книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий
..pdfили две ступени ( при необходимости получения на второй сту пени чистых растворов аммонийных солей). Скорость фильтро вания воды приблизительно 10 м/ч при использовании смолы КУ-2 в водородной форме. Регенерация катионитовых фильтров I ступени осуществляется по проскоку ионов Са2+ и M g2+ и производится 1,5— 10-процентным раствором серной кислоты или 20—25-процентной азотной кислотой. Регенерация катиони товых фильтров II ступени производится 20—25-процентной азот ной кислотой. В этом случае регенерационный раствор донасыщается аммиаком и направляется на утилизацию в цех аммиач ной селитры (содержание в нем селитры составит после нейтра лизации около 30% ). Регенерационный раствор от фильтров I ступени после нейтрализации аммиаком при использовании азот ной кислоты утилизируется как жидкое удобрение.
Обменная емкость катионита КУ-2 по аммиаку — 2,5 кг-экв/т сухой смолы или 2,5-0,5=1,25 кг-экв/т набухшей смолы: обмен ная емкость по всем катионам, за исключением аммония, — 0,72 кг-экв/т в набухшем состоянии. Катионный состав смешан ной подпитывающей воды, полученный из условий вывода 0,5% от Qnoan на катионирование, следующий: Са2+=0,89 мг-экв/л. Остальные катионы вычисляются из соотношения их в оборот ной и исходной воде при коэффициенте упаривания 4,4 для ус ловий поглощения свободного аммиака при подаче в оборотный цикл подпутывающей воды. Отсюда
M g 2+ = |
0 ,3 -2 ,0 + 0,3-4,4-1,0 = |
0,64 мг-экв/л-, |
||
|
|
3 |
|
|
Na+ + |
К+ = |
0,53-2,0 + 0,53-4,4 1,0 = |
1,13 мг-экв/л; |
|
|
|
3 |
|
|
NH+ |
7,4-2,0+(7,4 — 3,5)-4,4-1,0 = |
10,65 мг-экв/л. |
||
|
|
3 |
|
|
Расчетная |
суммарная концентрация |
катионов, извлекаемых |
из воды, на I ступени 2 К = 0 ,8 9 + 0 ,6 4 + 1,13=2,66 мг-экв/л-, на II ступени из воды извлекают 10,65 мг-экв/л катионов аммония. При регенерации один раз в сутки необходимое количество ка тионита во влажном состоянии в фильтрах I ступени составляет:
WM= 1,3-24,0-2,66-212,0 |
; 24,4 м'л |
|
1-720,0 |
|
|
(1,3 — коэффициент расхода |
воды на собственные нужды). |
|
Насыпной вес набухшего |
катионита |
0,5 т/мг\ вес влажного |
катионита составляет : 0,5-24,4= 12,2 т.
При регенерации фильтров II ступени два раза в сутки необ ходимое количество катионита в фильтрах составит:
w |
__ 1,3.24,0.10,65.212,0 |
_ 9R |
н» |
2-1250,0 |
М ' |
Принимаем два рабочих и один резервный Н+-катионитовый фильтр I ступени и два рабочих и один резервный фильтр II сту пени диаметром 2600 мм, высотой 5195 мм. Полезная площадь фильтрации одного фильтра 4,9 м2, высота загрузки 2,5 м.
Дальнейший расчет Н-катионирования, определение объемов и состава регенерационных растворов следует производить по СНиП Н-Г 3— 70, п. 5.263.
Степень осветления подпитывающей воды. Из формулы (163) определяем степень осветления подпитывающей воды при р з = 0 . Количество вентиляторных градирен в оборотном цикле 16 шт., производительность одного вентилятора 2700000 м3/ч воздуха. Степень осветления подпитывающей воды:
Bi = |
42500-50 — 720-10— 16-2700-0,5 = 166 г/м3. |
|
720 + 212 |
Следовательно, во избежание накапливания в системе взве шенных веществ, необходимо осветление оборотной воды.
В беспродувочных системах, когда взвесь не заносится в обо ротную воду вентиляторами градирен, а содержание взвеси в подпитывающей воде составляет 1,0 г/м3, концентрация взвеси в оборотной воде достигнет
1,0-1,7 — ( С - 1,0)-0,5 = 0; С = 4,4 г/м3.
При захвате взвеси с воздухом, нагнетаемым вентиляторами градирен, количество ее составит
2700-0,5-1,6 _ 2000() I
1000 ' ’ концентрация взвеси в добавочной воде соответственно увели
чится на ^ 2 ? =21,4 г/м3, т. е. 21,4+1,0=22,4 г/м3.
935 |
|
Для случая, когда |
отсутствует осветление оборотной воды, |
концентрация взвеси достигнет |
|
22,4 •1,7 - |
(С - 22,4) •0,5 = 0; С ** 99 г/м3. |
Определяем величину расхода оборотной воды на повторное осветление при условии, что величина взвеси в системе не долж на превышать 50 г/м3. Задаемся количеством повторно осветляе мой оборотной воды, равным 2% от количества циркулирующей воды. Тогда содержание взвеси в смешанной подпитывающей воде составит
j.^ 2 2 ,4 ± 2 ,0 -1 в 1 2 > 2 г^ 3>
Проверяем содержание взвеси в оборотной воде из соотноше ния: 12,2-1,7— (С— 12,6)-0,5=0; С =54,0 г/м3. При расчете фильтров следует руководствоваться СНиП II-Г. 3—70, п. 5.126.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ И ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ ВЫБОРА СИСТЕМ И ТИПА СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ФАКТОРЫ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Основой для определения годовых эксплуатационных затрат является технологическая часть проекта. Главным усло вием при выяснении эксплуатационных расходов является срав нение проектных показателей с показателями проектов-аналогов и обоснование принятых решений.
Следует иметь в виду, что для вновь строящихся сооружений Промышленного водопровода годовые эксплуатационные расхо ды определяются только на первую очередь строительства. Экс плуатационные сметы на водоснабжение составляются по сле дующим основным статьям затрат: заработная плата обслужи вающего персонала с отчислениями на социальное страхование; реагенты, электроэнергия, тепловая энергия, амортизационные отчисления, текущий ремонт, прочие расходы.
Годовые эксплуатационные расходы и себестоимость 1 м3 во ды определяются как по системе в целом, так и по отдельным видам качества воды (производственной, умягченной, осветлен ной и т. д.).
Определение заработной платы выполняется на основе разра ботанной структуры управления, численности и фонда заработ ной платы персонала, обслуживающего системы водоснабжения,
иосновывается на следующих принципах.
Организация управления на промышленных предприятиях за
висит от мощности систем, состава сооружений, местных особен ностей и условий эксплуатации объектов водоснабжения.
Ориентировочный годовой фонд заработной платы по катего риям работающих может быть принят [49]: рабочие— 1350 руб.; инженерно-технический персонал (ИТР) — 1500 руб.; служа щие— 1100 руб.; младший обслуживающий персонал (МОП) — 850 руб.
Указанная среднегодовая заработная плата включает все ви ды доплат и премий. Отчисления на социальное страхование принимаются в размере 8% от годового фонда зарплаты.
Затраты на реагенты. Годовой расход реагентов для очистки воды определяется по среднегодовому расходу воды и средней дозе реагентов на ее очистку.
Средняя доза расхода реагентов определяется по формуле
Дср = Д -К , |
(167) |
где Д„ — максимальная доза реагентов (с учетом содержания основного вещества); К — коэффициент, учитывающий качество исходной воды (0,5 — для маломутных вод; 0,6 — для вод сред ней мутности, 0,7 — для вод с высокой мутностью).
Среднегодовой расход воды для промышленных предприятий определяется с коэффициентом 0,85 к наибольшему расчетному расходу.
Стоимость реагентов состоит из отпускной (оптовой) ценыреагента с учетом заготовительно-складских расходов предприя тия и стоимости перевозок железнодорожным и водным транс портом.
Расходы на электроэнергию. Тарифы на электроэнергию мо гут быть ориентировочно приняты по действующему прейскуран ту. Для промышленных предприятий затраты на электроэнергию определяются по одноставочному тарифу, т. е. за отпущенную активную электроэнергию, учитываемую счетчиком в квтч.
Если присоединенная мощность более 100 кет, затраты на электроэнергию определяются по двухставочному тарифу и со стоят из основной платы за общую присоединенную (установоч ную) мощность трансформаторов и высоковольтных электро двигателей без учета количества потребляемой энергии и допол нительной платы за потребляемую активную электроэнергию в квт-ч, учитываемую счетчиком. При расчетах по двухставочному тарифу за мощность установленных резервных трансформаторов и электродвигателей, одновременная работа которых с основны ми трансформаторами и электродвигателями исключена, плата не взимается.
Для определения мощности трансформаторов можно пользо ваться формулой
(168)
COS ср
где Рал — сумма мощности всех одновременно работающих си ловых электроприемников; Ki — коэффициент, учитывающий трансформаторный резерв (принимается равным 1,5); ф — коси нус установки, принимается равным 0,9; Кг — коэффициент, учи тывающий электроосветительную нагрузку (принимается рав ным 1,05).
Если вместо расчетной мощность электроприемников опреде ляется по каталогам, в формулу следует вводить понижающий коэффициент загрузки (0,8—0,9).
Все электродвигатели мощностью более 200 кет принимаются высоковольтными.
Потребная мощность насосных агрегатов определяется по фор
муле: |
|
|
Я,нас — |
QH К3 кет |
(169) |
где Q — расчетная подача воды насосом, л/сек; Я — полная вы сота подъема воды, м\ ti„ — к. п. д. насоса, определяемый по ка талогу в зависимости от заданных условий работы (по кривой Q— Я, взятой из каталога); К3 — коэффициент запаса (по дан ным ГОСТ 12787— 67).
Коэффициенты запаса при мощности электродвигателей, кет;
До 20 |
1,25 |
50—300 . |
1,15 |
20—50 |
1,2 |
Более 300 |
1,1 |
Мощности мелких технологических механизмов принимаются
по каталогам. |
равна |
Мощность высоковольтных электродвигателей |
|
Р = — — , ква; |
(170) |
COS <р |
|
coscp электродвигателей может быть принят равным 0,9. Расход электроэнергии на привод механизма определяется по
формуле
w |
квт,% |
(Ш ) |
|
^ЭЛ |
|
где Ямех — мощность электродвигателя механизма; t — количе ство рабочих агрегатов; Т1эл — к. п. Д- электродвигателей.
К. п. д. элекгродвигателей [49] при мощности их, кет:
До 22 |
0,72—0,89 |
100—1000 |
0,92—0,94 |
22—40 |
0,89—0,91 |
1000—2000 |
0,94—0,95 |
40—100 |
0,91—0,92 |
Более 2000 |
0,95—0,97 |
Дополнительный расход электроэнергии на мелкие силовые электроприемники технологических механизмов, сантехнической вентиляции, электроотопление, освещение приближенно может составлять 10— 20% от расхода электроэнергии на основные агрегаты.
Затраты на тепловую энергию. Годовой расход горячей воды и пара в Гкал по отдельным сооружениям принимается по дан ным теплотехнической части проекта. Если в составе сооруже ний водоподготовки предусматривается собственная котельная, то в смете должны быть учтены затраты на топливо.
Амортизационные отчисления по основным фондам. Аморти зационные отчисления на полное восстановление и капитальный ремонт основных фондов производятся по нормам, утвержден ным Советом Министров СССР, которые приведены в прило
жении 12. |
отчислений прини |
Усредненные величины амортизационных |
|
маются для сооружений водопровода — 6% |
и для оборудова |
ния — 12% • |
в размере 1% от |
Затраты на текущий ремонт принимаются |
сметной стоимости сооружений, оборудования и сетей.
Прочие расходы. В данной статье учитываются следующие ви ды расходов:
износ и ремонт малоценных и быстроизнашивающихся инстру ментов, приспособлений, хозяйственного инвентаря;
расходы по технике безопасности и охране труда (спецобувь, спецодежда, спецпитание и др.);
расходы на технические усовершенствования; расходы по командировкам и разъездам;
услуги посторонних организаций и цехов предприятий (выпол нение отдельных работ по благоустройству и поддержанию сани тарного состояния территории, транспортные и другие услуги производственного назначения, в том числе вывоз отходов про
изводства, |
мусора, аренда технических средств, |
механизмов |
и пр.); |
|
|
другие неучтенные расходы. |
ориентиро |
|
Расходы |
по данной статье затрат определяются |
вочно в размере 6% от общей суммы эксплуатационных расхо дов без учета амортизационных отчислений.
Определение экономической эффективности капитальных вло жений. При определении сравнительной экономической эффек тивности проектных вариантов систем водоснабжения сопостав ляются основные стоимостные показатели: капитальные вложе ния, себестоимость продукции, срок окупаемости капитальных вложений или коэффициент сравнительной эффективности.
Размеры капитальных вложений К устанавливаются на осно вании разработанной сметной документации.
При определении себестоимости продукции С учитываются затраты на статьи, приведенные выше. Себестоимость продукции измеряется в руб. на 1 мъ воды.
Срок окупаемости капитальных вложений Т и коэффициент сравнительной эффективности Е, являющийся величиной, обрат ной сроку окупаемости, должны сопоставляться с нормативны ми значениями этих показателей.
Срок окупаемости определяется отношением дополнительных капитальных вложений к годовой экономии произведенных затрат и измеряется в годах.
Нормативные коэффициенты сравнительной эффективности для сетей и сооружений водопровода принимаются: для соору жений и оборудования — 0,2, для трубопроводов — 0,1. В прак тике инженерных расчетов пользуются усредненным коэффици ентом эффективности для сооружений водопровода — 0,14, что соответствует сроку окупаемости в 7 лет.
При выборе рекомендуемого варианта основным условием следует считать натуральные показатели: качество воды, расход электроэнергии, металла, использование прогрессивных строи тельных конструкций, сроки окупаемости, возможность дальней шего расширения, простота и удобство обслуживания сооруже ний, площадь и коэффициенты застройки, бесперебойность ра-
боты сооружений и пр. Если один из двух сравниваемых вариан тов дает более низкую себестоимость и экономию капитальных вложений, то вопрос о сроке окупаемости дополнительных ка питальных вложений не имеет существенного значения.
При сравнении вариантов следует пользоваться следующими, формулами:
Q + |
EKj (минимум) |
(172) |
или |
|
|
К/ + |
Т0Ci (минимум), |
(173) |
где К| — капитальные вложения по вариантам; Ci — себестои мость продукции за год; Е — отраслевой нормативный коэффи циент эффективности (Е— 0,14); То — отраслевой нормативный срок окупаемости.
Если при сравнении вариантов капитальные вложения ис пользуются в разные сроки, то сравнение следует производить с приведением капитальных вложений более поздних лет к теку щему моменту делением на коэффициент, учитывающий средний эффект.
Коэффициент приведения определяется по формуле Кпр = ( 1 + Е ) т ,
где Е — отраслевой нормативный коэффициент эффективности;. Т — период времени, годы.
Значение Кпр в зависимости от периода времени Т определя ется по табл. 51.
Таблица 51. Значения |
коэффициента |
приведения в |
зависимости |
от периода |
||||
времени |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т, лет |
|
|
|
Е |
3 |
4 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|||||||
0,08 |
1,26 |
1,30 |
1,47 |
1,51 |
1,72 |
1,85 |
2 ,0 |
2,16 |
0 .1 |
1,33 |
1,64 |
1,61 |
1,77 |
1,95 |
2,14 |
2,36 |
2,59 |
0,14 |
1,48 |
1,69 |
1,93 |
2,19 |
2,50 |
2,85 |
3,25 |
3,71 |
0,20 |
1,73 |
2,07 |
2,49 |
2,99 |
3,58 |
4,30 |
5,16 |
6,19 |
Сумма приведенных капитальных вложений составляет: |
|
|||||||
|
|
К = |
|
. |
|
|
|
|
где Кг — капитальные вложения более поздних лет.
Экономическая эффективность при внедрении новой техники..
Расчеты годовой экономической эффективности от внедрения новой техники предусматриваются для технических мероприя тий, которые превосходят экономические показатели уже внед ренных и действующих решений.
Определение годового экономического эффекта производится сравнением исходных показателей по себестоимости и удельным капитальным затратам до внедрения новых технических реше ний с показателями, полученными после внедрения мероприятий по новой технике, с расчетом на годовой объем производства продукции:
Э = [(Сс + ЕКс) - ( С и + ЕК„)]-Ан, |
(174) |
где Э — годовой экономический эффект или годовая экономия, руб.; Сс — себестоимость, руб. на единицу продукции до внед рения мероприятий по новой технике; С„ — то же, после внедре ния мероприятий по новой технике; Кс — удельные капитальные затраты, т. е. капиталовложения, приходящиеся на единицу продукции до внедрения мероприятий по новой технике; Ки — то же, после внедрения новой техники; Ан — годовой объем про изводимой продукции после начала внедрения мероприятий по новой технике; Е — нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных затрат.
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ БЕСПРОДУВОЧНЫХ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Организация беспродувочного оборотного водоснабже ния на предприятиях синтеза аммиака и азотных удобрений связана с использованием в качестве реагента для умягчения подпитывающей воды аммиака, стоимость которого выше стои мости извести. Корректировка минерального состава оборотной воды требует ионообменной обработки части подпитывающей или оборотной воды. Поэтому экономическая целесообразность беспродувочных систем оборотного водоснабжения на предприяти ях азотной промышленности заслуживает специального анализа.
Сопоставим все виды затрат на подготовку воды для оборот ных систем водоснабжения азотных предприятий, размещенных на реках, вода которых различается по жесткости и общему солесодержанию, но относится к карбонатным водам (р. Днепр
ир. Горынь). Состав воды этих рек приведен в табл. 50. Данные для оценки стоимости стабилизации воды фосфатиро-
ванием с подкислением взяты из [3— 5] и СНиП П-Г. 3—62. Данные для оценки затрат на обработку воды по схемам: умяг чение известью — ионообменная обработка продувочных вод и умягчение известью — фосфатирование и данные о затратах на осуществление схемы умягчение аммиаком — ионообменная об работка продувочных вод — получены на основе проектных про работок, выполненных Укрводоканалпроектом и ГИАП.
Затраты на очистку продувочных сточных вод от солей аммо ния не учитывались так же, как не учитывалась экономия от прекращения загрязнения водоема аммиаком в результате ис ключения сброса продувочных сточных вод.
При оценке аммиачного способа не было учтено также то, что обрастание водорослями теплообменных систем и градирен, не избежное при всех других методах, при аммиачном методе от сутствует. Годовая стоимость затрат на водоснабжение для пред приятия А в целом составляет 11200 руб., а для одного оборот ного цикла предприятия Б — 2120 руб.
Затраты на реализацию всех рассматриваемых методов обра ботки воды оборотных систем для этих двух предприятий азот ной промышленности приведены в табл. 52.
При оценке экономичности вариантов решающее значение имеет отдаленность предприятия от источников водоснабжения. При значительном отдалении предприятия более экономичным как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам бу дет вариант аммиачной обработки с частичным катионированием воды. В этом случае исключается сбросной коллектор про дувочных вод, резко уменьшается диаметр трубопроводов для подвода подпитывающей воды, снижаются затраты электроэнер гии на подачу воды к предприятию, на транспортирование про дувочных вод в водоем и на рассосредоточенный выпуск.
В сравниваемых вариантах капитальные и эксплуатационные затраты по предприятиям А и Б определены с учетом их про изводительности и расположения по отношению к источнику водоснабжения. Поэтому влияние ионного состава воды, заби раемой из источника водоснабжения, не проявляется достаточно четко. Однако удельные капитальные затраты, приведенные к 1 м3 подпитывающей и оборотной воды, и себестоимость 1 м3 во ды при аммиачном способе с катионированием близки для обо их предприятий.
Как видно из табл. 52, при оценке способов обработки воды по годовым приведенным затратам, являющимся основным кри терием экономичности, преимущество для обоих предприятий имеет вариант аммиачного умягчения воды в сочетании с Н+-ка- тионированием. Так, по предприятию А годовой экономический эффект аммиачного способа с катионированием по отношению к известковому составляет 422,6 тыс. руб., по отношению к фосфатированию с подкислением — 334,4 тыс. руб.
Для предприятия Б дополнительно сравнивался вариант из весткования с катионированием, при котором также полностью исключается сброс продувки и регенерационных растворов в водоем. Для регенерации Н+-фильтров применялась 25-процент ная азотная кислота. Проектируется утилизация регенерацион ных растворов, содержащих 22—21% нитрата кальция (каль циевая селитра), в виде удобрения.
Годовой экономический эффект аммиачного способа с катио нированием по сравнению с умягчением воды известкованием с катионированием составил 56,7— 59,9 тыс. руб.
Себестоимость 1 м3 оборотной воды при аммиачном способе умягчения с катионированием воды для предприятий А и Б при-
£§ Таблица 52. Сравнение технико-экономических показателей вариантов обработки подпитывающей и стабилизации оборотной
®воды
|
|
|
|
- Способ обработки воды предприятия А |
Способ обработки воды предприятия Б |
|||||
|
|
|
|
|
(р. Днепр) |
|
|
(р. Горынь) |
|
|
|
Показатели |
|
Аммиачный |
Фосфатный |
Известкование |
Известкование |
Аммиачный |
|||
|
|
|
|
Известкование |
||||||
|
|
|
|
с катнониро- |
с подкислением |
с фосфатиро- |
с катиониро- |
с катионирова- |
||
|
|
|
|
|
ванием |
|
ванием |
ванием |
нием |
|
Производительность оборотной системы, тыс. |
438000 |
438000 |
83000 |
83000 |
83000 |
|||||
м3/год |
|
|
|
438000 |
||||||
Подпитка оборотной системы тыс. м3 в год |
19280 |
9640 |
18350 |
2580 |
1665 |
1665 |
||||
Сброс продувочных вод в источник, тыс. м3 в |
|
8750 |
830 |
|
|
|||||
гоб |
|
|
после очистки |
9640 |
— |
— |
— |
|||
Возврат продувочных |
е о д |
в |
|
|
|
580 |
580 |
|||
оборотную систему, тыс. м3 в год |
— |
2200 |
— |
— |
||||||
Капитальные затраты, |
тыс. руб. |
1966,3 |
990,5 |
1712,1 |
184,0 |
316,0 |
150,0 |
|||
Эксплуатационные |
затраты, |
руб: |
366,9 |
586,3 |
312,7 |
66,28 |
94,20 |
70,70 |
||
59,15 |
92,80 |
|||||||||
в том числе стоимость |
1 м3 воды: |
|
|
|
|
|||||
|
0,049 |
|
|
0,056 |
0,042 |
|||||
подпитывающей |
|
|
|
0,019 |
0,017 |
0,015 |
||||
|
|
|
0,000 |
0,055 |
0,040 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
оборотной |
|
|
|
0,0008 |
0,001 |
0,0007 |
0,001 |
0,001 |
0,0008 |
|
|
|
|
0,000 |
0,000 |
0,001 |
0,0008 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Удельные капитальные затраты, руб, на 1 м3 |
|
|
|
|
|
|||||
воды: |
|
|
|
|
0,109 |
0,094 |
0,071 |
0,190 |
0,090 |
|
подпитывающей |
|
|
|
0 ,10 2 |
||||||
оборотной |
|
|
|
0,005 |
0,002 |
0,004 |
0,002 |
0,0038 |
0,0018 |
|
Годовые приведенные |
экономические затраты, |
218,2 |
552,6 |
103,1 |
157,2 |
100,5 |
||||
тыс. руб. |
|
|
|
640,8 |
155,8 |
95,9 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
П р и м е ч а н и е . |
В числителе указаны |
показатели без |
учета стоимости реализации удобрений, в знаменателе — с |
|||||||
учетом реализации. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|