A fűtési forrásról szóló döntés
Egy létesítmény 12 technológiai tartály fűtését tervezi, amelyek mindegyike 40 kW fűtési teljesítményt igényel. Két lehetőség van mérlegelés alatt: elektromos merülőfűtők felszerelése minden tartályba, vagy központi földgáztüzelésű-gőzkazán, amely PTFE hőcserélőket szolgál ki.
Az elektromos opció egyszerűséget kínál: nincs kazán, nincs gőzvezeték, nincs kondenzvíz visszavezetés, nincs vízkezelés. Minden tartálynak saját elektromos fűtőteste van, amelyet önállóan vezérelnek. A tőkeköltség a 12 elektromos fűtőtest plusz az elektromos infrastruktúra.
A gőz opcióhoz kazán, gőzelosztó csővezeték, kondenzvíz-visszavezető rendszer, vízkezelő berendezés és 12 db PTFE hőcserélő szükséges. A tőkeköltség magasabb. Az energia által-dominált működési költségek-alacsonyabbak, mivel a földgáz energiaegységenként körülbelül a villamos energia egy-harmada-egy-negyedébe kerül a legtöbb ipari piacon.
A 10 éves összköltség-összehasonlítás meghatározza, hogy melyik opció biztosít alacsonyabb életciklus-költséget, figyelembe véve az energiát, a berendezések cseréjét és a karbantartást.
Az energiaköltség-különbözet
Az elektromos ellenállásfűtés az elektromos energia közel 100%-át hővé alakítja a felhasználás helyén. Nincsenek veremveszteségek, nincsenek csővezeték-veszteségek, nincsenek lefúvatási veszteségek. A leszállított hatásfok lényegében 100%.
A földgáz gőztermelése többszörös hatékonysági veszteséggel jár. Egy jól-karbantartott ipari kazán 80-85%-os tüzelőanyag-/-gőz hatékonysággal működik. A gőzelosztó csövek a hő 5-10%-át veszítik el a szigetelési veszteségek miatt. A kondenzvíz-visszavezető rendszerek további hőt veszítenek. A teljes üzemanyag-feldolgozás hatékonysága 65-75%.
E veszteségek ellenére a földgáz energiaegységenként sokkal olcsóbb, mint a villamos energia, hogy a gőz opció nyeri az üzemeltetési költségeket. Átlagos amerikai ipari energiaáraknál-0,08 USD/kWh elektromos áram, 4,50 USD/MMBtu földgáz-a leadott kWh hőköltség 0,08 USD elektromos, 0,023 USD a földgázgőz esetében (ami 70%-os összhatékonyságot jelent).
1. táblázat: 10 éves összköltség összehasonlítása (12 tartály × 40 kW, 6000 óra/év működés)
| Költségelem | Elektromos merülő fűtőtestek | Dedikált kazán + PTFE hőcserélők |
|---|---|---|
| Tőkeköltségek | ||
| Fűtőberendezés (12 db) | $48,000 (12 × $4,000) | 96 000 USD (12 PTFE × 8 000 USD) |
| Kazán és gőzrendszer | $0 | 65 000 USD (telepítve) |
| Elektromos infrastruktúra korszerűsítése | $25,000 | $0 |
| Teljes tőke | $73,000 | $161,000 |
| Éves működési költségek | ||
| Energia költség | 230 400 USD (2880 MWh × 0,08 USD) | 82 800 USD (3600 MWh egyenérték × 0,023 USD) |
| Fűtés csere (elektromos elemek 2 évente) | 48 000 USD (6 csere/év × 4000 USD × 10 év=240 000 USD/10) | $0 (PTFE >10 éves élettartam) |
| Kazán karbantartás és vízkezelés | $0 | $8,000 |
| Teljes éves működés | $278,400 | $90,800 |
| 10 éves összköltség | $2,857,000 | $1,069,000 |
A berendezés cseréjének költsége
Az elektromos merülőfűtők élettartama véges. A korrozív vegyi fürdőkben még a burkolt elektromos elemek is 2-3 éven belül meghibásodnak a köpenykorrózió vagy a tömítés meghibásodása miatt. 10 év alatt mind a 12 tartály 3-5 fűtőtestet igényel. A halmozott helyettesítési költség megközelíti vagy meghaladja a kezdeti tőkeköltséget.
A gőzzel fűtött PTFE hőcserélőknek nincs meghibásodó elektromos eleme. A gőznyomásnak és hőmérsékletnek megfelelően kialakított PTFE csőköteg 10+ évig bírja csere nélkül. A gőz opció 10-éves berendezéscsere költsége közel nulla a tartályoldali berendezések esetében.
Maga a kazán karbantartást igényel-csőtisztítás, égő szervizelés, vízkezelés-, de ezek a költségek megjósolhatóak és szerények ahhoz képest, hogy agresszív vegyi környezetben az elektromos merülőfűtők ismételt cseréjével számolnunk kell.
A rugalmasság és a redundancia szempontjai
A gőz opció rugalmasságot biztosít a működéshez. A kazán a 12 tartályos-térfűtés, a tisztítóoldat-fűtés vagy a jövőbeni tágulási tartályok mellett további folyamatfűtési igényeket is ki tud szolgálni. Az elektromos opció csak a tartályokat szolgálja ki, és nem kínál átgyűrűző előnyöket.
Ha a kazán karbantartást igényel, a tartályok tovább működhetnek tárolt melegvízzel vagy csökkentett áteresztőképességgel. Ha egy elektromos fűtőelem meghibásodik az egyik tartályban, akkor a tartályt leállítják a fűtőelem cseréjéig. A PTFE hőcserélő, mivel eleve megbízhatóbb, csökkenti, de nem szünteti meg ezt a kockázatot,-azonban maga a kazán egyetlen-pontos meghibásodási kockázatot jelent, amelyet redundáns vagy vészhelyzeti tervezéssel kell kezelni.
Összegzés
Egy 10-éves időszak alatt a dedikált földgázkazán és a PTFE hőcserélők összköltsége körülbelül 1 069 000 USD, szemben az elektromos merülőfűtők 2 857 000 USD-vel, ami 63%-os csökkenést jelent. A gőzrendszer tőkeköltsége magasabb (161 000 dollár a 73 000 dollárral szemben), de az évi 147 600 dolláros energiaköltség-megtakarítás és az ismétlődő elektromos fűtőelemcserék kiküszöbölése a működés első évében megtéríti a tőkekülönbözetet.
A három vagy több fűtött tartállyal rendelkező létesítményeknél a gőz{0}}plusz-PTFE kombináció az alacsonyabb összköltségű lehetőség. A keresztezési pont a helyi energiaáraktól, a technológiai vegyszerek korrozivitásától (amely meghatározza az elektromos fűtőberendezések cseréjének gyakoriságát) és a meglévő gőz infrastruktúra elérhetőségétől függ.
Műszaki elemzés a fűtési források összehasonlításához adott létesítményi körülmények között elérhető a tartályok számának és méretének, a helyi villamosenergia- és gázdíjak, a folyamatkémia és a meglévő közmű-infrastruktúra benyújtásával.
