Мастер класс по проектированию котельной от Палея Е.Л.

09.09.2014

Задание на проектирование:
котельной для теплоснабжения объектов университета

Заказчик заполняет опросный лист, после согласований мы получаем техническое задание на нашу котельную.

Опросный лист
котельная
Задание котельная Техническое задание
Квартал ТЭО 

Решения:

Тепловая схема котельной РИС.1

Тепловая схема котельной с зависимым подключением потребителей через "Гидравлический распределитель".

РИС.2

Тепловая схема котельной с зависимым подключением потребителей без "Гидравлического распределителя".

РИС.3

Тепловая схема котельной с независимым подключением потребителей ОВ м ГВС через теплообменники в котельной

РИС.4

Тепловая схема котельной с независимым подключением потребителей ОВ м ГВС через теплообменники ЦТП/ИТП

 

Исходные данные

Для сопоставимости рассматриваемых вариантов принимаются следующие условия:

  1. Подключенные нагрузки потребителей, с учетом потерь в сетях, для всех случаев равны и составляют:
    — (Qо) - отопление 1,15 МВт,
    — (Qв) вентиляция -1,25 МВт,
    — (Qг.ср) ГВСср. час 0,36 МВт,
    — (Qг.макс) ГВС макс. час 0,78 МВт.
    Параметры теплоносителя у потребителя:
    — Отопление и вентиляция - горячая вода с температурой 95/70 °С.
    — ГВС - горячая вода с температурой 65 °С.
  2. Котельные располагаются на территории Санкт-Петербурга, в зоне существующей жилой застройки,
  3. Потребители тепла – существующие здания квартала жилой застройки (2-ая категория по надежности теплопотребления).
  4. Тепловые сети от котельных до потребителей, включая ЦТП (по рис.2 и рис.4) прокладываются новые в современной изоляции заводского исполнения, например ППУ- изоляции (потери тепла  в по данным производителя труб в изоляции, например ЗАО «ТВЭЛ», не превышают 3%).
  5. Топливом для котельной принят природный газ. Аварийное топливо – дизельное топливо зимних марок.
  6. Основное оборудование котельной в настоящей работе принято российского производства, (обычно такое требование выставляется в заданиях на проектирование государственными или муниципальными предприятиями, эксплуатирующими котельные).

 

Расчет эксплуатационных затрат:

Для расчета эксплуатационных затрат принято следующее:

  • стоимость 1000 нм3 газа – 2290*1,18=2702,2 руб.
  • стоимость 1 КВт электроэнергии – 2,1568*1,18=2,545 руб.
  • стоимость 1 м3 воды – 14,77*1,18=17,4 руб.
  • стоимость 1 м3 канализования – 13,11*1,18=15,5 руб.
  • срок службы котельной 10 лет (по сроку службы котла) -  амортизация равна 10%
  • котельная построена на собственные средства (кредитование отсутствует)
  • налог на имущество принят по ставке – 2,2%
  • остальные налоговые платежи (земельный, выбросы вредных веществ) отсутствуют.
  • котельная работает в автоматическом режиме без постоянного присутствия персонала.    

Затраты на эксплуатацию специализированной организации, включая т.н. текущий ремонт составляют 30 000 руб./мес. (по опыту эксплуатирующих организаций Санкт-Петербурга).
Данные расчеты разбиты по вариантам и сведены в таблицу:

Наименование Стоимость млн. руб.
Тип 1
Рис.1
Тип 1
Рис.2
Тип 2
Рис.3
Тип 2
Рис.4
Общая стоимость топлива 2,84 2,84 2,84 2,84
Общая стоимость электроэнергии 3,00 2,11 4,12 1,94
Общая стоимость воды 0,78 0,78 0,78 0,00
Амортизационные отчисления 2,70 2,60 2,86 2,42
Налог на имущество 0,60 0,57 0,63 0,53
Затраты на эксплуатацию 0,36 0,36 0,36 0,36
ВСЕГО 10,28 9,26 11,59 8,09
 
Стоимость выработки тепла  Руб/1,0МВт 1146,14 1032,42 1292,20 993,29

 

Капитальные затраты:

Позиция, изделие, вид работ Стоимость млн. руб.
Тип 1
Рис.1
Тип 1
Рис.2
Тип 2
Рис.3
Тип 2
Рис.4
Котлы 0,7*3=2,10 0,7*3=2,1 0,7*3=2,1 0,7*3=2,1
Горелки 0,5*3=1,50 0,5*3=1,5 0,5*3=1,5 0,5*3=1,5
Сетевые насосы первого контура 0,20 0,00 0,40 0,00
Циркуляционный насос котла 0,07 0,07 0,07 0,07
Сетевые насосы ОВ 0,16 0,40 0,30 0,40
Подающие насосы ГВС 0,15 0,00 0,00 0,00
Циркуляционные насосы ГВС 0,14 0,14 0,14 0,00
Гидравл. распределитель 0,10 0,00 0,00 0,00
Теплообменники ОВ 0,00 0,00 0,80 0,00
Теплообменники ГВС 0,05 0,05 0,05 0,00
Буферная емкость ГВС 0,05 0,05 0,05 0,00
Расширит. баки перв. контура и ОВ 0,40 0,40 0,40 0,40
Расширит. Бак ГВС 0,01 0,01 0,01 0,01
Магнитные шламоотделители 0,55 0,55 0,55 0,55
Запорная и регулирующая арматура и пр. 1,50 1,10 1,80 1,50
Трубопроводы, изоляция 1,00 0,90 1,10 1,00
Газоснабжение внутреннее, арматура, узлы учета, трубопроводы 1,00 1,00 1,00 1,00
Аварийное топливо, емкость, арматура, трубопроводы 0,80 0,80 0,80 0,8
Внутренняя система ОВ котельной 0,15 0,15 0,15 0,15
Внутренняя система ВК котельной 0,10 0,10 0,10 0,10
Электрофикация котельной 0,40 0,40 0,40 0,35
Автоматизация котельной 0,80 0,80 0,85 0,75
Дымовые трубы в рамной конструкции 1,00 1,00 1,00 1,00
Строительная часть контейнеров 2,20 2,20 2,20 1,65
Фундаменты под котельную и дым. трубы 0,80 0,80 0,80 0,70
Строительно-монтажные работы 4,60 4,60 4,80 4,20
Пусконаладочные работы 3,80 3,80 4,20 3,20
Проектные работы, включая согласования и экспертизы 3,00 3,00 3,00 2,80
ВСЕГО 26,68 25,97 28,62 24,23

Выводы из расчета затрат:

После проведения необходимых расчетов и выбора оборудования по всем вариантам была произведена оценка капитальных затрат. Из которой явно видно, что вариант схемы с независимым присоединением потребителей и расположением теплообменников за пределами котельной самый дешевый.

Аналогичным образом произведена оценка эксплуатационных затрат
И в этом случае вариант с независимым присоединением потребителей и расположением теплообменников за пределами котельной оказался наиболее экономичным.

Оптимизация затрат осуществлялась путем сравнения капитальных и эксплуатационных затрат, что хорошо видно из расчета и выбора расширительных баков.

 

Сравнительная таблица выбросов вредных веществ от российской горелки (СтароРусПрибор) и немецкой горелки (Weishaupt) при работе на природном газе

Выброс Горелка ГБЛ Горелка G7/1D-LN Годовой объем дымовых газов:
V=Bx[Vгo+(a-1)xVо]х
х(273+Тср):273=24,5млн.м3
СО мг/м3 130 (паспорт) 80,0(паспорт)
СО т/год 3,185 1,960
NО мг/м3 32,5(паспорт) 13,0(паспорт)
NО т/год 0,796 0,385
NО2 мг/м3 200,0(паспорт) 80,0(паспорт)
NО2 т/год 4,900 1,960

 

1) для распределителей горизонтального типа, важное условие – расстояние между патрубками подачи и разбора. Должна быть соблюдена пропорциональность и самое главное, расстояние между внутренними патрубками (подающий/обратный) должно быть не менее 5-и диаметров гидравлического разделителя.

2) для распределителей вертикального типа существуют два метода подбора расстояний между патрубками.   Первый метод  –  « метод трех диаметров», второй метод  –  «метод чередующихся патрубков» (см. журнал «Инженерные системы. АВОК СЗ» №4(38) 2008).

3) установка в котельной «гидравлического распределителя» оправдана только в одном случае – если имеется большое (более 3-х) количество выходов теплоносителя из котельной к разным системам. Такое обычно бывает, когда котельная устанавливается на крыше здания, или пристроена и обслуживает несколько систем отопления, вентиляции, ГВС, теплые полы и т.п. В нашем случае установка «гидравлического распределителя»  ничем не обоснована, за исключением случая установки сетевых насосов (вторичного контура) вне котельной и нежеланием теплоснабжающей организации отвечать за вторичный контур теплоснабжения.

 

Выводы по вариантам схем:

На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы:

  • по проведенному технико-экономическому анализу:

    С точки зрения инвестора по котельной, без учета затрат на тепловые сети от котельной до потребителя, наиболее преемлимым вариантом  необходимо принять вариант схемы котельной с независимым присоединением потребителей через ЦТП или ИТП (рисунок №4).
    В случае невозможности организации ЦТП или ИТП рекомендуется принять вариант (Тип1 Рис. 2).
     

  • по вопросам энергетической безопасности:

    При проектировании котельных, обеспечивающих теплом жилую застройку (2-ая категория надежности по теплоснабжению) обязательно выполнение следующих требований:
     

  • количество котлов должно определяться из расчета обеспечения соблюдения требований п.5.4 СНиП 41-02-2003.

    Основное насосное и теплообменное оборудование должно иметь 100% резервирование по мощности. Включение резервных насосов должно осуществляться автоматически (АВР).
     

  • Котельные должны быть оборудованы аварийными системами топливоподачи из расчета обеспечения требований п.5.4 СНиП 41-02-2003.
     
  • Ввод электропитания от внешних источников (2-х независимых трансформаторов) рекомендуется дополнить ручным автоматом, позволяющим подключить передвижную дизельную электростанцию.
     
  • На обратных линиях тепловых сетей рекомендуется устанавливать наряду с ферромагнитными фильтрами магнитные шламоотделители.
     
  • по вопросу экологической безопасности:

    При проектировании современных котельных в зоне жилой застройки должно применяться  оборудование, обеспечивающее более низкие показатели по шумам и выбросам вредных веществ в атмосферу.