Appellen om direkte injeksjon
Direkte dampinjeksjon er den enkleste oppvarmingsmetoden: damp bobles direkte inn i prosessvæsken gjennom et sprederrør. Det er ingen varmeveksler. Ingen rørbunt. Ingen kondensatretur. Dampen kondenserer direkte i prosessvæsken, og overfører dens latente varme med 100 % effektivitet. Kapitalkostnaden er minimal-en dampventil, et sprederrør og en temperaturkontroller.
Enkelheten skjuler en lang-kostnad. Dampkondensatet fortynner prosessvæsken. For hver kilo damp som injiseres, tilsettes en kilo vann til badekaret. Dette fortynner prosesskjemikaliene, endrer badvolumet og krever til slutt enten fordampning for å gjenopprette konsentrasjonen eller dumping og erstatning av det fortynnede badet. Kostnaden for å håndtere denne fortynningen-kjemikaliene, avfallsbehandlingen, energien til fordampning-akkumuleres år etter år.
En PTFE varmeveksler varmer indirekte. Dampen og prosessvæsken separeres av rørveggen. Ingen fortynning forekommer. Den høyere startkapitalkostnaden motvirkes av eliminering av den løpende utvanningskostnaden.
Fortynningskostnadsberegningen
Et prosessbad som krever 100 kW kontinuerlig oppvarming med direkte dampinjeksjon mottar omtrent 160 kg/t dampkondensat-tilsvarer 160 liter per time med vann tilsatt badet. Over 6000 driftstimer per år mottar badet 960 000 liter fortynningsvann - 120 ganger volumet til et 8000 liters bad.
I praksis ville badekaret renne over kontinuerlig. Overløpet fører bort prosesskjemikalier ved badkonsentrasjonen. Kjemikalietapet må erstattes. Overløpet fører også bort varme, og øker dampbehovet i en tilbakemeldingssløyfe.
| Kostnadselement | Direkte dampinjeksjon (årlig) | PTFE varmeveksler (årlig) |
|---|---|---|
| Varmevekslerkapital (amortisert 15 år) | $0 | $1,000 ($15,000/15) |
| Dampkostnad for oppvarming | $72,000 | $72,000 |
| Kjemisk erstatning (fortynningstap) | $45,000 | $0 |
| Avløpsvannbehandling (overløpsvolum) | $18,000 | $0 |
| Badeoppvarming av fortynningsvann | $12,000 | $0 |
| Total årlig kostnad | $147,000 | $73,000 |
| Årlig besparelse med PTFE | – | $74,000 |
| 20 års kumulativ sparing | – | $1,480,000 |
Fordampningsalternativet
Noen anlegg bruker fordampere for å rekonsentrere fortynnede bad, gjenvinne kjemikaliene og returnere vannet til prosessen som destillat. Fordamperen bruker energi-vanligvis 0,7-1,0 kg damp per kg fordampet vann. For 960.000 liter årlig fortynning, er fordampningsdampkostnaden omtrent $40.000-$60.000 per år, pluss fordamperkapital og vedlikehold. Direkte injeksjon med evaporativ gjenvinning er dyrere enn indirekte oppvarming med PTFE-veksler.
Fordelen for prosesskontroll
Direkte dampinjeksjon fører til at badvolumet og konsentrasjonen svinger kontinuerlig. Overløpshastigheten varierer med dampbehovet. Kjemikaliekonsentrasjonen driver. Operatører må overvåke og justere kjemien ofte. PTFE indirekte oppvarming opprettholder konstant badvolum og stabil kjemi. Prosesskontrollen er enklere og produktkvaliteten er mer konsistent.
Sammendrag
Over en 20-årsperiode sparer en PTFE-varmeveksler omtrent $1 480 000 sammenlignet med direkte dampinjeksjon for en 100 kW oppvarmingseffekt, ved å eliminere det kontinuerlige kjemikalietapet, avløpsvannbehandling og gjenoppvarmingsenergi forbundet med kondensatfortynning. Den høyere startkapitalkostnaden til PTFE-veksleren gjenvinnes innen måneder etter drift. For enhver prosess der badkjemikontroll er viktig, er indirekte PTFE-oppvarming det økonomisk overlegne valget.
Teknisk støtte for sammenligning av varmemetodekostnader er tilgjengelig ved innsending av varmeavgift, driftstimer, badkjemi og kostnader, og kostnader for avfallsbehandling.
