Использование вторичных энергоресурсов газотурбинной установки для отопления зданий и сооружений



Рис 9 Схема обвязки утилизатора



4. Экономическая часть

4.1 Определение капитальных затрат на сооружение утилизационных установок

Все расчеты производились согласно [12]с пересчетом курса доллара на 27.11.14 1$ =46,42 руб.

Суммарные капитальные затраты включают:

Ш стоимость зданий и сооружений;

Ш стоимость технологического и вспомогательного оборудования (с учетом доставки, монтажа и т.п.);

Ш стоимость контрольно-измерительных приборов и средств автоматики.

,

где Кут - стоимость установки одного котла-утилизатора с необходимым вспомогательным оборудованием в ценах 1975 г. (табл. П8 [1]), тыс.р. (Кут=7631);

N - количество котлов-утилизаторов, =1;

 - коэффициенты удорожания (пересчета), - 70;

Куд ГТУ - удельная сметная стоимость строительства газотурбинного цеха (П9 [1]).Куд ГТУ = 3,243 тыс.р./кВт;

Р - мощность ГТУ, кВт, Р=16000 кВт;

K ут= 7631*1*70+3,243*16000*70=4166,330 (тыс. руб)



4.2 Определение годовых расходов по эксплуатации утилизационных установок

Годовые издержки производства, связанные с эксплуатацией утилизационных установок, включают следующие статьи:

· амортизационные отчисления на полное восстановление (реновацию) основных средств утилизационных установок;

· расходы на текущие и капитальные ремонты основного и вспомогательного оборудования.

Не учитываем следующие затраты, так как они уже включены на затраты по эксплуатации КС:

· фонд оплаты труда обслуживающего персонала (дополнительное оборудование ГТУ, оплата труда не предусматривается);

· затраты на электрическую энергию (насосы работают на теплосети КС);

· стоимость химически очищенной воды для питания котлов-утилизаторов (вода в системе теплоснабжения КС прошла химочистку).

И ут= И а+ И р

Годовая сумма амортизации по основному и вспомогательному оборудованию, р./год:

,

где Кобор - балансовая стоимость оборудования, Кобор = Кут *0,39 =4166330*0,39= 1624869;

аобор- норма амортизации оборудования, - 5%;

= 81243 (р./год).

Годовая сумма амортизации по КИП и автоматике, р./год:

,

где Кавт - балансовая стоимость КИП и автоматики, Кавт = Кут *0,01 =4166330*0,0,1= 416633;

аавт - норма амортизации КИП и автоматики, 8,3%;

= 34581 (р./год).

= 81243+34581= 115824 (р./год).

Годовые затраты на текущие ремонты, р./год:

=45888 (р/год)

где Т У - суммарная трудоемкость текущих ремонтов основного и вспомогательного оборудования;

М- стоимость материалов, запасных частей и других материальных ресурсов, используемых при ремонте оборудования принимаем 24960 , р./год;

О- общезаводские накладные расходы принимаем 19968, р./год, .

Суммарная трудоемкость текущих расходов, :

где n - количество групп однотипного оборудования;

mi- годовое количество текущих ремонтов данного типа оборудования (задаемся 1 текущий ремонт в год);

ti- нормы трудоемкости текущего ремонта данного типа оборудования;

kвсп- коэффициент, учитывающий трудозатраты на ремонт вспомогательного оборудования и аппаратуры - 1,2;

=960 (чел*ч)

Годовые затраты на капитальные ремонты, р./год:

=81077 р./год.

=126965 (р./год).

4.3 Экономическая эффективность

При среднегодовом расход газа в размере 224978 м3 в год на отопление объектов и помещений КС при цене на газ в 4858 руб/1000 м3 , определяем годовые затраты предприятия на отопление:

224978*4858/1000= 1092943 руб /год

Затраты на выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду 157853 (п.5.6 ПЗ)

Затраты на сооружение установки утилизации тепла составляют 4166330 руб

Затраты на эксплуатацию и ремонты составляют 115824+126965= 242789 руб/год

Сумма сэкономленных денег в год составляет 1092943+157853-242789 = 1008007 руб/год

Период окупаемости проекта составит:

4166330/108007=4,1 год



5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Опасные и вредные производственные факторы, возникающие при эксплуатации газоперекачивающего агрегата

При выполнении технического обслуживания газоперекачивающего агрегата (ГПА), работающий по технологической схеме, могут возникать следующие опасные и вредные производственные факторы:

- Незащищенные подвижные элементы привода (ротора двигателя и агрегатов), подъемных механизмов и производственного оборудования;

- Транспортные средства (тележки самоходные и несамоходные) для доставки агрегатов, оборудования;

- Разрушение и разлет осколков элементов деталей ГПА и производственного оборудования;

- Падающие инструменты и материалы при работах по техническому обслуживанию;

- Струи отработанных газов, вытекающих из высокими скоростями при запуске и испытанию привода, и предметы, попавши в эти струи;

- Воздушные впитывая потоки, движущиеся с одинаковой скоростью (зона воздухозаборника ГПА);

- Ударная волна (взрыв емкостей, работающих под давлением, паров горючей жидкости);

- Исходящие струи газов и жидкостей из емкостей и трубопроводов, работающих под давлением;

- Повышенная запыленность и загазованность воздуха в зоне технического обслуживание привода;

- Повышенная или пониженная температуры поверхностей поводу, оборудования и материалов;

- Повышенная или пониженная температура, влажность и скорость движения воздуха в зоне технического обслуживания привода;

- Повышенное напряжение в электросети, замыкание, которое может пройти через тело человека;

- Повышенный уровень статического электроэнергии;

- Повышенный уровень загазованности помещений;

- Повышенный уровень электромагнитных излучений;

- Повышенный уровень ионизирующего излучения в рабочей зоне;

- Отсутствие или недостаток естественного освещения;

- Недостаточное освещение рабочей зоны;

- Физические перегрузки (статические и динамические) и нервно психические перегрузки (эмоциональные);

- Воздушные атмосферные потоки (ветер);

- Повышенные уровни шума, вибрации, ультра- и инфразвука при запуске и испытанию привода и при ультразвуковому контролю деталей привода;

- Физические перегрузки при техническом обслуживании агрегатов привода, расположенных в труднодоступных местах;

- Расположение рабочего места или рабочей зоны у огражденных перепадов по высоте 1,3 м и более;

- Повышенный уровень инфракрасной радиации от нагретых частей привода ГПА;

- Повышенный уровень ультрафиолетового и теплового излучения при выполнении сварочных работ на приводе;

- Химические вещества (токсичные, раздражающие, влияющие на репродуктивную функцию), входящих в состав применяемых материалов (грунтовок, клеев, растворителей, спиртов, лаков, красок);

- Горюче-смазочные материалы (бензин, керосин, минеральные и синтетические смазки, смазки), вредные продукты сгорания топлива, спецжидкости, что проникают в организм через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожаные поверхности и слизистые оболочки.



5.2 Пути уменьшения воздействия опасных производственных факторов

Технические и организационные меры по уменьшению уровня максимально опасных и вредных производственных факторов могут быть достигнуты на этапе разработки данного объекта путем реализации следующих ниже перечисленных технических и организационных мероприятий.

При работе с токсичными веществами и специальными жидкостями обязательное применение средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожных покровов.

Повышенная загазованность в помещении вспомогательных систем установки для перекачки газа устраняются путем организации приточно-вытяжной вентиляции.

В темное время суток и при недостаточном естественном освещении применяется искусственное освещение помещения вспомогательных систем и внешнее ртутными лампами. Для освещения труднодоступных мест используется переносное осветительное устройство.

Для обеспечения минимально возможного времени нахождения людей в зоне действия опасных и вредных производственных факторов применяется система автоматического управления и контроля параметров ГПА в целом и вспомогательных систем в частности с диспетчерского пункта компрессорной станции. Присутствие обслуживающего персонала необходимо только во время проведения регламентных работ и ремонта.

Для исключения поражения электрическим током при проведении технического обслуживания и ремонта, оборудование вспомогательных систем (эл. двигатели, эл. насосы), должны быть заземлены.

Правила конструирования электроустановок предусматривают в первую очередь применять естественное заземление, в качестве которого могут быть использованы проложенные в земле трубопроводы, металлические конструкции и арматура железобетонных конструкций зданий и сооружений.

Предельно допустимый нормативный сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В - Rн = 4 Ом.

5.3 Меры безопасности при эксплуатации установки утилизации тепла

1. Меры безопасности при монтаже, эксплуатации и ремонте теплообменника должны соответствовать требованиям "Правил техники безопасности при монтаже оборудования компрессорных станций на магистральных газопроводах"

2. Строповка сборочных единиц теплообменника при грузовых работах должна осуществляться через специальные "серьги" и рем-болты.

3. Внешние поверхности теплообменника газоходов, трубопроводов горячей воды и циклового воздуха, имеющие в процессе эксплуатации температуру больше и больше при обслуживании, должны быть теплоизолированы

4. Вспомогательное оборудование установлено на открытом воздухе, должно иметь защиту от воздействия окружающей среды

5. Теплообменник и приборы системы автоматики, должны быть заземлены через специально предусмотренные для этих целей контакты.

6. Лица, допущенные к монтажу и эксплуатации теплообменника, должны пройти инструктаж по технике безопасности, и иметь удостоверение на право выполнения вышеуказанных работ.

7. Устранение дефектов при проведении испытаний и ремонте теплообменника должно проводиться при снятом напряжении и после сброса избыточного давления.



5.4 Экологическая опасность ГПА

Динамика роста транспорта газа сопровождается увеличением количества компрессорных станций, а соответственно и количества газоперекачивающих агрегатов, требуют серьезного отношения к вопросам, связанных с охраной окружающей среды.

Химические анализы отработанных газов показали, что применение, как топлива, природного газа значительно сокращает выброс окиси углерода и практически исключает выброс в атмосферу сажи и серы по сравнению с приводами, работающими на жидком топливе.

Применение, в качестве топлива, для привода ГПА природного газа, кроме всего, исключает строительство дополнительных энергосетей и топливосистем, также влияет на окружающую среду.

Работа КС негативно влияет на окружающую среду через:

- Выбросы вредных веществ в атмосферу приводом ГПА

- Выбросы вредных веществ в атмосферу отопительных котлов

- Стоки с территории КС (площадок ГПА, площадок ремонта и обслуживания приводов), содержащие нефтепродукты, химически вредные составы, минеральные масла

- Высокий уровень шума в зоне КС, а также длительное воздействие шума

- Высокочастотные колебания узлов ГПА

- Утечки газа через соединения газопроводов и газоходов

- Возгорание газа или используемых нефтепродуктов

- Взрыв газовоздушной смеси, при достижении опасной концентрации (5-15%) с воздухом.



5.5 Разработка мер, повышающих экологическую безопасность проектируемого поводу ГПА

С целью уменьшения негативных воздействий работы КС на окружающую среду разработаны следующие мероприятия:

- Как топливо для привода ГПА используется компримированного газ уменьшает вредные выбросы продуктов сгорания

- На местах установки ГПА предусмотрены резервуары для сбора отстоя топлива (газового конденсата), масел, технических жидкостей, применяемых при работе, и поддоны для исключения пролив жидкостей при замене узлов и агрегатов. Это предотвращает загрязнение почвы при технической эксплуатации и ремонте поводу ГПА, а также при регламентных работах на агрегате

- Предусмотрены места мойки на площадках периодического технического обслуживания и ремонта с необходимыми коммуникациями (сточными канавками со стоком в резервуар стока отработок)

- Технический персонал строго соблюдает правила технического обслуживания в соответствии с экологическими меры по защите природы от производственных факторов

- Воздухозаборные и выхлопные устройства двигателя поставляются эффективными шумоглушители пластинчато-щелевого типа, снимает уровень издаваемого ими шума

- Стены всех блоков выполнены с использованием панелей, заполненных звукопоглащающим материалом

- Компрессорные станции размещаются на расстоянии не менее 7-8 км от крупнонаселенных пунктов

- По периметру территории КС используются лесонасаждения, что компенсирует влияние шума и предотвращает его дальнейшее распространение



5.6 Расчет выбросов вредных веществ отопительными котлами КС

Отопительные котлы КС являются стационарными организованными источниками выбросов вредных веществ (ШР) в атмосферу. При складывании и контроле выполнения планов по охране природы на предприятиях газовой промышленности учитываются окись углерода(СО), окиси азота(NOx) и окиси серы (SOx).

Выбросы ШР в атмосферу с отработанными газами, которые отработали, определяются их эмиссионными характеристиками, режимом работы, а также количеством котлоагрегатов.

Массу выбросов ШР в зоне КС вычисляем для трех работающих ГПА на номинальном режиме.

Принимаем время работы на номинальном режиме:

, где

n - количество работающих агрегатов(n<1).

Определяем массу топлива, потраченного агрегатами за период работы.

, где

- удельная затрата топлива на номинальном режиме, кг/часами

Rн - мощность агрегата на номинальном режиме(в соответствии с техническими характеристиками двигателя), кВт

Рассчитываем массу Мi годовых выбросов окиси углерода(СО) для котлов на номинальном режиме в районе компрессорной станции.

, где

кi - коэффициент выбросов i- го ингредиента при работе на номинальном режиме(индекс эмиссии) .

Для окиси углерода [8]

При работе двух котлов котельной вредные выбросы окиси углерода в атмосферу составят 1623 тонны в часу

5.7 Оценка эколого-экономического убытка от загрязнения атмосферы

Годовой экономический ущерб вот выбросов в атмосферу определяется по формуле:

, где

Y - множитель численное значение которого равно 2,4 рубл\u1091?сл.т.

у - величина учитывающая тип и размер площади зон активного загрязнения (ЗАЗ) принимаем 1.

f - поправка, учитывающая характер рассеяний примесей в атмосфере

М - значение приведенной массы годового выброса загрязнений в атмосферу из источника (М) определяется по формуле.

Значение показателя относительной опасности загрязнений атмосферного воздуха над территорией компрессорной станции у=4 (территория промышленных предприятий).

Значение множителя f (величина, которая учитывает характер рассеивания примесей в атмосфере) для газообразных примесей и легких мелкодисперсных частей принимаем, что

, где

U - среднегодовое значение модуля скорости ветра на уровне флюгера, м/с; в max случаях, когда значение неизвестно, оно принимается ровным 3 м/с.

h - высота источника, м

ц - безразмерное исправление на подъем факела выбросов в атмосферу, вычисляем по формуле:

, где

ДТ - среднегодовое значение разницы температур в начале источника(трубы) и в окружающей атмосфере на уровне начала. ДТ=150С.

Значение приведенной массы годовых выбросов загрязнений в атмосферу из источника определяем по формуле:

, где

mi - масса годовых выбросов примеси i- го вида(т/год)

(Для mi=1623тВВ/год)

Аi - показатель относительной агрессивности вещества(Для Асо=1)

Оценка убытка от выбросов в атмосферу окиси углерода при роботе отопительного котла:

Итак, исходя из расчета, получаем: при использовании тепла отработанных газов для обогрева помещений КС ущерб вот выбросов в атмосферу оксидов углерода уменьшится в рублевом эквиваленте на величину 157853 руб.



Заключение

В данной работе была проанализирована работа основного и вспомогательного оборудования компрессорной станции (газотурбинных установок и отопительных котлов). В результате чего было выяснено:

- при работе газотурбинных установок имеет место выброс в атмосферу продуктов сгорания с температурой равной 794 0С (технологический процесс работы ГТУ).

- температура отработанных газов нигде не используется;

- для отопления сооружений КС используются водогрейные котлы на газовом топливе;

- выброс в атмосферу вредных веществ при работе отопительных агрегатов составляет 557,4 тонн в год;

- расход газа на работу котельной в среднем составляет 224978 м3 в год.

Учитывая проведенный анализ, в работе предлагается использовать температуру отработанных газов ГТУ для нагрева теплоносителя системы теплоснабжения КС, а водогрейные котлы котельной не использовать. Для этого было предложено произвести реконструкцию системы отопления компрессорной станции путем разработки и монтажа установки утилизации тепла отработанных газов ГТУ.

В работе произведен тепловой, аэродинамический и гидравлический расчет утилизационного теплообменника. При сравнении результатов расчета с параметрами с параметрами работы котельной видно, что запроектированный теплообменник полностью обеспечит нагрев заданного количества теплоносителя для поддержания установленного микроклимата во всех производственных помещениях.

При этом существенно уменьшаются затраты газа на работу водогрейных котлов и снижается количество вредных выбросов в атмосферу.

По результатам расчета затрат на строительство и годовых затрат на эксплуатацию УУТ срок окупаемости составляет 4,1 года.

В случае установки на КС не одного, а нескольких утилизационных теплообменников и использования полученного тепла не только для собственных нужд КС, но и для обеспечения телом соседних предприятий (например, тепличных комбинатов или тепловых цехов) срок окупаемости данного проекта существенно сократится. И предприятие не только будет экономить на собственных затратах, но и начнет получать прибыль.



Список использованной литературы

1. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы (проектирование и строительство).-- М.: Недра, 1982, 384 с.

2.Александров А.В., Яковлев С.И. «Проектирование и эксплуатация систем дальнего транспорта газа», М. Недра, 1974 г.

3. Апанасенко А.И., Крившин Н.Г., Федоренко Н.Д. «Монтаж, испытания и эксплуатация газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении», Ленинград, Недра, 1991г.

4. Ревзик Б.С. «Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты», Москва, Недра, 1986г.

5. ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность.

6. ГОСТ 12.1.007-76 Вредные вещества. Классификация и общие требования.

7. ГОСТ 12.1.010-76 Взрывобезопасность. Общие требования.

8. ГОСТ 12.1.044-84 Электробезопасность. Защитные заземления.

9.Методические указания по выполнению раздела дипломного проекта «Охрана окружающей среды» для студентов специальностей 1610, 1610БИ, 1213, 1611 К. КИИТА 1987 г.

10. ОСТ 54 72006-85. Вибрация ручных машин. Нормы. Требования безопасности.

11. Методические указания по курсовой работе и дипломному проектированию для студентов специальностей 100800 и 110300. “Анализ эффективности использования вторичных энергетических ресурсов металлургического завода”, 1999г.

12. Скобло А.И. "Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Издание 2" 1982.

13. Поверочный расчет котлов-утилизаторов: Методическое руководство к курсовой работе по дисциплинам «Вторичные энергоресурсы», «Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях» / В.А. Мунц, Е.Ю. Павлюк. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 30 с.

14. Каталог газотурбинного оборудования. М., 2014

15. http://www.propartner.ru

16. Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства.

17. Сборник укрупненных нормативов затрат на запасные части, тару и упаковку и транспортные расходы для использования при определении сметной стоимости оборудования

18. ОАО ГАЗПРОМ Сборник сметных норм для определения затрат на монтажные работы в зависимости от стоимости оборудования, технологических трубопроводов и металлоконструкций. Выпуск

19. http://abc.vvsu.ru/Books/u_econ_dip_ser/page0020.asp

20. Оптовые цены на газ, добываемый ОАО «Газпром» и его аффилированными лицами, реализуемый потребителям Российской Федерации… www.gazprom.ru

21. Методика расчета экономической эффективности внедрения новой техники и технологии http://mysagni.ru/ucheba/student/1214-metodika-rascheta-ekonomicheskoy-effektivnosti-vnedreniya-novoy-tehniki-i-tehnologii.html

Размещено на Allbest.ru