Problemet med kostnadsnormalisering
Sammenligninger av varmevekslerkostnader bruker vanligvis total installert kostnad delt på designavgift-dollar per kilowatt. Denne beregningen fanger opp startkapital, men skjuler effekten av ulike levetider og vedlikeholdskrav. En mer avslørende beregning for langsiktig-beslutningstaking- er totalkostnad per kvadratmeter varmeoverføringsoverflate per år av levetid.
Denne normaliserte beregningen står for: den opprinnelige utstyrskostnaden amortisert over faktisk levetid; utskiftingsfrekvensen og tilhørende installasjonskostnader; vedlikeholdsarbeid, kjemikalier og nedetid; og kostnaden for korrosjonsgodtgjørelse-veggtykkelse som ikke gir noen varmeoverføringsverdi, men må kjøpes.
Super dupleks rustfritt stål (UNS S32750, 2507) er mye brukt i klorid-rik hydrometallurgisk utluting fordi det høye innholdet av krom, molybden og nitrogen gir overlegen gropbestandighet sammenlignet med standard austenittiske kvaliteter. PTFE er immun mot kloridgroper på grunn av sin kjemiske natur. Sammenligningen av kostnaden-per-kvadrat-meter-per-år avgjør hvilket materiale som gir lavere{10}}langsiktige kostnader.
Tjenestelivsdriverne
Super dupleks rustfritt stål motstår kloridgroper gjennom en passiv film beriket med krom og molybden. Ekvivalent tall for gropmotstand (PREN) for 2507 er 40-43, blant de høyeste av rustfritt stål. I nøytrale kloridløsninger ved romtemperatur oppstår ikke gropdannelse. I varme utlutningsløsninger med sure klorider-typisk for nikkellateritt- eller kobberhaug-utlutingsoperasjoner - er PREN-terskelen overskredet.
Ved 70-80 grader i løsninger som inneholder 10 000-50 000 ppm klorid ved pH 1-3, korroderer superdupleks rustfritt stål med 0,05-0,15 mm/år med lokalisert gropdannelse lagt over den generelle hastigheten. Et varmevekslerrør med 1,5 mm veggtykkelse har en forventet levetid på 5-10 år før gropgraving trenger inn i veggen, med betydelig usikkerhet.
PTFE har ingen kloridkorrosjonsmekanisme. Levetiden bestemmes av kryp under damptrykk ved driftstemperatur. For modifisert PTFE ved 140 grader overskrider levetiden 15 år. Det er ingen lokalisert angrep, ingen gropdannelse og ingen følsomhet for kloridkonsentrasjon eller pH.
Tabell 1: Normalisert kostnad per kvadratmeter per år (5m² varmeveksler, 10-års analyse, kloridutlutningsløsning ved 80 grader, pH 2, 30 000 ppm Cl⁻)
| Kostnadselement | Super Duplex 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Opprinnelig installert kostnad per m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Forventet levetid (år) | 5-8 (pitting-avhengig) | 15+ |
| Utskiftninger over 10 år | 1 (ved år 5-8) | 0 |
| Erstatningskostnad (utstyr + installasjon) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Årlig vedlikehold per m² (inspeksjon, rengjøring) | $120-200 | $40-80 |
| Nedetidskostnad per utskiftingshendelse (per m²) | $300-500 | $0 |
| Total 10 års kostnad per m² | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Annualisert kostnad per m² per år | $450-750 | $180-280 |
Korrosjonsgodtgjørelseskostnaden
Superdupleks varmevekslere i rustfritt stål for kloridservice inkluderer et korrosjonsgodtgjørelse-ytterligere veggtykkelse som forventes å korrodere bort i løpet av levetiden. Denne ekstra tykkelsen gir ingen varmeoverføringsverdi, men øker materialkostnaden og vekten.
For en 1,5 mm designvegg med 0,5 mm korrosjonsgodtgjørelse er 33 % av det dyre superdupleksmaterialet offer. PTFE-rørveggen har ingen korrosjonstilskudd; hele veggtykkelsen bidrar til trykkdemping gjennom hele levetiden.
Korrosjonstilskuddet forringer også varmeoverføringen noe. Den tykkere veggen har høyere termisk motstand. Et nytt superdupleksrør med korrosjonstillatelse har en lavere U--verdi enn det ville hatt uten tilskuddet, og krever litt mer overflateareal for samme bruk-og øker kostnadsforskjellen ytterligere.
Tildelingen av nedetidsverdi
Den normaliserte kostnadssammenligningen er sensitiv for verdien som tildeles nedetid. I et hydrometallurgisk anlegg der utvaskingskretsen er produksjonsflaskehalsen, kan en times nedetid koste 10 000-50 000 dollar i tapt metallproduksjon. Kostnaden for en varmevekslerfeil som stopper utvaskingskretsen i 12-24 timer dverger kostnadene for utskifting av utstyr.
PTFEs eliminering av uplanlagte pittingfeil fjerner denne nedetidskostnaden fra ligningen. Den normaliserte kostnadsfordelen ved PTFE øker etter hvert som verdien av produksjonsoppetiden øker.
Sammendrag
PTFE-varmevekslere gir lavere kostnad per kvadratmeter per år enn superdupleks rustfritt stål i klorid-rike utvaskingsløsninger-vanligvis $180–280 versus $450–750 årlig. Forskjellen oppstår fra PTFEs lengre levetid, eliminering av utskiftningshendelser, lavere vedlikeholdskrav og fravær av offerkorrosjonstillegg.
Den normaliserte kostnadsfordelen forsterkes i høy-nedetid-kostnadsoperasjoner der eliminering av ikke-planlagte pittingfeil har større økonomisk verdi. Super dupleks rustfritt stål fungerer der PTFEs temperatur- eller trykkgrenser overskrides; innenfor PTFEs konvolutt er det det laveste-valget.
Teknisk analyse for sammenligning av kloridservicekostnader er tilgjengelig ved innsending av løsningskjemi, driftstemperatur, gjeldende levetidsdata for veksleren, vedlikeholdskostnadsregistreringer og kostnadsestimater for nedetid.
