МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» Политехнический институт Кафедра «Промышленная теплоэнергетика» ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ МИНИКОТЕЛЬНОЙ НА ТВЁРДОМ ТОПЛИВЕ Семестровая работа по дисциплине «Объекты малой энергетики» ЮУрГУ–13.03.01.2023.100.12 ПЗ СР Нормоконтролер, ст. преподаватель ____________/ Я.С Болков / «____»_____________2023 г. Руководитель, ст.преподаватель ____________/ Я.С Болков / «____»_____________2023 г. Автор работы, студент группы П-280 ____________/ В.Л. Ульянов/ «____»_____________2023 г. Челябинск 2023 АННОТАЦИЯ Ульянов В.Л Технико-экономический расчёт миникотельной на твёрдом топливе – Челябинск: ЮУрГУ, ПИ, Э; 2023, 15 с., 1 табл., библиогр. список – 3 наим. В семестровой работе рассмотрена следующая тема «Техникоэкономический расчет миникотельной на твёрдом топливе». В работе произведен расчёт необходимой тепловой мощности для отопления жилого микрорайона в городе Петрозаводск, расхода топлива за весь отопительный сезон c 1 октября по 30 апреля, и количества золы, которое необходимо утилизировать. Также были рассчитаны денежные затраты на топливо. Была составлена результирующая таблица. 13.03.01.2023.100.12 ПЗ СР Изм. Лист № докум. Выполнил Ульянов В.Л. Руковод. Болков Я.С. Н. Контр. Утв. Болков Я.С. Д.В.Д. Я. С Болков Подп. Дата 140100.2015.222.11ПЗ КР Листов Стадия Лист Технико-экономический расчет миникотельной на твёрдом топливе С 2 15 ЮУрГУ Кафедра «Промышленная теплоэнергетика» ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................... 4 1. Определение необходимой тепловой мощности .......................................... 5 2. Определение полного расхода топлива по месяцам ......................... ………6 3. расчёт количества золы по месяцам и всего объёма золы ......................... 10 4. Денежные затраты на топливо за каждый месяц отопительного сезона и за весь сезон ......................................................................................................... 12 5. Расчёт ресурсной стоимости 1 Гкал тепловой энергии ............................. 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 14 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................................................... 15 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 ВВЕДЕНИЕ Мини-котельная — это небольшая, автономная установка для частного дома, обеспечивающая тепло и постоянную подачу горячей воды. Она имеет вид контейнера с необходимым оборудованием внутри. Максимальная мощность такой конструкции может достигать 0,5 мВт. Стандартная комплектация выглядит следующим образом: Водогрейные котлы. Он может быть один, но бывают модели, где два соединены в одну конструкцию. Оборудование для циркуляции. Используются мощные насосы, которые обеспечивают систему нужным давлением. Система дымоотведения, шлако- и золоудаления. Система автоматики. Именно с ее помощью осуществляется управление работой и всеми процессами. В современных вариантах оборудования есть функция удаленного управления — СМС-сообщениями или при помощи подключения к интернету. 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ Для определения мощности необходимо узнать отапливаемую площадь S по укрупнённым показателям. Для этого использую формулу (1): 𝑆 = 18 ∙ N, (1) где N население. 𝑆 = 18 ∙ 14,3 ∙ 103 = 257,4 ∙ 103 м2 Из приложения 1 [1] определил температуру воздуха расчётную для проектирования отопления в Петрозаводске tно=-29°C. Затем из того же источника по приложению 5 нашел укрупнённые показатели максимального теплового потока на отопление жилых зданий на 1 м2 общей площади q0=87 для -30°С (ближайшая температура к -29°C) для построек после 1985 года. Для определения пиковой мощности использую формулу (2): 𝑄̅ = q0 ∙ S (2) 𝑄̅ = 87 ∙ 257,4 ∙ 103 = 22,394 МВт 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО РАСХОДА ТОПЛИВА И ПО МЕСЯЦАМ Для определения мощности, необходимой для каждого из отопительных месяцев воспользуюсь формулой (3): 𝑡 −𝑡 𝑄𝑡 = вн ∙ 𝑄̅ , 𝑡вн −𝑡но (3) 𝑡в = 20°∁ температура внутри помещения 𝑡но = −29°∁ температура воздуха расчетная для проектирования отопления 𝑡 − среднемесячные температуры наружного воздуха для каждого из месяцев. 1. Октябрь t=3,3°∁ 𝑄𝑡1 = 20 − 3,3 ∙ 22,394 = 7,633 МВт 20 − (−29) 2. Ноябрь t=-2,1°∁ 𝑄𝑡2 = 20 + 2,1 ∙ 22,394 = 10,102 МВт 20 − (−29) 𝑄𝑡3 = 20 + 7,1 ∙ 22,394 = 12,387 МВт 20 − (−29) 𝑄𝑡4 = 20 + 9,7 ∙ 22,394 = 13,575 МВт 20 − (−29) 𝑄𝑡5 = 20 + 9,8 ∙ 22,394 = 13,621 МВт 20 − (−29) 3. Декабрь t=-7,1°∁ 4. Январь t=-9,7°∁ 5. Февраль t=-9,8°∁ 6. Март t=-5,9°∁ 𝑄𝑡6 = 20 + 5,9 ∙ 22,394 = 11,838 МВт 20 − (−29) 7. Апрель t=1,2°∁ 𝑄𝑡7 = 20 − 1,2 ∙ 22,394 = 8,593 МВт 20 − (−29) 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 Для нахождения расхода за 1 секунду воспользуюсь формулой (4): 𝐵= 𝑄 𝐵 𝜂·𝑄𝐻 , (4) 𝑄𝐻𝐵 =5450 ккал/кг = 4184·5450=22,803 МДж − низшая теплота сгорания, зависящая от от типа угля. [2] 1. Октябрь 𝐵= 7,633 0,876 · 22,803 = 0,382 кг/с 2. Ноябрь 𝐵= 10,102 = 0,506 кг/с 0,876 · 22,803 3. Декабрь 𝐵= 12,387 0,876·22,803 =0,620 кг/с 4. Январь 𝐵= 13,575 0,876·22,803 =0,679 кг/с 5. Февраль 𝐵= 13,621 = 0,682 кг/с 0,876 · 22,803 6. Март 𝐵= 11,838 0,876·22,803 = 0,592 кг/с 7. Апрель 𝐵= 8,593 = 0,430 кг/с 0,876 · 22,803 Для определения расхода за месяц необходимо узнать, сколько секунд в каждом месяце. Для этого воспользуюсь формулой (5) [3]: 𝑇𝑛 = 86400 ∙ 𝑛, 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата (4) Лист 7 где n – количество дней в месяце, а 86400 количество секунд в сутках. 1. Октябрь: 𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с 2. Ноябрь: 𝑇30 = 86400 ∙ 30 = 2592000 с 3. Декабрь: 𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с 4. Январь: 𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с 5. Февраль: 𝑇28 = 86400 ∙ 28 = 2419200 с 6. Март: 𝑇31 = 86400 ∙ 31 = 2678400 с 7. Апрель: 𝑇30 = 86400 ∙ 30 = 2592000 с Расход угля за каждый месяц нахожу по формуле (6): 𝐵ʼ = 𝐵 ∙ 𝑇𝑛 , (6) 1. Октябрь: 𝐵ʼ1 = 0,382 ∙ 2678400 = 1023,15 т/мес 2. Ноябрь: 𝐵ʼ2 = 0,506 ∙ 2592000 = 1311,55 т/мес 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 3. Декабрь: 𝐵ʼ3 = 0,620 ∙ 2678400 =1660,61 т/мес 4. Январь: 𝐵ʼ4 = 0,679 ∙ 2678400 = 1818,63 т/мес 5. Февраль: 𝐵ʼ5 = 0,682 ∙ 2419200 = 1649,89 т/мес 6. Март: 𝐵ʼ6 = 0,592 ∙ 2678400 = 1585,61 т/мес 7. Апрель: 𝐵ʼ7 = 0,430 ∙ 2592000 = 1114,56 т/мес Определим полный расход угля по формуле (7): 𝐵ʼполн = ∑ 𝐵ʼ𝑛 (7) 𝐵ʼполн = 1023,15 + 1311,55 + 1660,61 + 1818,63 + 1649,89 + 1585,61 + +1114,56 =10164 т 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 3. РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА ЗОЛЫ ПО МЕСЯЦАМ И ВСЕГО ОБЪЁМА ЗОЛЫ Для расчёта количества золы, требующей утилизации по месяцам, воспользуюсь формулой (8): 𝑍𝑛 = 𝐴𝑃𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝐵ʼ𝑛 (8) где 𝐴𝑃𝑚𝑎𝑥 = 0,25 максимальная зольность угля, зависит от типа угля [2]. 1. Октябрь: 𝑍1 = 0,25 ∙ 1023,15 = 255,79 т/мес 2. Ноябрь 𝑍2 = 0,25 ∙ 1311,55 = 327,89 т/мес 3. Декабрь 𝑍3 = 0,25 ∙ 1660,61 = 415,15 т/мес 4. Январь 𝑍4 = 0,25 ∙ 1818,63 = 454,66 т/мес 5. Февраль 𝑍5 = 0,25 ∙ 1649,89 = 412,47 т/мес 6. Март 𝑍6 = 0,25 ∙ 1585,61 = 396,40 т/мес 7. Апрель 𝑍7 = 0,25 ∙ 1114,56 = 278,64 т/мес Определим общее количество золы, требующее утилизации по формуле (9): 𝑍полн = ∑ 𝑍𝑛 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата (9) Лист 10 𝑍полн = 255,79 + 327,89 + 415,15 + 454,66 + 412,47 + 396,40 + +278,64 =2541 т 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 4. ДЕНЕЖНЫЕ ЗАТРАТЫ НА ТОПЛИВО ЗА КАЖДЫЙ МЕСЯЦ ОТОПИТЕЛЬГОГО СЕЗОНА И ЗА ВЕСЬ СЕЗОН Денежные затраты 𝑅𝑛 на уголь за каждый месяц определю по формуле (10): 𝑅𝑛 = 𝐵ʼ𝑛 ∙ 𝑟, (10) где 𝑟 = 6,9 руб/т стоимость одной тонны угля. 1. Октябрь: 𝑅1 = 1023,15 ∙ 6900 = 7059735 руб 2. Ноябрь: 𝑅2 = 1311,55 ∙ 6900 = 9049695 руб 3. Декабрь: 𝑅3 = 1660,61 ∙ 6900 = 11458209 руб 4. Январь: 𝑅4 = 1818,63 ∙ 6900 = 12548547 руб 5. Февраль: 𝑅5 = 1649,89 ∙ 6900 = 11384241 руб 6. Март: 𝑅6 = 1585,61 ∙ 6900 = 10940709 руб 7. Апрель: 𝑅7 = 1114,56 ∙ 6900 = 7690464 руб Денежные затраты за весь отопительный сезон найду по формуле (11): 𝑅полн = ∑ 𝑅𝑛 (11) 𝑅полн = 7059735 + 9049695 + 11458209 + 12548547 + 11384241 + +10940709 + 7690464 =70131600 руб 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 5. РАСЧЁТ РЕСУСНОЙ СТОИМОСТИ 1 ГКАЛ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ Найду количество теплоты, выработанной за весь отопительный сезон по формуле (12): 𝑄полн = ∑ 𝑄𝑡𝑛 ∙ 𝑇𝑛 (12) 𝑄полн = 7,633 ∙ 2678400 + 10,102 ∙ 2592000 + 2678400 ∙ 12,387 + 13,575 ∙ 2678400 + 13,621 ∙ 2419200 + 2678400 ∙ 11,838 + 8,593 ∙ 2592000 = 203 097 110, 4МДж Переведу в калории по формуле (13): к 𝑄полн = к 𝑄полн = 203 097 110,4∙106 4,184 𝑄полн 4,184 (13) = 48541,4 Гкал Стоимость 1 Гкал найду с помощью формулы (14): 𝑅ʼ = 𝑅ʼ = 𝑅полн (14) к 𝑄полн 70131600 48541,4 = 1444,78 руб 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Результирующие данные семестровой работы представлены в таблице 1. Таблица 1 – Результирующие данные Месяц Средняя температура месяца, град С Количество суток в месяце Количество тепловой энергии выработанной за месяц, ГДж То же количество в Гкал Расход каменного угля, тонна Количество золы, образующейся за сжигании каменного угля, тонна Стоимость топлива Октябрь 3,3 Ноябрь Январь Февраль Март Апрель -2,1 Декабрь -7,1 -9,7 -9,8 -5,9 1,2 31 30 31 31 28 31 30 20444, 23 26184, 38 33177, 34 36359,28 32951,92 31707, 89 22273,06 203098,1 4886,2 9 6258,2 2 7929,5 7 8690,08 7875,70 7578,1 3 5323,39 48540,4 1023,1 5 1311,5 5 1649,8 9 1818,63 1649,89 1585,6 1 1114,56 10164 255,79 327,89 415,15 454,66 412,47 396,40 278,64 2541 705973 5Ꝑ 904969 5Ꝑ 114582 09Ꝑ 1254854 7Ꝑ 1138424 1Ꝑ 109407 09Ꝑ 7690464 Ꝑ 7013160 0Ꝑ 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Итог за сезон Лист 14 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Соколов Е.Я. «Теплофикация и тепловые сети» / Е.Я. Соколов — М.: Издательство «МЭИ», 2001. — 472с. 2. Кузнецов, Н.В. «Тепловой расчёт котельных агрегатов» / Н.В. Кузнецов, В.В. Митор, В.И. Дубовский, Э.С. Карасинов — М.: Издательство «Энергия», 1973. — 296с. 3. СТО ЮУрГУ 04–2008 Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению /Т.И. Парубочая, Н.В. Сырейщикова, В.И. Гузеев, Л.В. Винокурова :Изд-во ЮУрГУ, 2008. – 56 с 13.03.01.2023.100.12 ПЗ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15