20年の地平線
工業用化学処理装置は多くの場合 5-10 年で減価償却されますが、それらが提供するプロセスは 20-30 年以上稼働します。今日行われた熱交換器の選択により、設備は将来、償却期間をはるかに超えて、交換購入、設置労働、メンテナンス、ダウンタイムなどのコストが発生することになります。
20 年間のライフサイクルコスト分析により、全コストコミットメントが把握されます。伝熱面の平方メートル当たりのコストを正規化することで、同じ熱負荷に対して表面積要件が異なる異なる材料間で公平に比較できるようになります。
PTFE 熱交換器は熱伝導率が低いため、ステンレス鋼熱交換器が 1.0 平方メートルで実現するのと同じ 50 kW の負荷を実現するには、約 3.5 平方メートルの表面積が必要です。正規化によりこの差が考慮され、年間平方メートルあたりのコストがドルで表され、設置面の各平方メートルの経済効率を直接比較できるようになります。
置換カスケード
20 年以上にわたって腐食酸のサービスを行ってきたため、さまざまな材質の交換回数は大きく異なります。ステンレス鋼 316L 交換器は、孔食故障が発生するまでの通常の耐用年数が 2 ～ 3 年で、20 年間で 7 ～ 9 回の交換が必要です。チタン製グレード 2 交換器は、あまり積極的でない使用では 4 ～ 6 年間持続しますが、3 ～ 4 回の交換が必要です。 PTFE 交換器の耐用年数は 15 ～ 20 年で、交換の必要はゼロまたは 1 回です。
交換のたびに、設備コストだけでなく、設置の労力、交換品の寸法が同一でない場合の配管の変更、および生産のダウンタイムも発生します。複数の交換にかかる累積コストは、安価な金属交換器の初期購入価格の利点を圧倒します。
正規化された年間平方メートル当たりのライフサイクル コストは、これらの交換コストをすべて取得し、伝熱面の平方メートル当たりの年間所有コストとして表します。
表 1: 平方メートルあたりの 20 年間のライフサイクル コスト (50 kW 負荷、70 度で 15% H₂SO₄)
| 原価要素 | ステンレス鋼316L | チタングレード2 | PTFE |
|---|---|---|---|
| 必要な表面積 (m²) | 1.0 | 1.0 | 3.5 |
| ㎡あたりの設備コスト | $3,500 | $4,500 | $2,700 |
| 一般的な耐用年数（年） | 2.5 | 5 | 18 |
| 20年以上の交換 | 7 | 3 | 0.1 (実質的には 0) |
| 20 年間にわたる設備の総使用量 (㎡あたり) | $28,000 | $18,000 | $2,700 |
| 交換1回あたりの設置費用（㎡あたり） | $1,200 | $1,400 | $800 (1 回) |
| 20年間の総設置コスト（㎡当たり） | $9,600 | $5,600 | $800 |
| 1平方メートル当たりの年間メンテナンス（点検、清掃） | $180 | $140 | $30 |
| ㎡あたりの20年間のメンテナンスコスト | $3,600 | $2,800 | $600 |
| 交換ごとのダウンタイム (時間) | 6 | 6 | 0 |
| 20 年間のダウンタイムコストは 500 ドル/時間 (平方メートルあたり) | $24,000 | $12,000 | $0 |
| 平方メートルあたりの 20 年間の合計コスト | $65,200 | $38,400 | $4,100 |
| 1 平方メートルあたりの年間コスト | $3,260 | $1,920 | $205 |
表面積の乗数効果
PTFE 交換体は金属代替品の 3.5 倍の表面積を必要とします。 50 kW の設備全体の総所有コストを比較するには、平方メートルあたりのコストにそれぞれの表面積を掛ける必要があります。-平方-}。
ステンレス鋼の 20 年間の合計コスト: 1.0 平方メートル × 65,200 ドル/平方メートル=65,200 ドル。チタンの 20 年間の合計コスト: 1.0 平方メートル × 38,400 ドル/平方メートル=38,400 ドル。 PTFE の 20 年間の合計コスト: 3.5 平方メートル × 4,100 ドル/平方メートル=14,350 ドル。
3.5 倍の表面積が必要であるにもかかわらず、PTFE 交換体の 20 年間の総コストは、ステンレス鋼同等のものより 78% 低く、チタン同等のものより 63% 低くなります。 PTFE の平方メートル当たりの年間コスト (205 ドル) は金属 (1,920 ドルから 3,260 ドル) よりもはるかに低いため、表面積のペナルティは簡単に克服されます。
予測可能性プレミアム
正規化されたコスト分析により、PTFE のもう 1 つの利点、つまりコストの予測可能性が明らかになります。金属交換器のコストは、交換イベント-の数、交換のタイミング、それに伴うダウンタイムによって大きく左右されます。これらは変動し、不確実であり、予算額を超えることもよくあります。
PTFE コストの大部分は、既知の予算額である初期購入額によって決まります。{0} 20年間の保守および交換コストはほぼゼロです。 PTFE 所有権の経済的確実性は、予算編成、財務計画、および金属熱交換器の故障によって課せられる予算外の緊急支出の回避において価値があります。
まとめ
伝熱面 1 平方メートルあたりの 20 年間のライフサイクル コストは、ステンレス鋼の場合は 3,260 ドル/年、チタンの場合は 1,920 ドル/年、PTFE の場合は 205 ドル/年です。 PTFE のステンレス鋼に対する 16:1、チタンに対する 9:1 の利点は、機器、設置、メンテナンス、およびダウンタイムのコストが発生する複数の交換サイクルの排除によって促進されます。
PTFE 表面積ペナルティが適用される場合でも、完全な 50 kW の設置にかかる 20 年間の合計コストは、PTFE の場合は 14,350 ドルであるのに対し、金属の場合は 38,400 ～ 65,200 ドルとなります。 PTFE は総所有コストを大幅に低く抑え、将来不確実な交換費用が発生するのではなく、コストが予測可能で前払いされるという利点も備えています。
特定のプロセス条件における 20 年間のライフサイクル コスト分析のエンジニアリング サポートは、現在の熱交換器の仕様、耐用年数データ、交換コスト、メンテナンス記録、およびダウンタイム コストの見積もりを提出すると利用できます。
