החלטת שיטת החימום
קו אילגון קשיח דורש חימום של 60 קילוואט כדי לשמור על טמפרטורת אלקטרוליט של 0-5 מעלות במהלך תגובת האילגון האקזותרמית. שתי שיטות חימום מתחרות: מחממי טבילה חשמליים מקוורץ ומחלפי חום PTFE מחוממים בקיטור.
קוורץ חשמלי מציע פשטות. התקינו את המחממים, חברו לאספקת החשמל ושלטו באמצעות תרמוסטט. ללא דוד קיטור, ללא החזרת קונדנסט, ללא מלכודות קיטור. התשתית מינימלית.
Steam PTFE דורש מקור קיטור. אם דוד כבר משרת תהליכים אחרים במפעל, התשתית המצטברת היא צנועה. אם יש להפיק קיטור רק עבור קו האנודיז, יש לכלול את עלות ההון של הדוד בהשוואה.
השוואת הוצאות התפעול קובעת איזו שיטה מספקת עלות נמוכה יותר לאורך 10 שנות חיי הציוד. עלות אנרגיה, תדירות החלפת תנור ועבודת תחזוקה הם שלושת המניעים העיקריים.
השוואת עלויות אנרגיה
חימום התנגדות חשמלי ממיר כמעט 100% מהאנרגיה החשמלית לחום. יעילות האנרגיה מעולה. העלות של אנרגיה זו היא בדרך כלל גבוהה יותר מאשר קיטור המופק מגז טבעי. בתעריפי חשמל תעשייתיים ממוצעים של 0.08-0.12$ לקוט"ש וגז טבעי ב-4-6$ למיליון BTU, העלות לקוט"ש חום שנמסרה היא 0.08-0.12$ לחשמל לעומת 0.02-0.04$ לקיטור גז טבעי, מה שאחראי ליעילות הדוד.
עבור עומס חימום של 60 קילוואט הפועל 4,000 שעות בשנה, צריכת האנרגיה השנתית היא 240,000 קילוואט. עלות חימום חשמלי ב-0.10$/קוט"ש היא 24,000$ לשנה. עלות חימום בקיטור שווה ערך של 0.03$ לקוט"ש היא 7,200$ לשנה. יתרון עלות האנרגיה השנתי עבור קיטור הוא 16,800 דולר.
יתרון זה נמשך גם כאשר דוד הקיטור מוקדש לקו האנודיז. העלות ההונית של דוד קטן מוחזרת באמצעות חיסכון באנרגיה תוך 2-3 שנים.
טבלה 1: השוואת הוצאות תפעול ל-10 שנים (60 קילוואט חימום קשה באנודיז)
| קטגוריית עלות | קוורץ חשמלי | קיטור PTFE |
|---|---|---|
| עלות אנרגיה שנתית | $24,000 | $7,200 |
| עלות אנרגיה ל-10 שנים | $240,000 | $72,000 |
| תדירות החלפת מחמם | 6-12 חודשים (שבר קוורץ) | 10+ שנים |
| תנורי חימום חלופיים (10 שנים) | 10-15 יחידות | 0 יחידות |
| עלות חלקי חילוף לחימום (10 שנים) | $25,000-37,500 | $0 |
| עבודה חלופית (10 שנים) | $15,000-22,500 | $0 |
| זמן השבתה בייצור לצורך החלפה | 80-120 שעות (10 שנים) | 0 שעות |
| עלות זמן השבתה של $500 לשעה | $40,000-60,000 | $0 |
| תחזוקה שוטפת (שנתית) | $500 (בדיקה, ניקיון) | $200 (בדיקה בלבד) |
| תחזוקה שוטפת של 10 שנים | $5,000 | $2,000 |
| סך עלות תפעול ל-10 שנים | $325,000-365,000 | $74,000 |
עלות החלפת דוד
מחממי טבילה קוורץ בשירות אילגון קשיח נכשלים על ידי שבר. הלם תרמי כתוצאה מהתזת אלקטרוליט קר על משטחי קוורץ חמים יוצר מתח מקומי העולה על חוזק המתיחה של החומר. פגיעה מכנית מחלקי עבודה או כלי תחזוקה גורמת לשבבים וסדקים. שיעור הכשלים הוא 1-2 מחממים בשנה לפעולה רציפה.
כל החלפה עולה לגוף המחמם עצמו (2,000-2,500 דולר ליחידה של 15-20 קילוואט) בתוספת עבודה לניקוז המיכל או לבודד את המחמם, להסיר את היחידה שנכשלה, להתקין את התחליף ולוודא את פעולתו. השבתת ייצור של 6-8 שעות לאירוע מכפילה את ההשפעה הכספית.
מחליפי חום מסוג Steam PTFE אינם נשברים. צינור הפלואורופולימר הגמיש סופג זעזועים תרמיים ומכניים. חיי השירות עולים על 10 שנים בתנאי אילגון קשים. אירועי ההחלפה הם למעשה אפס במהלך תקופת ההשוואה.
השוואת עבודת תחזוקה
מחממי קוורץ דורשים בדיקה תקופתית של סדקים, בדיקת בידוד חשמלי וניקוי משקעי מינרלים ממשטח הנדן. כל בדיקה היא פשוטה אך דורשת גישה למיכל והסרה של מחמם.
מחליפי חום PTFE דורשים בדיקה חזותית שנתית של מצב הצינור ושלמות התמיכה. אין צורך בהסרה. אין צורך בבדיקת חשמל. הבדיקה מסתיימת במקום ללא ניקוז המיכל.
תַקצִיר
השוואת הוצאות התפעול מעדיפה מאוד PTFE קיטור על פני קוורץ חשמלי לחימום מיכל אילגון קשה. OPEX ל-10- שנים עבור PTFE בקיטור הוא כ-$74,000 לעומת $325,000-365,000 עבור קוורץ חשמלי - הפרש של 4-5. חיסכון בעלויות האנרגיה תורם 168,000 דולר מההפרש. החלפות מחממי קוורץ מבוטלות תורמים את השאר.
ההשוואה מניחה שדוד קיטור זמין. יתרון עלות האנרגיה של גז טבעי על פני חשמל משחזר בדרך כלל את עלות ההון של דוד ייעודי תוך 2-3 שנים עבור עומס חימום זה.
ניתוח הנדסי להשוואת OPEX בתנאי אילגון קשיח ספציפיים זמין עם הגשת חובת חימום, שעות פעילות שנתיות, תעריפי חשמל וגז מקומיים, תדירות החלפת מחמם קוורץ הנוכחית ופרטי תשתית קיטור קיימת.
