23 | 10 | 2017
Учебные материалы
Для преподавателей
Работы студентов
Справочная и техническая литература
Статьи по темам

Методика сравнительного aнaлизa экономической эффективности тепловых технологических процессов

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)

Методика сравнительного aнaлизa экономической эффективности тепловых технологических процессов

Оценка эффективности применения той или иной системы теплоснабжения актуальна сегодня в связи с появлением большого количества самостоятельных сельскохозяйственных предприятий, значительно отличающихся друг от друга как структурой, так и объемом производства. Дороговизна источников энергии подталкивает к поискам альтернатив, эффективность применения которых также подлежит оценке.

Рациональное использование имеющихся в распоряжении источников энергии, применение энергосберегающих технологий подразумевают, в первую очередь, тщательный анализ экономической целесообразности применения технических решений, а применение в практике результатов такого анализа дает немедленную выгоду.

Данная методика является одним из возможных вариантов сравнительного анализа систем теплоснабжения и предназначена для выбора конкретной системы теплоснабжения отдельного объекта - комплекса производственных или жилых зданий, технологического процесса, отдельных зданий и сооружений.

Цель выбора – минимизация стоимости единицы полученного тепла в течение срока эксплуатации системы теплоснабжения.

Первый и основной критерий выбора – стоимость единицы полученного тепла, или полная стоимость затрат на систему с момента составления технического задания на ее создание до момента выхода ее из строя при условии идентичности количества и качества тепла.

Второй и не менее важный критерий – распределение затрат в течение срока эксплуатации. Выделение такого критерия может помочь при выборе системы, более выгодной по динамике расходов, либо принять решение о сокращении срока эксплуатации.

Подпись: 
Рис.1. Возможные варианты схем теплоснабжения.
1 – с низкими капитальными затратами и высокими эксплуатационными; 2 – с низкими капитальными затратами и высокими, резко нарастающими со временем, эксплуатационными затратами; 3 – с высокими капитальными затратами и низкими эксплуатационными.


В качестве иллюстрации рассмотрим графики изменения расходов для различных схем теплоснабжения, приведенные на рисунке 1.

Из приведенных вариантов предпочтение можно отдавать любой схеме. Однако, в условиях дефицита финансовых средств схемы 1 и 2 предпочтительнее, так как позволяют освободить часть средств на начальном этапе и направить на другие производства, дающие прибыль. Может быть наиболее выгодной схема 2, так как срок ее эксплуатации можно сократить, то есть старую систему разрушить и построить такую же новую, в результате чего получить меньшие затраты (см. поз.4 на графике).

Приведенные схемы приемлемы и для оценки энергетических затрат на осуществление технологических процессов. Проанализируем процесс сушки плодов, прошедших различную предварительную обработку. Сушке плодов без предварительной обработки соответствует схема 1 – низкие затраты на подготовку сырья и высокие затраты энергии на процесс сушки. В соответствии с гипотезой начального импульса [1] предварительная обработка сырья перед сушкой значительно интенсифицирует его тепломассообменные свойства, при этом схема энергетических затрат занимает промежуточное значение между графиками 1 и 3.

Исходные данные объекта теплоснабжения должны позволить определить необходимое количество тепла на технологические процессы с учетом возможных потерь и особенностей распределения тепла (например, сушильные установки) и дать представление о принципиальной осуществимости схем, предлагаемых к рассмотрению.

Обобщая анализ систем теплоснабжения необходимо учесть, что жизненный цикл большинства ее элементов включает в себя:

1. Проектирование.

2. Строительство и монтаж.

3. Пусконаладку.

4. Эксплуатацию.

4.1. Обслуживание (обеспечение источником тепла, персоналом, инструментом, расходными материалами, управление и контроль технологического процесса, предотвращение аварий и т. д.).

4.2. Текущий ремонт.

4.3. Капитальный ремонт.

Анализ системы теплоснабжения выполняется в следующем порядке:

1. Выясняется причина строительства для уже действующих объектов (выход из строя существовавшей ранее системы, рост потребления тепла и т. п.).

2. Определяется характеристика объекта теплоснабжения.

3. Составляются возможные схемы теплоснабжения (как можно большее количество).

4. Назначается срок эксплуатации.

5. Поэлементно определяется стоимость каждой схемы с учетом этапов жизненного цикла элемента. При этом каждый элемент должен быть проанализирован на предмет:

- принципиальной осуществимости;

- наличие потенциального исполнителя;

- установление срока исполнения;

- определение стоимости исполнения;

- наличие эксплуатирующей организации;

- определение эксплуатационных расходов на обслуживание, текущие и капитальный ремонты;

- непрерывность работы, необходимость плановых отключений;

- безвозвратные потери, утечки;

- безопасность;

- экологическая чистота;

- эстетичность в ландшафте.

Затраты на систему в целом определяются в соответствии с критериями оценки системы теплоснабжения.

6. Определение сроков исполнения каждой схемы.

7. Выбор приемлемой схемы теплоснабжения.

В качестве примера рассмотрим систему теплоснабжения технологического процесса сушки. В настоящее время технологический процесс по традиционной технологии не осуществляется в связи с высокими материальными затратами.

Схема 1. Традиционная технология сушки плодов в ленточной сушильной установке СКО – 90 в течение четырех часов. Температура в зоне сушки составляет 85…95 °С. Тепловая энергия расходуется на нагрев продукта и испарение из него влаги, и с учетом тепловых потерь составляет 5577 кДж на 1 кг испаренной влаги [2]. Удельные затраты на получение 1 кг готовой продукции исходя из стоимости топлива (в ценах 2000 г.) составят 0,83 грн. Тогда при эксплуатации в течение четырех месяцев в году стоимость тепла за сезон составит

Ст=4мес.*30дней*8часов*120кг/ч*0,83грн/кг=95 616 грн.

Схема 2. Технологическая схема сушки плодов с дополнительной термовакуумной обработкой. Необходимая температура теплоносителя 55…60 °С. Предварительная обработка и нагрев теплоносителя осуществляется за счет электроэнергии. Продолжительность сушки составляет 6 часов. Предварительная обработка включает нагрев инфракрасным излучение и выдержку в вакуум-камере. Стоимость электроэнергии, затраченной на предварительную термовакуумную обработку:

-  на нагрев продукта, на 1 кг сырья

Сн=0,5 кВт-час*7мин.*0,11грн/(60*0,1кг)=0,0639 грн/кг

Где 0,1 – масса партии продукта, нагреваемого одной лампой;

-  работу вакуум-насоса, на 1 кг сырья

Св=3 кВт-час*1мин.*0,11грн/(60*1кг)=0,0055 грн/кг

Общая стоимость энергии на предварительную обработку в расчете на готовый продукт

Со=k(Сн+Св)=5(0,0639+0,0055)»0,35 грн

где k – коэффициент выхода готовой продукции

Затраты электроэнергии на сушку опытной партии продукта с учетом тепловых потерь на килограмм готовой продукции С=3,6*0,11=0,40 грн

Общие затраты на тепловую энергию при эксплуатации сушильной установки в течение четырех месяцев

Ст=4мес.*30дней*8часов*120кг/ч*(0,35+0,40)грн/кг=86 400 грн.

Схема 3. Технологическая схема сушки плодов с дополнительной термовакуумной обработкой и сушкой на ленте полнопоточного транспортера. Необходимая температура теплоносителя 55…60 °С. Предварительная обработка осуществляется за счет электроэнергии. Нагрев теплоносителя в гелиоколлекторе. Продолжительность сушки с учетом колебаний температуры теплоносителя и гарантированного достижения кондиционного влагосодержания составляет 8 часов. Так как в полнопоточном транспортере площадь рабочей поверхности ленты увеличивается в два раза за счет использования холостых ветвей, то при увеличении времени сушки производительность установки останется на прежнем уровне.

Затраты на предварительную обработку сырья аналогичны затратам по схеме 2 и в расчете на 1 кг готового продукта составляет 0,35 грн.

По данной схеме затраты тепловой энергии, получаемой традиционным способом, отсутствуют. Тепловая энергия, необходимая для сушки, получается за счет преобразования энергии солнечного излучения. Для этого необходимы дополнительные капитальные вложения на изготовление пленочных гелиоколлекторов.

Предварительным расчетом установлено, что для обеспечения заданной производительности площадь гелиополя должна составлять около 960 м2. Принимаем срок службы гелиоколлекторов один сезон. Тогда общие затраты на эксплуатацию сушильной установки в течение одного сезона будут складываться из затрат на гелиополе и затрат на предварительную обработку.

Стоимость гелиополя из пленочных рукавов площадью 960 м2 составит около Сп=5000 грн.

Так как гелиоколлектор такого типа будет работать только при условии принудительного нагнетания в него воздуха, то необходимо учесть затраты электроэнергии на привод вентилятора, которые составляют 0,01 кВт на 1 м2 площади [3]. Для расчетной площади 960 м2 составят около 10 кВт-час.

Общие затраты на тепловую энергию при эксплуатации сушильной установки в течение четырех месяцев

Ст=5000+4мес*30дн*8ч*(120кг/ч*0,35+10 кВт-час*0,11) =46 400 грн.

Приведем динамику затрат, допустив линейную зависимость изменения стоимости сушки по месяцам в течение сезона эксплуатации (рисунок 2).

Подпись: 
Рис.2. Динамика затрат для различных технологических схем сушки.


Анализ динамики затрат на процесс сушки показывает, что внедрение новых технологических решений (схема 3) позволяет значительно сократить расход энергоносителей (на 60-65%), частично заменив их нетрадиционными источниками энергии.

Литература

1.  Гинзбург С. А.. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985. - 336 с.

2.  Гришин М. А. и др. Установки для сушки пищевых продуктов. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1989. -214 с.

3.  Грачева Л. И., Гербер Ю. Б., Носковский О. В. Технологія сушіння плодово-ягідної продукції // Техніка в АПК.-1997.-№1. с.14-15.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить