Рішення про інфраструктуру
Хімічне переробне підприємство обслуговує 10 резервуарів з підігрівом за допомогою електричних кварцових нагрівачів. Кварцові обігрівачі виходять з ладу кожні 6-12 місяців через термічний удар і механічний вплив. Кожна несправність коштує 2500 доларів США за заміну обігрівача плюс 4 години простою. Електроенергія коштує 0,10 $/кВт-год. Немає існуючої парової інфраструктури – ні котла, ні паропроводу, ні повернення конденсату.
Підприємство розглядає можливість встановлення-парового котла, що працює на природному газі, і переведення всіх 10 резервуарів на теплообмінники з ПТФЕ. Конверсія потребує капіталовкладень у котел, паророзподільний трубопровод, систему повернення конденсату, обладнання для очищення води та самі теплообмінники з ПТФЕ. Рішення вимагає 15-річного порівняння загальної вартості володіння, щоб визначити, чи виправдані інвестиції в парову інфраструктуру економією експлуатаційних витрат.
Аналіз капітальних вкладень
Капітальні витрати на парову інфраструктуру включають комплектний жаротрубний котел, розмір якого відповідає загальній потребі в опаленні (10 резервуарів × 40 кВт=400 кВт загалом, приблизно 600 кг/год пари), систему обробки живильної води (пом’якшувач і хімічне дозування), труби розподілу пари з ізоляцією, труби повернення конденсату, приймач і насос для конденсату, а також сепаратор і охолоджувач продувки. До загальної суми додають проектування, монтаж та пусконалагоджувальні роботи.
Капітальна вартість PTFE теплообмінника становить 10 одиниць по 9500 доларів США кожна. Вартість заміни кварцового нагрівача триває-з інтервалом заміни 6-12 місяців і враховується в потоці експлуатаційних витрат.
| Елемент капітальних витрат | Опція Steam + PTFE | Електричний кварцовий варіант |
|---|---|---|
| Паровий котел (укомплектована установка 600 кг/год) | $85,000 | $0 |
| Система очищення живильної води | $18,000 | $0 |
| Паропровід (ізольований) | $32,000 | $0 |
| Система повернення конденсату | $22,000 | $0 |
| Інжиніринг та монтаж | $35,000 | $0 |
| PTFE теплообмінники (10 × 9500 $) | $95,000 | $0 |
| Електричні кварцові обігрівачі (10 × $2500 наявні) | $0 | $0 (вже встановлено) |
| Загальний капітал | $287,000 | $0 |
Порівняння операційних витрат за 15 років
Витрати на електроенергію є домінуючими операційними витратами. Електричне кварцове опалення за 0,10 дол. США/кВт-год забезпечує 10 × 40 кВт × 6000 год/рік=2, 400 000 кВт-год/рік за ціною 240 000 доларів США/рік. У паровому варіанті використовується природний газ за ціною 4,50 дол./млн. Котел, що працює з ККД 82%, виробляє пару з ефективними витратами на тепло приблизно 0,019 доларів США/кВт-год. Річна вартість енергії становить 2 400 000 × 0.019=$45 600 $. Річна економія енергії за допомогою пари становить 194 400 доларів США.
Заміна кварцового обігрівача відбувається з частотою 1,5 на один обігрівач на рік (MTBF 8 місяців). При 2500 доларів США за обігрівач плюс 800 доларів США на монтажні роботи та 2000 доларів США на час простою річна вартість заміни становить 10 × 1,5 × 5 доларів США, 300=79 500 доларів США. PTFE теплообмінники не потребують заміни протягом 15-річного періоду.
| Елемент операційних витрат (річний) | Пара + PTFE | Електричний кварц |
|---|---|---|
| Енергія | $45,600 | $240,000 |
| Заміна обігрівачів | $0 | $79,500 |
| Обслуговування котла | $8,500 | $0 |
| Хімічні засоби для очищення води | $3,200 | $0 |
| Технічне обслуговування PTFE (лише перевірка) | $2,000 | $0 |
| Загальна річна операційна | $59,300 | $319,500 |
Кумулятивний результат за 15 років
| Категорія витрат | Пара + PTFE | Електричний кварц |
|---|---|---|
| Капітал | $287,000 | $0 |
| 15 років експлуатації | $889,500 | $4,792,500 |
| Загальна вартість за 15 років | $1,176,500 | $4,792,500 |
| Економія Steam + PTFE | – | $3,616,000 |
Період окупності
Річна операційна економія в розмірі 260 200 доларів США повертає капіталовкладення в розмірі 287 000 доларів США приблизно за 13 місяців. З 2 по 15 рік економія полягає в чистому зниженні експлуатаційних витрат. Інвестиції в парову інфраструктуру, хоча й значні, чітко виправдані економією енергії та витрат на заміну.
Резюме
Встановлення парової інфраструктури та перехід на теплообмінники з PTFE заощаджує приблизно 3 616 000 доларів США за 15 років у порівнянні з використанням електричних кварцових нагрівачів у 10-цистернах без наявної пари. Капітальні інвестиції в розмірі $287 000 повертаються за рахунок операційних заощаджень за 13 місяців. Домінуючим заощадженням є вартість енергії-пара природного газу коштує приблизно одну-п’яту електроенергії на одиницю поставленого тепла-за якою слід заміна кварцового нагрівача. Варіант steam-plus-PTFE — це вибір з нижчими загальними витратами для будь-якого об’єкта з більш ніж 3-4 резервуарами з підігрівом.
Інженерна підтримка парової інфраструктури та інвестиційного аналізу теплообмінника з ПТФЕ доступна після надання кількості резервуарів і теплових обов’язків, місцевих тарифів на електроенергію та газ, наявного типу нагрівача та частоти заміни, а також доступного місця для встановлення котла.
