20 vuoden horisontti
Teollisuuden kemianteollisuuden laitteet poistetaan usein 5-10 vuodessa, mutta niiden palvelemat prosessit toimivat 20-30 vuotta tai kauemmin. Tänään tehty lämmönvaihdinvalinta sitoo laitoksen tuleviin kustannuksiin – vaihtohankintoihin, asennustyöhön, kunnossapitoon ja seisokkiin –, jotka ulottuvat kauas poistoajan jälkeen.
20 vuoden elinkaarikustannusanalyysi kattaa koko kustannussitoumuksen. Lämmönsiirtopinnan neliöhinnan normalisointi mahdollistaa tasapuolisen vertailun eri materiaalien välillä, joilla on erilaiset pinta-alavaatimukset samalle lämpötehtävälle.
Alhaisemman lämmönjohtavuuden omaava PTFE-lämmönvaihdin tarvitsee noin 3,5 neliömetriä pinta-alaa tuottaakseen saman 50 kW:n tehon kuin ruostumattomasta teräksestä valmistettu vaihdin 1,0 neliömetrillä. Normalisointi selittää tämän eron, joka ilmaisee kustannukset dollareina neliömetriä kohden vuodessa, mikä mahdollistaa suoran vertailun kunkin asennetun pinnan neliömetrin taloudellisesta tehokkuudesta.
Korvauskaskadi
Yli 20 vuotta syövyttävien happojen palvelussa eri materiaalien vaihtomäärät ovat jyrkästi erilaisia. Ruostumattomasta teräksestä valmistettu 316L-vaihdin, jonka tyypillinen käyttöikä on 2-3 vuotta ennen pistevikaa, vaatii 7-9 vaihtoa 20 vuoden aikana. Titaaniluokan 2 vaihdin, joka kestää 4-6 vuotta vähemmän aggressiivisessa käytössä, vaatii 3-4 vaihtoa. PTFE-vaihdin, jonka käyttöikä on 15-20 vuotta, vaatii nollan tai yhden vaihdon.
Jokainen vaihto ei aiheuta ainoastaan laitekustannuksia, vaan myös asennustyötä, putkistojen muutoksia, jos vaihto ei ole mitoiltaan identtinen, sekä tuotannon seisokkeja. Useiden vaihtojen kumulatiiviset kustannukset ylittävät halvempien metallisten vaihtimien alkuperäisen ostohintaedun.
Normalisoitu elinkaarikustannus neliömetriä kohden vuodessa kattaa kaikki nämä korvauskustannukset ja ilmaisee ne vuotuisina omistuskustannuksina jokaista lämmönsiirtopinnan neliömetriä kohden.
Taulukko 1: 20 vuoden elinkaarikustannukset neliömetriä kohti (50 kW:n käyttö, 15 % H₂SO₄ 70 asteessa)
| Kustannuselementti | Ruostumaton teräs 316L | Titaani luokka 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Vaadittu pinta-ala (m²) | 1.0 | 1.0 | 3.5 |
| Laitekustannukset per m² | $3,500 | $4,500 | $2,700 |
| Tyypillinen käyttöikä (vuosia) | 2.5 | 5 | 18 |
| Vaihdot yli 20 vuotta | 7 | 3 | 0.1 (käytännössä 0) |
| Laitteiden kokonaiskulutus yli 20 vuotta (per m²) | $28,000 | $18,000 | $2,700 |
| Asennuskustannukset vaihtoa kohti (per m²) | $1,200 | $1,400 | 800 $ (kerta-) |
| Kokonaisasennuskustannukset yli 20 vuotta (per m²) | $9,600 | $5,600 | $800 |
| Vuosihuolto/m² (tarkastus, siivous) | $180 | $140 | $30 |
| 20 vuoden ylläpitokustannus per m² | $3,600 | $2,800 | $600 |
| Katkosaika vaihtoa kohden (tuntia) | 6 | 6 | 0 |
| Yli 20 vuoden seisokkikustannukset 500 dollaria/tunti (per m²) | $24,000 | $12,000 | $0 |
| Kokonaiskustannukset 20 vuotta per m² | $65,200 | $38,400 | $4,100 |
| Vuosikustannukset neliömetriä kohden vuodessa | $3,260 | $1,920 | $205 |
Pinta-alan kerroinefekti
PTFE-vaihdin vaatii 3,5 kertaa metallisten vaihtoehtojen pinta-alan. Jotta voidaan verrata koko 50 kW:n asennuksen kokonaiskustannuksia, -neliö-kustannukset on kerrottava vastaavilla pinta-aloilla.
Ruostumattoman teräksen kokonaishinta 20 vuodelta: 1,0 m² × 65 200 $/m²=65 200 $. Titaanin kokonaishinta 20 vuodelta: 1,0 m² × 38 400 $/m²=38 400 $. PTFE:n kokonaishinta 20 vuoden ajalta: 3,5 m² × 4 100 $/m²=14 350 $.
Huolimatta siitä, että PTFE-vaihdin vaatii 3,5-kertaisen pinta-alan, sen 20 vuoden kokonaiskustannukset ovat 78 % alhaisemmat kuin ruostumattoman teräksen vastaavan ja 63 % alhaisemmat kuin titaanin vastaavan. PTFE:n vuotuiset neliökustannukset (205 dollaria) ovat niin paljon alhaisemmat kuin metallien (1 920 - 3 260 dollaria), että pinta-alasta aiheutuva rangaistus on helppo voittaa.
Ennustettavuuspalkkio
Normalisoitu kustannusanalyysi paljastaa toisen PTFE:n edun: kustannusten ennustettavuuden. Metallivaihtimen kustannuksia hallitsevat vaihtotapahtumat-vaihtojen määrä, niiden ajoitus ja niihin liittyvät seisokit. Nämä ovat vaihtelevia, epävarmoja ja usein ylittävät budjetoidut määrät.
PTFE:n kustannuksia hallitsee alkuperäinen osto-tunnettu, budjetoitu summa. 20 vuoden huolto- ja vaihtokustannukset ovat lähellä nollaa. PTFE:n omistamisen taloudellinen varmuus on arvokasta budjetoinnin, taloussuunnittelun ja metallinvaihtimien vikojen aiheuttamien budjetoitumattomien hätäkustannusten välttämisen kannalta.
Yhteenveto
Lämmönsiirtopinnan neliömetrin 20 vuoden elinkaarikustannukset ovat 3 260 dollaria vuodessa ruostumattomalla teräksellä, 1 920 dollaria vuodessa titaanilla ja 205 dollaria vuodessa PTFE:llä. PTFE:n 16:1-etu ruostumattomaan teräkseen verrattuna ja 9:1-etu titaaniin verrattuna perustuu useiden vaihtojaksojen poistamiseen, joista jokaisesta aiheutuu laite-, asennus-, huolto- ja seisokkikustannuksia.
Vaikka PTFE-pinta-alasta maksettaisiin sakkoa, 20 -vuoden kokonaiskustannukset koko 50 kW:n asennuksesta ovat 14 350 $ PTFE:lle verrattuna $ 38 400 - $ 65 200 metalliin. PTFE tarjoaa alhaisimmat kokonaiskustannukset laajalla marginaalilla, ja sen lisäetu on ennustettavissa olevat, etupainotteiset kustannukset eikä epävarman tulevaisuuden korvauskulujen virta.
Suunnittelutukea 20 vuoden elinkaarikustannusanalyysille tietyissä prosessiolosuhteissa on saatavilla lähettämällä nykyiset vaihtimen tekniset tiedot, käyttöikätiedot, vaihtokustannukset, huoltotiedot ja seisokkikustannusarviot.
