A fűtési módszerről szóló döntés
Egy kemény eloxáló vezeték 60 kW fűtést igényel, hogy az exoterm eloxálási reakció során 0-5 fokos elektrolit hőmérsékletet tartson fenn. Két fűtési módszer verseng egymással: elektromos kvarc merülőfűtők és gőzfűtésű PTFE hőcserélők.
Az elektromos kvarc egyszerűséget kínál. Szerelje fel a fűtőtesteket, csatlakoztassa az elektromos hálózathoz, és szabályozza termosztáttal. Nincs gőzkazán, nincs kondenzvíz visszavezetés, nincs gőzfogó. Az infrastruktúra minimális.
A Steam PTFE gőzforrást igényel. Ha egy kazán már más üzemi folyamatokat is kiszolgál, akkor az inkrementális infrastruktúra szerény. Ha csak az eloxáló vezetékhez kell gőzt előállítani, akkor az összehasonlításban a kazán tőkeköltségét is figyelembe kell venni.
A működési költségek összehasonlítása határozza meg, hogy melyik módszer biztosít alacsonyabb költséget a berendezés 10 éves élettartama alatt. Az energiaköltség, a fűtőelemek cseréjének gyakorisága és a karbantartási munka a három fő tényező.
Energiaköltségek összehasonlítása
Az elektromos ellenállásfűtés az elektromos energia közel 100%-át hővé alakítja. Az energiahatékonyság kiváló. Ennek az energianak a költsége általában magasabb, mint a földgázból előállított gőzé. A 0,08–0,12 USD/kWh ipari villamosenergia-díj és a földgáz 4–6 USD/millió BTU mellett a leadott kWh hőköltség 0,08–0,12 USD az elektromos, szemben a 0,02–0,04 USD a földgázgőz esetében, ami a kazán hatékonyságát számolja el.
Évente 4000 órát üzemelő 60 kW-os fűtési terhelés esetén az éves energiafogyasztás 240 000 kWh. A 0,10 USD/kWh elektromos fűtési költség évi 24 000 USD. A gőzfűtés költsége 0,03 USD/kWh egyenérték mellett évi 7200 USD. A gőz éves energiaköltség-előnye 16 800 dollár.
Ez az előny akkor is fennáll, ha a gőzkazán az eloxáló vezetékhez van kötve. Egy kiskazán tőkeköltsége energiamegtakarítással 2-3 éven belül megtérül.
1. táblázat: 10 éves működési költségek összehasonlítása (60 kW kemény eloxálásos fűtés)
| Költségkategória | Elektromos kvarc | Steam PTFE |
|---|---|---|
| Éves energiaköltség | $24,000 | $7,200 |
| 10 éves energiaköltség | $240,000 | $72,000 |
| A fűtés cseréjének gyakorisága | 6-12 hónap (kvarctörés) | 10+ év |
| Csere fűtőtestek (10 év) | 10-15 egység | 0 egység |
| Fűtés cserealkatrészek költsége (10 év) | $25,000-37,500 | $0 |
| Pótmunka (10 év) | $15,000-22,500 | $0 |
| Gyártási leállás a csere miatt | 80-120 óra (10 év) | 0 óra |
| Az állásidő költsége 500 USD/óra | $40,000-60,000 | $0 |
| Szokásos karbantartás (évente) | 500 dollár (ellenőrzés, takarítás) | 200 USD (csak ellenőrzés) |
| 10 éves rendszeres karbantartás | $5,000 | $2,000 |
| 10 éves teljes működési költség | $325,000-365,000 | $74,000 |
Fűtés csere költsége
A kemény eloxálás során használt kvarc merülő fűtőberendezések törés miatt meghibásodnak. A forró kvarcfelületekre fröccsenő hideg elektrolitból származó hősokk helyi feszültséget hoz létre, amely meghaladja az anyag szakítószilárdságát. A munkadarabok vagy karbantartó szerszámok mechanikai behatása forgácsokat és repedéseket okoz. A meghibásodási arány 1-2 fűtőberendezés évente folyamatos üzem esetén.
Minden csere költsége magának a fűtőelemnek (2000-2500 USD egy 15-20 kW-os egység esetén), plusz a tartály leürítéséhez vagy a fűtőelem leválasztásához, a meghibásodott egység eltávolításához, a csere felszereléséhez és a működés ellenőrzéséhez szükséges munkába. Eseményenként 6-8 órás termelési leállás megsokszorozza a pénzügyi hatást.
A gőz PTFE hőcserélők nem törnek. A rugalmas fluorpolimer cső elnyeli a hő- és mechanikai ütéseket. Az élettartam kemény eloxálási körülmények között meghaladja a 10 évet. A csereesemények gyakorlatilag nulla az összehasonlítási időszakban.
Karbantartási munka összehasonlítása
A kvarcfűtők rendszeres repedés-ellenőrzést, elektromos szigetelésvizsgálatot és az ásványi lerakódások burkolatának felületéről történő tisztítását igénylik. Minden ellenőrzés egyszerű, de megköveteli a tartályhoz való hozzáférést és a fűtőelem eltávolítását.
A PTFE hőcserélőknél éves szemrevételezéssel kell ellenőrizni a csövek állapotát és a támaszték integritását. Nincs szükség eltávolításra. Nincs szükség elektromos vizsgálatra. Az ellenőrzés a helyben, a tartály leürítése nélkül fejeződik be.
Összegzés
Az üzemeltetési költségek összehasonlítása erősen előnyben részesíti a gőz-PTFE-t az elektromos kvarccal szemben a kemény eloxáló tartály fűtéséhez. A gőz PTFE 10{7}} éves OPEX-értéke hozzávetőlegesen 74 000 USD, szemben az elektromos kvarc 325 000-365 000 USD-vel – ez 4-5-ös tényező. Az energiaköltség-megtakarítás 168 000 dollárral járul hozzá a különbözethez. A fennmaradó részt a kihagyott kvarcfűtő cserék járulnak hozzá.
Az összehasonlítás feltételezi, hogy rendelkezésre áll egy gőzkazán. A földgáz energiaköltség-előnye a villamos energiával szemben jellemzően 2-3 éven belül megtéríti egy dedikált kazán tőkeköltségét erre a fűtési terhelésre.
Mérnöki elemzés az OPEX-összehasonlításhoz speciális kemény eloxálási körülmények között a fűtési kötelezettség, az éves üzemórák, a helyi villamosenergia- és gázdíjak, a jelenlegi kvarcfűtő-csere-frekvencia és a meglévő gőzinfrastruktúra részleteinek benyújtásával érhető el.
