ताप स्रोत निर्णय
एक सुविधा में 12 प्रोसेस टैंकों को गर्म करने की योजना है, जिनमें से प्रत्येक को 40 किलोवाट हीटिंग ड्यूटी की आवश्यकता होती है। दो विकल्पों पर विचार किया जा रहा है: प्रत्येक टैंक में इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर स्थापित करें, या प्रत्येक टैंक में पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स की सेवा देने वाला एक केंद्रीय प्राकृतिक गैस संचालित स्टीम बॉयलर स्थापित करें।
इलेक्ट्रिक विकल्प सरलता प्रदान करता है: कोई बॉयलर नहीं, कोई भाप पाइपिंग नहीं, कोई कंडेनसेट रिटर्न नहीं, कोई जल उपचार नहीं। प्रत्येक टैंक का अपना इलेक्ट्रिक हीटर होता है, जिसे स्वतंत्र रूप से नियंत्रित किया जाता है। पूंजीगत लागत 12 इलेक्ट्रिक हीटर और विद्युत बुनियादी ढांचा है।
भाप विकल्प के लिए बॉयलर, भाप वितरण पाइपिंग, कंडेनसेट रिटर्न सिस्टम, जल उपचार उपकरण और 12 पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स की आवश्यकता होती है। पूंजीगत लागत अधिक है. ऊर्जा प्रधान परिचालन लागत{{4}कम है क्योंकि अधिकांश औद्योगिक बाजारों में ऊर्जा की प्रति यूनिट प्राकृतिक गैस की लागत लगभग एक{5}तिहाई से एक{6}चौथाई बिजली होती है।
10 साल की कुल लागत तुलना यह निर्धारित करती है कि कौन सा विकल्प कम जीवनचक्र लागत, ऊर्जा, उपकरण प्रतिस्थापन और रखरखाव को ध्यान में रखता है।
ऊर्जा लागत अंतर
विद्युत प्रतिरोध हीटिंग उपयोग के बिंदु पर लगभग 100% विद्युत ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित करता है। कोई स्टैक हानि नहीं है, कोई पाइपिंग हानि नहीं है, कोई ब्लोडाउन हानि नहीं है। वितरित दक्षता अनिवार्य रूप से 100% है।
प्राकृतिक गैस भाप उत्पादन में कई दक्षता हानियाँ शामिल होती हैं। एक अच्छी तरह से बनाए रखा गया औद्योगिक बॉयलर 80 से 85% ईंधन से लेकर भाप दक्षता तक संचालित होता है। भाप वितरण पाइप इन्सुलेशन हानि के माध्यम से 5 - 10% गर्मी खो देता है। कंडेनसेट रिटर्न सिस्टम अतिरिक्त गर्मी खो देते हैं। समग्र ईंधन-से-प्रक्रिया दक्षता 65-75% है।
इन नुकसानों के बावजूद, प्राकृतिक गैस बिजली की तुलना में ऊर्जा की प्रति यूनिट इतनी सस्ती है कि भाप विकल्प परिचालन लागत पर जीत जाता है। औसत अमेरिकी औद्योगिक ऊर्जा कीमतों पर -$0.08/किलोवाट बिजली, $4.50/एमएमबीटीयू प्राकृतिक गैस-प्रति वितरित किलोवाट ताप की लागत बिजली के लिए $0.08, प्राकृतिक गैस भाप के लिए $0.023 (कुल मिलाकर 70% दक्षता के लिए लेखांकन) है।
तालिका 1: 10-वर्ष की कुल लागत तुलना (12 टैंक × 40 किलोवाट, 6,000 घंटे/वर्ष संचालन)
| लागत तत्व | इलेक्ट्रिक विसर्जन हीटर | समर्पित बॉयलर + पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स |
|---|---|---|
| पूंजी लागत | ||
| ताप उपकरण (12 इकाइयाँ) | $48,000 (12 × $4,000) | $96,000 (12 पीटीएफई × $8,000) |
| बॉयलर और भाप प्रणाली | $0 | $65,000 (स्थापित) |
| विद्युत अवसंरचना उन्नयन | $25,000 | $0 |
| कुल पूंजी | $73,000 | $161,000 |
| वार्षिक परिचालन लागत | ||
| ऊर्जा की लागत | $230,400 (2,880 मेगावाट × $0.08) | $82,800 (3,600 मेगावाट समतुल्य × $0.023) |
| हीटर प्रतिस्थापन (हर 2 साल में विद्युत तत्व) | $48,000 (6 प्रतिस्थापन/वर्ष × $4,000 × 10 वर्ष=$240,000 / 10) | $0 (PTFE >10 साल का जीवन) |
| बॉयलर का रखरखाव और जल उपचार | $0 | $8,000 |
| कुल वार्षिक परिचालन | $278,400 | $90,800 |
| 10-वर्ष की कुल लागत | $2,857,000 | $1,069,000 |
उपकरण प्रतिस्थापन लागत
इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर की सेवा अवधि सीमित होती है। संक्षारक रासायनिक स्नान में, शीथ संक्षारण या सील विफलता के कारण शीथ किए गए विद्युत तत्व भी 2-3 वर्षों के भीतर विफल हो जाते हैं। 10 वर्षों में, 12 टैंकों में से प्रत्येक को 3-5 हीटर प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। संचयी प्रतिस्थापन लागत प्रारंभिक पूंजी लागत के करीब या उससे अधिक हो जाती है।
भाप द्वारा गर्म किए गए पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स में विफल होने के लिए कोई विद्युत तत्व नहीं होता है। भाप के दबाव और तापमान के लिए उचित रूप से डिज़ाइन किया गया PTFE ट्यूब बंडल, प्रतिस्थापन के बिना 10+ वर्षों तक चलता है। टैंक-साइड उपकरण के लिए स्टीम विकल्प के लिए 10 - वर्ष की उपकरण प्रतिस्थापन लागत शून्य के करीब है।
बॉयलर को स्वयं रखरखाव की आवश्यकता होती है {{0}ट्यूब की सफाई, बर्नर सेवा, जल उपचार-लेकिन आक्रामक रासायनिक वातावरण में बार-बार इलेक्ट्रिक इमर्शन हीटर को बदलने की लागत की तुलना में ये लागत अनुमानित और मामूली है।
लचीलेपन और अतिरेक पर विचार
स्टीम विकल्प परिचालन लचीलापन प्रदान करता है। बॉयलर 12 टैंकों से परे अतिरिक्त प्रक्रिया हीटिंग आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है {{2}स्पेस हीटिंग, सफाई समाधान हीटिंग, या भविष्य के विस्तार टैंक। इलेक्ट्रिक विकल्प केवल टैंकों की सेवा करता है और कोई स्पिलओवर लाभ नहीं देता है।
यदि बॉयलर को रखरखाव की आवश्यकता होती है, तो टैंक संग्रहीत गर्म पानी या कम थ्रूपुट पर काम करना जारी रख सकते हैं। यदि किसी टैंक में इलेक्ट्रिक हीटर खराब हो जाता है, तो हीटर बदले जाने तक उस टैंक का उत्पादन बंद हो जाता है। पीटीएफई एक्सचेंजर, स्वाभाविक रूप से अधिक विश्वसनीय होने के कारण, इस जोखिम को कम करता है लेकिन समाप्त नहीं करता है, हालांकि, बॉयलर स्वयं एक एकल बिंदु विफलता जोखिम जोड़ता है जिसे अतिरेक या आकस्मिक योजना के माध्यम से प्रबंधित किया जाना चाहिए।
सारांश
10{7}}वर्ष की अवधि में, एक समर्पित प्राकृतिक गैस बॉयलर और पीटीएफई हीट एक्सचेंजर्स के संयोजन की कुल लागत लगभग $1,069,000 है, जबकि इलेक्ट्रिक विसर्जन हीटर के लिए $2,857,000 है - 63% की कमी। भाप प्रणाली की पूंजीगत लागत अधिक है ($161,000 बनाम $73,000), लेकिन प्रति वर्ष $147,600 की ऊर्जा लागत बचत और आवर्ती इलेक्ट्रिक हीटर प्रतिस्थापन के उन्मूलन से संचालन के पहले वर्ष के भीतर पूंजी अंतर की भरपाई हो जाती है।
तीन या अधिक गर्म टैंकों वाली सुविधाओं के लिए, भाप-प्लस-पीटीएफई संयोजन कम कुल लागत वाला विकल्प है। क्रॉसओवर बिंदु स्थानीय ऊर्जा कीमतों, प्रक्रिया रसायनों की संक्षारणता (जो इलेक्ट्रिक हीटर प्रतिस्थापन आवृत्ति निर्धारित करता है), और मौजूदा भाप बुनियादी ढांचे की उपलब्धता पर निर्भर करता है।
विशिष्ट सुविधा स्थितियों में हीटिंग स्रोत की तुलना के लिए इंजीनियरिंग विश्लेषण टैंकों की संख्या और आकार, स्थानीय बिजली और गैस दरों, प्रक्रिया रसायन विज्ञान और मौजूदा उपयोगिता बुनियादी ढांचे को प्रस्तुत करने पर उपलब्ध है।
