Анализ эффективности использования вторичных энергетических ресурсов металлургического завода

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Кафедра экономики и организации предприятия

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Менеджмент»

На тему: «Анализ эффективности использования вторичных энергетических ресурсов металлургического завода»

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. 5-14

Быстрянцева М.В.

Проверил:

к.т.н. доц. Ставровский Е.С.    

 

 

 

 

Иваново 2013 

 

Содержание

 

1. Определение количества теплоты вторичных энергоресурсов.

      Выбор котлов-утилизаторов………………………………………………………………………..3

2. Анализ сравнительной  эффективности использования пара  котлов-утилизаторов для теплоснабжения  и выработки электроэнергии………………………………………………………6

     2.1. Теплотехническое  направление использования ВЭР…………………………………………..6

              2.2. Электроэнергетическое использование ВЭР……………………………………………………7

              2.3. Выбор эффективного варианта использования ВЭР…………………………………………...8

         3. Определение капитальных затрат  на сооружение утилизационных  установок……………..8

         4. Определение годовых расходов  по эксплуатации утилизационных  установок……………...9

              4.1. Расчет годового фонда оплаты труда…………………………………………………………....9

              4.2. Расчет затрат на электрическую  энергию……………………………………………………...16

              4.3. Расчет затрат на химически  очищенную воду………………………………………………...17

              4.4. Расчет амортизационных отчислений………………………………………………………....18

              4.5. Расчет затрат на текущие  и капитальные ремонты…………………………………………...19

              4.6. Стоимость услуг других цехов………………………………………………………................21

              4.7. Цеховые расходы………………………………………………………………………………..21

              4.8. Расходы на обслуживание центрального  пароперегревателя………………………….….....22

         5. Расчет себестоимости энергии,  получаемой от утилизационных  установок……………….22

         6. Анализ экономической эффективности  использования ВЭР………………………...............24

7. Список литературы………………………………………………………………………………...26

 

 

 

 

1. Определение  количества теплоты вторичных  энергоресурсов.

Выбор котлов-утилизаторов и вспомогательного оборудования

 

Для определения количества теплоты ВЭР необходимо найти  суммарную энтальпию уходящих газов  мартеновских печей на входе и  выходе из котла-утилизатора, пользуясь  данными о составе продуктов  сгорания и температуре газов  перед котлом-утилизатором и после  него.

Суммарная энтальпия определяется как сумма энтальпий отдельных  компонентов дымовых газов, кДж/м³:

,

где - содержание i-го компонента в единице объема дымовых газов, %

              - средняя объемная теплоемкость данного компонента дымовых газов, кДж/( ), определяется по таблице П1 [1],

              - температура дымовых газов, ,

 

 

 

Количество теплоты, отданное дымовыми газами в котле-утилизаторе, кДж/ч:

,

где - количество продуктов сгорания, уходящих из мартеновской печи, м³/ч;

      , - суммарная энтальпия дымовых газов соответственно на входе и выходе из котла-утилизатора, кДж/м³;

      - коэффициент, учитывающий потери теплоты котлом-утилизатором в окружающую среду, ;

      - доля пропуска продуктов сгорания через котел-утилизатор, принимаем , 

По значению определяются часовая производительность котла-утилизатора и годовой отпуск теплоты от него. Но предварительно нужно решить вопрос о типе котла-утилизатора и параметрах получаемого пара.

Тип котла-утилизатора: КУ-80-3 рабочее давление пара 4.4 МПа; температура перегретого пара 385 °С (П2 [1]).

Часовая производительность котла-утилизатора, т/ч:

где - энтальпия пара, вырабатываемого котлом, кДж/кг ( 3087,74);

      - теплоемкость воды, кДж/( ), ;

      - температура питательной воды, ;

(т/ч).

Годовой отпуск пара от одного котла-утилизатора, т/год:

,

где - число часов работы котла в году;

      - коэффициент, учитывающий расход пара на собственные нужды, ;

(т/год).

Годовой отпуск теплоты от всех котлов0утилизаторов, ГДж/год:

,

где - количество котлов-утилизаторов ( );

(ГДж/год).

На каждый котел устанавливается  один дымосос, производительность которого определяется из выражения, м³/ч:

,

где - коэффициент запаса, ;

         - коэффициент присоса воздуха в газоходах и котле-утилизаторе, ;

         - температура дымовых газов за котлом-утилизатором, ⁰С;

 (м³/ч).

Разряжение, создаваемое  дымососом, должно быть достаточным  для преодоления гидравлического  сопротивления мартеновской печи, регенератора печи, клапанов и заслонок, газохода и котла-утилизатора. Общее гидравлическое сопротивление должно быть не менее 2500 Па.

Мощность, потребляемая дымососом, кВт:

,

где - коэффициент, учитывающий потери в регулирующих устройствах дымососа, ;

     - коэффициенты полезного действия соответственно дымососа и электропривода. Примем ;

      - гидравлическое сопротивление, 2500 Па;

 (кВт).

Марка дымососа: ДН-22 с двигателем ДА3013-42-8M-У1 мощностью 320 кВт; производительность 162 тыс. м³/ч; напор 3,2 кПа (t=100 °С); КПД- 82 % (П3 [1]).

Производительность циркуляционных насосов, т/ч:

,

где - кратность циркуляции, ;

(т/ч).

Давление, развиваемое циркуляционным насосом, составляет МПа.

В целях обеспечения надежной работы котлов по циркуляционным насосам  предусматривается 100 %-й резерв, т.е. на каждом котле устанавливают по два циркуляционных насоса.

Мощность, потребляемая циркуляционным насосом, кВт:

,

где - плотность воды, кг/м³, ;

     - КПД соответственно насоса и электродвигателя. Принимаем ;

 (кВт).

Марка циркуляционного  насоса: 4КЦ-6 мощностью 55 кВт; подача 100 м³/ч; напор –0,84 МПа; частота вращения 2950 об/мин (П4 [1]).

Питание котлов-утилизаторов осуществляется деаэрированной, химически  очищенной водой, подаваемой из цеха химводоочистки заводской ТЭЦ. Для  подачи воды должна быть предусмотрена  питательная установка, в которой  устанавливается не менее двух питательных  насосов. Производительность каждого  питательного насоса выбирается равной 120 % производительности всех котлов-утилизаторов.

Давление, развиваемое питательным  насосом, МПа:

,

где - давление в барабане котла, МПа, ;

      - колебания перепада давления между питательной линией и барабаном котла;

 (МПа).

Мощность питательных  насосов, кВт:

,

(т/ч),

(кВт).

Марка питательных  насосов: ПЭ-100-53 с мощностью 315 кВт; подача 100 м³/ч.; напор 5,8 МПа; частота вращения переменная. (П5 [1]).

 

2. Анализ сравнительной эффективности использования пара котлов-утилизаторов для теплоснабжения и выработки электроэнергии

 

Предварительная оценка эффективности  различных вариантов использования  пара, получаемого в котлах-утилизаторах, производится по величине годовой экономии топлива.

 

2.1. Теплотехнологическое  направление использование ВЭР

 

Экономия топлива при  использовании ВЭР для теплоснабжения на действующем предприятии зависит  от существующей схемы энергоснабжения  предприятия (раздельная или комбинированная  схема).

Величина годовой экономии топлива от использования ВЭР  при комбинированной схеме энергоснабжения  предприятия, т у.т./год:

,

где - КПД котельной ТЭЦ, ;

       - суммарное годовое кол-во теплоты от котлов-утилизаторов, ГДж;

        - доля общего выхода теплоты ВЭР, ;

      - перерасход теплоты, связанный с увеличением производства электроэнергии на ТЭЦ по конденсационному циклу, ГДж/год;

,

где - удельные расходы теплоты на производство электроэнергии соответственно по конденсационному и теплофикационному циклам, ;

       - недовыработка электроэнергии на ТЭЦ по теплофикационному циклу за счет уменьшения отпуска теплоты из отборов турбин ТЭЦ, .

Величина  определяется из выражения, :

,

где - электромеханический КПД турбины ТЭЦ, ;

( ).

Значение  принимается равным частичному удельному расходу теплоты на производство электроэнергии по конденсационному циклу в турбине заводской ТЭЦ (определяется из энергетической характеристики турбины, которая приведена в табл. П7 [1]). = 10,98 ГДж/ч.

Недовыработка электроэнергии на ТЭЦ по теплофикационному циклу, :

,

где - удельная выработка электроэнергии на ТЭЦ на тепловом потреблении, ;

,

где - энтальпия пара перед турбиной, кДж/кг ( 3078,74);

      - энтальпия пара в теплофикационном отборе, кДж/кг ( 2706.9 при 2 атм);

      - доля возврата конденсата, ;

      - соответственно теплоемкость и температура возвращаемого конденсата, кДж/( ) и ⁰С ( );

       - коэффициент регенерации тепла, ;

,

( ),

(ГДж/год),

(т у.т./год).

 

2.2 Электроэнергетическое  использование ВЭР

 

Полученный в котлах-утилизаторах пар энергетических параметров предполагается использовать в этом случае для выработки  электроэнергии в конденсационных  турбинах. Таким образом, утилизационная установка замещает (уменьшает) выработку  электроэнергии в собственных электрогенерирующих  агрегатах (ТЭЦ или КЭС) или снижает  качество покупной электроэнергии в  случаю отсутствия на предприятии собственного источника энергоснабжения.

Выработка электроэнергии на базе использования ВЭР, :

,

где - абсолютный внутренний КПД утилизационной турбоустановки, приближенно можно принять ;

        - коэффициент, учитывающий расход электроэнергии на собственные нужды турбинного цеха, ;

         - доля теплоты ВЭР, используемая для производства электроэнергии ( );

( ).

Величина годовой экономии топлива от использования ВЭР  для выработки электроэнергии, т  у.т./год:

,

 (т у.т./год).

2.3. Выбор эффективного  варианта использования ВЭР

 

Наиболее эффективным  с энергетической точки зрения вариантом  использования ВЭР является вариант  электроэнергетического использования ВЭР, т.к. при электроэнергетическом использовании ВЭР величина годовой экономии топлива больше, чем при теплоэнергетическом использовании.

 = т у.т./год.

Отсюда следует, что необходимо установить паровой турбогенератор. Турбогенератор установлен в специальном  помещении-пристройке к одному из зданий котлов-утилизаторов.

,

(т/ч).

По значению D выбирается тип турбины (П.6 [1]). Тип турбины: К-25-90