قبض استیم در حال افزایش
قبض گاز طبیعی تاسیسات آبکاری برای تولید بخار طی سه سال 18 درصد افزایش می یابد در حالی که حجم تولید ثابت باقی می ماند. راندمان دیگ بررسی شده است. تله های بخار کار می کنند. لوله های توزیع بخار عایق بندی شده است. افزایش مصرف مربوط به مبدل های حرارتی در مخازن فرآیند است-به طور خاص، به دلیل از دست دادن تدریجی راندمان انتقال حرارت به دلیل کثیف شدن و خوردگی سیم پیچ های فلزی.
یک سیم پیچ تمیز از فولاد ضد زنگ در هنگام نصب، گرما را با مقدار کلی U-تقریباً 800 W/m²·K منتقل میکند. پس از 12 ماه استفاده، مقدار U{4}}به 450 W/m²·K کاهش یافته است. پس از 24 ماه، 320 W/m²·K. پس از 36 ماه، سیم پیچ به سختی دمای حمام را در جریان بخار کامل حفظ می کند و برای تعویض برنامه ریزی شده است.
یک سیم پیچ PTFE که به طور همزمان نصب می شود، با مقدار U-مقدار کمتر-تقریباً 280 W/m²·K- شروع می شود، اما آن را حفظ می کند. پس از 36 ماه، مقدار U{6}}هنوز 260-270 W/m²·K است. مسیرهای هزینه انرژی این دو منحنی عملکرد به طور قابل توجهی واگرایی دارند.
مکانیسم از دست دادن کارایی
کویل های فلزی از طریق دو مکانیسم کارایی انتقال حرارت را از دست می دهند. رسوبات رسوب خارجی دارای مقیاس-سولفات کلسیم، هیدروکسیدهای فلزی، بقایای آلی- هستند که مقاومت حرارتی را به صورت سری با دیواره لوله می افزایند. یک لایه مقیاس به ضخامت 0.5 میلی متر می تواند مقدار U- را 30-50٪ بسته به رسانایی حرارتی آن کاهش دهد.
خوردگی سطح داخلی دیواره لوله{0}}بخار را ناهموار می کند. زبری افزایش یافته آشفتگی را افزایش می دهد، که کمی ضریب انتقال حرارت داخلی را بهبود می بخشد، اما محصولات خوردگی یک لایه عایق را تشکیل می دهند که بیش از آن این افزایش را جبران می کند. اثر خالص، تخریب پیشرونده است.
این تاسیسات با افزایش فشار بخار جبران می کند. فشار بخار بالاتر، دمای اشباع را افزایش میدهد و میانگین لگاریتمی اختلاف دما را افزایش میدهد و باعث انتقال حرارت میشود. LMTD بالاتر تا حدی کاهش مقدار U-را جبران میکند. اما دمای بخار بالاتر باعث افزایش تلفات حرارتی از مخزن و لولهکشی میشود و دیگ بخار در دمای خروجی بالاتر با راندمان پایینتر عمل میکند. ترکیبات جریمه انرژی
جدول 1: مقایسه هزینه انرژی 36 ماهه (50 کیلووات وظیفه طراحی، 6000 ساعت کاری/سال)
| دوره زمانی | فولاد ضد زنگ U-ارزش (W/m²·K) | PTFE U-مقدار (W/m²·K) | مصرف بخار SS (کیلوگرم در ساعت) | مصرف بخار PTFE (کیلوگرم در ساعت) | جریمه هزینه انرژی تجمعی (SS در مقابل PTFE) |
|---|---|---|---|---|---|
| ماه 1 (تمیز) | 800 | 280 | 78 | 82 | -180 دلار (مزیت SS) |
| ماه 6 | 500 | 275 | 83 | 82 | +$60 |
| ماه 12 | 400 | 270 | 86 | 83 | +$480 |
| ماه 18 | 350 | 268 | 88 | 83 | +$960 |
| ماه 24 | 310 | 265 | 90 | 84 | +$1,620 |
| ماه 30 | 290 | 262 | 91 | 84 | +$2,340 |
| ماه 36 (قبل-تعویض) | 260 | 260 | 93 | 85 | +$3,180 |
| هزینه کل انرژی 3 ساله | – | – | – | – | +$9,440 |
هزینه بخار 30 دلار در هر تن (1000 کیلوگرم) محاسبه شده است. جریمه تجمعی هزینه بخار اضافی است که توسط سیم پیچ فولادی ضد زنگ به دلیل کاهش کارایی در مقابل عملکرد پایدار PTFE متحمل می شود.
مزیت PTFE: ثبات بیش از اوج
سیم پیچ PTFE در چند ماه اول زمانی که سیم پیچ فولادی ضد زنگ تمیز است، با هزینه کم انرژی کار می کند. این شکاف اولیه تقریباً 180 دلار است - یک مقدار ناچیز. با خراب شدن سیم پیچ ضد زنگ، شکاف معکوس می شود. در ماه 9، هزینه تجمعی انرژی برابر است. از آن نقطه به بعد، سیم پیچ PTFE هزینه انرژی کمتری را با گذشت هر ماه ارائه می دهد.
در طول دوره کامل 36- ماهه، سیم پیچ PTFE پایدار تقریباً از 9440 دلار هزینه بخار اضافی ناشی از سیم پیچ فولاد ضد زنگ در حال تخریب جلوگیری می کند. این صرفه جویی در هزینه انرژی به تنهایی قیمت خرید اولیه بالاتر سیم پیچ PTFE را بازیابی می کند - بدون در نظر گرفتن هزینه های اجتناب شده از رسوب زدایی، زمان توقف اجتناب شده برای تمیز کردن، یا جایگزینی اجتناب شده در 36 ماه.
جریمه انرژی رسوب زدایی
اگر سیم پیچ فولادی ضد زنگ در فواصل 12 ماهه رسوب زدایی شود، مقدار U{3}}ش تا حدی بازیابی می شود. اما رسوب زدایی هرگز عملکرد اصلی را بازیابی نمی کند - هر تمیز کردن مقداری از فلز پایه را به همراه رسوب از بین می برد و سطح زبر شده پس از هر تمیز کردن سریعتر رسوب می کند. مزیت هزینه انرژی PTFE کاهش می یابد اما در هنگام رسوب زدایی از بین نمی رود.
علاوه بر این، رسوب زدایی خود انرژی مصرف می کند. مواد شیمیایی پاک کننده باید گرم شوند. پس از فرآیند رسوب زدایی، مخزن باید دوباره گرم شود. این هزینه های انرژی بخشی از کل هزینه مالکیت سیم پیچ فلزی است اما به ندرت به عنوان هزینه انرژی ردیابی می شود.
خلاصه
عملکرد پایدار مبدل حرارتی PTFE از جریمه هزینه انرژی پیشرونده ناشی از رسوب کویل های فلزی جلوگیری می کند. در طی یک دوره 36- ماهه، صرفه جویی در هزینه بخار تجمعی ناشی از عملکرد پایدار PTFE از 9400 دلار برای یک مبدل حرارتی 50 کیلوواتی فراتر می رود - برای بازیابی قیمت خرید PTFE تنها از صرفه جویی در انرژی کافی است.
مزیت هزینه انرژی در طول عمر کامل 10+ سال مبدل PTFE حفظ می شود، در حالی که سیم پیچ فلزی چرخه تخریب 36- ماهه را با هر تعویض تکرار می کند. راندمان پایدار PTFE مزیت دائمی هزینه انرژی را پس از دوره سربه سر اولیه فراهم می کند.
تجزیه و تحلیل مهندسی برای مقایسه هزینه انرژی در شرایط عملیاتی خاص با ارائه نوع و سن مبدل حرارتی فعلی، هزینههای بخار، دادههای میزان رسوبزدایی و فرکانس و اثربخشی رسوبزدایی در دسترس است.
