Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

Государственный университет управления

Институт государственного управления и права

Кафедра государственного и муниципального управления

Курсовой проект

по дисциплине:

«Энергоснабжение»
на тему:

«Технико-экономическое обоснование системы теплоснабжения города»


                                                    

 Выполнила:

 студентка ИГУиП УГХ  4-1

Баладжанова Туркян

Проверил:

Аксенов Ю.В.


Москва 2011 год

Содержание

Введение.. 3
1.  Характеристика города(региона) 4

2.    Расчет расходов тепловой энергии на бытовые и технологические нужды.. 11

3. Построение графиков расхода тепловой энергии на бытовые и технологические нужды………………………...17

4.  Проектирование вариантов схемы централизованного теплоснабжения города. 22

5.  Технико-экономическое обоснование и выбор рациональной схемы теплоснабжения  города. 25

Заключение. 29

Список используемой литературы.. 30


Введение.

Современный Тольятти – это около 60 крупных и средних промышленных предприятий, более 2 тысяч предприятий малого и среднего бизнеса. В Тольятти производится больше половины промышленной продукции области, это 2% от общего объёма продукции России. Развитая инфраструктура и стабильность делают Тольятти деловым и промышленным центром Самарской губернии.

Основу экономики города составляет промышленность, представленная 5 отраслями: машиностроительной, химической, стройиндустрии, энергетической, пищевой. Основу экспорта составляют каучук синтетический, минеральные удобрения, сульфат аммония, капролактам, карбомид, аммиак, фосфор, электро-техническое оборудование, автомобили «Лада», «Нива», «Шевроле».

В городе создана широкая сеть муниципальных образовательных учреждений. В городе активно работают 99 муниципальных и 65 ведомственных детских садов; около 100 муниципальных общеобразовательных школ, в том числе 8 гимназий, 9 лицеев, 8 школ с углубленным изучением отдельных предметов, а также 10 негосударственных общеобразовательных учреждений, в том числе православная классическая гимназия.

Три района Тольятти разделены лесным массивом, благодаря этому он раскинулся вдоль Волги на 48 км. Лес занимает 1/3 площади Тольятти – более 8 тысяч гектаров. Пригородный лес часто посещается горожанами. Благодаря лесу на каждого жителя Тольятти приходится 44 кв.м зелени.

Современный Тольятти — это крупный промышленный и экономический центр, играющий существенную роль в экономике как страны, так и региона.

 Будущее города будет определяться степенью структурной перестройки его территориально-хозяйственного комплекса, уменьшения влияния на жизнь города сферы материального производства, рост занятости населения в отраслях непроизводственной сферы, развития передовых технологий, наукоемких производств, сферы услуг, электронных средств связи и средств массовой информации, гуманитарной культуры и образования.

Целью курсового проекта является технико-экономическое обоснование системы теплоснабжения города Тольятти.

1.Характеристика города

1.1.Общие сведения

Дата образования города Тольятти: 20 июня 1737год (до 1964 — Ставрополь).

Расположение: 

Город расположен в среднем течении реки Волги на её левом берегу в 70 км вверх по течению от Самары. Общая протяжённость границ города — 149 км, на которых он граничит со Ставропольским районом Самарской области и городом Жигулёвском.

Южная граница города примыкает к приплотинному участку Куйбышевского водохранилища. К северу и западу от города расположены сельскохозяйственные поля. К востоку, а также в центре города находятся лесные массивы. На противоположном берегу Волги находятся город Жигулёвск и Жигулёвские горы.

Город расположен непосредственно на границе трёх физико-географических районов: Самарской Луки, Мелекесского низменного Заволжья и лесостепного Заволжья весьма различных между собой по рельефу, флоре, фауне, ведению хозяйства и т. д. Однако все районы в значительной части попадают в зону влияния такого крупного города как Тольятти.

Площадь городской территории равна 31 479 га. В границы города входят: селитебные территории площадью 5270 га (16,7 %); промышленно-коммунально-складские зоны — 5532 га (17,6 %); территория внешнего транспорта — 1032 га (3,3 %); городские леса — 8042 га (25,5 %); земли сельхозиспользования — 724 га (2,3 %).

Плотность населения города Тольятти: 2292,2 чел./км².

Территория города и административно-территориальное деление:

Муниципальное образование городской округ Тольятти, занимает общую площадь 314,8км² с населением 721 752тыс. чел.

Административно город разделён на 3 района (численность населения на 1 января 2009):

Ø     Автозаводский район (или Новый город) — 439 748 жителей;

Ø     Комсомольский район (или Комсомольск) — 109 909 жителей;

Ø     Центральный район (или Старый город) — 157 348 жителей.

Главой местного самоуправления в Тольятти является мэр, избираемый жителями один раз в четыре года всеобщим тайным голосованием.

Районами города руководят назначаемые мэром главы администрации.

Проектная численность населения  721 800 человек

Средняя жилищная обеспеченность  20,8 м²/ чел

Среднесуточный расход горячей воды.

  Максимально-часовой расход тепла в городе составляет по горячей воде – 896,2 Гкал/ч, в т.ч.

- промышленности – 162,7 Гкал/ч

- жилищно-коммунальному сектору – 735,5 Гкал/ч




Цена топлива в городе

а) твердого

Розничные цены в рублях за 1 тонну: 

Уголь рядовой - 2150

б) газообразного

№ п/п	Наименование	Розничная цена руб./кг
1.	Сжиженный газ из групповых газовых резервуарных установок	14,37
2.	Сжиженный газ в баллонах с доставкой до потребителя	25,37

Промышленность и инфраструктура:

Современный Тольятти – это около 60 крупных и средних промышленных предприятий, более 2 тысяч предприятий малого и среднего бизнеса. В Тольятти производится больше половины промышленной продукции области, это 2% от общего объёма продукции России. Развитая инфраструктура и стабильность делают Тольятти деловым и промышленным центром Самарской губернии.

Основу экономики города составляет промышленность, представленная 5 отраслями: машиностроительной, химической, стройиндустрии, энергетической, пищевой. Основу экспорта составляют каучук синтетический, минеральные удобрения, сульфат аммония, капролактам, карбомид, аммиак, фосфор, электро-техническое оборудование, автомобили «Лада», «Нива», «Шевроле».

Градообразующим предприятием является ОАО «АВТОВАЗ». Также в городе расположен автомобильный завод компании «GM-АВТОВАЗ» и множество предприятий по производству автокомпонентов и материалов, крупнейшими из которых являются «АвтоВАЗагрегат» и «ВазИнтерСервис»

Источниками электрической и тепловой электроэнергии Тольятти являются две ТЭЦ: Тольяттинская ТЭЦ и ТЭЦ Волжского автозавода, которые обеспечивают энергией все промышленные предприятия города и его население. Обе тепловые электростанции входят в состав Волжской территориальной генерирующей компании. Расположенная в соседнем Жигулёвске гидроэлектростанция, входящая в состав ОАО «РусГидро», является генерирующей компанией оптового рынка электроэнергии России.

В процентном соотношении по видам промышленного производства ситуация в городе складывается следующим образом:

Ø     Производство транспортных средств оборудования — 75,9 %; из них:

·        отгрузка легковых автомобилей — 71,5 %:

·        отгрузка частей и принадлежностей автомобилей и их двигателей — 28,2 %;

Ø     Химическое производство — 18,1 %;

Ø     Пищевая промышленность — 1,8 %;

Ø     Производство электрооборудования — 1,2 %;

Ø     Производство резиновых и пластмассовых изделий — 0,6 %;

Ø     Производство минеральных продуктов — 0,6 %;

Ø     Производство машин и оборудования — 0,6 %;

Остальные производства не превышают 0,5 % и в сумме составляют 1,2 процента.

Объем отгруженных товаров собственного производства, выполнено работ и услуг собственными силами по обрабатывающим производствам за 2009 год 155 млрд рублей, в том числе производство транспортных средств оборудования — 66,2 %.

В Тольятти насчитывается примерно 12,6 тыс. индивидуальных предпринимателей, большинство из которых (70 %) оказывает услуги в сфере оптовой и розничной торговли, а также ремонте автотранспортных средств и бытовой техники. Также насчитывается 8,4 тыс. предприятий малого бизнеса, доля которых в общем количестве организаций составляет 32,4 %.

В среднем на 1000 жителей приходится 12 малых предприятий. Численность постоянно работающих на них составляет 54,1 тыс. человек. В среднем, одно малое предприятие даёт 6 рабочих мест. За первое полугодие 2007 года отгрузка малыми предприятиями товаров (работ, услуг) собственного производства составила 9,6 % от общего объёма по городу.

Оборот розничной торговли в первом полугодии 2007 года составил 126 911 млн рублей, удельный вес розничной торговли Тольятти в объёме торговли Самарской области составляет 40 %. По объёму розничного товарооборота на душу населения Тольятти опережает административный центр области Самару. Оказано услуг населению на 19 797 млн. рублей.

Жители Тольятти по основным возрастным группам(%):

Возрастные группы	1979	1999	2002	2003	2004
В детском и юном возрасте	28,8	20,4	18,7	17,2	16,6
Трудоспособном	64,8	65,5	66,3	66,7	67
Старше трудоспособного	6,9	14,3	15,0	16,1	16,4

1.2 Климатические условия

В Тольятти континентальный климат с жарким летом и холодной зимой. Однако он заметно смягчается Куйбышевским водохранилищем, непосредственно влияющим на территории на расстоянии 1-3 км (Комсомольский и Автозаводский районы города, Центральный район только в районе Портпосёлка). Значительно влияют на климат особенности планировки города, состоящего из обособленных районов, разделённых лесными массивами. Влияние рельефа на микроклимат несущественное из-за его слабой выраженности.

Средняя температура января −10,6 °C, средняя температура июля +20,9 °C. Абсолютный максимум температуры зафиксирован 2 августа 2010 г. и равнялся +40,5 °C. Предыдуший рекорд составлял +39 °C (июль 1984 г.). Абсолютный минимум −43,4 °C (1 января 1979 г.). Среднегодовая температура — +5,1 °C. Разница между температурой в городе и на прилегающих территориях в среднем составляет 1,2 °C и 4,5 °C зимой.

Количество солнечных часов (дней) в году — 2113 часов (285 дней).

Время ледостава на водоёмах города — ноябрь, декабрь. Время вскрытия льда — начало апреля. Продолжительность периода с постоянным снежным покровом — 143 дня. Средняя высота снежного покрова достигает 33 сантиметров, рекордной была зима 1975—1976 годов, когда толщина снежного покрова достигала 88 см. Заморозки возможны до середины мая.

Среднее количество осадков — 492 мм в год, из которых треть приходится на холодное время года. Характерны большие колебания годовых (от 355 мм 1965 году до 615 мм в 1966 году) и месячных сумм осадков, частые засушливые периоды, случаются засухи. Всё это позволяет отнести территорию города к зоне рискованного земледелия.

В городе из-за загрязнения атмосферы туманы встречаются вдвое чаще, чем в окрестностях, на 20-30 мм выше уровень осадков, но относительная и абсолютная влажность на 5-10 % ниже (выпавшая влага быстрее испаряется с асфальта или удаляется ливневой канализацией). В целом влажность воздуха в Тольятти составляет 80-85 % зимой и 55-70 % в тёплый период.

Роза ветров города характеризуется следующим образом: в холодный период года преобладают ветра южного и юго-западного направления, в тёплый — западного и северо-западного. Среднегодовая скорость ветра около 3,9 м/с. Среднемесячные скорости ветра изменяются от 3,2-3,5 м/с (июнь — август месяцы) до 4,6 м/с (октябрь месяц). Среднегодовая повторяемость штилей составляет 13 %, ветров до 1 м/сек. — 27 %, а повторяемость ветров в 7 м/с и выше составляет 5 %.

Продолжительность отопительного сезона: 4872 часов (203 суток).

Расчетные температуры наружного воздуха:

                  а) для систем отопления (t^p_н.о.)  -26˚С

                  б) вентиляции (t^p_н.в.) -14˚С
Таблица 2. Среднемесячная температура наружного воздуха в течение отопительного периода

Показатель	Янв	Фев	Апр	Май	Окт	Ноя	Дек
Средняя температура, °C	−10,6	−10,1	6,8	14,6	5,4	−2,3	−7,4

Тип рельефа:

Рельеф городской территории определяется нахождением города в Среднем Заволжье (часть Русской равнины). Согласно тектонической схеме Тольятти находится в пределах Ставропольской депрессии, по структурно-тектоническому признаку в соответствии со схемой регионального инженерно-геологического районирования Русской платформы рассматриваемая территория входит в пределы Уральской антеклизы.

Волга в течение миллионов лет, подчиняясь закону Бэра, смещается в западном направлении, подмывая Жигулёвские горы. Таким образом на левом берегу реки образовалась серия аккумулятивных террас. I и II подпойменные террасы затоплены Куйбышевским водохранилищем. III подпойменная терраса в рельефе выражена слабо, её условно отмечают в южной части Комсомольского района. В основном город расположен на поверхности IV (Хазарской) и V (Бакинской) надпойменных террас. Третья терраса Четвёртая надпойменная терраса шириной 12-15 км относительно ровная с уклоном в сторону Волги, сложена суглинками, глинами, песками. В районе водохранилища береговой склон сильно изрезан оврагами. Пятая надпойменная терраса вытянута вдоль Волги полосой шириной до 30 км. Сложена в основном песчано-супесчаными отложениями, с прослоями суглинков.

Преобладающий тип почв:  песчаные почвы
Растительность: Тольятти расположен на границе лесостепной и степной зон. Все три района города окружены лесами: преимущественно сосновыми на западе, дубовыми, осиновыми, берёзовыми, липовыми на юге.

В Жигулёвских горах растут уникальные растения: гвоздика волжская молочай жигулёвский, тимьян жигулёвский и десятки других.

Из-за особенностей геологической истории и своеобразных почвенно-климатических условий в Жигулёвских горах сформировались необычные природные сообщества, включающие не только лесостепные, но и таёжные, степные а также азиатские виды растений и животных.
Полезные ископаемые:

Месторождений полезных ископаемых на территории Тольятти не зарегистрировано.


1.2.Данные для расчета курсового проекта

Таблица 1. Исходные данные к курсовому проекту.

№ п/п	Показатели	Обозначения	Ед. измерения	Кол-во ед. измерения
1	Район расположения города	-	Область, край, город	Самарская область, г.Тольятти
2	Проектная численность населения	N	тыс. чел.	721,8
3	Средняя жилищная обеспеченность	f	м2жил.пл./чел.	20,8
4	Объемный коэффициент для жилых зданий	k	м3/м2жил.пл.	5, 8
5	Отопительная хар-ка: а) жилых зданий б) общественных зданий	q ж q о	кДж/м3 ч 0С	2,1 1,7
6	Коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централиз-х источников: а) для отопления б) для горяч. водоснабжения	m о m г	- -	0,9         0,6
7	Среднесуточный расход горячей воды	a	л/чел.	100
8	Тепловые нагрузки промышленных предприятий а) максимал. для технологии производства б) расчетная для отопления в) расчетная для вентиляции г) среднечасовая для горячего водоснабжения	Q р т Q р о.п . Q р в.п . Q ср. г.п.	ГДж/ч % от Q р о. % от Q р в. % от Q ср г.з.	590 10 30 40
9	Число часов работы в году с максимальной нагрузкой технологии производства	h т max	ч	5600
10	Цена топлива а) твердого б) газообразного	c т c г	руб./т.у.т руб./т.у.т.	4726,47 3723,84

2. Расчет расходов тепловой энергии на бытовые и технологические нужды городских потребителей.

2.1. Расчет максимального часового расхода тепловой энергии на отопление в
жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ)

Q
^р
_о
= (
V
_ж
*
q
_ж
+
V
_о
*
q
_о
)*(
t
^р
_в
–
t
^р
_н.о.
)*10^-6 ГДж/ч, (1)

где:

         q
_{ж, о} – отопительная характеристика соответственно жилых и

                    общественных зданий, кДж/м³ч⁰С

                    q_ж = 2,1 кДж/м³ч⁰С(исх. Данные),

                    q_о = 1,7 кДж/м³ч⁰С(исх. Данные).

         t
^р
_в
– расчетная температура воздуха внутри помещения, равна 18⁰С.

         t
^р
_н.о.
- расчетная температура наружного воздуха, равна -26⁰С.     

        
V
_ж – кубатура жилых зданий, отапливаемых источников

                  теплоснабжения, м³.          

V
_ж
=
N
*
f
*
k
*
m_o


N -Проектная численность населения.  

f- Средняя жилищная обеспеченность

K -Объемный коэффициент для жилых зданий

m_o - Коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централиз-х источников:

V
_ж
= 721800 человек * 20,8 м²жил.пл./чел * 5,8 м³/м²жил.пл. * 0,9= 78370156,8 м³           



  V
_о
 - кубатура общественных зданий, м³.

                 

   
V
_о
= 78370156,8 м³ * 0,2 = 15674031,36м³              


Следовательно, 

Q
^р
_о

= (78370156,8 м³ * 2,1 кДж/м³ч⁰С + 15674031,36м³ * 1,7 кДж/м³ч⁰С) * (18⁰С+26  ⁰С)*10^-6 ГДж/ч = 8413,8 ГДж/ч
2.2. Расчет максимального часового расхода тепловой энергии на вентиляцию помещений



Q
^Р
_в
=
V
_в
*
m
*
c
_в
*(
t
^р
_в
–
t
^р
_н.в.
)*10^-6 ГДж/ч, (2)

где:

V
_в
– объем вентилируемых зданий, м³.       

V
_в
=0,8*
V
_о

V в = 15674031,4 м3 * 0,8 = 12539225,1 м3

m – Кратность обмена воздуха в помещении 1/ч. Принимается от 0,8 до 1 раз в час.

с_в
– удельная теплоемкость воздуха, равная 1,3 кДж/м^{3  0}С;

t
^р
_н.в
– расчетная температура наружного воздуха для систем

          вентиляции, равна -14 ˚С

Получается, максимально-часовой расход теплоты для вентиляции общественных зданий



Q
^р
_в
=12539225,1 м³  * 1/ч * 1,3 кДж/м^{3  0}С * (18⁰С +14˚С) *10^-6 ГДж/ч = 521,6

ГДж/ч


2.3 Расчет тепловых нагрузок на бытовые нужды городских потребителей (население) горячего водоснабжения (ГВС) города.

Он условно делится на:

§        Зимний;

§        Летний.

2.3.2
Среднечасовой расход тепловой энергии (на бытовые нужды) на горячее водоснабжение в зимний период.
Q
^ср
_г.з.
= (а*
N
_г
*
c
*(
t
_г
–
t
_х.з.
))/24*10^-6 ГДж/ч
,(3)



где:

а – среднесуточный удельный расход горячей воды, равный 100 л/чел.(таб. 1)

N
_г
=
N
*
m
_г
– количество жителей, пользующихся горячим водоснабжением от  централизованных источников, чел.

m
_г
– коэффициент охвата жилого фонда теплоснабжением от централизованных источников для горячего водоснабжения, принимается 0,6

с – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/кг⁰С.

t
_г
– температура горячей воды, равна 65⁰С.

t
_х.з.

– температура холодной водопроводной воды в зимний период,

        равна 5⁰С.

Q
^ср
_г.з.

= (100 л/чел*721800 человек*0,6*4,2 кДж/кг⁰С*(65⁰С-5⁰С)) /24*10^-6 ГДж/ч =454,7 ГДж/ч

2.3.3 Среднечасовой расход тепловой энергии
(на бытовые нужды) на горячее водоснабжение в летний период

меньше зимнего на 30-40%.Это вызвано уменьшением численности  населения города в летний период, снижением расхода горячей воды и повышением температуры холодной водопроводной воды до 15⁰С.

Принимаем 60%



Q
^ср
_г..л.
= 0,6* Q^ср_г.з.= 0,6*454,7ГДж/ч = 272,8 ГДж/ч



2.3.4 С учетом промышленных предприятий
.

Расчетно-часовые расходы тепловой энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в курсовом проекте необходимо определить по городу в целом с учетом промышленных потребителей. Данные о размерах тепловых нагрузок промышленных предприятий приводятся в задании к курсовому проекту (табл.1).

Среднечасовой расход тепловой энергии на отопление с учетом промышленных предприятий будет:



Q
^р
_о.с
=
Q
^р
_о
+(0,1-0,15)
Q
^р
_о

Q
^р
_о.п.
= 10%

         
Q
^р
_о.с

= 8413,8 ГДж/ч +0,1*8413,8 ГДж/ч = 9255ГДж/ч

Среднечасовой расход тепловой энергии в летний период на горячее водоснабжение с учетом промышленных предприятий будет:
Q
^ср
_г.л.с
=
Q
^ср
_г.л.
+ (0,3-0,4)
Q
^ср
_г.л 

Q
^ср
_г.п.
= 40%

          
Q
^ср
_г.л.с
= 272,8ГДж/ч + 0,4*272,8ГДж/ч =
382
ГДж/ч
Среднечасовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение по городу в целом (с учетом промышленных предприятий) в зимний период будет:
Q^ср_г.з.с = Q^ср_г.з +(0,3-0,4) Q^ср_г.з 

Q^ср_г.п. = 40%

Q
^ср
_г.з.с
= 454,7ГДж/ч+0,4*454,7 ГДж/ч = 636,6 ГДж/ч

Среднечасовой расход тепловой энергии на вентиляцию с учетом промышленных предприятий будет:
Q
^р
_в.с
=
Q
^р
_в
+(0,3-0,4) 
Q
^р
_в


Q
^р
_в.п.
= 30%
        
Q
^р
_в.с
= 521,6 ГДж/ч +0,3* 521,6 ГДж/ч = 678,1ГДж/ч
2.4. Среднемесячные расходы теплоты для бытовых нужд городских потребителей (отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) рассчитываются по формулам:

2.4.1. Среднемесячные расходы теплоты для бытовых нужд городских потребителей
(отопление, вентиляция и горячее водоснабжение) для летнего периода (Летом только горячее водоснабжение. С учетом промышленных предприятий):
Q_j

=
Q
^ср
_{г.л. с}
*
n
_г
j

,гДж
 
(г.л. –горячее водоснабжение в летний период) (9)

где:

Q
^ср
_г.л.с - Среднечасовой расход тепловой энергии в летний период на горячее водоснабжение с учетом промышленных предприятий,

n
_г
j

- продолжительность работы систем горячего водоснабжения в течение каждого j‑го месяца, ч. Принимается для систем отопления и горячего водоснабжения круглосуточная работа, а для вентиляции - в среднем 12 часов в сутки. В июне регламент – 15 дней.

Рассчитывается Q_j на каждый летний месяц.