4.7. Технико-экономическая оценка котельных установок

Для технико-экономической оценки эффективности сооружения и эксплуатации котельных служит система энергетических, экономических и режимных показателей. Энергетическая эффективность котельной установки оценивается следующими основными показателями: 1) коэффициентами полезного действия котельной брутто и нетто; 2) долей расхода теплоты на собственные нужды; 3) удельным расходом условного топлива на отпущенную тепловую энергию.

Коэффициентом полезного действия котельной брутто (_ку^бр) называют отношение количества теплоты, воспринятого теплоносителем к количеству теплоты внесенного в топку котлоагрегатов:

_ку^бр = Q_ку/Q_р, (4.33)

где Q_ку - теплота, выработанная котельной установкой, Гкал/час.

Если известно количество вырабатываемой теплоты, то КПД брутто определяется по расходу топлива (В) с учетом теплоты, вносимой в топку с топливом, воздухом и паром, по формуле:

_ку^бр = . (4.34)

В эксплуатационных условиях КПД котельной может быть определен по обратному балансу:

_ку^бр = 1 - q_i, (4.35)

где q_i - i-ый вид потерь теплоты в котлоагрегате.

Коэффициент полезного действия нетто (_ку^н) отражает энергетическую эффективность работы котельной с учетом расхода теплоты на собственные нужды: 1) котлоагрегатов - на распыление мазута в форсунках, паровое дутье под решетку, очистку поверхностей нагрева, с непрерывной или периодической продувкой; 2) котельной - на топливное хозяйство, подготовку питательной воды, вспомогательные процессы, отопление помещений и горячее водоснабжение хозяйственно-бытовых нужд котельной, а также потери теплоты от оборудования и трубопроводов:

_ку^н = _ку^бр (1 - q_сн), (4.36)

где q_сн - доля расхода теплоты на собственные нужды котельной от общей выработки теплоты.

Важность этого показателя в том, что он определяет коммерческую эффективность использования топлива в котельной. Поэтому для характеристики котельной на практике используют показатель затрат теплоты на собственные нужды или коэффициент собственных нужд К_сн=Q_сн/Q₁, который характеризует рациональность тепловой схемы и степень совершенства эксплуатации котельной. Доля затрат теплоты на собственные нужды котельных не должна превышать 3-5%.

Тепловой КПД котельной является обобщающим критерием оценки эффективности использования топлива, установления норм его расхода, и выявления потерь и разработки мероприятий по их устранению.

Для сопоставления и оценки экономичности котельных, работающих с различными видами топлива, используют обобщающий показатель - удельный расход условного топлива - это количество условного топлива (Q_ут=7000 Ккал/кг ут), отнесенное к 1 Гкал выработанной или отпущенной (Q_ку) теплоты (Q_отп = Q_ку - Q_сн):

в = ВQ_н^р / Q 7000. (4.37)

При известных КПД брутто и нетто удельные расходы могут быть определены из выражений:

в_бр = 142,8/_ку^бр или в_н = 142,8/_ку^н, (4.38)

где 142,8 кг у.т/Гкал - удельный расход условного топлива при КПД 100%.

В действительности удельные расходы топлива составляют на выработку в_бр=163-200 кг у.т/Гкал и на отпуск в_н=177-222 кг у.т/Гкал единицы тепла, что соответствует КПД котельной установки: _ку^н = 81-64%, _ку^бр = 88-73%.

К системе экономических показателей, характеризующих котельные установки, относятся суммарные и удельные капитальные вложения, ежегодные издержки производства и себестоимость единицы продукции.

Капитальные вложения - это затраты на создание новых или реконструкцию действующих основных фондов. К ним относят затраты на приобретение оборудования, строительные, монтажные и другие капитальные работы. Величина капитальных вложений в котельные и их структура зависят от типа и мощности котельной, типа, числа и единичной мощности устанавливаемых котлоагрегатов, вида топлива, тепловой схемы, параметров вырабатываемых теплоносителей. В структуре капитальных вложений строительно-монтажные работы составляют 50-60%, оборудование 25-30%, прочие затраты 10-15%.

Стоимость строительства котельной может быть определена по удельным капитальным вложениям в сооружение аналогичной установки:

К = к_уд Q_у. (4.39)

С увеличением единичной мощности котлоагрегатов удельные капитальные вложения в котельную уменьшаются за счет снижения затрат на приобретение дополнительного вспомогательного оборудования и уменьшения строительного объема здания. огромное влияние на величину капитальных вложений оказывает вид топлива. Так, удельные капитальные вложения в газомазутные котельные на 20-30% ниже, чем в угольные аналогичной мощности. Это объясняется меньшими затратами в топливное хозяйство, отсутствием системы золошлакоудаления, сокращением стоимости газомазутных котлоагрегатов и с уменьшением строительно-монтажных работ.

Ежегодные издержки производства учитывают затраты на:

• топливо

S_т = в Q_год^выр Ц_т, (4.40)

• электроэнергию

S_э = W_э + N_э, (4.41)

• воду

S_в = Ц_вG_в, (4.42)

• материалы

S_м =  Ц_мi G_мi, (4.43)

• заработную плату с отчислениями

S_зпл = mQ_уФ_зпл(1+_пр), (4.44)

• амортизацию основных фондов

S_а = (а_сК_с + а_оК_о), (4.45)

• отчисления на текущий ремонт

S_тр = 0,2S_а, (4.46)

• общекотельные и прочие нужды

S_пр = 0,3(S_а + S_тр + S_зпл) , (4.47)

Тогда эксплуатационные затраты на производство теплоты составит:

S = S_т+S_э+S_в+S_м+S_зпл+S_а+S_тр+S_пр, (4.48)

где Q - годовая выработка теплоты котельной, Гкал;

Ц_т - цена, стоимость условного топлива франко-склад котельной, руб/ту.т.;

W - потребление электроэнергии, кВтч/год;

N - заявленная мощность, кВт;

_э и _э - тарифы за электроэнергию и мощность, руб./кВтч;

G_в и G_мi - расход воды и материала i-го вида;

Ц_в и Ц_м - цена воды и материала i-го вида;

m - штатный коэффициент, чел/(Гкал/час);

Ф_зпл - фонд заработной платы, руб./(чел.год);

_пр - коэффициент прочих отчислений;

а_с и а_о - нормы амортизационных отчислений от стоимости зданий (сооружений) и оборудования;

К_с и К_о - стоимость зданий и оборудования котельной.

Себестоимость производства теплоты в котельной определяется по формуле:

s = S/Q_отп, (4.49)

где Q_отп - годовой отпуск теплоты котельной потребителя, Гкал.

Степень использования оборудования и условия работы котельной характеризуются следующими режимными показателями:

• коэффициентом рабочего времени, как отношением фактического (h_ф) к календарному (h_к) времени работы котельной в часах за год:

К_в = h_ф/h_к, (4.50)

• коэффициентом средней нагрузки - отношением средней (Q_ф) к максимальной (Q_max) нагрузке котельной:

К_ср = Q_ср/Q_max, (4.51)

• коэффициентом использования максимума нагрузки - отношением фактически выработанного к максимально возможному количеству теплоты за определенный период:

К_max = Q_ф^выр/Q_max^выр, (4.52)

или К_max = Q_ф h_ф/(Q_max h_к), (4.53)

следовательно,

К_max = K_в К_з, (4.54)

• числом часов использования максимума тепловой нагрузки:

h_o = Q_ф^выр/Q_max = 8760K_max, (4.55)

где T =8760 - продолжительность года в часах.

• годовым числом часов использования установленной мощности:

h = Q_ф^выр/Q_у = К_у87600, (4.56)

Здесь К_р=Q_уст/Q_max - коэффициент резерва; К_у=К_м/К_р - коэффициент использования установленной мощности.

Все эти показатели служат для оценки экономической эффективности, технического уровня и качества эксплуатации котельных установок.