Экономическое обоснование установки теплообменника для подогрева воды

Федеральное агентство по образованию

Белгородский Государственный Технологический Университет

им. В.Г. Шухова

Кафедра менеджмента и внешнеэкономической деятельности

Курсовая работа

«Экономическое обоснование установки теплообменника для подогрева воды»

Выполнил: студент группы ЭТ-32

Осьмаков А.Ф.

Принял: к.э.н., доцент Гоз И.Г.

Белгород 2007

Введение

Промышленность строительных материалов занимает особое место в народном хозяйстве как одна из ведущих отраслей промышленности и высокая составная часть материальной базы капитального строительства. От темпов роста производства стройматериалов зависят масштабы капитального строительства, его экономичность и технический уровень, сроки возведения зданий и сооружений.

В свою очередь объемы, структура, характер и размещение капитального строительства, а также технический прогресс в строительстве, связанный с превращением строительной площадки в монтажную, обусловливает необходимость коренного изменения в структуре производства строительных материалов, в установлении различных темпов роста отдельных стройматериалов в стране в целом и по отдельным регионам. В последнее время все шире применяются новые виды строительных материалов: полимерные, теплоизоляционные материалы c плотностью от 30 до 200 кг/м3, легкие металлические конструкции, конструкции на основе легких заполнителей и ячеистых бетонов, позволяющих снижать массу зданий и сооружений. Все это создает предпосылки для более высоких темпов развития производства новых строительных материалов по сравнению с традиционными.

Вместе с тем все большую актуальность в промышленности строительных материалов приобретает проблема энергосбережения, так как цена энергоресурсов постоянно растет, увеличивается себестоимость продукции, тем более что эта промышленность использует энергетические технологии.

В предлагаемой работе будет произведена оценка экономической эффективности утилизации теплоты теряемой с газами, отходящими из регенераторов ванной стекловаренной печи.

Краткое описание тепло-технологического производства

Стекловаренные печи занимают особое место в производстве строительных материалов не только по широте их применения, разнообразию типов, конструктивных схем и режимов тепловой работы, но и по сложности протекающих в них тепло-технологических процессов, что в итоге приводит к их довольно низкой тепловой эффективности.

Крупные ванные печи используют при варке и механизированной выработке листового, сортового и тарного стекла.

Производительность стекловаренных печей:

для выработки сортовой посуды и стеклотары 50-100 тонн в сутки;

для производства листового стекла 100-400 тонн в сутки.

Тепловой КПД ванных печей для выработки листового стекла составляет 20-25%. Современные проточные пламенные ванные печи характеризуются следующими показателями:

удельный расход теплоты 7500 – 10000 кДж на 1кг. стекла,

удельный съем стекломассы с 1 м2 поверхности варочного бассейна печи свыше 2800 кг. в сутки.

Теоретически на 1 кг. стекла необходимо 1000-1200 кДж теплоты, т.е. 10-12% от общего расхода теплоты. Остальная теплота – потери, основными из которых являются потери в окружающую среду с отходящими газами.

В предлагаемой курсовой работе, будет произведена попытка по утилизации части теплоты, теряемой с отходящими газами.

Технико-экономическое обоснование необходимости внедрения тепло-технологического оборудования

Существующие стекловаренные печи были спроектированы в большинстве своем, достаточно давно, без учета необходимости максимальной экономии энергоресурсов. В частности потери в окружающую среду составляют до 65% от тепла выделяющегося при сгорании топлива. Большая доля этих потерь - потери с дымовыми газами, выходящими из регенераторов стекловаренных печей. Их температура составляет 400-500 °С. Устранить эти потери можно путем установки утилизирующего устройства для нагрева воды, т. е. рекуперативного теплообменника (см. рис. 1). Он представляет собой агрегат цилиндрической формы, состоящий из множества параллельных трубок, объединенных в единый пучок, и металлического кожуха вокруг них. По трубам течет вода, а по межтрубному пространству пропускаются дымовые газы. Наилучшая теплоотдача достигается при противотоке теплоносителей, поэтому вода течет снизу вверх, а газы наоборот - сверху вниз.

Применение данного теплообменника возможно, т. к. газы, отходящие из регенератора стекловаренной печи, достаточно чистые. В других случаях требуется еще установка специального фильтра, который бы отчистил газы перед тем, как они пойдут в теплообменник.

Рис. 1. Рекуперативный теплообменник для утилизации теплоты отходящих газов.

Основные технические параметры данного теплообменника:

производительность по теплоносителю (вода) - 50 м3/ч;

высота греющих трубок диаметром 50 ґ 2,5 мм - 4 м,

количество греющих трубок - 90 шт.

Работа системы основана на следующем:

вода, проходящая по трубкам теплообменника, воспринимает тепло отходящих газов через стенки трубок и нагревается от 10 до 95 °С (ее циркуляция обеспечивается насосом GrundFos - rx100, который также поддерживает восполнение потерь в сети), затем полученную горячую воду используют для обогрева производственно-бытовых помещений.

Необходимость внедрения данного мероприятия заключается в теоретической возможности получения прибыли от утилизации теряемой теплоты.

Нижеследующие расчеты позволят оценить экономическую эффективность внедрения энергосберегающего оборудования.

Расчет капитальных затрат на внедрение энергосберегающего оборудования

I. Затраты на теплообменник

Стоимость рекуперативного теплообменника по данным завода изготовителя: Сто = 180000 руб.

Стоимость контрольно-измерительных приборов 10% от стоимости теплообменника (по данным завода изготовителя):

Скип = 0,1 Ч Сто = 0,1 Ч 180000 = 18000 руб.

Стоимость монтажа 15% от стоимости теплообменника (по данным завода изготовителя):

Смон = 0,15 Ч Сто = 0,15 Ч 180000 = 27000 руб.

Прочие расходы 10% от стоимости теплообменника (по данным завода изготовителя):

Спр = 0,1 Ч Сто = 0,1 Ч 180000 = 18000 руб.

Стоимость теплоносителя (воды):

Стн = Vтн Ч Стн = 50 Ч 13,02 = 651 руб.

где Vтн = 50 м3/ч - объем нагреваемой за час воды;

Стн = 13,02 руб/м3 - стоимость 1 м3 холодной воды.

Суммарные затраты на теплообменник:

Се1 = Сто + Скип + Смон + Спр + Стн = 180000 + 18000 + 27000 + 18000 + 651 = 243651 руб.

II. Затраты на подключение теплообменника к сети отопления

Стоимость подводящих трубопроводов:

Стр = Lтр Ч Спм = 200 Ч 85 = 17000 руб;

где Lтр= 200м - длинна труб;

Спм= 85руб - стоимость 1м труб диаметром 100мм.

Стоимость монтажа трубопровода 15% от стоимости подводящих трубопроводов (по данным завода изготовителя):

Смон = 0,15 Ч Стр = 0,15 Ч 17000 = 2550 руб.

Стоимость циркуляционного насоса по данным завода изготовителя: Снас = 15200 руб.

Суммарные затраты на теплотрассу:

Се2 = 17000 + 2550 + 15200 = 34750 руб.

III. Расчет суммарных капиталовложений

К = Се1 + Се2 = 243651 + 34750 = 278401 руб.

Расчет себестоимости продукции

Время работы установки в году определяется продолжительностью отопительного сезона, т. е. с 15 октября по 15 апреля (183 дня или 4392 часа).

I. Часовая выработка теплоэнергии:

Qч = V Ч r Ч С Ч (tвых – tвх) Ч h

где V = 50 м3/ч - объем воды; r = 1000 кг/м3 - плотность воды;

С = 1 ккал/(кгЧК) - теплоемкость воды;

tвых = 95 °С, tвх = 10 °С – соответственно температуры воды на выходе и

на входе в теплообменник; h = 95% - К.П.Д. установки.

Qч = 50 Ч 1000 Ч 1 Ч (95 - 10) Ч 0,95 Ч 10-3 = 4037,5 Мкал/ч

II. Годовая выработка теплоэнергии:

Qгод = Qч Ч 4392ч. = 4037,5 Ч 4392 Ч 10-3 = 17732,7 Гкал/год

III. Рассчитаем себестоимость теплоты по следующим статьям:

Сырье и основные материалы.

Вода для восполнения потерь в теплотрассе:

Свв = Vвв Ч Стн = 0,02 Ч 13,02 = 0,26 руб/ч

где Vвв = 0,02 м3/ч - расход восполняющей воды;

Стн = 13,02 руб/м3 – стоимость 1м3 холодной воды,

удельная стоимость воды на единицу продукции (теплоэнергии):

Сввед = Свв / Qч = 0,26 / (4037,5 Ч 10-3) = 0,064 руб/Гкал

удельная стоимость воды на годовую выработку теплоэнергии:

Сввгод = Сввед Ч Qгод = 0,064 Ч 17732,7 = 1134,89 руб/год

Расход тепловой энергии.

Себестоимость теплоты отходящих газов 9 % от их полной стоимости.

Производительность печи Р = 200 000 кг стекломассы в сутки;

Удельный расход теплоты Gуд = 9 000 кДж на 1 кг стекломассы;

Теплотворная способность газов Qг = 35 000 кДж/м3;

Тогда, удельный расход топлива равен:

Gтоп = (Gуд Ч P) / Q = (9000 Ч 200000) / 35000 = 51428 м3/сутки;

Расход отходящих газов в 13 раз больше расхода топлива:

Gотх. г. = 13 Ч Gтоп = 13 Ч 51428 = 668564 м3/сутки = 2,9 Ч 109 м3/год;

Энтальпия газа при температуре входа отходящих газов в теплообменник (Т1= = 400 0С) равна I1 = 1033 кДж/м3 и выхода из него (Т2 = 100 0С) I2 = 693 кДж/м3, разность энтальпий будет равна:

I = I1 – I2 =1033 – 693 = 340 кДж/м3;

Таким образом, расход тепловой энергии на годовой выпуск будет равен:

Cт. энгод. = 0,09ЧGотх. г.Ч I Ч 227,5 / (4,19 Ч 106) = 0,09 Ч 2,9Ч109 Ч 340 Ч 227,5/(4,19 Ч 106)= = 4818221,96 руб/год, где

отпускная стоимость теплоты устанавливаем на уровне среднерыночной без учета НДС на 1 декабря 2003 года - 325 руб/Гкал. Внутри предприятия стоимость составляет 70% от данной, т. е. – 227,5 руб/Гкал

Расход тепловой энергии на единицу продукции будет равен:

Ст.энед = Cт. энгод/Qгод = 4818221,96 / 17732,7 = 271,71 руб/Гкал

Энергия на технологические цели.

Электроэнергия, потребляемая насосом:

Сэн = Рэд Ч СкВтЧч = 8,5 Ч 0,92 = 7,82 руб/час

где Рэд = 8,5 кВт - мощность электродвигателя насоса;

СкВтЧч = 0,92 руб/(кВтЧч) - cтоимость 1 кВтЧч электроэнергии;

удельная стоимость электроэнергии на единицу продукции:

Сэнед = Сэн / Qч = 7,82 / (4037,5 Ч 10-3) = 1,937 руб/Гкал

стоимость электроэнергии на годовый выпуск:

Сэнгод = Сэнед Ч Qгод = 1,937 Ч 17732,7 = 34348,24 руб/год

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования:

4.1. Затраты на содержание и текущий ремонт оборудования оцениваются ежегодно в размере 12% от капитальных затрат:

Ссодгод = 0,12 Ч K = 0,12 Ч 278401 = 33408,12 руб/год

затраты на единицу продукции:

Ссодед = Ссодгод / Qгод = 33408,12 / 17732,7 = 1,884 руб/Гкал

4.2. Амортизация основных фондов рассчитывается из нормы амортизации в 16,67% (срок службы теплоэнергетического оборудования 6 лет):

Сагод = (К Ч На) / 100 = (278401 Ч 16,67) / 100 = 46409,45 руб/год

амортизация основных фондов на единицу продукции:

Саед = Сагод / Qгод = 46409,45 / 17732,7 = 2,617 руб/Гкал

Цеховые расходы оцениваются в размере 15% от суммы всех предыдущих статей:

Сцед = 0,15 Ч (Сввед + Ст.энед + Сэнед + Ссодед + Саед) = 0,15 Ч (0,064 + 271,71 + 1,937 + 1,884 + 2,617) = 41,73 руб/Гкал

Сцгод = Сцед Ч Qгод = 41,73 Ч 17732,7 = 739985,57 руб/год

По полученным данным составим калькуляцию себестоимости теплоэнергии, при этом учитываем, что вырабатываемая теплота отпускается на сторону.

Таблица 1: Калькуляция себестоимости выпускаемой теплоэнергии. (Годовой выпуск теплоэнергии – 17732,7 Гкал)

Оценка экономической эффективности инвестиций

1.1 Выручка от подачи горячей воды на отопление составит:

Sреализ=QгодЧЦ,

где Qгод – годовая выработка теплоты, Гкал/год;

Ц – цена 1Гкал теплоты, руб. Ц=325 руб.

Sреализ=QгодЧЦ=17732,7Ч325=5763127,50руб.

Текущие расходы составляют 5673508,23 руб в год. Ставка налога на прибыль 24%. Для модернизации из фонда накопления предприятия было взято 278401 руб, причем эта сумма была перечислена сразу.

Время службы нового оборудования – 5лет.

Таблица 2

Оценка эффективности инвестиций

Проводим расчет ряда аналитических показателей:

Чистая текущая дисконтированная стоимость

Чистая текущая дисконтированная стоимость или интегральный экономический эффект – это разность совокупного дисконтированного дохода от реализации продукции за время функционирования и капитальных вложений на осуществление проектируемого мероприятия. В настоящее время ставка дисконтирования по данным ЦБ составляет 14%, учтя поправку на инфляцию, примем ставку дисконтирования 16%.

где Рt – денежные потоки, генерируемые в течение ряда лет;

r- ставка дисконтирования;

t – количество лет;

IC – размер инвестиций.

Таблица 3

Пример расчета:

NPV>0, следовательно, проект эффективен и его следует принять.

1.3. Индекс рентабельности инвестиции (PI) рассчитаем по формуле:

.

Т.к. PI>1, то проект также следует принять.

Срок окупаемости инвестиций (РР) определяем прямым подсчетом числа месяцев, в течение которых инвестиции будут погашены нарастающим итогом доходов и равен:

в первый год: 98 724,22 – 278 401 = - 179 676,78 руб.

во второй год: 85 107,09 – 179 676,78 = - 94 569,69 руб.

в третий год: 73 368,48 – 94 569,69 = - 21 201,51 руб.

в четвёртый год: 63 248,43 – 21 201,51 = 42 046,92 руб.

21 201,51/63 248,43 0,34 года 4 месяца.

Таким образом, срок окупаемости составляет 3 года и 4 месяца.

Получается достаточно большой срок окупаемости, однако, учитывая в среднем сроки окупаемости других подобных энергетических установок, можно утверждать, что проект является не очень рискованным и вполне может быть реализован.

1.5 Графическое изображение динамики показателя дисконтированного денежного дохода, рассчитанного нарастающим итогом, представляет так называемый профиль проекта.

Таблица 4

Дисконтированный денежный доход

Построение точки безубыточности (самоокупаемости)

Точка безубыточности (самоокупаемости) – это минимальный размер объема выпускаемой продукции, при котором обеспечивается «нулевая» прибыль, т.е. доходы предприятия равны текущим расходам.

Для построения графика необходимо рассчитать значение объема реализации и затрат по себестоимости, начиная с нуля и до максимального значения объема реализации.

Аналитически точка безубыточности определяется по формуле:

,

где УПост – годовой объем условно-постоянных расходов, руб;

Цреал – цена реализации единицы продукции, руб;

Спер – условно-переменные затраты на единицу продукции, руб.

К условно-постоянным расходам в нашем случае следует отнести амортизацию, расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые расходы:

УПост=79817,57+739985,57=819803,14руб.

К условно переменным затратам в нашем случае относятся затраты на сырьё и основные материалы, энергия на технологические цели, а также затраты на вторичные энергоресурсы.

Спер= 0,064+1,937+271,71=273,711 руб.

Получаем:

.

Теперь определим точку безубыточности графически, для этого необходимо построить следующие графики:

Годовой доход предприятия: Д=В1ЧЦреал;

Рис.3 График определения точки безубыточности.

1. Определим контрольные точки:

Таблица 5

2.Общие издержки:

Собщ=УПост+В1ЧСпер=819803,14+В1Ч273,711;

Определим контрольные точки:

Таблица 6

Заключение

В результате произведенных расчетов были получены следующие показатели планируемого проекта:

Таблица 7

Т.к. NPV=96571,43 и PI=1,35, т.о. NPV>0, PI>1 следовательно, проект эффективен и его следует принять.

Анализируя данные показатели, можно заключить, что данный проект является целесообразным и достаточно прибыльным. Реализация данного проекта позволит утилизировать тепло дымовых газов, ранее бесполезно теряемое, а вырученные дополнительные средства можно направить на расширение и усовершенствование основного производства.

Список используемой литературы

Волков О.И. Экономика предприятия: Учеб. – М.: ИНФРА-М, 1997.

Экономика предприятия: Учеб. Для вузов / И.Э. Берзинь, С.А. Пикунова, Н.Н. Савченко, С.Г. Фалько. – М.:Дрофа, 2003. – 368 с.:ил.

Экономика и управление теплотехнологическими системами: Методические указания. Гоз И.Г., Мукаев Ю.Ф. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ. 2002