Kustannusten normalisointiongelma
Lämmönvaihtimen kustannusten vertailussa käytetään tyypillisesti asennettujen kokonaiskustannusten jakamista suunnittelumaksulla{0}}dollaria kilowattia kohden. Tämä mittari kattaa alkupääoman, mutta hämärtää erilaisten käyttöiän ja huoltovaatimusten vaikutukset. Paljastavampi mitta-pitkän aikavälin päätöksenteossa- on lämmönsiirtopinnan kokonaishinta neliömetriä kohden käyttöikää kohti.
Tämä normalisoitu metriikka ottaa huomioon: laitteen alkuperäiset kustannukset jaksotettuna todellisen käyttöiän aikana; vaihtotiheys ja siihen liittyvät asennuskustannukset; huoltotyö, kemikaalit ja seisokit; ja korroosionesto{0}}seinänpaksuuden hinta, joka ei anna lämmönsiirtoarvoa, mutta se on ostettava.
Superduplex ruostumatonta terästä (UNS S32750, 2507) käytetään laajalti kloridi-pitoisessa hydrometallurgisessa liuotuksessa, koska sen korkea kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuus tarjoaa erinomaisen pistesyöpymiskestävyyden tavallisiin austeniittisiin laatuihin verrattuna. PTFE on kemiallisen luonteensa vuoksi immuuni kloridipistesyöpymiselle. Hinta-/neliömetri--per-vuosi vertailu määrittää, mikä materiaali tuottaa alhaisemmat{10}}pitkän aikavälin kustannukset.
Käyttöiän ajurit
Super duplex ruostumaton teräs kestää kloridin tunkeutumista passiivisen kalvon läpi, joka on rikastettu kromilla ja molybdeenillä. 2507:n pisteresistenssin ekvivalenttiluku (PREN) on 40-43, ruostumattomien terästen korkeimpien joukossa. Neutraalisissa kloridiliuoksissa ympäristön lämpötilassa pistesyttymistä ei tapahdu. Kuumissa happamissa kloridiliuotusliuoksissa -tyypillisesti nikkelilateriitti- tai kuparikasauuttotoiminnoille PREN-kynnys ylittyy.
70-80 asteessa liuoksissa, jotka sisältävät 10 000-50 000 ppm kloridia pH:ssa 1-3, ruostumaton superduplex-teräs syövyttää nopeudella 0,05-0,15 mm/vuosi paikallisten pistekuormien ollessa päällekkäin yleisen nopeuden kanssa. Lämmönvaihdinputken, jonka seinämäpaksuus on 1,5 mm, ennustettu käyttöikä on 5-10 vuotta, ennen kuin kuoppa tunkeutuu seinään merkittävällä epävarmuudella.
PTFE:ssä ei ole kloridikorroosiomekanismia. Käyttöikä määräytyy virumisella höyrynpaineen alaisena käyttölämpötilassa. 140 asteen kulmassa muunnetun PTFE:n käyttöikä on yli 15 vuotta. Ei ole paikallista hyökkäystä, ei pistesyöpymistä eikä herkkyyttä kloridipitoisuudelle tai pH:lle.
Taulukko 1: Normalisoitu hinta neliömetriä kohden vuodessa (5 m² lämmönvaihdin, 10 vuoden analyysi, kloridiuuttoliuos 80 asteessa, pH 2, 30 000 ppm Cl⁻)
| Kustannuselementti | Super Duplex 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Alkuasennuksen hinta per m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Odotettu käyttöikä (vuosia) | 5-8 (pitting-riippuvainen) | 15+ |
| Vaihdot yli 10 vuotta | 1 (vuonna 5-8) | 0 |
| Vaihtokustannukset (laitteet + asennus) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Vuosihuolto/m² (tarkastus, siivous) | $120-200 | $40-80 |
| Seisokkikustannukset vaihtotapahtumaa kohti (per m²) | $300-500 | $0 |
| 10 vuoden kokonaiskustannukset neliömetriä kohden | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Vuosikustannukset neliömetriä kohden vuodessa | $450-750 | $180-280 |
Korroosiokorvauskustannukset
Kloridihuollon ruostumattomasta teräksestä valmistetut superduplex-lämmönvaihtimet sisältävät korroosiota{0}}lisävahvuuden, jonka odotetaan syöpyvän pois käyttöiän aikana. Tämä ylimääräinen paksuus ei anna lämmönsiirtoarvoa, mutta lisää materiaalikustannuksia ja painoa.
1,5 mm:n suunnitteluseinässä, jossa on 0,5 mm:n korroosiovara, 33 % kalliista superduplex-materiaalista on uhrattu. PTFE-putken seinämässä ei ole korroosionvaraa; koko seinämän paksuus auttaa pitämään paineen sisällään koko käyttöiän ajan.
Korroosiovara heikentää myös hieman lämmönsiirtoa. Paksumman seinän lämmönkestävyys on suurempi. Uudella korroosionvaraisella superduplex-putkella on pienempi U--arvo kuin ilman lisäystä, mikä vaatii hieman enemmän pinta-alaa samaan tehtävään-ja lisää kustannuseroa.
Seisonta-ajan arvonmääritys
Normalisoitu kustannusvertailu on herkkä seisokkien arvolle. Hydrometallurgisessa laitoksessa, jossa liuotuspiiri on tuotannon pullonkaula, tunnin seisokki voi maksaa 10 000–50 000 dollaria menetettynä metallituotannossa. Lämmönvaihtimen viasta aiheutuvat kustannukset, jotka pysäyttävät liuotuspiirin 12-24 tunniksi, ovat kääpiöisiä laitteiston vaihtokustannuksissa.
PTFE:n suunnittelemattomien pistevikojen eliminointi poistaa nämä seisokkikustannukset yhtälöstä. PTFE:n normalisoitu kustannusetu kasvaa tuotannon käytettävyyden arvon kasvaessa.
Yhteenveto
PTFE-lämmönvaihtimet tarjoavat alhaisemmat kustannukset neliömetriä kohden vuodessa kuin superduplex ruostumaton teräs kloridipitoisissa liuotusratkaisuissa-tyypillisesti 180–280 dollaria verrattuna 450–750 dollariin vuodessa. Ero johtuu PTFE:n pidemmästä käyttöiästä, vaihtotapahtumien eliminoinnista, alhaisemmista huoltovaatimuksista ja uhrautuvan korroosiovaran puuttumisesta.
Normalisoitu kustannusetu vahvistuu korkeiden-seisokkien-kustannuksissa, joissa suunnittelemattomien pistevikojen eliminoinnilla on suurempi taloudellinen arvo. Super duplex ruostumaton teräs sopii kohteisiin, joissa PTFE:n lämpötila- tai painerajat ylittyvät; PTFE-kuoressa se on halvempi-vaihtoehto.
Tekninen analyysi kloridin huoltokustannusten vertailua varten on saatavilla, kun lähetät liuoksen kemian, käyttölämpötilan, vaihtimen nykyisen käyttöiän tiedot, ylläpitokustannustiedot ja seisokkikustannusarviot.
