«Сравнение эксплуатационных затрат на отопление при работе котельной на твердом топливе и электрокотельной»

Тема работы «Сравнение эксплуатационных затрат на отопление при работе котельной на твердом топливе и электрокотельной»

Введение

Проблема: МКОУ Тинская ООШ  в течение нескольких лет обслуживается  электрокотельной, но в 2015году  администрацией района предлагается ввести в действие котельную работающую на твердом топливе( угле). Администрация школы и жители д.Тинская не согласны с подключением школы к угольной котельной, хотя это более дешево и  эффективно.

Цель: провести сравнительный анализ эксплуатационных затрат на электрокотельную и котельную на твердом топливе (уголь).

Задачи:

1. Обзор источников информации по теме
2. провести анализ отношения родителей, учащихся и жителей села к подключению школы к угольной котельной
3. провести сравнительный анализ затрат на отопление электрокотельной и угольной котельной
4. сделать выводы об экологической и экономической целесообразности использования электрокотельной и угольной котельной

Методы: социологический опрос, сравнительный анализ, математическая обработка данных.

Обзор литературы

Основу жизни человека составляет окружающая природная среда, а основу современной цивилизации − ископаемые природные ресурсы и

вырабатываемая из них энергия, включая самый технологичный ее вид − электроэнергию. Промышленное производство электрической и тепловой энергии сопровождается крупномасштабным материальным и энергетическим обменом с окружающей средой, имеющим своим следствием отрицательное воздействие на нее и, следовательно, вызывающим необходимость ее защиты. Иначе говоря, электроэнергетика порождает свои экологические проблемы, специфически связанные с соответствующими областями производства электроэнергии. ТЭС в России работают на двух основных видах топлива – это газ и уголь. Самыми же экологически грязными оказываются ТЭС, сжигающие уголь. Однако уголь является самым дешевым топливом и его разведанных запасов хватит более чем на 200 лет эксплуатации. Поэтому, сжигающие уголь ТЭС являются крайне перспективными, но необходимо в первую очередь решить экологические проблемы, которые возникают при сжигании угля. Тепловые электростанции и теплоэлектроцентрали, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию на базе сжигания органических видов топлива, оказывают значительное отрицательное воздействие на окружающую среду. С дымовыми газами электростанций в воздушный бассейн выбрасывается большое число твердых и газообразных загрязнителей, среди которых такие вредные вещества как зола, оксиды углерода, серы и азота.(2) В качестве твердого топлива в теплоэнергетике используют уголь каменный. Горючая часть топлива включает органическую, состоящую из углерода, водорода, кислорода, органической серы, и неорганическую части (в состав горючей части топлива ряда месторождений входит пиритная сера FeS2). Негорючая (минеральная) часть топлива состоит из влаги и золы. Основная часть минеральной составляющей топлива переходит в процессе сжигания в летучую золу, уносимую дымовыми газами. Другая часть в зависимости от конструкции топки и физических особенностей минеральной составляющей топлива может превращаться в шлак. Химический состав золы твердого топлива достаточно разнообразен. Обычно зола состоит из оксидов кремния, алюминия, титана, калия, натрия, железа, кальция, магния. Кальций в золе может присутствовать в виде свободного оксида, а также в составе силикатов, сульфатов и других соединений. Более детальные анализы минеральной части твердых топлив показывают, что в золе в небольших количествах могут быть и другие элементы, например, германий, бор, мышьяк, ванадий, марганец, цинк, уран, серебро, ртуть, фтор, хлор. Микропримеси перечисленных элементов распределяются в различных по размерам частиц фракциях летучей золы неравномерно, и обычно их содержание увеличивается с уменьшением размеров этих частиц (1).

К вредным воздействиям ТЭС следует отнести и выбросы теплоты, приводящие к тепловому загрязнению окружающей среды. Энергетический баланс угольной ТЭС складывается таким образом, что потребителю отдается только 30-35 % энергии, полученной при сжигании топлива. Примерно 10 % теплоты уходит в атмосферу с дымовыми газами, а более 50 % отводится в процессе охлаждения конденсаторов турбин либо водой, забираемой из рек или водоемов, либо в градирнях. Происходящее при этом тепловое загрязнение водоемов при недостаточности защитных мер способно нарушить условия обитания водной флоры и фауны, привести к развитию в водоемах нежелательных биологических процессов (разрастанию сине-зеленых водорослей и т.п.). Тепловые выбросы ТЭС воздействуют на

окружающую среду, меняя микроклимат в районе ее размещения, а при больших концентрациях мощности могут привести к изменению циркуляции воздушных масс, их температуры и влажности.(4)

Сжигание каменного угля на ТЭС ведет к выбросам в атмосферу не только двуокиси углерода. Примеси серы, содержащиеся в угле, приводят к выбросам сернистого газа SO2, а при высокой температуре в топках котлов ТЭС (700°С) возникают оксиды азота (N20, N204). . Смешиваясь в облаках с парами воды, сернистый газ порождает серную кислоту, а оксиды азота - азотную кислоту, которые затем падают на землю в виде кислотных осадков. От таких осадков страдают не только озера, но и леса, поля, пастбища.  

Основная часть

        Наша школа, МКОУ Тинская ООШ»  в течение многих  лет обслуживается электрокотельной, но в 2015 году  администрацией района предлагается ввести в действие котельную работающую на твердом топливе( угле). Мы провели опрос среди учащихся школы, их родителей и  жителей села Тинская (всего 68 человек). Анализируя ответы, мы увидели, что 52% опрошенных считают, что в школе необходимо оставить электрическое отопление хотя себестоимость этого вида отопления выше. Администрация школы с этой точкой зрения жителей села согласна и предложила нам провести сравнительный анализ эксплуатационных затрат на электрическую и котельную на твердом топливе (уголь).

         За счет сжигания угля  в настоящее время производится около 90%  энергии, но потребление этого вида энергии сопровождается экологическими проблемами, описанными выше.

        Главное достоинство котельной,    работающей на электричестве, заключается в их абсолютной экологической безопасности. Ни дыма, ни копоти, так что даже вблизи работающего электрического котла можно спокойно дышать полной грудью, без  риска отравиться выхлопными газами. Еще одно достоинство — бесшумная работа, что позволяет размещать такое оборудование  в здании школы. Электрический котел, оснащенный блоком управления, может функционировать в автоматическом режиме. Наконец, нельзя не отметить сравнительную простоту в обслуживании и эксплуатации электрических котлов, что позволяет экономить на сервисе. Однако все плюсы электрических котлов зачастую перевешиваются одним минусом: большим потреблением электроэнергии (тут не спасает и очень высокий, до 99%, КПД электрических котлов).

Для сопоставления эксплуатационных затрат рассмотрели варианты систем отопления школы, площадью 460 м2; провели оценку технико-экономического эффекта путем сравнения годовых эксплуатационных затрат на электрическую котельную и котельную на твердом топливе (уголь).

Затраты на котельную на твердом топливе (уголь, (Зэ)

Зэ = Зу + Ззп + Зээ

Затраты на уголь Зу

Расход угля –3т. в сутки.

Цена угла с транспортными расходами  - 975 руб. за тонну;

3т – 2925 руб.

Продолжительность отопительного сезона 7 месяцев – 210 дней

Зу = 2925р х 210 = 614250руб.

Затраты на зарплату операторов. Ззп

Оклад 1оператора – 7000 руб.

Штат операторов 3 человека на 7 месяцев

7000 х 3 = 21000 руб. в месяц

Ззп = 21000 х 7 = 147 000 руб.

Затраты на электроэнергию. Зээ

Для работы теплосистемы предусмотрены 2 насоса мощностью 1,5 кВт с коэффициентом использования 0,7.

Расход электроэнергии

W33 = 3 х 24 х 210 х 0,7 = 10584 кВт-ч

Тариф на электроэнергию 4.2 руб./кВт-ч

Зээ = 10584 х 4,2= 44453 руб.

Суммарные эксплуатационные затраты

3Э = 614250+ 147000 + 44453 = 600953руб.

        Таким образом, затраты на отопительный сезон котельной на твердом топливе составляют  805703рублей.

Расчеты на содержание электрокотельной:

Расход электроэнергии на отопление:

156021кВт.ч х4,2руб=655288 руб

Затраты на зарплату операторов. Ззп

Оклад 1оператора - 7000 руб.

Штат операторов 3 человека на 7 месяцев

7000 х 3 = 21000 руб. в месяц

Ззп = 21000 х 7 = 147 000 руб.

Для работы теплосистемы предусмотрен 1 насос  мощностью 0,3 кВт с коэффициентом использования 0,7.

Расход электроэнергии

W33 = 0,3 х 24 х 210 х 0,7 = 1058,4 кВт-ч

Тариф на электроэнергию 4,20 руб./кВт-ч

Зээ = 1058,4 х 4,20= 4445,28 руб

Суммарные годовые эксплуатационные затраты

3Э = 655288+ 147000 + 4445,28 = 806733руб.

Таким образом, затраты на отопительный сезон электрокотельной  составляют  806733 руб.

Исходя из проведенных расчетов, эксплуатационные затраты за отопительный сезон угольной котельной в сравнении с электрической  ниже в 0,99 раз.  

Но в  атмосферу от котельных при сжигании твердого топлива выбрасываются: твердые частицы, диоксиды серы и азота, оксид углерода

Изучив материалы сайта http://www.plenservis.ru/index, мы рассчитали примерную  плату за выбросы вредных веществ в атмосферу от котельной, потребляющей 600т угля за отопительный сезон:

Плата за допустимые выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных источников (руб.) определяется по формуле: П = п ⋅ 1,44 ⋅ 62

где: п - нормативная плата за год в руб. ( табл. ).(5)

1,44 - коэффициент экологической ситуации;

62 - инфляционный коэффициент по отношению к нормативу платы.

П = 4,78 ⋅ 1,44 ⋅ 62 = 426,75 руб.

Кроме нормативной платы существуют сверхнормативная плата (плата в 25 раз больше нормативной) за выбросы, превышающие предельно-допустимые.

Мы учли сверхнормативную плату  излишние выбросы вредных веществ в нижние слои атмосферы, так как высота трубы котельной на твердом топливе составляет 4,8 метра, вместо положенных 10 метров (как минимум), то получаем: 426,75х25=10668,75руб.

Кроме этого  необходим вывоз золы к месту складирования, расходы составляют (7л солярки х 30 руб. х 4 (раза) х 7мес = 5880 руб)

Тогда, затраты на отопительный сезон котельной на твердом топливе составляют  600953+10668,75+5880=822251 рублей.

Вывод

 Мы провели сравнительный анализ эксплуатационных затрат котельной на твердом топливе и электрокотельной. Начальные затраты на введение угольной котельной  вроде бы невелики, но суммарные затраты при выполнение математических расчетов оказались значительными за счет ряда причин:

-угольная котельная находится от школы на расстоянии 50   м. Для подачи тепла необходимы два насоса, мощностью по 1,5 кВт;

-необходим транспорт для вывоза золы к месту складирования;

-труба угольной котельной составляет 4,8 м, что приведет к накоплению вредных веществ в нижних слоях атмосферы и попаданию этих веществ с осадками  на землю и воду. А за  экологическое загрязнение планируется взимать  нормативную плату, которую мы примерно рассчитали выше.

В тоже время, использование электрокотельной дороже, но суммарные затраты оказались одинаковыми в сравнении с угольной котельной, а с учетом платы за экологическое загрязнение затраты угольной котельной превышают затраты электрокотельной.

ЛИТЕРАТУРА

1. . Канаев А.А., Копп И.З. Взаимодействие энергетики и окружающей среды. Л.: Знание, 2004г

2. . Экологические проблемы энергетики / Отв. ред. А.А. Папина. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1989. 322 с

3. Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / Под ред. К.Ф.Роддатиса. М.: Энергоатомиздат, 2005г.

4. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л.: Гидрометеоиздат, 2009

5.Материалы Интернет сайтов:

http://www.plenservis.ru/index

http://www.hlen-tumen.ru  articles/ehkohomicheskaja

6. Экономическая эффективность оснащения социальных объектов различными системами отопления

Епишков Н.Е., к.т.н., Глухов С.В., Шильников А.П.