Problemet med kostnadsnormalisering
Jämförelser av värmeväxlarkostnader använder vanligtvis den totala installerade kostnaden dividerat med konstruktionsavgiften-dollar per kilowatt. Detta mått fångar startkapital men döljer effekterna av olika livslängder och underhållskrav. Ett mer avslöjande mått för långsiktigt-beslutsfattande-är den totala kostnaden per kvadratmeter värmeöverföringsyta och livslängd.
Detta normaliserade mått står för: den initiala utrustningskostnaden amorterad över den faktiska livslängden; utbytesfrekvensen och tillhörande installationskostnader; underhållsarbete, kemikalier och stillestånd; och kostnaden för korrosionstillägg-väggtjocklek som inte ger något värmeöverföringsvärde utan måste köpas.
Superduplex rostfritt stål (UNS S32750, 2507) används i stor utsträckning vid klorid-rik hydrometallurgisk urlakning eftersom dess höga krom-, molybden- och kväveinnehåll ger överlägsen gropfrätningsbeständighet jämfört med austenitiska standardkvaliteter. PTFE är immun mot kloridgropar genom sin kemiska natur. Jämförelsen av kostnaden-per-kvadratmeter-meter-per-år avgör vilket material som ger lägre{10}}långsiktig kostnad.
Drivrutinerna för serviceliv
Super duplex rostfritt stål motstår kloridgroppar genom en passiv film berikad med krom och molybden. Gropmotståndsekvivalenttalet (PREN) för 2507 är 40-43, bland de högsta av rostfria stål. I neutrala kloridlösningar vid rumstemperatur förekommer inte gropbildning. I varma sura kloridlösningar-som är typiska för lakningsoperationer med nickellaterit eller kopparhög - överskrids PREN-tröskeln.
Vid 70-80 grader i lösningar som innehåller 10 000-50 000 ppm klorid vid pH 1-3, korroderar superduplex rostfritt stål med 0,05-0,15 mm/år med lokal gropfrätning överlagd på den allmänna hastigheten. Ett värmeväxlarrör med en väggtjocklek på 1,5 mm har en förväntad livslängd på 5-10 år innan gropfrätning tränger igenom väggen, med betydande osäkerhet.
PTFE har ingen kloridkorrosionsmekanism. Livslängden bestäms av krypning under ångtryck vid drifttemperatur. För modifierad PTFE vid 140 grader överstiger livslängden 15 år. Det finns ingen lokal attack, ingen gropbildning och ingen känslighet för kloridkoncentration eller pH.
Tabell 1: Normaliserad kostnad per kvadratmeter och år (5m² värmeväxlare, 10-årsanalys, kloridlaklösning vid 80 grader, pH 2, 30 000 ppm Cl⁻)
| Kostnadselement | Super Duplex 2507 | PTFE |
|---|---|---|
| Initial installationskostnad per m² | $1,800-2,500 | $1,400-2,000 |
| Förväntad livslängd (år) | 5-8 (pitting-beroende) | 15+ |
| Ersättningar över 10 år | 1 (vid årskurs 5-8) | 0 |
| Ersättningskostnad (utrustning + installation) | $1,800-2,500/m² | $0 |
| Årligt underhåll per m² (inspektion, rengöring) | $120-200 | $40-80 |
| Driftstoppskostnad per ersättningshändelse (per m²) | $300-500 | $0 |
| Total 10-årskostnad per m² | $4,500-7,500 | $1,800-2,800 |
| Årlig kostnad per m² och år | $450-750 | $180-280 |
Kostnaden för korrosionsbidrag
Superduplex värmeväxlare av rostfritt stål för kloridservice inkluderar en korrosionstillägg-ytterligare väggtjocklek som förväntas korrodera bort under livslängden. Denna extra tjocklek ger inget värmeöverföringsvärde men ökar materialkostnaden och vikten.
För en 1,5 mm designvägg med 0,5 mm korrosionstillägg är 33 % av det dyra superduplexmaterialet offrande. PTFE-rörväggen har ingen korrosionstillåtelse; hela väggtjockleken bidrar till tryckbegränsning under hela livslängden.
Korrosionstillägget försämrar också värmeöverföringen något. Den tjockare väggen har högre termiskt motstånd. Ett nytt superduplexrör med korrosionstillägg har ett lägre U--värde än det skulle ha utan tillägget, vilket kräver något större yta för samma drift-ytterligare ökar kostnadsskillnaden.
Tilldelningen av driftstopp
Den normaliserade kostnadsjämförelsen är känslig för det värde som tilldelas driftstopp. I en hydrometallurgisk anläggning där lakningskretsen är produktionsflaskhalsen kan en timmes stillestånd kosta 10 000-50 000 dollar i förlorad metallproduktion. Kostnaden för ett värmeväxlarfel som stoppar lakningskretsen under 12-24 timmar överstiger kostnaden för utbyte av utrustning.
PTFE:s eliminering av oplanerade pittingfel tar bort denna stilleståndskostnad från ekvationen. Den normaliserade kostnadsfördelen med PTFE ökar när värdet av produktionstiden ökar.
Sammanfattning
PTFE-värmeväxlare ger lägre kostnad per kvadratmeter och år än superduplex av rostfritt stål i klorid-rika laklösningar-vanligtvis 180-280 USD jämfört med 450-750 USD på årsbasis. Skillnaden beror på PTFE:s längre livslängd, eliminering av ersättningshändelser, lägre underhållskrav och frånvaro av offerkorrosionstillägg.
Den normaliserade kostnadsfördelen förstärks i hög-stopptid-kostnadsoperationer där elimineringen av oplanerade gropfel har överdrivet ekonomiskt värde. Super duplex rostfritt stål fungerar där PTFE:s temperatur- eller tryckgränser överskrids; inom PTFE:s kuvert är det det lägre-kostnadsalternativet.
Ingenjörsanalys för jämförelse av kloridservicekostnader är tillgänglig vid inlämnande av lösningskemi, driftstemperatur, aktuell växlarens livslängdsdata, underhållskostnadsregister och uppskattningar av stilleståndskostnader.
