Το πρόβλημα της κανονικοποίησης του κόστους
Οι συγκρίσεις κόστους εναλλάκτη θερμότητας χρησιμοποιούν συνήθως το συνολικό εγκατεστημένο κόστος διαιρεμένο με το κόστος σχεδιασμού-δολάρια ανά κιλοβάτ. Αυτή η μέτρηση συλλαμβάνει το αρχικό κεφάλαιο, αλλά συγκαλύπτει τις επιπτώσεις των διαφορετικών ζωών λειτουργίας και των απαιτήσεων συντήρησης. Μια πιο αποκαλυπτική μέτρηση για τη λήψη-μακροπρόθεσμων- αποφάσεων είναι το συνολικό κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας ανά έτος διάρκειας ζωής.
Αυτή η κανονικοποιημένη μέτρηση αντιπροσωπεύει: το αρχικό κόστος εξοπλισμού που αποσβένεται κατά τη διάρκεια της πραγματικής διάρκειας ζωής. τη συχνότητα αντικατάστασης και το σχετικό κόστος εγκατάστασης· εργασία συντήρησης, χημικά προϊόντα και χρόνο διακοπής λειτουργίας. και το κόστος του δικαιώματος διάβρωσης-πάχος τοιχώματος που δεν παρέχει τιμή μεταφοράς θερμότητας, αλλά πρέπει να αγοραστεί.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας σούπερ διπλής όψης (UNS S32750, 2507) χρησιμοποιείται ευρέως σε χλωριούχα-πλούσια υδρομεταλλουργική έκπλυση επειδή η υψηλή περιεκτικότητά του σε χρώμιο, μολυβδαίνιο και άζωτο παρέχει ανώτερη αντίσταση στα σκασίματα σε σύγκριση με τις τυπικές ποιότητες ωστενιτικών. Το PTFE είναι απρόσβλητο από τη χημική του φύση στα σκασίματα χλωρίου. Η σύγκριση κόστους-ανά-ανά τετραγωνικό-τετραγωνικό-μέτρο-ανά-χρόνια καθορίζει ποιο υλικό προσφέρει χαμηλότερο-μακροπρόθεσμο κόστος.
The Service Life Drivers
Ο σούπερ διπλός ανοξείδωτος χάλυβας αντιστέκεται στη διέλευση χλωρίου μέσα από ένα παθητικό φιλμ εμπλουτισμένο σε χρώμιο και μολυβδαίνιο. Ο ισοδύναμος αριθμός αντίστασης διάτρησης (PREN) για το 2507 είναι 40-43, μεταξύ των υψηλότερων ανοξείδωτων χάλυβων. Σε διαλύματα ουδέτερου χλωρίου σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, δεν παρουσιάζεται διάτρηση. Σε διαλύματα έκπλυσης με θερμό όξινο χλωρίδιο-συνήθης εργασιών έκπλυσης λατερίτη νικελίου ή σωρού χαλκού- το όριο PREN ξεπερνιέται.
Στους 70-80 βαθμούς σε διαλύματα που περιέχουν 10.000-50.000 ppm χλωριούχο σε pH 1-3, ο super duplex ανοξείδωτος χάλυβας διαβρώνεται με ταχύτητα 0,05-0,15 mm/έτος με εντοπισμένο κοίλωμα που επιτίθεται στον γενικό ρυθμό. Ένας σωλήνας εναλλάκτη θερμότητας με πάχος τοιχώματος 1,5 mm έχει προβλεπόμενη διάρκεια ζωής 5-10 χρόνια προτού η λακκούβα διεισδύσει στον τοίχο, με σημαντική αβεβαιότητα.
Το PTFE δεν έχει μηχανισμό διάβρωσης χλωρίου. Η διάρκεια ζωής καθορίζεται από τον ερπυσμό υπό πίεση ατμού στη θερμοκρασία λειτουργίας. Για τροποποιημένο PTFE στους 140 βαθμούς, η διάρκεια ζωής υπερβαίνει τα 15 χρόνια. Δεν υπάρχει τοπική προσβολή, δεν υπάρχει κοιλότητα και δεν υπάρχει ευαισθησία στη συγκέντρωση χλωρίου ή στο pH.
Πίνακας 1: Κανονικό κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο ανά έτος (5m² εναλλάκτης θερμότητας, ανάλυση 10 ετών, διάλυμα έκπλυσης χλωρίου στους 80 βαθμούς, pH 2, 30.000 ppm Cl-)
| Στοιχείο κόστους | Super Duplex 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Αρχικό κόστος εγκατάστασης ανά m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Αναμενόμενη διάρκεια ζωής (έτη) | 5-8 (ανάλογα με το pitting) | 15+ |
| Αντικαταστάσεις άνω των 10 ετών | 1 (το έτος 5-8) | 0 |
| Κόστος αντικατάστασης (εξοπλισμός + εγκατάσταση) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Ετήσια συντήρηση ανά m² (επιθεώρηση, καθαρισμός) | $120-200 | $40-80 |
| Κόστος διακοπής λειτουργίας ανά συμβάν αντικατάστασης (ανά m²) | $300-500 | $0 |
| Συνολικό κόστος 10 ετών ανά m² | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Ετήσιο κόστος ανά m² ανά έτος | $450-750 | $180-280 |
Το κόστος του επιδόματος διάβρωσης
Οι υπερδιπλοί εναλλάκτες θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα για σέρβις χλωρίου περιλαμβάνουν ένα όριο διάβρωσης-επιπλέον πάχος τοιχώματος που αναμένεται να διαβρωθεί κατά τη διάρκεια ζωής. Αυτό το επιπλέον πάχος δεν παρέχει τιμή μεταφοράς θερμότητας, αλλά αυξάνει το κόστος και το βάρος του υλικού.
Για έναν τοίχο σχεδίασης 1,5 mm με επίδομα διάβρωσης 0,5 mm, το 33% του ακριβού υλικού super duplex είναι θυσία. Το τοίχωμα του σωλήνα PTFE δεν έχει περιθώριο διάβρωσης. ολόκληρο το πάχος του τοιχώματος συμβάλλει στη συγκράτηση της πίεσης καθ' όλη τη διάρκεια ζωής.
Το επίδομα διάβρωσης υποβαθμίζει επίσης ελαφρώς τη μεταφορά θερμότητας. Το παχύτερο τοίχωμα έχει υψηλότερη θερμική αντίσταση. Ένας νέος σωλήνας σούπερ διπλής όψης με περιθώριο διάβρωσης έχει χαμηλότερη τιμή U-από ό,τι θα είχε χωρίς το επίδομα, απαιτώντας ελαφρώς μεγαλύτερη επιφάνεια για την ίδια εργασία-που αυξάνει περαιτέρω τη διαφορά κόστους.
Η εκχώρηση αξίας χρόνου διακοπής λειτουργίας
Η σύγκριση του κανονικοποιημένου κόστους είναι ευαίσθητη στην τιμή που αποδίδεται στο χρόνο διακοπής λειτουργίας. Σε μια υδρομεταλλουργική μονάδα όπου το κύκλωμα έκπλυσης είναι το σημείο συμφόρησης παραγωγής, μια ώρα διακοπής λειτουργίας μπορεί να κοστίσει 10.000-50.000 $ σε χαμένη παραγωγή μετάλλων. Το κόστος μιας βλάβης εναλλάκτη θερμότητας που σταματά το κύκλωμα έκπλυσης για 12-24 ώρες μειώνει το κόστος αντικατάστασης του εξοπλισμού.
Η εξάλειψη από το PTFE των απρογραμμάτιστων αστοχιών διάτρησης αφαιρεί αυτό το κόστος διακοπής λειτουργίας από την εξίσωση. Το κανονικοποιημένο πλεονέκτημα κόστους του PTFE αυξάνεται καθώς αυξάνεται η αξία του χρόνου λειτουργίας παραγωγής.
Περίληψη
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE προσφέρουν χαμηλότερο κόστος ανά τετραγωνικό μέτρο ετησίως από ό,τι ο super duplex ανοξείδωτος χάλυβας σε χλωριούχες-πλούσιες λύσεις έκπλυσης-συνήθως 180-280 $ έναντι 450-750 $ ετησίως. Η διαφορά προκύπτει από τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του PTFE, την εξάλειψη συμβάντων αντικατάστασης, τις χαμηλότερες απαιτήσεις συντήρησης και την απουσία θυσιαστικού επιδόματος διάβρωσης.
Το πλεονέκτημα κανονικοποιημένου κόστους ενισχύεται σε λειτουργίες υψηλού-διακοπής-κόστους όπου η εξάλειψη των απρογραμμάτιστων αστοχιών εκτόξευσης έχει μεγάλη οικονομική αξία. Ο super duplex ανοξείδωτος χάλυβας χρησιμεύει σε περιπτώσεις υπέρβασης των ορίων θερμοκρασίας ή πίεσης του PTFE. εντός του φακέλου του PTFE, είναι η επιλογή χαμηλότερου-κόστους.
Η μηχανική ανάλυση για σύγκριση κόστους υπηρεσιών χλωρίου είναι διαθέσιμη με την υποβολή της χημείας του διαλύματος, της θερμοκρασίας λειτουργίας, των δεδομένων τρέχουσας διάρκειας ζωής του εναλλάκτη, των αρχείων κόστους συντήρησης και των εκτιμήσεων κόστους διακοπής λειτουργίας.
