Расчет оптимального числа корпусов многокорпусной установки

В качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные технико-экономические показатели, например, стоимость единицы выпускаемой продукции, приведенный доход, приведенные затраты и др. В частности, экономически опти-мальное число корпусов многокорпусной выпарной установки можно найти по ми-нимуму приведенных затрат, которые определяют по формуле

П = К/Тн + Э,

где К – капитальные затраты, тыс. руб.; Э – эксплуатационные затраты, тыс. руб./год; Тн – нормативный срок окупаемости, который можно принять равным 5 годам.

Капитальные затраты, зависящие от числа корпусов n, складываются из стои-мости всех корпусов – nЦк, подогревателя исходного раствора – Цп, вакуум-насоса – Цвн, арматуры, трубопроводов, КИП и вспомогательного оборудования (например, конденсатоотводчиков) – Ца, а также затрат на доставку и монтаж оборудования, устройство площадки, фундамент здания и пр. – Цм.

С увеличением n наиболее существенно возрастает стоимость самих корпусов Цк вследствие роста температурных потерь во всей установке и непропорционально-го уменьшения полезной разности температур, приходящейся на один корпус. Рас-тут также затраты на арматуру, трубопроводы, КИП и вспомогательное оборудова-ние, а также затраты на доставку и монтаж оборудования. Эти затраты принято определять в долях стоимости основного оборудования. Для многокорпусной вы-парной установки их можно приближенно принять равными 60–80 % от стоимости корпусов:

Ца + Цм = 0,7 nЦк.

Другие слагаемые капитальных затрат изменяются с ростом числа корпусов менее значительно, и при минимизации приведенных затрат их можно не учитывать. В частности, стоимости подогревателя и насоса увеличиваются, так как с увеличе-нием n растут температура и давление в первом корпусе. Стоимости же барометри-ческого конденсатора и вакуум-насоса уменьшаются, так как уменьшается количе-ство вторичного пара в последнем корпусе.

В установках с принудительной циркуляцией раствора в стоимость установок должна быть включена стоимость осевых циркуляционных насосов. Однако она со-ставляет незначительную долю от стоимости самих корпусов, и ее также можно не учитывать.

Таким образом, капитальные затраты, существенные для решения задачи вы-бора оптимального числа корпусов, определяются по уравнению

К = 1,7 nЦк.

Эксплуатационные расходы Э включают годовые амортизационные отчисле-ния и затраты на ремонт, определяемые в долях от капитальных затрат коэффициен-тами Ка и Кр, а также затраты на пар и электроэнергию:

Э = (Ка + Кр ) К + [(D+Dп) ЦD + (nNц.н + Nн + Nвн) Цэ]τ.

Для приближенных расчетов можно принять Ка = 0,1 год-1, Кр = 0,05 год–1, где число часов работы в год непрерывно действующего оборудова-ния τ = 8000 ч/год. В уравнении D и Dп – расходы (в т/ч) пара, подаваемого в первый корпус установки и в предварительный подогреватель; Nц.н, Nн и Nвн – расходы элек-троэнергии (кВт), затрачиваемой циркуляционными насосами , насосом подачи исходного раствора и вакуум-насосом; ЦD и Цэ – стоимости 1 т па-ра и 1 кВт·ч электроэнергии (тыс. руб.).

Наибольшие затраты приходятся на греющий пар D, подаваемый в первый корпус установки и в подогреватель Dп, причем с увеличением достигается суще-ственная экономия лишь пара на выпаривание, а расход пара на подогрев исходного раствора до температуры кипения даже несколько возрастает за счет увеличения давления в первом корпусе.

Расходы на электроэнергию в установках с принудительной циркуляцией рас-твора в корпусах возрастают пропорционально числу корпусов: nNц.н. В установках с естественной циркуляцией они незначительны (только на подачу раствора в пер-вый корпус и поддержание вакуума), мало зависят от числа корпусов и в расчетах приведенных затрат с целью оптимизации могут не учитываться.

Стоимость одного корпуса выпарной установки Цк определяется как произве-дение цены единицы массы аппарата на его массу. Цена единицы массы выпарного аппарата в рублях за 1 т определяется в соответствии с Прейскурантом № 23-03, 1981 г.Масса аппаратов зависит от их номинальной поверхности теплопередачи; ее принимают ближайшей к большей, полученной в результате технологического рас-чета. Массу труб Мтр в греющих камерах можно приближенно определить по урав-нению

Мтр = ρстδтрF = 7850 · 0,002F = 15,7F,

где F – номинальная поверхность теплопередачи, м2; δтр – толщина стенок труб, м; ρст – плотность стали, кг/м3.

Цены греющего пара ЦD и электроэнергии Цэ различны в зависимости от их параметров и региона энергопотребления. (Для ориентировочных расчетов можно принять ЦD = 4,5 руб. за 1 т, Цэ = 1,5 коп. за кВт·ч).

47 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *