Infrastrukturbeslutningen
Et kemisk bearbejdningsanlæg driver 10 opvarmede tanke ved hjælp af elektriske kvarts-dyppevarmere. Kvartsvarmerne fejler hver 6.-12. måned på grund af termisk stød og mekanisk påvirkning. Hver fejl koster $2.500 for en erstatningsvarmer plus 4 timers nedetid. Elektricitet koster $0,10/kWh. Der er ingen eksisterende dampinfrastruktur - ingen kedel, ingen damprør, ingen kondensatretur.
Anlægget overvejer at installere en-naturgasfyret dampkedel og konvertere alle 10 tanke til PTFE-varmevekslere. Ombygningen kræver en kapitalinvestering i kedlen, dampfordelingsrør, kondensatretursystem, vandbehandlingsudstyr og selve PTFE-vekslerne. Beslutningen kræver en 15-årig sammenligning af de samlede ejeromkostninger for at afgøre, om investeringen i dampinfrastruktur er begrundet i driftsomkostningsbesparelserne.
Kapitalinvesteringsanalysen
Dampinfrastrukturens kapitalomkostninger inkluderer en pakket brænderørkedel, der er dimensioneret til det samlede varmebehov (10 tanke × 40 kW=400 kW i alt, ca. 600 kg/h damp), et fødevandsbehandlingssystem (blødgøringsmiddel og kemikaliedosering), dampfordelingsrør med isolering, kondensatreturrør, kondensatudskiller og nedkølingsbeholder og -pumpe. Engineering, installation og idriftsættelse tilføjer det samlede beløb.
PTFE-varmevekslerens kapitalomkostning er 10 enheder til $9.500 hver installeret. Udskiftningsomkostningerne for kvartsvarmeren er løbende-6-12 måneders udskiftningsinterval - og er fanget i driftsomkostningsstrømmen.
| Kapitalomkostningselement | Mulighed for damp + PTFE | Mulighed for elektrisk kvarts |
|---|---|---|
| Dampkedel (600 kg/t pakket enhed) | $85,000 | $0 |
| Fødevandsbehandlingssystem | $18,000 | $0 |
| Dampfordelingsrør (isoleret) | $32,000 | $0 |
| Kondensat retursystem | $22,000 | $0 |
| Engineering og installation | $35,000 | $0 |
| PTFE varmevekslere (10 × $9.500) | $95,000 | $0 |
| Elektriske kvartsvarmere (10 × $2.500 eksisterende) | $0 | $0 (allerede installeret) |
| Samlet kapital | $287,000 | $0 |
Den 15-årige sammenligning af driftsomkostninger
Energiomkostningerne er den dominerende driftsudgift. Elektrisk kvartsopvarmning til $0,10/kWh leverer 10 × 40 kW × 6.000 t/år=2.400.000 kWh/år til en pris på $240.000/år. Dampmuligheden bruger naturgas til $4,50/MMBtu. En kedel, der arbejder med en virkningsgrad på 82 %, producerer damp med en effektiv varmeomkostning på cirka 0,019 USD/kWh ækvivalent. De årlige energiomkostninger er 2.400.000 × $0.019=$45.600. Den årlige energibesparelse med damp er $194.400.
Udskiftninger af kvartsvarmere sker med en hastighed på 1,5 pr. varmelegeme pr. år (MTBF 8 måneder). Ved 2.500 USD pr. varmelegeme plus 800 USD installationsarbejde og 2.000 USD nedetidsomkostninger er den årlige udskiftningsomkostning 10 × 1,5 × 5 USD,300=79.500 USD. PTFE-vekslere kræver ingen udskiftninger i løbet af den 15-årige periode.
| Driftsomkostningselement (årligt) | Damp + PTFE | Elektrisk kvarts |
|---|---|---|
| Energi | $45,600 | $240,000 |
| Udskiftning af varmelegeme | $0 | $79,500 |
| Vedligeholdelse af kedel | $8,500 | $0 |
| Kemikalier til vandbehandling | $3,200 | $0 |
| PTFE vedligeholdelse (kun inspektion) | $2,000 | $0 |
| Samlet årlig drift | $59,300 | $319,500 |
Det 15-årige kumulative resultat
| Omkostningskategori | Damp + PTFE | Elektrisk kvarts |
|---|---|---|
| Kapital | $287,000 | $0 |
| 15 års drift | $889,500 | $4,792,500 |
| Samlet 15 års omkostninger | $1,176,500 | $4,792,500 |
| Steam + PTFE besparelser | – | $3,616,000 |
Tilbagebetalingsperioden
Den årlige driftsbesparelse på $260.200 genvinder kapitalinvesteringen på $287.000 på cirka 13 måneder. Fra år 2 til og med år 15 er besparelsen ren driftsomkostningsreduktion. Selv om investeringen i dampinfrastruktur er betydelig, er den klart begrundet i energi- og udskiftningsomkostningsbesparelserne.
Oversigt
Installation af dampinfrastruktur og konvertering til PTFE-varmevekslere sparer cirka 3.616.000 USD over 15 år sammenlignet med at fortsætte med elektriske kvartsvarmere i et 10-tankanlæg uden eksisterende damp. Kapitalinvesteringen på $287.000 inddrives gennem driftsbesparelser på 13 måneder. Den dominerende besparelse er energiomkostninger-naturgasdamp koster ca. en-femtedel af elektriciteten pr. leverede varmeenhed-efterfulgt af eliminerede udskiftninger af kvartsvarmere. Muligheden for damp-plus-PTFE er den lavere samlede pris for enhver facilitet med mere end 3-4 opvarmede tanke.
Teknisk support til dampinfrastruktur og investeringsanalyse af PTFE-varmeveksler er tilgængelig ved indsendelse af tankantal og varmeafgifter, lokale el- og gaspriser, eksisterende varmelegemetype og udskiftningsfrekvens og tilgængelig plads til kedelinstallation.
