Ο 20χρονος ορίζοντας
Ο εξοπλισμός βιομηχανικής χημικής επεξεργασίας συχνά αποσβένεται για 5-10 χρόνια, αλλά οι διεργασίες που εξυπηρετούν λειτουργούν για 20-30 χρόνια ή περισσότερο. Μια επιλογή εναλλάκτη θερμότητας που έγινε σήμερα δεσμεύει την εγκατάσταση σε μια σειρά μελλοντικών δαπανών-αγορές αντικατάστασης, εργασία εγκατάστασης, συντήρηση και χρόνο διακοπής λειτουργίας- που εκτείνονται πολύ πέρα από την περίοδο απόσβεσης.
Μια ανάλυση κόστους κύκλου ζωής 20 ετών αποτυπώνει την πλήρη δέσμευση κόστους. Η κανονικοποίηση του κόστους ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας επιτρέπει τη δίκαιη σύγκριση μεταξύ διαφορετικών υλικών με διαφορετικές απαιτήσεις επιφάνειας για το ίδιο καθήκον θερμότητας.
Ένας εναλλάκτης θερμότητας PTFE, με τη χαμηλότερη θερμική του αγωγιμότητα, απαιτεί περίπου 3,5 τετραγωνικά μέτρα επιφάνειας για να παρέχει την ίδια λειτουργία 50 kW που προσφέρει ένας εναλλάκτης από ανοξείδωτο χάλυβα με 1,0 τετραγωνικό μέτρο. Η κανονικοποίηση αντιπροσωπεύει αυτή τη διαφορά, εκφράζοντας το κόστος σε δολάρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά έτος, επιτρέποντας την άμεση σύγκριση της οικονομικής απόδοσης κάθε τετραγωνικού μέτρου εγκατεστημένης επιφάνειας.
Ο καταρράκτης αντικατάστασης
Πάνω από 20 χρόνια στην υπηρεσία διαβρωτικού οξέος, ο αριθμός αντικατάστασης για διαφορετικά υλικά είναι εντελώς διαφορετικός. Ένας εναλλάκτης 316L από ανοξείδωτο χάλυβα, με τυπική διάρκεια ζωής 2-3 χρόνια πριν από την αστοχία των λακκών, απαιτεί 7-9 αντικαταστάσεις για 20 χρόνια. Ένας εναλλάκτης τιτανίου Βαθμού 2, διάρκειας 4-6 ετών σε λιγότερο επιθετικό σέρβις, απαιτεί 3-4 αντικαταστάσεις. Ένας εναλλάκτης PTFE, με διάρκεια ζωής 15-20 χρόνια, απαιτεί μηδέν ή μία αντικατάσταση.
Κάθε αντικατάσταση συνεπάγεται όχι μόνο το κόστος του εξοπλισμού αλλά και την εργασία εγκατάστασης, τις τροποποιήσεις των σωληνώσεων εάν η αντικατάσταση δεν είναι πανομοιότυπη διαστάσεων και τον χρόνο διακοπής της παραγωγής. Το σωρευτικό κόστος πολλαπλών αντικαταστάσεων υπερκαλύπτει το πλεονέκτημα της αρχικής τιμής αγοράς των φθηνότερων μεταλλικών εναλλακτών.
Το κανονικοποιημένο κόστος κύκλου ζωής ανά τετραγωνικό μέτρο ανά έτος καταγράφει όλα αυτά τα κόστη αντικατάστασης και τα εκφράζει ως ετήσιο κόστος ιδιοκτησίας για κάθε τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας.
Πίνακας 1: Κόστος κύκλου ζωής 20 ετών ανά τετραγωνικό μέτρο (50 kW Δυνατότητα, 15% H2SO4 στους 70 βαθμούς )
| Στοιχείο κόστους | Ανοξείδωτο ατσάλι 316L | Titanium Grade 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Απαιτούμενη επιφάνεια (m²) | 1.0 | 1.0 | 3.5 |
| Κόστος εξοπλισμού ανά m² | $3,500 | $4,500 | $2,700 |
| Τυπική διάρκεια ζωής (έτη) | 2.5 | 5 | 18 |
| Αντικαταστάσεις άνω των 20 ετών | 7 | 3 | 0,1 (ουσιαστικά 0) |
| Συνολική δαπάνη εξοπλισμού άνω των 20 ετών (ανά m²) | $28,000 | $18,000 | $2,700 |
| Κόστος εγκατάστασης ανά αντικατάσταση (ανά m²) | $1,200 | $1,400 | 800 $ (μία- φορά) |
| Συνολικό κόστος εγκατάστασης άνω των 20 ετών (ανά m²) | $9,600 | $5,600 | $800 |
| Ετήσια συντήρηση ανά m² (επιθεώρηση, καθαρισμός) | $180 | $140 | $30 |
| Κόστος συντήρησης 20 ετών ανά m² | $3,600 | $2,800 | $600 |
| Χρόνος διακοπής λειτουργίας ανά αντικατάσταση (ώρες) | 6 | 6 | 0 |
| Κόστος διακοπής λειτουργίας για 20 χρόνια στα 500 $/ώρα (ανά m²) | $24,000 | $12,000 | $0 |
| Συνολικό κόστος 20 ετών ανά m² | $65,200 | $38,400 | $4,100 |
| Ετήσιο κόστος ανά m² ανά έτος | $3,260 | $1,920 | $205 |
Το φαινόμενο πολλαπλασιαστή επιφάνειας
Ο εναλλάκτης PTFE απαιτεί 3,5 φορές την επιφάνεια των μεταλλικών εναλλακτικών. Για να συγκρίνετε το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας για την πλήρη εγκατάσταση των 50 kW, το κόστος ανά-τετραγωνικό-μέτρο πρέπει να πολλαπλασιαστεί με τις αντίστοιχες επιφάνειες.
Ανοξείδωτο συνολικό κόστος 20 ετών: 1,0 m² × 65.200 $/m²=65.200 $. Συνολικό κόστος τιτανίου 20 ετών: 1,0 m² × 38.400 $/m²=38.400 $. Συνολικό κόστος PTFE 20 ετών: 3,5 m² × 4.100 $/m²=14.350 $.
Παρά το γεγονός ότι απαιτεί 3,5 φορές την επιφάνεια, το συνολικό κόστος 20 ετών του εναλλάκτη PTFE είναι 78% χαμηλότερο από το αντίστοιχο του ανοξείδωτου χάλυβα και 63% χαμηλότερο από το ισοδύναμο τιτανίου. Το ετήσιο κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο για PTFE (205 $) είναι τόσο χαμηλότερο από ό,τι για τα μέταλλα (1.920 $-3.260 $) που η ποινή της επιφάνειας ξεπερνιέται εύκολα.
Το Premium Προβλεψιμότητας
Η κανονικοποιημένη ανάλυση κόστους αποκαλύπτει ένα άλλο πλεονέκτημα PTFE: προβλεψιμότητα κόστους. Στο κόστος του μεταλλικού εναλλάκτη κυριαρχούν τα συμβάντα αντικατάστασης-ο αριθμός των αντικαταστάσεων, ο χρονισμός τους και ο σχετικός χρόνος διακοπής λειτουργίας. Αυτά είναι μεταβλητά, αβέβαια και συχνά υπερβαίνουν τα προβλεπόμενα ποσά.
Το κόστος PTFE κυριαρχείται από την αρχική αγορά-ένα γνωστό, προϋπολογισμένο ποσό. Το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης για 20 χρόνια είναι σχεδόν μηδενικό. Η οικονομική βεβαιότητα της ιδιοκτησίας PTFE έχει αξία στον προϋπολογισμό, τον οικονομικό προγραμματισμό και την αποφυγή των μη προϋπολογισμένων δαπανών έκτακτης ανάγκης που επιβάλλουν οι αστοχίες του μεταλλικού εναλλάκτη.
Περίληψη
Το κόστος κύκλου ζωής 20 ετών ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας είναι 3.260 $/έτος για τον ανοξείδωτο χάλυβα, 1.920 $/έτος για το τιτάνιο και 205 $/έτος για το PTFE. Το πλεονέκτημα 16:1 του PTFE έναντι του ανοξείδωτου χάλυβα και του 9:1 έναντι του τιτανίου οφείλεται στην εξάλειψη πολλαπλών κύκλων αντικατάστασης, καθένας από τους οποίους συνεπάγεται κόστος εξοπλισμού, εγκατάστασης, συντήρησης και χρόνου διακοπής λειτουργίας.
Ακόμη και όταν εφαρμόζεται η ποινή επιφάνειας PTFE, το συνολικό κόστος 20-ετών για την πλήρη εγκατάσταση 50 kW είναι 14.350 $ για το PTFE έναντι 38.400-65.200 $ για τα μέταλλα. Το PTFE προσφέρει το χαμηλότερο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας με μεγάλο περιθώριο, με το πρόσθετο πλεονέκτημα των προβλέψιμων, προκαταβολικών δαπανών αντί για μια ροή αβέβαιων μελλοντικών δαπανών αντικατάστασης.
Η τεχνική υποστήριξη για ανάλυση κόστους κύκλου ζωής 20 ετών σε συγκεκριμένες συνθήκες διεργασίας είναι διαθέσιμη με την υποβολή των τρεχουσών προδιαγραφών του εναλλάκτη, των δεδομένων διάρκειας ζωής, του κόστους αντικατάστασης, των αρχείων συντήρησης και των εκτιμήσεων κόστους χρόνου διακοπής λειτουργίας.
