Lämmitysmenetelmää koskeva päätös
Kova anodisointilinja vaatii 60 kW lämmitystä ylläpitääkseen 0-5 asteen elektrolyytin lämpötilaa eksotermisen anodisointireaktion aikana. Kilpailee kaksi lämmitysmenetelmää: sähköiset kvartsisupituslämmittimet ja höyrylämmitteiset PTFE-lämmönvaihtimet.
Sähkökvartsi tarjoaa yksinkertaisuutta. Asenna lämmittimet, liitä sähköverkkoon ja ohjaa termostaatilla. Ei höyrykattilaa, ei lauhteen paluuta, ei höyrylukkoa. Infrastruktuuri on minimaalinen.
Steam PTFE vaatii höyrylähteen. Jos kattila jo palvelee muita laitoksen prosesseja, inkrementaalinen infrastruktuuri on vaatimaton. Jos höyryä on tuotettava vain anodisointilinjaa varten, kattilan pääomakustannukset on sisällytettävä vertailuun.
Käyttökustannusten vertailu määrittää, mikä menetelmä tuottaa alhaisemmat kustannukset laitteiden 10 vuoden käyttöiän aikana. Energiakustannukset, lämmittimen vaihtotiheys ja huoltotyö ovat kolme ensisijaista tekijää.
Energiakustannusten vertailu
Sähkövastuslämmitys muuntaa lähes 100 % sähköenergiasta lämmöksi. Energiatehokkuus on erinomainen. Tämän energian hinta on tyypillisesti korkeampi kuin maakaasusta tuotetun höyryn hinta. Keskimääräisillä teollisuussähkön hinnoilla 0,08–0,12 dollaria kilowattitunnilta ja maakaasulla 4–6 dollaria miljoonaa BTU:ta kohden sähkön toimituskulut kilowattitunnilta ovat 0,08–0,12 dollaria ja maakaasuhöyryn 0,02–0,04 dollaria, mikä vastaa kattilan hyötysuhdetta.
60 kW:n lämmityskuormalla, joka toimii 4 000 tuntia vuodessa, vuotuinen energiankulutus on 240 000 kWh. Sähkölämmityskustannukset 0,10 dollaria/kWh on 24 000 dollaria vuodessa. Höyrylämmityskustannukset 0,03 dollaria/kWh vastaavasti ovat 7 200 dollaria vuodessa. Höyryn vuotuinen energiakustannusetu on 16 800 dollaria.
Tämä etu säilyy, vaikka höyrykattila on varattu anodisointilinjalle. Pienen kattilan pääomakustannukset saadaan talteen energiansäästöllä 2-3 vuodessa.
Taulukko 1: 10 vuoden käyttökustannusten vertailu (60 kW kova-anodisoiva lämmitys)
| Kustannusluokka | Sähköinen kvartsi | Steam PTFE |
|---|---|---|
| Vuosittaiset energiakustannukset | $24,000 | $7,200 |
| 10 vuoden energiakustannukset | $240,000 | $72,000 |
| Lämmittimen vaihtotaajuus | 6-12 kuukautta (kvartsimurtuma) | 10+ vuotta |
| Vaihtolämmittimet (10 vuotta) | 10-15 yksikköä | 0 yksikköä |
| Lämmittimen varaosien hinta (10v) | $25,000-37,500 | $0 |
| Korvaustyö (10 vuotta) | $15,000-22,500 | $0 |
| Tuotannon seisokki vaihtoa varten | 80-120 tuntia (10 vuotta) | 0 tuntia |
| Seisontakustannukset 500 dollaria/tunti | $40,000-60,000 | $0 |
| Säännöllinen huolto (vuosittainen) | 500 dollaria (tarkastus, siivous) | 200 dollaria (vain tarkastus) |
| 10 vuoden rutiinihuolto | $5,000 | $2,000 |
| 10 vuoden käyttökustannukset yhteensä | $325,000-365,000 | $74,000 |
Lämmittimen vaihtokustannukset
Kvartsi-uppolämmittimet kovaanodisoinnissa epäonnistuvat murtuman vuoksi. Kuumille kvartsipinnoille roiskuvan kylmän elektrolyytin aiheuttama lämpöshokki aiheuttaa paikallista jännitystä, joka ylittää materiaalin vetolujuuden. Työkappaleiden tai huoltotyökalujen mekaaninen isku aiheuttaa lastuja ja halkeamia. Vikaprosentti on 1-2 lämmitintä vuodessa jatkuvassa käytössä.
Jokainen vaihto maksaa itse lämmitinelementin (2 000–2 500 dollaria 15–20 kW:n yksikölle) sekä työvoiman säiliön tyhjentämiseen tai lämmittimen eristämiseen, viallisen yksikön poistamiseen, korvaavan osan asentamiseen ja toiminnan tarkistamiseen. 6-8 tunnin tuotantoseisokki tapahtumaa kohden moninkertaistaa taloudellisen vaikutuksen.
Höyry-PTFE-lämmönvaihtimet eivät murtu. Joustava fluoripolymeeriputki vaimentaa lämpö- ja mekaanisia iskuja. Käyttöikä yli 10 vuotta kovissa anodisointiolosuhteissa. Korvaustapahtumat ovat käytännössä nolla vertailukaudella.
Huoltotyön vertailu
Kvartsilämmittimet vaativat määräajoin halkeamien tarkastuksen, sähköeristystestauksen ja mineraaliesiintymien puhdistamisen vaipan pinnasta. Jokainen tarkastus on yksinkertainen, mutta vaatii pääsyn säiliöön ja lämmittimen poistamiseen.
PTFE-lämmönvaihtimet vaativat putken kunnon ja tuen eheyden vuosittain silmämääräisen tarkastuksen. Poistoa ei tarvita. Sähkötestiä ei vaadita. Tarkastus suoritetaan paikallaan tyhjentämättä säiliötä.
Yhteenveto
Käyttökustannusvertailu suosii voimakkaasti höyry-PTFE:tä sähkökvartsin sijaan kova-anodisoivan säiliön lämmittämiseen. Höyry-PTFE:n 10 -vuoden OPEX on noin 74 000 dollaria verrattuna sähkökvartsin 325 000 - 365 000 dollariin - ero on 4-5. Energiakustannussäästöt muodostavat 168 000 dollaria erosta. Eliminoidut kvartsilämmittimien vaihdot antavat loput.
Vertailussa oletetaan, että höyrykattila on saatavilla. Maakaasun energiakustannusetu sähköön verrattuna kattaa tyypillisesti erillisen kattilan pääomakustannukset 2-3 vuodessa tällä lämmityskuormalla.
Tekninen analyysi OPEX-vertailua varten tietyissä kovissa anodisointiolosuhteissa on saatavilla lähettämällä lämmitystarve, vuosittaiset käyttötunnit, paikalliset sähkö- ja kaasuhinnat, nykyinen kvartsilämmittimen vaihtotiheys ja olemassa olevan höyryinfrastruktuurin tiedot.
