جاذبية المقاييس البسيطة
تنجذب تقييمات المشتريات نحو المقاييس البسيطة. تعد التكلفة لكل كيلووات من قدرة نقل الحرارة من بين التكلفة الأكثر شيوعًا. قم بتقسيم سعر شراء المعدات على رسوم الحرارة التصميمية. قارن الأرقام الناتجة. حدد الأدنى.
مبادل حراري من الفولاذ المقاوم للصدأ يوفر 50 كيلووات مقابل 3500 دولار يكلف 70 دولارًا لكل كيلووات. إن المبادل الحراري PTFE الذي يوفر نفس الـ 50 كيلووات مقابل 8000 دولار يكلف 160 دولارًا/كيلووات. يشير المقياس إلى أن الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر فعالية من حيث التكلفة بمقدار 2.3 مرة-. المقياس خاطئ.
لا تقيس التكلفة لكل كيلووات شيئًا عن المدة التي توفر فيها المعدات تلك الكيلووات، أو كيفية تدهور القدرة بمرور الوقت، أو التكاليف الإضافية المتكبدة للحفاظ على الإنتاج المقدر. إنه مقياس لقطة يتم تطبيقه على صورة متحركة. التحلل الكيميائي يضمن تحرك الصورة.
ما التكلفة لكل كيلوواط يتجاهل
يفترض المقياس أن المبادل الحراري يوفر السعة المقدرة طوال فترة خدمته. وفي البيئات العدوانية كيميائيا، يفشل هذا الافتراض بسرعة.
يوفر ملف الفولاذ المقاوم للصدأ في تخليل حمض الهيدروكلوريك عند 60 درجة 50 كيلووات عندما يكون جديدًا. وبعد ستة أشهر من التآكل، يؤدي ترقق الجدار إلى تقليل معامل انتقال الحرارة. يؤدي الحفر السطحي إلى إنشاء نقاط ساخنة موضعية تعمل على تسريع عملية القياس. يوفر الملف الآن 38 كيلووات-بخسارة قدرها 24% في السعة. وللمحافظة على الإنتاج، يتم زيادة ضغط البخار، مما يؤدي إلى زيادة تكلفة الطاقة وتسريع معدل التحلل. بعد 18 شهرًا، يفشل الملف بسبب تسرب الثقب ويتم استبداله.
تشمل التكلفة الحقيقية لخيار الفولاذ المقاوم للصدأ انخفاض القدرة، وزيادة استهلاك الطاقة، والملفات البديلة، وعمالة التركيب، ووقت توقف الإنتاج. لا يظهر أي منها في الرقم 70 دولارًا للكيلوواط.
يوفر ملف PTFE في نفس الخدمة 50 كيلووات عندما يكون جديدًا. وبعد ستة أشهر، يصل إلى 50 كيلوواط. وبعد 18 شهرًا، يتم توصيل 50 كيلوواط. وبعد خمس سنوات، يصل إلى 50 كيلوواط. لا تتحلل القدرة لأن المادة لا تتآكل. ويمثل الرقم 160 دولارًا للكيلوواط، على الرغم من ارتفاعه في البداية، قدرة مستقرة ومستدامة.
الجدول 1: مقارنة التكلفة الحقيقية بما في ذلك آثار التحلل (50 كيلو واط، تخليل حمض الهيدروكلوريك عند 60 درجة)
| عنصر التكلفة | الفولاذ المقاوم للصدأ (70 دولارًا/كيلوواط) | PTFE (160 دولارًا / كيلووات) |
|---|---|---|
| الشراء الأولي | $3,500 | $8,000 |
| متوسط القدرة على مدى 5 سنوات (كيلوواط) | 38 (مهينة من 50 إلى 25) | 50 (مستقر) |
| التكلفة الفعالة لكل كيلوواط مستدام | 92 دولارًا/كيلوواط في البداية؛ 140 دولارًا/كيلوواط متوسطًا على مدى الحياة | 160 دولارًا/كيلوواط (مستقر) |
| الاستبدالات على مدى 5 سنوات | 2-3 | 0 |
| تكلفة شراء الاستبدال (5 سنوات) | $7,000-10,500 | $0 |
| عمالة التركيب (5 سنوات) | $3,000-4,500 | $0 |
| توقف الإنتاج عن الاستبدال | 24-36 ساعة | 0 ساعة |
| تكلفة التوقف 500 دولار في الساعة | $12,000-18,000 | $0 |
| عقوبة الطاقة من الأداء المتدهور | $2,500-4,000 | $0 |
| التكلفة الإجمالية لمدة 5 سنوات | $28,000-40,500 | $8,000 |
| التكلفة الحقيقية لكل كيلووات-سنة | $112-162 | $32 |
عامل تدهور القدرات
يتبع تدهور قدرة المبادل الحراري منحنى تتجاهله التكلفة لكل كيلوواط. يعتمد معدل التحلل على آلية التآكل. التآكل الموحد ينتج عنه انخفاض تدريجي. يؤدي التآكل المنقر إلى فشل مفاجئ بعد فترة من الاستقرار الواضح. كلاهما يقلل من متوسط السعة على مدى عمر المعدات.
عندما يتم استبدال متوسط القدرة الفعالة بالقدرة التصميمية، تتغير التكلفة لكل كيلوواط بشكل كبير. يوفر خيار الفولاذ المقاوم للصدأ متوسط 38 كيلووات طوال عمره، وليس التصميم 50 كيلووات. تبلغ التكلفة الأولية الفعالة لكل متوسط كيلووات 92 دولارًا، مما يسد الفجوة مع PTFE. عند تضمين تكاليف الاستبدال على مدار 5 سنوات، يوفر خيار PTFE الحرارة بحوالي -ثلث إلى ربع-التكلفة لكل كيلووات-عام من بديل الفولاذ المقاوم للصدأ.
عقوبة استهلاك الطاقة
تستهلك المبادلات الحرارية المتدهورة المزيد من الطاقة. للتعويض عن انخفاض نقل الحرارة، يتم زيادة ضغط البخار. ارتفاع ضغط البخار يعني ارتفاع درجة حرارة البخار، مما يزيد من فقدان الحرارة من الأنابيب وسطح الخزان. تعمل الغلاية بجهد أكبر. يرتفع استهلاك الوقود.
تتراكم عقوبة الطاقة هذه بصمت في ميزانية المرافق، منفصلة عن قرار شراء المبادل الحراري. ونادرا ما يظهر في مقارنات المشتريات ولكنه يمثل تكلفة التشغيل الحقيقية التي تتجاهلها التكلفة الأولية لكل كيلوواط متري تماما.
ملخص
تعد التكلفة لكل كيلووات مقياسًا مضللًا لاختيار المبادل الحراري لأنها تلتقط فقط تكلفة المعدات الأولية مقسومة على القدرة التصميمية في وقت واحد. فهو يتجاهل تدهور القدرة بسبب التآكل، وتكرار الاستبدال، وعمالة التركيب، وتوقف الإنتاج، وعقوبات الطاقة الناجمة عن انخفاض الأداء.
يكشف تحليل تكلفة دورة الحياة الذي يتضمن تأثيرات التدهور أن المبادلات الحرارية PTFE، على الرغم من التكلفة الأولية المرتفعة لكل كيلووات، توفر تكلفة أقل بشكل كبير لكل كيلووات-سنة في الخدمة الكيميائية القوية. إن بساطة المقياس مغرية ولكنها تنتج قرارات شراء تعمل على تعظيم التكلفة الإجمالية بدلاً من تقليلها إلى أدنى حد.
يتوفر التحليل الهندسي لمقارنة تكلفة دورة الحياة في بيئات كيميائية محددة عند تقديم كيمياء العملية، ودرجة حرارة التشغيل، وبيانات عمر خدمة المعدات الحالية، وتكاليف الاستبدال، وقيمة وقت التوقف عن العمل.
