Isıtma Kaynağı Kararı
Bir tesis, her biri 40 kW ısıtma görevi gerektiren 12 proses tankını ısıtmayı planlamaktadır. İki seçenek değerlendirilmektedir: her tanka elektrikli daldırmalı ısıtıcılar monte etmek veya her tanka PTFE ısı eşanjörlerine hizmet veren merkezi bir doğal gaz-ateşlemeli buhar kazanı kurmak.
Elektrikli seçenek basitlik sunar: kazan yok, buhar borusu yok, yoğuşma suyu dönüşü yok, su arıtma yok. Her tankın bağımsız olarak kontrol edilen kendi elektrikli ısıtıcısı vardır. Sermaye maliyeti 12 elektrikli ısıtıcı artı elektrik altyapısıdır.
Buhar seçeneği bir kazan, buhar dağıtım boruları, yoğuşma suyu geri dönüş sistemi, su arıtma ekipmanı ve 12 PTFE ısı eşanjörü gerektirir. Sermaye maliyeti daha yüksektir. Enerjinin-hakim olduğu{-işletme maliyeti daha düşüktür çünkü doğal gaz, çoğu endüstriyel pazarda enerji birimi başına elektriğin yaklaşık-üçte biri ila dörtte biri-dörtte birine mal olur.
10 yıllık toplam maliyet karşılaştırması, enerji, ekipman değişimi ve bakımı hesaba katarak hangi seçeneğin daha düşük yaşam döngüsü maliyeti sağladığını belirler.
Enerji Maliyet Farkı
Elektrik dirençli ısıtma, kullanım noktasında elektrik enerjisinin neredeyse %100'ünü ısıya dönüştürür. Baca kayıpları, boru kayıpları, blöf kayıpları yoktur. Sağlanan verimlilik aslında %100'dür.
Doğal gaz buhar üretimi birden fazla verim kaybı içerir. Bakımı-iyi yapılmış bir endüstriyel kazan, %80-85 yakıt-ile-buhar verimliliğinde çalışır. Buhar dağıtım boruları yalıtım kayıpları nedeniyle ısının %5-10'unu kaybeder. Yoğuşma suyu dönüş sistemleri ilave ısı kaybeder. Genel yakıt-işlem verimliliği %65-75'tir.
Bu kayıplara rağmen doğalgaz birim enerji başına elektriğe göre çok daha ucuz olduğundan buhar seçeneği işletme maliyeti açısından avantajlıdır. Ortalama ABD endüstriyel enerji fiyatlarında-0,08 ABD Doları/kWh elektrik, 4,50 ABD Doları/MMBtu doğal gaz-dağıtılan ısının kWh başına maliyeti elektrik için 0,08 ABD Doları, doğal gaz buharı için 0,023 ABD Dolarıdır (toplam verimliliğin %70'ine karşılık gelir).
Tablo 1: 10 Yıllık Toplam Maliyet Karşılaştırması (12 Tank × 40 kW, 6.000 Saat/Yıl Çalışma)
| Maliyet Unsuru | Elektrikli Daldırma Isıtıcılar | Özel Kazan + PTFE Eşanjörler |
|---|---|---|
| Sermaye Maliyetleri | ||
| Isıtma ekipmanı (12 adet) | $48,000 (12 × $4,000) | 96.000 ABD Doları (12 PTFE × 8.000 ABD Doları) |
| Kazan ve buhar sistemi | $0 | 65.000 ABD doları (kurulu) |
| Elektrik altyapısının iyileştirilmesi | $25,000 | $0 |
| Toplam sermaye | $73,000 | $161,000 |
| Yıllık İşletme Maliyetleri | ||
| Enerji maliyeti | 230.400 ABD Doları (2.880 MWh × 0,08 ABD Doları) | 82.800 ABD Doları (3.600 MWh eşdeğeri × 0,023 ABD Doları) |
| Isıtıcı değişimleri (elektrik elemanları 2 yılda bir) | 48.000 ABD Doları (6 değiştirme/yıl × 4.000 ABD Doları × 10 yıl=240.000 ABD Doları / 10) | $0 (PTFE >10 yıllık ömür) |
| Kazan bakımı ve su arıtma | $0 | $8,000 |
| Toplam yıllık işletme | $278,400 | $90,800 |
| 10 Yıllık Toplam Maliyet | $2,857,000 | $1,069,000 |
Ekipman Değiştirme Maliyeti
Elektrikli daldırma ısıtıcıların sınırlı servis ömrü vardır. Aşındırıcı kimyasal banyolarda kılıflı elektrik elemanları bile kılıf korozyonu veya conta arızası nedeniyle 2-3 yıl içinde arızalanır. 10 yıl boyunca 12 tankın her biri 3-5 ısıtıcı değişimi gerektirir. Kümülatif yenileme maliyeti, başlangıç sermaye maliyetine yaklaşıyor veya onu aşıyor.
Buharla ısıtılan PTFE ısı eşanjörlerinde arızalanacak hiçbir elektrik elemanı yoktur. Buhar basıncı ve sıcaklığına uygun şekilde tasarlanmış PTFE boru demeti değiştirilmeden 10+ yıl dayanır. Buhar seçeneğinin 10-yıllık ekipman değiştirme maliyeti, tank tarafındaki ekipman için sıfıra yakındır.
Kazanın kendisi bakım gerektirir-boru temizliği, brülör servisi, su arıtma- ancak bu maliyetler, agresif kimyasal ortamlarda elektrikli daldırma ısıtıcıların tekrar tekrar değiştirilmesinin maliyetiyle karşılaştırıldığında öngörülebilir ve mütevazıdır.
Esneklik ve Artıklığın Dikkate Alınması
Buhar seçeneği operasyonel esneklik sunar. Kazan, 12 tanklı-alan ısıtma, temizleme solüsyonu ısıtması veya gelecekteki genleşme tanklarının ötesinde ek proses ısıtma ihtiyaçlarını karşılayabilir. Elektrikli seçenek yalnızca tanklara hizmet eder ve herhangi bir yayılma avantajı sunmaz.
Kazanın bakım gerektirmesi halinde, tanklar depolanan sıcak su ile veya azaltılmış verimle çalışmaya devam edebilir. Tanklardan birinde elektrikli ısıtıcı arızalanırsa, ısıtıcı değiştirilene kadar o tank üretim dışı kalır. Doğası gereği daha güvenilir olan PTFE eşanjörü bu riski azaltır ancak ortadan kaldırmaz; ancak kazanın kendisi, yedeklilik veya acil durum planlaması yoluyla yönetilmesi gereken tek bir-nokta arıza riski ekler.
Özet
10-yıllık bir süre boyunca, özel bir doğal gaz kazanı ve PTFE ısı eşanjörlerinin kombinasyonunun toplam maliyeti yaklaşık 1.069.000 ABD Doları iken, elektrikli daldırma ısıtıcıların maliyeti 2.857.000 ABD Doları olup, bu %63'lük bir azalmadır. Buhar sisteminin sermaye maliyeti daha yüksektir (161.000 $'a karşılık 73.000 $), ancak yıllık 147.600 $'lık enerji maliyeti tasarrufu ve tekrarlanan elektrikli ısıtıcı değiştirmelerin ortadan kaldırılması, işletmeye alındığı ilk yıl içinde sermaye farkını telafi eder.
Üç veya daha fazla ısıtmalı tankı olan tesisler için buhar-artı-PTFE kombinasyonu daha düşük toplam maliyet seçeneğidir. Geçiş noktası, yerel enerji fiyatlarına, proses kimyasallarının aşındırıcılığına (elektrikli ısıtıcı değiştirme sıklığını belirleyen) ve mevcut buhar altyapısının kullanılabilirliğine bağlıdır.
Belirli tesis koşullarında ısıtma kaynağı karşılaştırmasına yönelik mühendislik analizi, tankların sayısı ve boyutu, yerel elektrik ve gaz oranları, proses kimyası ve mevcut altyapı altyapısının sunulması üzerine mevcuttur.
