8. Технологический расчет н-катионитного фильтра I ступени

1. Требуемая площадь фильтрования:

F=Q/W,

где Q – производительность, м³/ч;

W – скорость фильтрования м/ч;

W = 25 м/ч; табл. 1.12, [4];

F = 130/25 = 5,2 м².

Выбираем стандартный параллельноточный ионитный фильтр ФИПаI-2,6-0,6.

Таблица 12 - Характеристика фильтра

Диаметр D, мм	Площадь f, м2	Высота
		Общая H, м	Слоя ионита hсл, м
2,6	5,3	4,3	2,5

Тип загруженного материала КУ-2-8. Рабочая емкость катионита Е_р = 650 г-экв/м³.

2. Продолжительность фильтроцикла:

T + t = f * h_сл * E_р / (Q * C),

где C – концентрация воды перед фильтром, мг-экв/кг.

+ = 2,0 мг-экв/кг,

= 1,08 мг-экв/кг,

С = 2,0 + 1,08 = 3,08 мг-экв/кг.

T + t = 5,3 * 2,5 * 650 / (130 * 3,08) = 21,5.

3. Суточное число регенераций фильтра:

m = 24 / (T + t),

m = 24 / 21,5 = 1,1

4. Удельный расход реагента на регенерацию:

b = 60 кг/м³

5. Расход 100 %-ного реагента на регенерацию:

= f * h_сл * b,

= 5,3 * 2,5 * 60 = 795 кг/регенерация.

6. Суточный расход 100 %-ного реагента на регенерацию:

,

= 795 * 1,1 = 874,5 кг/сут.

7. Расход воды на взрыхление фильтра:

i = 50 м3/ч.

8. Время взрыхления фильтра:

_взр = 0,5 ч.

9. Объемный расход воды на взрыхление фильтра:

V_взр = i * _взр,

V_взр = 50 * 0,5 = 25 м³/регенерация.

10. Концентрация регенерационного раствора:

C_р.р. = 2,25 %.

11. Расход воды на приготовление регенерационного раствора:

м³/регенерация.

12. Расход воды на отмывку:

a = 60 м3/час.

13. Время на отмывку:

_отм = 10 мин.

14. Объемный расход воды на отмывку:

V_отм. = _отм * a,

V_отм. = 60 * 10 /60 = 10 м³/регенерация.

15. Суммарный расход воды на регенерацию:

V_сум = V_взр + V_р.р. + V_отм,

V_сум = 25 + 35 + 10 = 70 м³/регенерация.

16.Скорость пропуска регенерационного раствора:

W = 20 м/ч

17. Время пропуска регенерационного раствора:

_р.р. = Vр.р.* 60 / (f * Wр.р.).

_р.р. = 35 * 60 / (5,3*20) = 20 мин.

18. Суммарное время регенерации:

t=_взр+_р.р.+ _отм

t = 30 + 20 + 10 = 60 мин = 1ч.

19. Объемный расход воды на регенерацию:

V=70м3/ч.

Таблица 13 - Материальный баланс

Приход воды, м3/ч	Вырабатывается воды, м3/ч	Расход воды на регенерацию и отмывку фильтра, м3/ч
130	60	70

3. Экономическая часть

Для характеристики АЭС и эффективности ее работы используют технико-экономические показатели, аналогичные тем которые приняты в теплоэнергетике. К числу основных показателей относятся:

1. Себестоимость - важнейший экономический показатель работы станции. Она характеризует совокупность затрат в денежном выражении, овеществляемого и живого труда в процессе производства электроэнергии на АЭС.

2. Удельные капиталовложения в строительство АЭС или удельная стоимость установленного кВт электрической мощности станции -это экономический показатель, влияющий не только на эффективность работы, но также и на конкурентоспособность АЭС по отношению к другим типам электростанций при планировании развития энергетики в том или ином регионе страны. На удельную себестоимость установленного кВт влияют целый ряд факторов, таких как стоимость и цена основного оборудования, район размещения станции, принятая тепловая схема.

3. Коэффициент полезного действия АЭС - характеризует ее экономичность, совершенство проектных решений и технический уровень эксплуатации. Значение к.п.д. зависит, главным образом, от типа ядерной паро-производительной установки и параметров теплоносителя.

4. Предельный срок эксплуатации АЭС - характеризует надежность и долговечность работы основного оборудования и АЭС в целом.

5. Экономическая эффективность сооружения АЭС - ее показателем в энергетике является минимум приведенных затрат.

6. Глубина выгорания ядерного топлива - характеризует эффективность использования ядерного топлива.

7. Штатный коэффициент - характеризует удельную численность персонала АЭС. Численность персонала зависит от типа ядерной паро-производительной установки, уровня автоматизации технических процессов, принятой системы ремонтно-технического обслуживания.

Нормируемые проценты амортизационных отчислений на капитальный ремонт устанавливают исходя из срока службы основного оборудования (30 лет), производственных зданий и сооружений (60-65 лет).

Специфичным является оборудование ЯППУ и других радиоактивных контуров. Для этого оборудования, выбор нормативного процента амортизационных отчислений зависит от назначения и условий его эксплуатации. Сложнее обстоит дело с учетом на АЭС переменных затрат и, следовательно, переменной составляющей себестоимости, а это на 90% - затраты на ядерное топливо. На АЭС за основу расчета топливной составляющей принимают принцип постепенного переноса стоимости ядерного топлива на отпускаемую электроэнергию, пропорционально достигнутому выгоранию топлива. Более точно стоимость топлива, находящегося в рассматриваемый момент времени в реакторе, можно оценить по кривым изменения изотопного состава топлива за период кампании. Однако такие углубленные оценки не требуются для практических целей.

Затраты на заработную плату включают в себя зарплату за отработанное время рабочих, непосредственно участвующих в технологическом процессе производства электроэнергии по фонду заработной платы (основная заработная плата) и дополнительную, представляющую собой выплаты, не связанные с рабочим временем.

Расходы по текущему ремонту основных фондов включают основную и дополнительную заработную плату ремонтных рабочих и ИТР по руководству текущим ремонтом, стоимость ремонтных материалов и запасных частей, стоимость услуг сторонних организаций и пр.

К прочим расходам относятся общестанционные расходы, а также оплате услуг сторонних организаций; оплата по охране труда и технике безопасности: расходы по анализам и испытаниям оборудования, производимым сторонними организациями.

В дипломном проекте рассматривается расчет технико-экономических показателей для АЭС с блоками 1000 МВт (n=4) .

Расчет капитальные вложений для АЭС

Капитальные вложения для АЭС рассчитываются по формуле:

К_АЭС=К_уд.АЭС·N_э,

где К_уд.АЭС - удельные капиталовложения в АЭС = 32,5 тыс.руб/кВт -;

Nэ - электрическая мощность АЭС = 4000 МВт.

К_АЭС =32,5 ·10³ · 4000·10³=130000 млн.руб.

Расчет годового расхода природного ядерного горючего

Рассчитаем тепловую мощность реактора по формуле:

N_T=N_Э/КПД,

где КПД – коэффициент полезного действия брутто АЭС =31 %.

N_T = 4000/0,031=12903 МВт

Годовой расход природного ядерного горючего в пересчете на условное топливо рассчитывается по формуле:

B_r=N_T·hy·0,123,

где hy - число часов использования установленной мощности АЭС =7100 ч/год.

B_г=130000·7100·0,123=11352900 тут/год

Годовые амортизационные отчисления

Годовые амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:

S_ам=К_АЭС·Н_ам,

где Н_ам - норма амортизации =3,2 %

S_ам=130000 ·3,2/100=4160 млн.руб./год

Расчет затрат

Годовые затраты на ядерное горючее

Годовые затраты на ядерное горючее рассчитываются по формуле:

S_Т=Br·Ця

где Ця -цена ядерного горючего в пересчете на условное топливо =112 руб/тут.

S_т =11352900 ·112 =1271 млн. руб./год.

Годовые затраты на заработную плату

Посчитаем затраты на заработную плату:

S_зп= n_эксп·Nэ·Ф,

где n_эксп - штатный коэффициент по эксплуатационному персоналу АЭС =0,30 чел/МВт.

Ф - среднегодовой фонд оплаты труда одного работника =272 тыс.руб./(чел·год).

Sзп =0,30·4000·272=326,4 млн.руб./год.

Годовые затраты на ремонтный фонд

S_рем= К_врем·K_АЭС,

где К_врем - коэффициент отчислений в ремонтный фонд =6,1 %.

S_рем =0,061·130000 =7930 млн.руб./год

Годовые затраты на прочие расходы

Sпр=0,25·(Sам+Sзп+Sрем)

Sпр = 0,25·(4160+326,4+7930) =6468,9 млн.руб./год

Определение себестоимости одного отпущенного кВт·ч

Рассчитаем себестоимость производства электроэнергии на АЭС:

S_АЭС=S_т+S_ам+S_зп+S_рем

S_АЭС = 1271 + 4160+326,4+7930=13687,4 млн.руб./год.

Себестоимость одного отпущенного кВт·ч:

Sэ = 13687,4/26639200 = 0,51руб.

Годовая выработка и годовой отпуск электроэнергии

Годовая выработка электроэнергии рассчитывается по следующей формуле:

Эг=Nэ·hy

Эг =4000·7100=28400000 МВт·ч/год.

Рассчитаем годовой отпуск электроэнергии:

Э_г.отп =Эг·(1-k_сн)

где k_сн - коэффициент собственных нужд равен =6,2 %.

Э_г.отп = 28400000·(1-0,062)=26639200 МВт·ч/год.

Таблица 14 - Сводная таблица основных технико-экономических показателей АЭС

Показатель	Обозначение	Единицы измерения	Значение
Установленная электрическая мощность	Nэ	МВт	4000
Тип основного оборудования	ВВЭР-1000
Годовое число часов использования установленной электрической мощности	hy	ч/год	7100
Годовая выработка электроэнергии	Эг	МВт·ч/год	28400000
Годовой отпуск электроэнергии	Эг.отп	МВт·ч/год	26639200
Годовой расход на собственные нужды	kсн	%	6,2
Годовой расход ядерного горючего	Sт	млн. руб./год.	1271
- в пересчете на условное топливо	Bг	тут/год	10585269
КПД по отпуску электроэнергии	КПД	%	31
Капитальные затраты	Каэс	млн.руб	130000
Удельные капитальные затраты	Kуд.АЭС	тыс.руб/кВт	32,5
Штатный коэффициент	nэкс	чел/МВт	0,30
Себестоимость одного отпущенного кВт·ч	Sэ	руб/кВт·ч	0,51

Основными направлениями технологического усовершенствования

и повышения технико-экономических показателейАЭС являются:

- снижение удельных капитальных затрат на строительство;

- сокращение сроков строительства и освоения мощности энергоблоков АЭС;

- совершенствование проектов АЭС (оптимизация параметров тепловой схемы и другие мероприятия);

- снижение издержек производства, связанные с выработкой электроэнергии, а также сокращение производственных потерь и расходов электрической и тепловой энергии на собственные нужды станции;

- совершенствование режимов использования топлива (увеличение глубины выгорания ядерного топлива и длительности компании и т.п.);

- улучшение распределения энерговыделения по объему активной зоны реактора;

- оптимизация эксплуатационных режимов АЭС;

- повышение квалификации эксплуатационного персонала и надежности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первой части своего дипломного проекта я рассмотрел цех водоподготовки.Основой этого цеха является водоподготовительная установка (ВПУ).

Водоподготовительная установка АЭС предназначена для глубокого обессоливания исходной воды, с целью получения химобессоленной воды в соответствии с показателями качества, предусмотренными соответствующей нормативно-технической документацией.

Также были рассмотренны четыре метода очистки сточных вод: механическийй, химический, физико-химический и биологический методы.

Был произведён выбор оптимальных технологических схем очистки воды. При выборе способа очистки примесей учитывают не только их состав в сточных водах, но и требования, которым должны удовлетворять очищенные воды

Во второй части дипломного проекта я обосновал выбор способа производства. На выбор способа производства влияют следующие факторы: качество природной воды и то, какие нужно получить показатели обессоленной воды.

Из-за качеств и свойств природной воды экономически обоснована коагуляция.

В следующей части был проведен пересчет показателей качества исходной воды по отдельным стадиям обработки и полное описание процессов, происходящих на ВПУ.

При расчете производительности установки обессоливания были получены следующие цифры:

329 т/ч;

Был проведен расчет схемы ВПУ и определено какое на станции должно быть установлено оборудование.

В заключительной части был проведён экономический расчёт, то есть: себестоимость, удельные капиталовложения в строительство АЭС или удельная стоимость установленного кВт электрической мощности станции, коэффициент полезного действия АЭС, предельный срок эксплуатации АЭС, экономическая эффективность сооружения АЭС, глубина выгорания ядерного топлива, штатный коэффициент, затраты на заработную плату, общестанционные расходы.

Расходы по текущему ремонту основных фондов включают основную и дополнительную заработную плату ремонтных рабочих и ИТР по руководству текущим ремонтом, стоимость ремонтных материалов и запасных частей, стоимость услуг сторонних организаций и пр.

В дипломном проекте рассматривается расчет технико-экономических показателей для АЭС с блоками 1000 МВт (n=4) .