20-годишният хоризонт
Индустриалното оборудване за химическа обработка често се амортизира за 5-10 години, но процесите, които обслужва, работят 20-30 години или повече. Изборът на топлообменник, направен днес, обвързва съоръжението с поток от бъдещи разходи – покупки за замяна, монтажен труд, поддръжка и престой – които се простират далеч отвъд периода на амортизация.
Анализ на разходите за 20-годишен жизнен цикъл улавя пълния ангажимент за разходи. Нормализирането на цената на квадратен метър топлопреносна повърхност дава възможност за справедливо сравнение между различни материали с различни изисквания за повърхностна площ за едно и също топлинно натоварване.
PTFE топлообменник, с по-ниската си топлопроводимост, изисква приблизително 3,5 квадратни метра повърхност, за да достави същата мощност от 50 kW, която обменникът от неръждаема стомана доставя с 1,0 квадратен метър. Нормализацията отчита тази разлика, изразявайки разходите в долари на квадратен метър годишно, което позволява директно сравнение на икономическата ефективност на всеки квадратен метър инсталирана повърхност.
Заместващата каскада
Над 20 години в сервиз с корозивна киселина, броят на подмените за различни материали е рязко различен. Топлообменник от неръждаема стомана 316L, с типичен експлоатационен живот от 2-3 години преди точкова повреда, изисква 7-9 смени за 20 години. Титанов топлообменник клас 2, издържащ 4-6 години при по-малко агресивно обслужване, изисква 3-4 смени. PTFE топлообменник с 15-20 години експлоатационен живот изисква нула или една подмяна.
Всяка подмяна води не само до разходите за оборудване, но и до инсталационния труд, модификации на тръбопроводите, ако подмяната не е идентична по размери, и прекъсване на производството. Кумулативните разходи за многократни замени надхвърлят предимството на първоначалната цена на покупната цена на по-евтините метални обменници.
Нормализираните разходи за жизнен цикъл на квадратен метър на година обхващат всички тези разходи за подмяна и ги изразяват като годишни разходи за притежание за всеки квадратен метър топлопреносна повърхност.
Таблица 1: 20-годишен жизнен цикъл на цена на квадратен метър (50 kW работа, 15% H₂SO₄ при 70 градуса)
| Елемент на разходите | Неръждаема стомана 316L | Титан клас 2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| Необходима площ (m²) | 1.0 | 1.0 | 3.5 |
| Цена на оборудването на m² | $3,500 | $4,500 | $2,700 |
| Типичен експлоатационен живот (години) | 2.5 | 5 | 18 |
| Замени над 20 години | 7 | 3 | 0,1 (ефективно 0) |
| Общи разходи за оборудване за повече от 20 години (на m²) | $28,000 | $18,000 | $2,700 |
| Монтажна цена за подмяна (на m²) | $1,200 | $1,400 | $800 (един-път) |
| Обща инсталационна цена за 20 години (на m²) | $9,600 | $5,600 | $800 |
| Годишна поддръжка на m² (инспекция, почистване) | $180 | $140 | $30 |
| 20-годишна цена за поддръжка на m² | $3,600 | $2,800 | $600 |
| Престой на замяна (часове) | 6 | 6 | 0 |
| Разходи за престой над 20 години при $500/час (на m²) | $24,000 | $12,000 | $0 |
| Обща 20-годишна цена на m² | $65,200 | $38,400 | $4,100 |
| Годишни разходи за m² на година | $3,260 | $1,920 | $205 |
Мултиплициращият ефект на повърхността
PTFE топлообменникът изисква 3,5 пъти по-голяма повърхност от металните алтернативи. За да се сравнят общите разходи за притежание за пълната инсталация от 50 kW, разходите за-квадратен-метър трябва да се умножат по съответните площи.
Обща цена от неръждаема стомана за 20 години: 1,0 m² × $65 200/m²=$65 200. Обща цена за титан за 20 години: 1,0 m² × $38 400/m²=$38 400. PTFE обща цена за 20 години: 3,5 m² × $4,100/m²=$14,350.
Въпреки че изисква 3,5 пъти по-голяма повърхност, общата цена на PTFE обменника за 20 години е 78% по-ниска от еквивалента от неръждаема стомана и 63% по-ниска от еквивалента на титан. Годишната цена на квадратен метър за PTFE ($205) е толкова по-ниска, отколкото за металите ($1,920-$3,260), че наказанието за повърхностна площ лесно се преодолява.
Премията за предвидимост
Нормализираният анализ на разходите разкрива друго предимство на PTFE: предвидимост на разходите. Разходите за метален топлообменник са доминирани от събитията за подмяна-броя на смените, времето им и свързания с тях престой. Те са променливи, несигурни и често надхвърлят предвидените в бюджета суми.
Цената на PTFE е доминирана от първоначалната покупка-известна, предвидена в бюджета сума. Разходите за 20-годишна поддръжка и подмяна са почти нулеви. Финансовата сигурност на собствеността върху PTFE има стойност при бюджетиране, финансово планиране и избягване на извънбюджетните спешни разходи, които налагат повредите на металния обменник.
Резюме
Разходите за 20-годишен жизнен цикъл на квадратен метър топлопреносна повърхност са $3260/година за неръждаема стомана, $1920/година за титан и $205/година за PTFE. Предимството 16:1 на PTFE пред неръждаемата стомана и 9:1 пред титана се дължи на елиминирането на множество цикли на подмяна, всеки от които води до разходи за оборудване, монтаж, поддръжка и престой.
Дори когато се приложи санкция за PTFE повърхностна площ, общата цена за 20- години за пълната инсталация от 50 kW е $14 350 за PTFE срещу $38 400-$65 200 за метали. PTFE осигурява най-ниската обща цена на притежание с голяма разлика, с добавената полза от предсказуеми, първоначално заредени разходи, а не поток от несигурни бъдещи разходи за подмяна.
Инженерна поддръжка за анализ на разходите за 20-годишен жизнен цикъл при специфични условия на процес е достъпна при подаване на текущи спецификации на топлообменника, данни за експлоатационния живот, разходи за подмяна, записи за поддръжка и оценки на разходите за престой.
