Il costo nascosto degli scambiatori di calore esterni
Uno scambiatore di calore esterno convenzionale-involucro-e-tubo, piastra-e-telaio o spirale-richiede due ingressi nel serbatoio: un'uscita del fluido di processo verso lo scambiatore e un ingresso di ritorno dallo scambiatore. Ogni penetrazione è un ugello flangiato saldato o flangiato nella parete del serbatoio. Ciascuno richiede una valvola di blocco, tubazioni da e verso lo scambiatore, una pompa di circolazione, tubazioni di aspirazione e scarico della pompa e supporti strutturali per tutto quanto sopra.
Questi componenti non sono gratuiti. Rappresentano una frazione significativa del costo totale di installazione del sistema di riscaldamento-spesso superando il costo dello scambiatore di calore stesso. Uno scambiatore di calore in PTFE in-tank, immerso direttamente nel fluido di processo, elimina le penetrazioni nel serbatoio, le tubazioni esterne, la pompa di circolazione e i relativi supporti strutturali. Il risparmio sui costi di installazione può essere sostanziale.
La ripartizione dei costi
Un confronto tra un sistema di riscaldamento da 50 kW per un serbatoio di processo da 10.000- litri illustra la differenza di costo. L'opzione A utilizza uno scambiatore di calore esterno a fascio tubiero-in titanio con una pompa di circolazione e tubazioni di interconnessione. L'opzione B utilizza una griglia ad immersione in PTFE installata direttamente nel serbatoio.
| Elemento di costo | Calotta esterna-e-tubo (titanio) | Griglia in PTFE nel-serbatoio |
|---|---|---|
| Attrezzature per scambiatori di calore | $18,000 | $9,500 |
| Attraversamenti nel serbatoio (2 ugelli flangiati DN80) | $ 3.200 (materiali + saldatura + NDE) | $0 |
| Valvole di blocco (2) | $1,800 | $0 |
| Pompa di circolazione (incluso motore e piastra base) | $6,500 | $0 |
| Tubazione di aspirazione/scarico della pompa (10 m totali) | $4,200 | $0 |
| Supporti per tubi e acciaio strutturale | $2,500 | $0 |
| Isolamento (tubazioni esterne e scambiatore) | $1,500 | $0 |
| Alimentazione elettrica al motore della pompa | $2,000 | $0 |
| Manodopera di installazione (raccordi di tubi, saldatura, impianti elettrici) | $9,000 | $2,500 |
| Messa in servizio (lavaggio, prove di pressione, controlli) | $2,500 | $800 |
| Costo totale di installazione | $51,200 | $12,800 |
Il risparmio energetico continuo della pompa
La pompa di circolazione per lo scambiatore esterno consuma continuamente energia elettrica durante il funzionamento. Un motore di una pompa da 3 kW che funziona 6.000 ore all'anno consuma 18.000 kWh. Con una tariffa elettrica industriale di 0,08 dollari/kWh, il costo energetico annuale della pompa è di 1.440 dollari.
Lo scambiatore in PTFE nel-serbatoio non richiede pompa di circolazione. L'agitazione del serbatoio esistente-il flusso d'aria, l'agitatore meccanico o la convezione naturale-fornisce il movimento del fluido per il trasferimento di calore. Il risparmio energetico annuo di 1.440 dollari è permanente e ricorrente. Nel corso dei 15 anni di vita dello scambiatore in PTFE, il risparmio energetico cumulativo della pompa ammonta a 21.600 dollari, ovvero più del costo di installazione dello scambiatore in PTFE stesso.
Vengono eliminati anche i costi di manutenzione della pompa-sostituzione delle guarnizioni, lubrificazione dei cuscinetti e usura della girante-. Un budget annuale per la manutenzione della pompa di 800 dollari aggiunge altri 12.000 dollari nel corso dei 15 anni di vita.
Il vantaggio in termini di spazio e layout
Lo scambiatore di calore esterno e la relativa pompa occupano uno spazio adiacente al serbatoio-tipicamente 4-6 m² compresi gli spazi di accesso. Negli impianti chimici congestionati, questo spazio potrebbe non essere disponibile senza spostare altre apparecchiature. Lo scambiatore in PTFE incorporato nel serbatoio non occupa spazio a pavimento. Utilizza il volume all'interno del serbatoio già assegnato al processo.
L'eliminazione della pompa di circolazione elimina anche una fonte di rumore, un potenziale punto di perdita (guarnizione della pompa) e la necessità di accesso per la manutenzione. Il sistema semplificato prevede meno componenti soggetti a guasti, meno pezzi di ricambio da immagazzinare e meno procedure di manutenzione da documentare.
Riepilogo
Uno scambiatore di calore in -PTFE nel serbatoio elimina la necessità di penetrazioni nel serbatoio, tubazioni esterne, pompa di circolazione e supporti strutturali richiesti da uno scambiatore a fascio tubiero-e-esterno. Il risparmio totale sui costi di installazione per un sistema da 50 kW è di circa $ 38.400-una riduzione del 75% rispetto a un sistema esterno in titanio. Ulteriori risparmi continui derivanti dall'eliminazione dell'energia della pompa e della manutenzione ammontano a $ 36,000+ nel corso dei 15 anni di vita dell'apparecchiatura. Per le applicazioni in cui è fattibile l'immersione in serbatoio, l'approccio PTFE nel serbatoio offre vantaggi economici superiori.
Il supporto tecnico per il confronto tra i costi degli scambiatori di calore interni al serbatoio e quelli esterni è disponibile previa presentazione delle dimensioni del serbatoio, del carico termico, delle proprietà del fluido di processo e del volume interno disponibile del serbatoio.
