе топли-вопотребления. Как будет показано далее, в большинстве своем котельные установки промышленных и муниципальных предприятий региона работают с низкими технико-экономическими показателями, что требует разработки ряда мероприятий, направленных на повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов.

ОСНОВНЫЕ выводы

1. Доля теплогенерирующих установок малой мощности в регионе существенна, в то же время потенциал, заложенный при проектировании котельных, используется незначительно, что определило высокий тариф на тепловую энергию в промышленной и муниципальной теплоэнергетике.

2. Наращивание энергетических мощностей в настоящее время из-за сложившейся кризисной экономической ситуации в основном возможно за счет развития "малой" энергетики в области реконструкции существующих паровых котельных в ТЭЦ малой мощности.

3. Реконструкция промышленно-отопительных котельных должна включать комплекс мероприятий по переводу их на комбинированный способ производства энергии, в том числе переход на повышенные параметры пара с использованием различных вариантов схемных решений.

4. Проведенные расчеты использования эксергии пара на котельной до и после реконструкции в ТЭЦ малой мощности на основе эксергетического метода показали эффективность реконструкции с установкой противодавлен-ческой турбины, которая возрастает с повышением параметров пара.

4. Проведенные расчеты технико-экономических показателей котельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощности, позволяют рекомендовать метод теплового баланса для распределения топливных затрат на производство электрической и тепловой энергии.

5. На конкретном примере показано, что технико-экономические показатели котельных, реконструируемых в ТЭЦ малой мощности, рассчитанные по предлагаемой методике, позволяют продукции ТЭЦ быть конкурентоспособной на рынке тепловой и электрической энергии.

6. Расчет срока окупаемости, выполненный на конкретном примере с использованием разработанной технико-экономической методики расчета чистого дисконтированного дохода проекта реконструкции, показал, что минимальный срок окупаемости может составить 1,4 года от начала эксплуатации ТЭЦ малой мощности, что подтверждает высокую эффективность капиталовложений в реконструкцию в условиях рыночной экономики.

1. Паршуков Н. П., Лебедев В. М. Источники и системы теплоснабжения города. Омск. 1999. 165 с.

2. Лебедев В.М. Теплоэнергетика региона. Омск: Издательство областной типографии, 1998. 102 с.

3. Цветков В.В. Влияние снижения давления пара на работу котла // Промышленная энергетика. 1985. № 8.

4. Калафати Д.Д. Применение турбин с противодавлением как перспективное направление повышения эффективности малых и средних ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1992. № 10. С. 55-60.

5. Сафонов Л.П., Кругликов П.А., Смолкин Ю.В. Установка паровых турбин при реконструкции котельных // Теплоэнергетика. 1996. № 1. С. 2326.

6. Лебедев В.M., Усманов Ю.А., Олькова C.B. Технико-экономическая эффективность ТЭЦ малой мощности. "Промышленная энергетика". 2000. № 1. С. 6-8.

7. Парогазовые установки путь к повышению экономической эффективности и экологической чистоты теплоэнергетики // Теплоэнергетика. 1990. №3. С. 2-8.

8. Перспективы применения газовых турбин в энергетике // Теплоэнергетика. 1992. № 9. С. 2-9.

9. Березинец П.А., Терешина Г.Е., Вершинин Л.Б. Варианты газотурбинной надстройки отопительных котельных // Энергетик. 1998. № 8. С. 13-16.

10. Аронов И.З., Соболь И.Д., Шиманская С.Н. К вопросу расширения области применения паровых турбин с противодавлением для энергоснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 1989. № 11. С. 11-12.

11. Хрилев Л.С. Основные направления и эффективность развития теплофикации // Теплоэнергетика. 1998. № 4. С. 2-11.

12. Централизованное теплоснабжение в Дании. Исследования и разработка технологий. Министерство энергетики, Датское управление энергетики в сотрудничестве с датским управлением теплофикации. 1993. 57 с.

13. Новожилов И.А., Пряхин В.В., Федоров В.А. Конверсия производства АО "Калужский турбинный завод" и пути внедрения энергосберегающих технология по выработке электроэнергии // Энергетик. 1995. №5. С. 21-22.

14. Паровые турбины и турбогенераторы (номенклатурный перечень) / АО "Калужский турбинный завод". Калуга. 1996. 32 с.

15. Соболь И.Д., Гринштейн В.Е. Использование "пассивных" конденсаторов при работе турбин с противодавлением // Промышленная энергетика. 1991. №8. С. 29-32.

16. Роддатис К.Ф., Полторецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергоатомиздат, 1989. 488 с.

17. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968. 279 с.

18. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. М.: Энергия, 1969.

19. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1974. 447 с.

20. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергия, 1988.

21. Эксергетические расчеты технических систем. Киев. 1991.

22. Бродянский В.М. Эксергетический метод и перспективы его развития // Теплоэнергетика. 1988. № 2. С. 14-17.

23. Вопросы определения КПД теплоэлектроцентралей (сборник статей). М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1953. 119 с.

24. Бровкин JI.А., Дмитриева H.A. К оценке использования топлива и энергии промышленным предприятием // Промышленная энергетика. 1985. №12. С. 14-16.

25. Соколов Е.Я. Эксергетический метод расчета показателей тепловой экономичности ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1985. № 1. С. 49-52.

26. Гладунцов А.И., Пустовалов Ю.В. По поводу эксергетического обоснования действующего способа распределения расхода топлива на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1989. № 1. С. 52-53.

27. Соколов Е.Я. Мартынов В.А. О статье Гладунцова А.И. и Пуства-лова Ю.В. " По поводу эксергетического обоснования действующего способа распределения расхода топлива на ТЭЦ" // Теплоэнергетика. 1989. № 1. С. 54-55.

28. Горшков A.C. Непригодность эксергетического метода распределения расхода топлива на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1989. № 2. С. 60-61.

29. Денисов В.Е. Канцельсон Г Г. Повышение эффективности теплофикации на базе эксергетического подхода // Теплоэнергетика. 1989. № 2. С. 61-63.

30. Бродянский В.М. Обобщенные показатели в энергетике // Теплоэнергетика. 1989. № 2. С. 63-66.

31. Соколов Е.Я. Отражает ли эксергетический метод действительное распределение капиталовложений в ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1989. № 11. С. 66-67.

32. Цоколаев И.Б., Галянт И.И., Межерицкий С.М. Рациональный метод распределения расхода топлива на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1991. № 7. С. 60-62.

33. Пустовалов Ю.В. К дискуссии о методах распределения затрат на ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1992. № 9. С. 48-55.

34. Пустовалов Ю.В. Удельные расходы топлива на теплоснабжение предприятий от различных источников с позиций эксергетического анализа // Химическая промышленность. 1987. № 8. С. 12-13.

35. Денисов В.Е., Кацнельсон Г.Г. О преимуществах эксергетического похода к оценке работы ТЭЦ // Электрические станции. 1989. № 11. С. 7-10.

36. Ипатов В.Б. Об изменении принципа распределения затрат топлива в энергетическом производстве // Электрические станции. 1989. № U.C. 10-13.

37. Попырин Л.С., Денисов В.И., Светлов К.С. О методах распределения затрат на ТЭЦ // Электрические станции. 1989. № 11. С. 20-25.

38. Шицман С.Е. Разнесение затрат на ТЭЦ между электрической и тепловой энергией // Электрические станции. 1992. № 6. С. 2-5.

39. Денисов В.И. Оценка тепловой и электрической энергии, вырабатываемой ТЭЦ // Электрические станции. 1992. № 6. С. 5-10.

40. Денисов В.И. Обоснование тарифов на электрическую и тепловую энергию ТЭЦ, выводимых на Федеральный (общероссийский) оптовый рынок электрической энергии (мощности) // Электрические станции. 1999. № 10. С. 18-27.

41. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергия, 1976.445 с.

42. Бутаков И.Н. Коэффициент полезного действия тепловых установок и энергосистем. Томск: Издательство Томского университета, 1961. 143 с.

43. Капитальный ремонт котельной 33-я Северная 95 с переводом в ТЭЦ малой мощности. Технико-экономическое предложение. Консорциум "Техэнергопром". ИРЭП ОмГУПС. Омск. 1999.

44. Ковалев В.В. Финансовый анализ: Управление капиталом. Выбор инвестиций. Анализ отчетности. М.: Финансы и статистика, 1996. 432 с.

45. Бирман Г., Шмидт С. Экономический анализ инвестиционных проектов. -М.: Банки и биржи. И^д. объединение "ЮНИТИ", 1997. 631 с.

46. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиций на железнодорожном транспорте. М. 1997. 52 с.

47. Сергеев И.В. Экономика предприятия. М.: Финансы и статистика, 1997. 304 с.

48. Воронин В.Г. Организация и финансирование инвестиций. Учебное пособие. Омск. 1999. 211с.

49. Лекомцева Ю.Г., Клюев Ю.Б., Белоусов B.C. Критерии быстрой оценки эффективности инвестиционных проектов в энергетике с учетом инфляции // Промышленная энергетика. 1996. № 6. С. 2-4.

50. Лекомцева Ю.Г. Методические особенности анализа рентабельности инвестиций в энергетику // Промышленная энергетика. 1996. № 12. С. 2-6.

51. Лекомцева Ю.Г., Селедкина Г.Г. Определение оптимального соотношения собственных и заемных средств при финансировании проектов // Промышленная энергетика. 1997. № 8. С. 2-3.

52. Левин Л И. Пустовалов Ю.В., Смирнов И.А. и др. О распределении капитальных вложений между электро- и теплогенерирующими мощностями ТЭЦ // Теплоэнергетика. 1989. № 8. С. 68-71.

53. НИР. Состояние и пути повышения эффективности топливоисполь-зования на котельной ЗАО "Омсккожа". Омск. 1998.

54. Соловьев Ю.П. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий. М.: Энергия, 1978. 192 с.

55. Руденко Ю.Н., Санеев Б.Г., Хрилев Л.С. и др. Энергетический комплекс Сибири: научно-технические, экономические и экологические проблемы развития // Теплоэнергетика. 1989. № 9. С. 29-34.

56. Стерман Л.С., Тишин С.Г., Хараим A.A. Сопоставление эффективности комбинированного и раздельного способов производства тепла и электроэнергии // Теплоэнергетика. 1996. № 2. С. 34-38.