בעיית נורמליזציה של עלויות
השוואות עלויות מחליפי חום משתמשות בדרך כלל בעלות ההתקנה הכוללת חלקי המכס העיצובי-דולר לקילוואט. מדד זה לוכד הון ראשוני אך מטשטש את ההשפעות של חיי שירות ודרישות תחזוקה שונות. מדד חושפני יותר לקבלת החלטות-ארוכות טווח-הוא העלות הכוללת למ"ר של משטח העברת חום לשנת חיי שירות.
מדד מנורמל זה מתייחס ל: עלות הציוד הראשונית שהופחתה לאורך חיי השירות בפועל; תדירות ההחלפה ועלויות ההתקנה הנלוות; עבודת תחזוקה, כימיקלים וזמני השבתה; ואת העלות של קצבת קורוזיה-עובי דופן שאינו מספק ערך העברת חום אך יש לרכוש אותו.
פלדת אל-חלד סופר דופלקס (UNS S32750, 2507) נמצאת בשימוש נרחב בשטיפה הידרו-מטלורגית עשירה בכלוריד, מכיוון שתכולת הכרום, המוליבדן והחנקן הגבוהה שלה מספקת עמידות מעולה לחריצים בהשוואה לדרגות אוסטניטיות סטנדרטיות. PTFE חסין בפני כלוריד בטבעו הכימי. ההשוואה של העלות-ל-מטר-מרובע-ל-שנה קובעת איזה חומר מספק עלות נמוכה יותר{10}}לטווח ארוך.
מנהלי התקן חיי השירות
פלדת אל-חלד סופר דופלקס עמידה בפני חריפות כלוריד דרך סרט פסיבי המועשר בכרום ובמוליבדן. המספר המקביל להתנגדות פיתול (PREN) עבור 2507 הוא 40-43, מהגבוהים מבין הפלדות אל חלד. בתמיסות כלוריד ניטרליות בטמפרטורת הסביבה, לא מתרחשת בור. בתמיסות שטיפת כלוריד חומצי חמות -אופייניות לפעולות שטיפת ניקל לטריט או ערימות נחושת - חריגה מסף PREN.
ב-70-80 מעלות בתמיסות המכילות 10,000-50,000 ppm כלוריד ב-pH 1-3, פלדת אל-חלד סופר דופלקס פוגעת בקצב של 0.05-0.15 מ"מ לשנה עם חריפות מקומית המונחת על הקצב הכללי. לצינור מחליף חום עם עובי דופן של 1.5 מ"מ יש חיי שירות חזויים של 5-10 שנים לפני חדירת גורות לקיר, עם אי ודאות משמעותית.
ל-PTFE אין מנגנון קורוזיה של כלוריד. חיי השירות נקבעים על ידי זחילה תחת לחץ קיטור בטמפרטורת הפעולה. עבור PTFE שונה ב-140 מעלות, חיי השירות עולים על 15 שנים. אין התקפה מקומית, אין בור, ואין רגישות לריכוז כלוריד או ל-pH.
טבלה 1: עלות מנורמלת למ"ר לשנה (5 מ"ר מחליף חום, ניתוח 10 שנים, תמיסת שטיפת כלוריד ב-80 מעלות, pH 2, 30,000 ppm Cl⁻)
| אלמנט עלות | סופר דופלקס 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| עלות התקנה ראשונית למ"ר | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| חיי שירות צפויים (שנים) | 5-8 (תלוי בור) | 15+ |
| החלפות מעל 10 שנים | 1 (בשנה 5-8) | 0 |
| עלות החלפה (ציוד + התקנה) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| תחזוקה שנתית למ"ר (בדיקה, ניקיון) | $120-200 | $40-80 |
| עלות זמן השבתה לכל אירוע החלפה (למ"ר) | $300-500 | $0 |
| עלות כוללת של 10 שנים למ"ר | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| עלות שנתית למ"ר לשנה | $450-750 | $180-280 |
עלות קצבת קורוזיה
מחליפי חום סופר דופלקס מנירוסטה לשירות כלוריד כוללים תוספת קורוזיה-עובי דופן נוסף שצפוי להחליד במהלך חיי השירות. עובי נוסף זה אינו מספק ערך העברת חום אך מגדיל את עלות החומר ומשקל.
עבור קיר עיצוב בגודל 1.5 מ"מ עם קצבת קורוזיה של 0.5 מ"מ, 33% מחומר הסופר דופלקס היקר הוא הקרבה. לקיר צינור PTFE אין קצבת קורוזיה; כל עובי הדופן תורם לבלימת לחץ לאורך חיי השירות.
קצבת הקורוזיה גם פוגעת מעט בהעברת החום. לקיר העבה יותר יש התנגדות תרמית גבוהה יותר. לצינור סופר דופלקס חדש עם קצבת קורוזיה יש ערך U- נמוך יותר ממה שהיה לו ללא הקצבה, מה שדורש מעט יותר שטח פנים לאותה חובה-מגדיל עוד יותר את הפרש העלויות.
הקצאת ערך זמן ההשבתה
השוואת העלויות המנורמלות רגישה לערך שהוקצה לזמן השבתה. במפעל הידרו-מטלורגי שבו מעגל השטיפה הוא צוואר הבקבוק של הייצור, שעה של השבתה יכולה לעלות 10,000-50,000 דולר בייצור מתכת שאבד. העלות של תקלה במחליף חום שעוצרת את מעגל השטיפה למשך 12-24 שעות מגמדת את עלות החלפת הציוד.
הביטול של PTFE של כשלים לא מתוכננים בבור מסיר את עלות ההשבתה הזו מהמשוואה. יתרון העלות המנורמל של PTFE גדל ככל שהערך של זמן פעילות הייצור עולה.
תַקצִיר
מחליפי חום PTFE מספקים עלות נמוכה יותר למ"ר לשנה מאשר מפלדת אל-חלד סופר דופלקסית ב-פתרונות שטיפה עשירים של כלוריד-בדרך כלל 180-280 דולר לעומת 450-750 דולר בחישוב שנתי. ההבדל נובע מחיי השירות הארוכים יותר של PTFE, ביטול אירועי החלפה, דרישות תחזוקה נמוכות יותר והיעדר קצבת קורוזיה מקרבת.
יתרון העלות המנורמל מוגבר בפעולות-זמן השבתה-גבוהות שבהן ביטול כשלים לא מתוכננים בפיתוח גדלים את הערך הכלכלי. פלדת אל-חלד סופר דופלקס משמשת במקום שבו חורגים ממגבלות הטמפרטורה או הלחץ של PTFE; בתוך המעטפה של PTFE, זוהי הבחירה-ת נמוכה יותר.
ניתוח הנדסי להשוואת עלויות שירות כלוריד זמין עם הגשת כימיה של הפתרון, טמפרטורת הפעלה, נתוני חיי שירות נוכחיים של מחליף, רישומי עלויות תחזוקה והערכות עלויות זמן השבתה.
