Odluka o načinu grijanja
Linija za tvrdu anodizaciju zahtijeva 60 kW grijanja za održavanje temperature elektrolita od 0-5 stupnjeva tijekom egzotermne reakcije anodizacije. Dvije metode grijanja se natječu: električni kvarcni uronjeni grijači i PTFE izmjenjivači topline grijani parom.
Električni kvarc nudi jednostavnost. Montirajte grijače, spojite na električnu mrežu i upravljajte termostatom. Nema parnog kotla, nema povrata kondenzata, nema parnih odvajača. Infrastruktura je minimalna.
Parni PTFE zahtijeva izvor pare. Ako kotao već služi drugim procesima u postrojenju, inkrementalna infrastruktura je skromna. Ako se para mora proizvesti samo za liniju za anodizaciju, kapitalni trošak kotla mora biti uključen u usporedbu.
Usporedba operativnih troškova određuje koja metoda donosi niže troškove tijekom 10-godišnjeg životnog vijeka opreme. Trošak energije, učestalost zamjene grijača i rad na održavanju tri su primarna pokretača.
Usporedba troškova energije
Električno otporno grijanje pretvara gotovo 100% električne energije u toplinu. Energetska učinkovitost je izvrsna. Trošak te energije obično je veći od cijene pare proizvedene iz prirodnog plina. Pri prosječnim cijenama industrijske električne energije od 0,08-0,12 USD po kWh i prirodnog plina od 4-6 USD po milijunu BTU, cijena po isporučenom kWh topline iznosi 0,08-0,12 USD za električnu energiju naspram 0,02-0,04 USD za paru prirodnog plina, uzimajući u obzir učinkovitost kotla.
Za grijaće opterećenje od 60 kW koje radi 4.000 sati godišnje, godišnja potrošnja energije je 240.000 kWh. Cijena električnog grijanja pri 0,10 USD/kWh iznosi 24 000 USD godišnje. Trošak parnog grijanja u ekvivalentu od 0,03 USD/kWh iznosi 7200 USD godišnje. Prednost godišnje cijene energije za paru je 16.800 USD.
Ova prednost ostaje prisutna čak i kada je parni kotao namijenjen liniji za anodizaciju. Kapitalni trošak malog kotla nadoknađuje se uštedom energije unutar 2-3 godine.
Tablica 1: Usporedba 10-godišnjih operativnih troškova (60 kW tvrdo eloksirano grijanje)
| Troškovna kategorija | Električni kvarc | Parni PTFE |
|---|---|---|
| Godišnji trošak energije | $24,000 | $7,200 |
| 10-godišnji trošak energije | $240,000 | $72,000 |
| Učestalost zamjene grijača | 6-12 mjeseci (kvarcni prijelom) | 10+ godina |
| Zamjenski grijači (10 godina) | 10-15 jedinica | 0 jedinica |
| Cijena zamjenskih dijelova grijača (10 godina) | $25,000-37,500 | $0 |
| Rad na zamjeni (10 godina) | $15,000-22,500 | $0 |
| Zastoj u proizvodnji radi zamjene | 80-120 sati (10 godina) | 0 sati |
| Cijena zastoja iznosi 500 USD/h | $40,000-60,000 | $0 |
| Rutinsko održavanje (godišnje) | 500$ (pregled, čišćenje) | 200 USD (samo inspekcija) |
| 10-godišnje rutinsko održavanje | $5,000 | $2,000 |
| Ukupni 10-godišnji operativni trošak | $325,000-365,000 | $74,000 |
Trošak zamjene grijača
Kvarcni uronjeni grijači u radu s tvrdom anodizacijom otkazuju zbog loma. Toplinski udar od prskanja hladnog elektrolita na vruće kvarcne površine stvara lokalizirani stres koji premašuje vlačnu čvrstoću materijala. Mehanički udar izradaka ili alata za održavanje uzrokuje strugotine i pukotine. Stopa kvarova je 1-2 grijača godišnje za kontinuirani rad.
Svaka zamjena košta sam element grijača (2000-2500 USD za jedinicu od 15-20 kW) plus rad za pražnjenje spremnika ili izolaciju grijača, uklanjanje pokvarene jedinice, instaliranje zamjenske jedinice i provjeru rada. Zastoj u proizvodnji od 6-8 sati po događaju višestruko povećava financijski učinak.
Parni PTFE izmjenjivači topline se ne lome. Fleksibilna cijev od fluorpolimera apsorbira toplinske i mehaničke udare. Životni vijek prelazi 10 godina u teškim uvjetima anodizacije. Događaji zamjene zapravo su nula tijekom razdoblja usporedbe.
Usporedba rada na održavanju
Kvarcni grijači zahtijevaju povremenu provjeru pukotina, ispitivanje električne izolacije i čišćenje mineralnih naslaga s površine plašta. Svaki pregled je jednostavan, ali zahtijeva pristup spremniku i uklanjanje grijača.
PTFE izmjenjivači topline zahtijevaju godišnji vizualni pregled stanja cijevi i cjelovitosti nosača. Nije potrebno uklanjanje. Nije potrebno nikakvo električno ispitivanje. Pregled se dovršava na mjestu bez pražnjenja spremnika.
Sažetak
Usporedba operativnih troškova daje prednost parnom PTFE-u u odnosu na električni kvarc za tvrdo anodizirano grijanje spremnika. 10-godišnji OPEX za parni PTFE je otprilike 74.000 USD naspram 325.000-365.000 USD za električni kvarc - faktor razlike 4-5. Ušteda troškova energije doprinosi 168.000 USD razlike. Eliminirane zamjene kvarcnog grijača doprinose ostatku.
Usporedba pretpostavlja da je dostupan parni kotao. Prednost prirodnog plina u cijeni energije u odnosu na električnu energiju obično nadoknađuje kapitalne troškove namjenskog bojlera unutar 2-3 godine za ovo opterećenje grijanja.
Inženjerska analiza za usporedbu OPEX-a u određenim uvjetima tvrdog eloksiranja dostupna je nakon podnošenja zahtjeva za grijanje, godišnjih radnih sati, lokalnih cijena električne energije i plina, trenutne učestalosti zamjene kvarcnog grijača i pojedinosti o postojećoj parnoj infrastrukturi.
