Omkostningsnormaliseringsproblemet
Sammenligninger af varmeveksleromkostninger bruger typisk samlede installerede omkostninger divideret med designafgift-dollar pr. kilowatt. Denne metrik fanger startkapital, men skjuler virkningerne af forskellige levetider og vedligeholdelseskrav. En mere afslørende målestok for langsigtet-beslutningstagning-er den samlede pris pr. kvadratmeter varmeoverførselsflade pr. år af levetid.
Denne normaliserede metrisk tegner sig for: den oprindelige udstyrsomkostning amortiseret over den faktiske levetid; udskiftningshyppigheden og tilhørende installationsomkostninger; vedligeholdelsesarbejde, kemikalier og nedetid; og prisen på korrosionsgodtgørelse-vægtykkelse, der ikke giver nogen varmeoverførselsværdi, men som skal købes.
Super dupleks rustfrit stål (UNS S32750, 2507) bruges i vid udstrækning til chlorid--rig hydrometallurgisk udvaskning, fordi dets høje indhold af krom, molybdæn og nitrogen giver overlegen modstandsdygtighed over for pitting sammenlignet med standard austenitiske kvaliteter. PTFE er immun over for kloridgruber ved sin kemiske natur. Prisen-pr.-kvadratmeter-meter-pr.-år afgør, hvilket materiale der giver lavere{10}}langsigtede omkostninger.
Driverne til Service Life
Super duplex rustfrit stål modstår kloridgruber gennem en passiv film beriget med krom og molybdæn. Grubemodstandsækvivalenttallet (PREN) for 2507 er 40-43, blandt de højeste af rustfrit stål. I neutrale chloridopløsninger ved omgivelsestemperatur forekommer der ikke grubetæring. I varme syrechloridudvaskningsopløsninger-typisk for nikkellaterit- eller kobberbunkeudvaskningsoperationer - overskrides PREN-tærsklen.
Ved 70-80 grader i opløsninger indeholdende 10.000-50.000 ppm chlorid ved pH 1-3 korroderer super duplex rustfrit stål med 0,05-0,15 mm/år med lokaliseret grubetæring overlejret på den generelle hastighed. Et varmevekslerrør med 1,5 mm godstykkelse har en forventet levetid på 5-10 år, før grubetæring trænger igennem væggen, med betydelig usikkerhed.
PTFE har ingen kloridkorrosionsmekanisme. Levetiden bestemmes af krybning under damptryk ved driftstemperaturen. For modificeret PTFE ved 140 grader overstiger levetiden 15 år. Der er ingen lokaliseret angreb, ingen pitting og ingen følsomhed over for kloridkoncentration eller pH.
Tabel 1: Normaliseret pris pr. kvadratmeter pr. år (5m² varmeveksler, 10-års analyse, kloridudvaskningsopløsning ved 80 grader, pH 2, 30.000 ppm Cl⁻)
| Omkostningselement | Super Duplex 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Oprindelig installeret pris pr. m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Forventet levetid (år) | 5-8 (pitting-afhængig) | 15+ |
| Udskiftninger over 10 år | 1 (i år 5-8) | 0 |
| Udskiftningsomkostninger (udstyr + installation) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Årlig vedligeholdelse pr. m² (eftersyn, rengøring) | $120-200 | $40-80 |
| Nedetidsomkostninger pr. udskiftningshændelse (pr. m²) | $300-500 | $0 |
| Samlet 10-års udgift pr. m² | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Årlige omkostninger pr. m² pr. år | $450-750 | $180-280 |
Udgifterne til korrosionsgodtgørelse
Super duplex varmevekslere i rustfrit stål til kloridservice inkluderer et korrosionsgodtgørelse-yderligere vægtykkelse, der forventes at korrodere væk i løbet af levetiden. Denne ekstra tykkelse giver ingen varmeoverførselsværdi, men øger materialeomkostningerne og vægten.
For en 1,5 mm designvæg med 0,5 mm korrosionsgodtgørelse er 33 % af det dyre super duplex-materiale opofrende. PTFE-rørvæggen har ingen korrosionsgodtgørelse; hele vægtykkelsen bidrager til trykdæmpning gennem hele levetiden.
Korrosionsgodtgørelsen forringer også varmeoverførslen en smule. Den tykkere væg har højere termisk modstand. Et nyt superdupleksrør med korrosionsgodtgørelse har en lavere U--værdi, end det ville have uden godtgørelsen, hvilket kræver lidt mere overfladeareal til den samme drift-, hvilket øger omkostningsforskellen yderligere.
Tildelingen af nedetidsværdi
Den normaliserede omkostningssammenligning er følsom over for den værdi, der tildeles nedetid. I et hydrometallurgisk anlæg, hvor udvaskningskredsløbet er produktionsflaskehalsen, kan en times nedetid koste $10.000-50.000 i tabt metalproduktion. Omkostningerne ved en varmevekslerfejl, der stopper udvaskningskredsløbet i 12-24 timer, dværger udgifterne til udskiftning af udstyr.
PTFE's eliminering af uplanlagte pitting-fejl fjerner disse nedetidsomkostninger fra ligningen. Den normaliserede omkostningsfordel ved PTFE stiger i takt med, at værdien af produktionsoppetiden stiger.
Oversigt
PTFE-varmevekslere leverer lavere omkostninger pr. kvadratmeter pr. år end superduplex rustfrit stål i klorid-rige udvaskningsløsninger-typisk $180-280 versus $450-750 årligt. Forskellen skyldes PTFE's længere levetid, eliminering af udskiftningshændelser, lavere vedligeholdelseskrav og fravær af ofre korrosionsgodtgørelse.
Den normaliserede omkostningsfordel forstærkes i operationer med høje-nedetider-omkostninger, hvor elimineringen af uplanlagte pitting-fejl har større økonomisk værdi. Super duplex rustfrit stål fungerer, hvor PTFE's temperatur- eller trykgrænser overskrides; inden for PTFE's konvolut er det det lavere-valg.
Teknisk analyse til sammenligning af kloridserviceomkostninger er tilgængelig ved indsendelse af opløsningskemi, driftstemperatur, aktuelle data om vekslerens levetid, registreringer af vedligeholdelsesomkostninger og nedetidsomkostningsestimater.
