Технико-экономическая эффективность реконструкции промышленно-отопительной котельной в ТЭЦ малой мощности на частном примере промышленного предприятия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат технических наук Олькова, Светлана Валерьевна

• Олькова, Светлана Валерьевна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Олькова, Светлана Валерьевна

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.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технико-экономическая эффективность реконструкции промышленно-отопительной котельной в ТЭЦ малой мощности на частном примере промышленного предприятия»

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.

Заключение диссертации по теме «Промышленная теплоэнергетика», Олькова, Светлана Валерьевна

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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Олькова, Светлана Валерьевна, 2000 год

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.