Odluka o infrastrukturi
Postrojenje za kemijsku preradu upravlja s 10 grijanih spremnika pomoću električnih kvarcnih grijača. Kvarcni grijači otkazuju svakih 6-12 mjeseci zbog toplinskog udara i mehaničkog udara. Svaki kvar košta 2500 USD za zamjenski grijač, plus 4 sata prekida rada. Struja košta 0,10 USD/kWh. Ne postoji postojeća infrastruktura za paru - nema kotla, nema cjevovoda za paru, nema povrata kondenzata.
Postrojenje razmatra instaliranje parnog kotla-na prirodni plin i pretvaranje svih 10 spremnika u PTFE izmjenjivače topline. Pretvorba zahtijeva kapitalna ulaganja u kotao, cjevovod za distribuciju pare, povratni sustav kondenzata, opremu za obradu vode i same PTFE izmjenjivače. Odluka zahtijeva 15-godišnju usporedbu ukupnih troškova vlasništva kako bi se utvrdilo je li ulaganje u parnu infrastrukturu opravdano uštedom operativnih troškova.
Analiza kapitalnih ulaganja
Kapitalni trošak parne infrastrukture uključuje zapakiran vatrocijevni kotao dimenzioniran za ukupnu potražnju za grijanjem (10 spremnika × 40 kW=400 kW ukupno, približno 600 kg/h pare), sustav za obradu napojne vode (omekšivač i doziranje kemikalija), cijev za distribuciju pare s izolacijom, povratnu cijev kondenzata, prijemnik kondenzata i pumpu te separator i hladnjak za ispuhivanje. Inženjering, montaža i puštanje u pogon dodaju ukupnom iznosu.
Kapitalni trošak PTFE izmjenjivača topline je 10 jedinica po 9500 USD svaka instalirana. Trošak zamjene kvarcnog grijača je u tijeku-Interval zamjene od 6 do 12 mjeseci - i uključen je u tok operativnih troškova.
| Element troška kapitala | Para + PTFE opcija | Opcija električnog kvarca |
|---|---|---|
| Parni kotao (600 kg/h pakirana jedinica) | $85,000 | $0 |
| Sustav za obradu napojne vode | $18,000 | $0 |
| Cijevi za distribuciju pare (izolirane) | $32,000 | $0 |
| Sustav povrata kondenzata | $22,000 | $0 |
| Inženjering i montaža | $35,000 | $0 |
| PTFE izmjenjivači topline (10 × 9500 USD) | $95,000 | $0 |
| Električni kvarcni grijači (postoje 10 × 2500 USD) | $0 | $0 (već instalirano) |
| Ukupni kapital | $287,000 | $0 |
Usporedba 15-godišnjih operativnih troškova
Trošak energije je dominantan operativni trošak. Električno kvarcno grijanje po cijeni od 0,10 USD/kWh daje 10 × 40 kW × 6000 h/godišnje=2,400 000 kWh/godišnje po cijeni od 240 000 USD/godišnje. Parna opcija koristi prirodni plin po cijeni od 4,50 USD/MMBtu. Kotao koji radi na 82% učinkovitosti proizvodi paru s efektivnim troškovima topline od približno 0,019 USD/kWh ekvivalent. Godišnji trošak energije je 2,400,000 × $0.019=$45,600. Godišnja ušteda energije s parom iznosi 194 400 USD.
Zamjene kvarcnog grijača odvijaju se stopom od 1,5 po grijaču godišnje (MTBF 8 mjeseci). Uz 2500 USD po grijaču plus 800 USD za instalacijski rad i 2000 USD za vrijeme prekida rada, godišnji trošak zamjene je 10 × 1,5 × 5 USD, 300=79 500 USD. PTFE izmjenjivači ne zahtijevaju zamjene tijekom razdoblja od 15 godina.
| Element operativnih troškova (godišnji) | Para + PTFE | Električni kvarc |
|---|---|---|
| energija | $45,600 | $240,000 |
| Zamjene grijača | $0 | $79,500 |
| Održavanje bojlera | $8,500 | $0 |
| Kemikalije za obradu vode | $3,200 | $0 |
| PTFE održavanje (samo inspekcija) | $2,000 | $0 |
| Ukupno godišnje poslovanje | $59,300 | $319,500 |
15-godišnji kumulativni rezultat
| Troškovna kategorija | Para + PTFE | Električni kvarc |
|---|---|---|
| Kapital | $287,000 | $0 |
| 15 godina rada | $889,500 | $4,792,500 |
| Ukupni trošak za 15 godina | $1,176,500 | $4,792,500 |
| Steam + PTFE štednja | – | $3,616,000 |
Razdoblje povrata
Godišnja operativna ušteda od 260.200 USD vraća kapitalnu investiciju od 287.000 USD u otprilike 13 mjeseci. Od 2. do 15. godine, ušteda je čisto smanjenje operativnih troškova. Ulaganje u parnu infrastrukturu, iako značajno, jasno je opravdano uštedom energije i troškova zamjene.
Sažetak
Instalacija parne infrastrukture i pretvorba u PTFE izmjenjivače topline štedi otprilike 3.616.000 USD tijekom 15 godina u usporedbi s nastavkom s električnim kvarcnim grijačima u postrojenju s 10-spremnicima bez postojeće pare. Kapitalno ulaganje od 287.000 USD vraća se kroz operativne uštede u 13 mjeseci. Dominantna ušteda je trošak energije-prirodni plin para košta otprilike jednu-petinu električne energije po jedinici isporučene topline-praćeno eliminiranim zamjenama kvarcnog grijača. Opcija steam-plus-PTFE izbor je s nižim ukupnim troškom za bilo koje postrojenje s više od 3-4 grijana spremnika.
Inženjerska podrška za infrastrukturu pare i investicijsku analizu PTFE izmjenjivača topline dostupna je nakon podnošenja broja spremnika i toplinskih obveza, lokalnih cijena električne energije i plina, vrste postojećeg grijača i učestalosti zamjene te dostupnog prostora za ugradnju kotla.
