Решение о методе нагрева
Линия твердого анодирования требует нагрева мощностью 60 кВт для поддержания температуры электролита 0-5 градусов во время экзотермической реакции анодирования. Конкурируют два метода нагрева: электрические кварцевые погружные нагреватели и теплообменники из ПТФЭ с паровым нагревом.
Электрический кварц предлагает простоту. Установите нагреватели, подключите их к электросети и контролируйте с помощью термостата. Нет парового котла, нет возврата конденсата, нет конденсатоотводчиков. Инфраструктура минимальна.
Для парового ПТФЭ требуется источник пара. Если котел уже обслуживает другие процессы предприятия, дополнительная инфраструктура будет скромной. Если пар необходимо производить исключительно для линии анодирования, в сравнение необходимо включить капитальные затраты котла.
Сравнение эксплуатационных расходов определяет, какой метод обеспечивает более низкие затраты в течение 10-летнего срока службы оборудования. Стоимость энергии, частота замены обогревателя и трудозатраты на техническое обслуживание являются тремя основными факторами.
Сравнение стоимости энергии
Электрическое сопротивление преобразует почти 100% электрической энергии в тепло. Энергоэффективность отличная. Стоимость этой энергии обычно выше, чем стоимость пара, вырабатываемого из природного газа. При средних промышленных тарифах на электроэнергию 0,08-0,12 доллара за кВтч и на природный газ 4-6 долларов США за миллион БТЕ стоимость поставленного кВтч тепла составляет 0,08-0,12 доллара США за электроэнергию против 0,02-0,04 доллара США за пар природного газа с учетом эффективности котла.
Для тепловой нагрузки мощностью 60 кВт, работающей 4000 часов в год, годовое потребление энергии составляет 240 000 кВтч. Стоимость электрического отопления из расчета 0,10 доллара США за кВтч составляет 24 000 долларов США в год. Стоимость парового отопления в эквиваленте 0,03 доллара США за кВтч составляет 7200 долларов США в год. Годовая выгода от затрат на энергию для пара составляет 16 800 долларов.
Это преимущество сохраняется даже в том случае, если паровой котел предназначен для линии анодирования. Капитальные затраты на небольшой котел окупаются за счет экономии энергии в течение 2-3 лет.
Таблица 1. Сравнение эксплуатационных расходов за 10 лет (нагрев методом жесткого анодирования 60 кВт)
| Категория стоимости | Электрический кварц | Паровой ПТФЭ |
|---|---|---|
| Годовая стоимость энергии | $24,000 | $7,200 |
| Стоимость энергии за 10 лет | $240,000 | $72,000 |
| Частота замены нагревателя | 6-12 месяцев (перелом кварца) | 10+ лет |
| Замена обогревателей (10 лет) | 10-15 единиц | 0 единиц |
| Стоимость запасных частей нагревателя (10 лет) | $25,000-37,500 | $0 |
| Замещающий труд (10 лет) | $15,000-22,500 | $0 |
| Простой производства для замены | 80-120 часов (10 лет) | 0 часов |
| Стоимость простоя 500 долларов США в час. | $40,000-60,000 | $0 |
| Плановое техническое обслуживание (ежегодно) | 500$ (осмотр, чистка) | 200 долларов США (только осмотр) |
| 10-летнее плановое обслуживание | $5,000 | $2,000 |
| Общие 10-летние эксплуатационные расходы | $325,000-365,000 | $74,000 |
Стоимость замены обогревателя
Кварцевые погружные нагреватели при твердом анодировании выходят из строя из-за разрушения. Термический удар от брызг холодного электролита на горячие кварцевые поверхности создает локализованное напряжение, превышающее предел прочности материала. Механическое воздействие заготовок или инструментов для обслуживания приводит к появлению сколов и трещин. Интенсивность отказов составляет 1-2 нагревателя в год при непрерывной работе.
Каждая замена обходится в сам нагревательный элемент (2000–2500 долларов США за агрегат мощностью 15–20 кВт), а также трудозатраты на опорожнение бака или изоляцию нагревателя, удаление неисправного блока, установку нового и проверку работы. Простой производства в 6-8 часов на одно мероприятие многократно увеличивает финансовые последствия.
Паровые теплообменники из ПТФЭ не разрушаются. Гибкая трубка из фторполимера поглощает термические и механические удары. Срок службы превышает 10 лет в условиях жесткого анодирования. События замены фактически равны нулю в течение периода сравнения.
Сравнение труда по техническому обслуживанию
Кварцевые нагреватели требуют периодического осмотра на наличие трещин, проверки электроизоляции и очистки поверхности оболочки от минеральных отложений. Каждая проверка проста, но требует доступа к резервуару и снятия нагревателя.
Теплообменники из ПТФЭ требуют ежегодного визуального контроля состояния трубок и целостности опор. Удаление не требуется. Никаких электрических испытаний не требуется. Осмотр завершается на месте без слива воды из бака.
Краткое содержание
Сравнение эксплуатационных расходов явно отдает предпочтение паровому ПТФЭ по сравнению с электрическим кварцем для нагрева резервуара для твердого анодирования. Эксплуатационные расходы за 10-лет для парового ПТФЭ составляют примерно 74 000 долларов США по сравнению с 325 000–365 000 долларов США для электрического кварца — разница в 4–5 раз. Экономия затрат на электроэнергию составляет 168 000 долларов разницы. Оставшуюся часть составляют замены кварцевых нагревателей, исключенные из системы.
Сравнение предполагает наличие парового котла. Преимущество природного газа в стоимости энергии по сравнению с электричеством обычно окупает капитальные затраты на специальный котел для этой тепловой нагрузки в течение 2-3 лет.
Технический анализ для сравнения эксплуатационных расходов в конкретных условиях твердого анодирования доступен после предоставления данных о мощности отопления, годовом времени работы, местных тарифах на электроэнергию и газ, текущей частоте замены кварцевых нагревателей и сведениях о существующей паровой инфраструктуре.
