Оценка технико-экономической эффективности развитых поверхностей нагрева в вакуумных котлах Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

5. Полевой А. А. Автоматизация холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. СПб.: Профессия, 2010. 244 с.

6. Анохин А. В., Тыркин Б. А. Монтаж холодильных установок. М.: Высшая школа, 1987. 280 с.

7. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 08. Выпуск 19. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013. 288 с.

УДК 621. 181. 123

ОЦЕНКА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА В ВАКУУМНЫХ КОТЛАХ

Е. Н. Слободина, А. Г. Михайлов

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-2-95-99

Аннотация - Выполнен анализ применения вакуумных котлов в качестве промышленных образцов, обозначены возможные направления развития поверхностей нагрева с целью повышения энергетической эффективности. Представлены экономические характеристики для оценки эффективности использования вакуумных котлов (чистый дисконтированный доход (ЧДД), внутренняя норма доходности (ВНД), индекс доходности (ИД), срок окупаемости). Рассчитаны критерии технико-экономической эффективности применения данного вида котлов. В результате проведенных расчетных исследований получены кривые изменения ЧДД в зависимости от коэффициента оребрения и рабочего давления.

Ключевые слова: вакуумный котел, интенсификация, чистый дисконтированный доход, издержки.

I. Введение

В рамках выполнения энергетической стратегии России на период до 2020 года существует необходимость в создании энергосберегающих технологий и высокоэффективного оборудования с целью снижения удельных затрат на производство и использования энергоресурсов.

Применения вакуумного газотрубного котла с развитыми поверхностями теплообмена в объеме с разреженным теплоносителем в качестве промышленного образца для независимых систем автономного теплоснабжения является перспективным направлением в развитии промышленной теплоэнергетики.

Выбранный метод повышения эффективности работы газотрубного котла за счет интенсификации теплообмена при кипении и конденсации в разреженной полости путем применения оребрения изучен недостаточно, отсутствуют опубликованные сведения о практическом применении. Все это свидетельствует об актуальности выбранного направления научного исследования.

II. Постановка задачи

Один из основных принципов оценки эффективности инвестиционных проектов требует сопоставления связанных с проектом результатов и затрат на протяжении всего периода его реализации.

Проект признается эффективным, если обеспечиваются возврат исходной суммы инвестиций и требуемая доходность для инвесторов, предоставивших капитал [1].

Решения о целесообразности реализации инвестиционного проекта, выборе оптимального варианта инвестирования не могут применяться интуитивно. Для минимизации рисков неэффективного инвестирования применяется рассматриваемая ниже совокупность ключевых оценочных показателей:

- чистый дисконтированный доход (ЧДД);

- внутренняя норма доходности (ВНД);

- индекс доходности (ИД);

- срок окупаемости.

III. Теория

Основным показателем эффективности инвестиционного проекта является чистый дисконтированный доход.

Чистый дисконтированный доход (интегральный эффект, чистая текущая стоимость) - это накопленный дисконтированный доход за весь расчетный период, определяется по следующей формуле:

чдд = - з^а - к,

где ЧДД - чистый дисконтированный доход;

^ - годовая выручка от реализации тепловой энергии;

- затраты на реализацию продукции; К - капиталовложения.

а1 - коэффициент дисконтирования, определяемый по формуле:

а = (1 + е)-:,

где Е - норма дисконта.

Инвестиционный проект является эффективным, если чистый дисконтированный доход не отрицателен (ЧДД > 0), т.е. если дисконтированная величина доходов (при определенной величине нормы дисконта) не меньше дисконтированной величины расходов, предпочтения целесообразно отдавать инвестиционному проекту с максимальным значениями ЧДД [1-3].

Внутренняя норма доходности (ВНД) - это такая величина нормы дисконта (Е), при которой чистый дисконтированный доход равен нулю. Поэтому ВНД часто называют поверочным дисконтом, т.к. она позволяет найти граничное значение нормы дисконта, разделяющие инвестиции на приемлемые и невыгодные. Если норма дисконта Е положительна и меньше ВНД, то проект эффективен. Если норма дисконта Е больше ВНД, то проект неэффективен. Сравнение ВНД с нормой дисконта позволяет оценить запас прочности проекта. Большая разница между этими величинами свидетельствует об устойчивости проекта.

Выбор лучшего проекта производится по критерию ЧДД, а решение об участии в таком проекте принимается на основе ВНД.

Индексом доходности называется отношение накопленных дисконтированных притока и оттока реальных денег.

Индекс доходности рассчитывается по формуле:

Д К .

К достоинствам этого показателя относят возможность его использования в качестве меры устойчивости проекта. Чем больше индекс доходности, тем существенно больший "запас прочности" у проекта. Индекс доходности связан с чистым дисконтированным доходом, если чистый дисконтированный доход положителен (ЧДД > 0), то ИД > 1 проект эффективен. Для убыточных проектов ЧДД < 0, то индекс доходности меньше 1 (ИД < 1) [3, 4].

Срок окупаемости - продолжительность наименьшего периода, по истечении которого чистый дисконтированный доход становится положительным и в дальнейшим остается неотрицательным.

К:/(1 + Е): < ) (^ - И:)/(1 + Е):,

где Ток - показатель срока окупаемости для отрасли.

С учетом выше изложенного можно сделать вывод о необходимости выполнения условий оптимальности совместного использования показателей эффективности, для максимальной экономической эффективности инвестиционных проектов.

Для этого на первом этапе необходимо рассчитать издержки, возникающие при реализации проекта. Годовые издержки определены по формуле:

И = И + И + И+ И + И+ И + И

Иг Ит 1 Иээ 1 Ив 1 Иам 1 Ир 1 Изп 1 Исн?

где Ит - издержки на топливо; Иээ - издержки на электроэнергию; Ив - издержки на воду; Иш - издержки на амортизацию оборудования; Ир - издержки на ремонт оборудования; Изп - издержки на заработную плату; Исн -издержки на социальные нужды. Годовые издержки на топливо:

Ит В Цл-аз?

где Цгаз - цена на газ; В - расход топлива газотрубного котла.

Для определения годовых издержек на электроэнергию необходимо рассчитать годовое потребление электроэнергии по следующей формуле:

^год 2 ^потп^шах>

где Ыпот - мощность газотрубного котла; п - количество потребителей, шт. - 1 ед.; Итах число часов использования заявленного максимума активной нагрузки Годовые издержки на электроэнергию:

И = N С

*Аээ ^год ^ээ?

где Сээ- тариф на электроэнергию (по данным предприятия); Годовые издержки на воду:

Ив = Свк • Цв,

где С1 - годовой расход воды газотрубного котла; Цв - стоимость химически очищенной воды; Годовые издержки на амортизацию:

Иам ^ам

где Оам - норма отчислений на амортизацию на стационарный водогрейный котел; Годовые издержки на ремонт:

ИР = аРКГ,

где аР - норма отчислений на ремонт;

Годовые издержки на заработную плату:

И™ = £ ИрпПр + иИПТРпИТР)

где п - количество обслуживающего персонала, чел. Годовые издержки на социальные нужды:

Исн асн Изп'

где асн - норма отчислений на социальные нужды.

Себестоимость тепловой энергии, вырабатываемой котельной, находим по формуле:

S а?'

где QK - годовая выработка тепла котельной.

Прибыль по проекту складывается из того, что модернизация газотрубного котла позволит сократить расход газа и затраты на водоподготовку:

Эт = Ит/б - Ит/пр -Ив .

В качестве интегральных показателей эффективности рассчитывается чистый дисконтированный доход (ЧДД), индекс доходности (ИД) и срок окупаемости капитальных вложений по формуле:

п = К/Чп < тн.

IV. Результаты экспериментов Стоимость приобретаемого и модернизируемого оборудования, монтажных работ приведена в табл. 1 и 2.

ТАБЛИЦА 1

СМЕТА КАПИТАЛЬНЫХ ЗАТРАТ НА МОДЕРНИЗАЦИЮ ГАЗОТРУБНОГО КОТЛА

Наименование приобретаемого оборудования, строительно-монтажных работ Кол-во Стоимость одной единицы, руб. Полная стоимость, руб.

Газотрубный котел мощностью 500 кВт 1 382600 382600

Расходы на оборудование для модернизации топки газотрубного котла 1 133910 133910

Стоимость монтажных работ 46870

Полная сметная стоимость (К) 563380

ТАБЛИЦА2

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ ГАЗОТРУБНОГО КОТЛА

Наименование показателя Единица измерения Значение показателя

Установленная мощность КВт 400

Инвестиции в проект строительства руб 563380

Издержки на производство тепловой энергии всего, в том числе: руб./год 2286550

Издержки на топливо руб./год 1897345

Издержки на электроэнергию руб./год 4112

Издержки на воду руб./год 236856

Издержки на ремонт руб./год 901

Затраты на оплату труда руб./год 96000

Отчисления на социальные нужды руб./год 28800

Удельная себестоимость производства тепловой энергии руб./ГДж 115

Цраз = 5000 тыс. руб. за 1000 м3 газа с НДС; Сээ = 3,56 руб./кВтч - тариф на электроэнергию (по данным

предприятия); Цв = 27,15 руб./м3 - стоимость химически очищенной воды; а™ = 4 % - норма отчислений на

амортизацию на стационарный водогрейный котел; аР = 4 % - норма отчислений на ремонт; а^н = 30 % -

норма отчислений на социальные нужды;

V. Обсуждение результатов На рис. 1 представлен график чистого дисконтированного дохода (ЧДД) для возможных вариаций модернизации котла, при различных коэффициентах оребрения (Ф), в диапазоне давлений от 60,80-101,33 кПа.

ЧДД, руб. 530000

480000

430000

380000

330000

280000

60,80 70,93 81,06 91,19 101,33

Ф=1,89 Ф=2,33 Ф=3,22 Ф=3,66

р, кПа

Рис. 1. Чистый дисконтированный доход для возможных вариаций модернизации котла

600000 500000 400000 300000 200000

500000-600000

1400000-500000

300000-400000

200000-300000

Рис. 2. Зависимость чистого дисконтированного дохода от коэффициента оребрения и давления насыщенных паров

Характер изменения ЧДД сложен, поэтому требуется многомерная оптимизация.

Расчеты интегральных показателей эффективности позволили определить области работы котла наиболее выгодные не только с технической, но и с экономической точки зрения. На рис. 2 представлена трехмерная графическая зависимость чистого дисконтированного дохода от коэффициента оребрения и рабочего давления котла.

VI. Выводы и заключение

Анализируя полученные данные можно определить рациональные значения оптимизационных параметров, при которых можно достичь максимальный технико-экономический эффект. Наибольший ЧДД наблюдается при давлении насыщенных паров p = 60,80 кПа с коэффициентом оребрения ¥ = 3,66 и определяется графическим методом.

Источник финансирования. Благодарности

Работа выполнена в рамках НИР № 17087В «Молодой ученый ОмГТУ».

Список литературы

1. Виленский П. Л., Лившиц В. Н., Смоляк С. А. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика. М.: Дело, 2002. 888 с.

2. Ткаченко А. Н. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Новокузнецк: НФИ КемГУ, 2003. 78 с.

3. Файндшмит Е. Оценка эффективности инвестиционных проектов: учеб. курс. М.: ЦКАФ,. 2012. 185 с.

4. Савчук, В. П. Управление финансами предприятия. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 480 с.

5. Slobodina E. N. The peculiarities of the boiling process at subatmospheric pressure // Procedía Engineering. 2016. № 152. Р. 400-405. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.604.

УДК 621.43 + 621.51

ВЛИЯНИЕ ТИПОВ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА В СИСТЕМЕ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ МКУ

В. Л. Юша, Г. И. Чернов, А. М. Калашников

Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия

DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-2-99-103

Аннотация - В данной работе исследуется влияния типов внешней тепловой изоляции теплообменно-го аппарата в системе рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки (МКУ) на его производительность. Цель - определение оптимального типа внешней тепловой изоляции. Актуальность - энергия, генерируемая в ДВС, может рекуперироваться обратно в установку в механической форме. Эффективность системы рекуперации тепловых потерь определяется, в первую очередь, теплообменным аппаратом. Задача - снижение внешних тепловых потерь теплообменным аппаратом. Поставленная задача решается наложением на внешнюю цилиндрическую поверхность теплообменника слоя тепловой изоляции. В данной работе моделируются в среде ANSYS CFX процессы теплообмена между горячими продуктами сгорания топлива, нагреваемым теплоносителем и наружным воздухом. В работе рассматриваются три вида наружной тепловой изоляции: твёрдая, представленная минватой, термофлексом и пенофолом; газообразная, представленная воздушной прослойкой, находящейся под вакуумом, и активная. По итогам проведённого исследования можно сделать выводы: тепловая изоляция у теплооб-менного аппарата оказывает существенное влияние на эффективность его работы (при отсутствии изоляции потери достигают 70%). Для каждого типа изоляции при увеличении её толщины потери стабилизировались на определённом уровне. Наименьшие потери из исследованного ряда изоляций достигаются при использовании активной водной изоляции (тепловые потери в этом случае снижались до 15%).

Ключевые слова: машиностроение, теплообмен, изоляция.

I. Введение

В данном исследовании выполняется оценка влияния типов внешней тепловой изоляции теплообменного аппарата в системе рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки (МКУ) на его эффективность работы. Исследование осуществляется численным способом посредством моделирования процессов