Rastući Steam račun
Račun za prirodni plin za proizvodnju pare u postrojenju za galvanizaciju raste 18% tijekom tri godine, dok obujam proizvodnje ostaje isti. Učinkovitost kotla je provjerena. Odvajači pare rade. Cjevovod za distribuciju pare je izoliran. Povećana potrošnja povezana je s izmjenjivačima topline u procesnim spremnicima-točnije, progresivnim gubitkom učinkovitosti prijenosa topline jer se metalne zavojnice prljaju i korodiraju.
Čista spirala od nehrđajućeg čelika pri ugradnji prenosi toplinu s ukupnom U-vrijednošću od približno 800 W/m²·K. Nakon 12 mjeseci rada, U-vrijednost je pala na 450 W/m²·K. Nakon 24 mjeseca, 320 W/m²·K. Nakon 36 mjeseci, zavojnica jedva održava temperaturu kupke pri punom protoku pare i zakazana je za zamjenu.
PTFE zavojnica instalirana u isto vrijeme počinje s nižom U-vrijednošću-približno 280 W/m²·K-ali je održava. Nakon 36 mjeseci, U-vrijednost je još uvijek 260-270 W/m²·K. Putanje troškova energije ovih dviju krivulja performansi značajno se razlikuju.
Mehanizam gubitka učinkovitosti
Metalne zavojnice gube učinkovitost prijenosa topline kroz dva mehanizma. Vanjske naslage onečišćenja kamenac-kalcijev sulfat, metalni hidroksidi, organski ostaci-koji dodaju toplinski otpor u nizu sa stijenkom cijevi. Sloj kamenca debljine 0,5 mm može smanjiti U-vrijednost za 30-50% ovisno o njegovoj toplinskoj vodljivosti.
Unutarnja površinska korozija ohrapavi bočnu stijenku cijevi za paru-. Povećana hrapavost pojačava turbulenciju, što malo poboljšava unutarnji koeficijent prijenosa topline, ali proizvodi korozije tvore izolacijski sloj koji više nego kompenzira ovaj dobitak. Neto učinak je progresivna degradacija.
Uređaj to kompenzira povećanjem tlaka pare. Viši tlak pare povećava temperaturu zasićenja, povećavajući logaritamsku srednju temperaturnu razliku koja pokreće prijenos topline. Veći LMTD djelomično nadoknađuje pad vrijednosti U-. Ali viša temperatura pare povećava gubitke topline iz spremnika i cjevovoda, a kotao radi s manjom učinkovitošću pri višim izlaznim temperaturama. Energetski kazneni spojevi.
Tablica 1: 36-mjesečna usporedba troškova energije (50 kW projektirano opterećenje, 6000 radnih sati/godina)
| Vremensko razdoblje | U-vrijednost od nehrđajućeg čelika (W/m²·K) | PTFE U-vrijednost (W/m²·K) | SS Potrošnja pare (kg/h) | Potrošnja PTFE pare (kg/h) | Kumulativni trošak energije (SS nasuprot PTFE) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. mjesec (čisto) | 800 | 280 | 78 | 82 | -180 USD (SS prednost) |
| mjesec 6 | 500 | 275 | 83 | 82 | +$60 |
| mjesec 12 | 400 | 270 | 86 | 83 | +$480 |
| mjesec 18 | 350 | 268 | 88 | 83 | +$960 |
| 24. mjesec | 310 | 265 | 90 | 84 | +$1,620 |
| 30. mjesec | 290 | 262 | 91 | 84 | +$2,340 |
| Mjesec 36 (pre-zamjena) | 260 | 260 | 93 | 85 | +$3,180 |
| Trogodišnji ukupni trošak energije | – | – | – | – | +$9,440 |
Trošak pare izračunat je na 30 USD/toni (1000 kg). Kumulativna kazna je dodatni trošak pare koji nastaje zavojnicom od nehrđajućeg čelika zbog pada učinkovitosti u odnosu na stabilne performanse PTFE-a.
Prednost PTFE-a: Stabilnost iznad vršne vrijednosti
PTFE zavojnica radi uz skroman nedostatak energije u prvih nekoliko mjeseci kada je zavojnica od nehrđajućeg čelika čista. Ovaj početni jaz iznosi otprilike 180 USD - zanemariv iznos. Kako se zavojnica od nehrđajućeg čelika zaprlja, razmak se mijenja. Do 9. mjeseca kumulativni trošak energije je jednak. Od tog trenutka nadalje, PTFE zavojnica donosi niže troškove energije sa svakim mjesecom.
Tijekom punih 36-mjesečnog razdoblja, stabilna PTFE zavojnica izbjegava približno 9440 USD u dodatnim troškovima pare nastalim zbog razgradnje zavojnice od nehrđajućeg čelika. Sama ova ušteda troškova energije nadoknađuje višu početnu nabavnu cijenu PTFE zavojnice - bez razmatranja izbjegnutih troškova uklanjanja kamenca, izbjegnutog prekida rada radi čišćenja ili izbjegnute zamjene nakon 36 mjeseci.
Energijska kazna za uklanjanje kamenca
Ako se zavojnica od nehrđajućeg čelika čisti od kamenca u intervalima od 12- mjeseci, njezina U-vrijednost se djelomično vraća. Ali uklanjanje kamenca nikada ne vraća izvornu učinkovitost - svakim čišćenjem uklanja se nešto osnovnog metala zajedno s kamencem, a hrapava površina se prlja brže nakon svakog čišćenja. Prednost PTFE-a u troškovima energije smanjuje se, ali ne i eliminira kada se provodi uklanjanje kamenca.
Nadalje, samo uklanjanje kamenca troši energiju. Kemikalije za čišćenje moraju se zagrijati. Spremnik se mora ponovno zagrijati nakon postupka uklanjanja kamenca. Ovi troškovi energije dio su ukupnih troškova vlasništva metalne zavojnice, ali se rijetko prate kao troškovi energije.
Sažetak
Stabilne performanse PTFE izmjenjivača topline izbjegavaju progresivno smanjenje troškova energije zbog zaprljanja metalnih zavojnica. Tijekom razdoblja od 36-mjeseci, kumulativne uštede troškova pare od stabilnog rada PTFE-a premašuju 9400 USD za jedan izmjenjivač topline od 50 kW-dovoljno da se nabavna cijena PTFE-a povrati samo iz uštede energije.
Prednost u cijeni energije održava se tijekom cijelog životnog vijeka PTFE izmjenjivača od 10+ godina, dok metalna zavojnica ponavlja 36-mjesečni ciklus razgradnje sa svakom zamjenom. Stabilna učinkovitost PTFE-a osigurava trajnu prednost u troškovima energije nakon početnog razdoblja rentabilnosti.
Inženjerska analiza za usporedbu troškova energije u određenim radnim uvjetima dostupna je nakon podnošenja trenutne vrste i starosti izmjenjivača topline, troškova pare, podataka o stopi onečišćenja te učestalosti i učinkovitosti uklanjanja kamenca.
