Rastući parni račun
Račun za prirodni gas za proizvodnju pare u postrojenju za oplatu raste 18% tokom tri godine, dok obim proizvodnje ostaje isti. Efikasnost kotla je provjerena. Lopovi pare funkcionišu. Cjevovod za distribuciju pare je izolovan. Povećana potrošnja je povezana sa izmjenjivačima topline u procesnim spremnicima-posebno, do progresivnog gubitka efikasnosti prijenosa topline kako se metalni namotaji zaprljaju i korodiraju.
Čisti namotaj od nehrđajućeg čelika pri instalaciji prenosi toplinu sa ukupnom U-vrijednošću od približno 800 W/m²·K. Nakon 12 mjeseci rada, U-vrijednost je opala na 450 W/m²·K. Nakon 24 mjeseca, 320 W/m²·K. Nakon 36 mjeseci, zavojnica jedva održava temperaturu kupke pri punom protoku pare i predviđena je zamjena.
PTFE zavojnica instalirana u isto vrijeme počinje s nižom U-vrijednošću-približno 280 W/m²·K-, ali je održava. Nakon 36 mjeseci, U{6}}vrijednost je i dalje 260-270 W/m²·K. Putanja troškova energije ove dvije krive performansi značajno se razlikuju.
Mehanizam gubitka efikasnosti
Metalni kalemovi gube efikasnost prenosa toplote kroz dva mehanizma. Spoljašnje naslage naslaga kamenca-kalcijum sulfata, metalnih hidroksida, organskih ostataka-koji dodaju toplotnu otpornost u nizu sa zidom cijevi. Sloj skale debljine 0,5 mm može smanjiti U{5}}vrijednost za 30-50% u zavisnosti od njegove toplotne provodljivosti.
Korozija unutrašnje površine ohrapava zid{0}}bočne cijevi pare. Povećana hrapavost povećava turbulenciju, što neznatno poboljšava unutrašnji koeficijent prijenosa topline, ali proizvodi korozije formiraju izolacijski sloj koji više nego kompenzira ovaj dobitak. Neto efekat je progresivna degradacija.
Postrojenje kompenzuje povećanjem pritiska pare. Veći pritisak pare povećava temperaturu zasićenja, povećavajući logaritamsku srednju temperaturnu razliku pokrećući prenos toplote. Viši LMTD djelimično kompenzira pad U-vrijednosti. Ali viša temperatura pare povećava gubitke toplote iz rezervoara i cevi, a kotao radi sa nižom efikasnošću pri višim izlaznim temperaturama. Energetska kazna jedinjenja.
Tabela 1: 36-mjesečno poređenje troškova energije (projektovano 50 kW, 6.000 radnih sati godišnje)
| Vremenski period | Nerđajući čelik U-vrijednost (W/m²·K) | PTFE U-vrijednost (W/m²·K) | SS Potrošnja pare (kg/h) | Potrošnja PTFE pare (kg/h) | Kumulativna kazna troškova energije (SS naspram PTFE) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. mjesec (čisto) | 800 | 280 | 78 | 82 | -180 USD (SS prednost) |
| Mjesec 6 | 500 | 275 | 83 | 82 | +$60 |
| Mjesec 12 | 400 | 270 | 86 | 83 | +$480 |
| Mjesec 18 | 350 | 268 | 88 | 83 | +$960 |
| Mjesec 24 | 310 | 265 | 90 | 84 | +$1,620 |
| 30. mjesec | 290 | 262 | 91 | 84 | +$2,340 |
| Mjesec 36 (prije{1}}zamjena) | 260 | 260 | 93 | 85 | +$3,180 |
| Trogodišnji ukupni trošak energije | – | – | – | – | +$9,440 |
Trošak pare izračunat je na 30 USD po toni (1.000 kg). Kumulativna kazna je dodatni trošak pare koji ima zavojnica od nerđajućeg čelika zbog pada efikasnosti u odnosu na stabilne performanse PTFE.
Prednost PTFE: Stabilnost preko vrha
PTFE zavojnica radi sa skromnim troškovima energije u prvih nekoliko mjeseci kada je zavojnica od nehrđajućeg čelika čista. Ovaj početni jaz je otprilike 180 dolara - zanemarljiv iznos. Kako se nerđajući kalem kvari, jaz se obrće. Do 9. mjeseca kumulativni trošak energije je jednak. Od tog trenutka nadalje, PTFE zavojnica isporučuje niže troškove energije sa svakim mjesecom koji prolazi.
Tokom punih 36-mjesečnog perioda, stabilan PTFE kalem izbjegava otprilike 9.440 USD dodatnih troškova pare koje nastaju zbog degradirajućeg kotura od nehrđajućeg čelika. Sama ova ušteda troškova energije vraća višu početnu nabavnu cijenu PTFE zavojnice - ne uzimajući u obzir izbjegnute troškove uklanjanja kamenca, izbjegnute zastoje radi čišćenja ili izbjegnutu zamjenu nakon 36 mjeseci.
Energetska kazna za uklanjanje kamenca
Ako se kalem od nehrđajućeg čelika uklanja kamenac u intervalima od 12-mjesečnih, njegova U-vrijednost se djelimično vraća. Ali uklanjanje kamenca nikada ne vraća originalne performanse – svako čišćenje uklanja nešto osnovnog metala zajedno sa kamencem, a hrapava površina se brže zaprlja nakon svakog čišćenja. Prednost PTFE u troškovima energije je smanjena, ali se ne eliminiše kada se praktikuje uklanjanje kamenca.
Nadalje, samo uklanjanje kamenca troši energiju. Hemikalije za čišćenje moraju se zagrijati. Spremnik se mora ponovo zagrijati nakon procesa uklanjanja kamenca. Ovi troškovi energije su dio ukupnih troškova posjedovanja metalne zavojnice, ali se rijetko prate kao troškovi energije.
Rezime
Stabilne performanse PTFE izmjenjivača topline izbjegavaju progresivnu kaznu troškova energije zbog zaprljanja metalnih namotaja. Tokom perioda od 36-mjeseci, kumulativna ušteda pare od stabilnog PTFE rada premašuje 9.400 USD za jedan izmjenjivač topline od 50 kW - dovoljno da se povrati kupovna cijena PTFE-a samo od uštede energije.
Prednost u troškovima energije održava se tokom cijelog radnog vijeka PTFE izmjenjivača od 10+ godine, dok metalni kalem ponavlja 36-mjesečni ciklus degradacije sa svakom zamjenom. Stabilna efikasnost PTFE-a obezbeđuje trajnu prednost u troškovima energije nakon početnog perioda rentabilnosti.
Inženjerska analiza za poređenje troškova energije u specifičnim radnim uslovima dostupna je nakon dostavljanja trenutnog tipa i starosti izmenjivača toplote, troškova pare, podataka o stopi onečišćenja i učestalosti i efikasnosti uklanjanja kamenca.
