Анализ затрат-эффективности выбора нагревательных трубок из чистого титана по сравнению с нагревательными трубками с покрытием PFA для долгосрочного-производства в режиме непрерывной ферментации.

Нагревательные трубы из чистого титана и нагревательные трубы, полностью-покрытые PFA, — это два основных решения для защиты от-коррозии, с которыми сталкиваются пищевые и фармацевтические ферментационные заводы. Часто покупатели сравнивают стоимость закупок только один раз и не принимают во внимание долгосрочные-операционные потери, трудозатраты на техническое обслуживание, потери закрытия и частоту замены. В этой статье дана количественная оценка комплексных затрат и экономических выгод полного-цикла в условиях непрерывной ферментации, что обеспечивает поддержку данных для процесса-принятия решений по выбору материалов оборудования.

1. Первоначальное сравнение стоимости закупок проводится один раз.
В качестве эталона выберите нагревательную трубку той же спецификации (фланец DN50, общая длина 1800 мм, номинальная мощность 12 кВт):

Нагревательная трубка полностью покрыта PFA: Низкая стоимость сырья (основа из углеродистой стали + тонкое фторопластовое покрытие). Небольшие заводы с ограниченным первоначальным капиталом могут получить выгоду от низкого порога входа, короткого цикла поставки и закупочной цены единицы продукции, которая примерно на 40–50% ниже, чем у труб из чистого титана.

Нагревательная трубка из чистого титана класса 2: комплексная пассивация + аргоновая сварка + дорогостоящая-подложка из металлического титана. Первоначальные инвестиции значительно выше, а стоимость приобретения на 45–60 % выше, чем у стандартных трубок с покрытием PFA- того же размера.

2. Срок службы и частота замены (стандартная среда ферментации: органическая кислота + хлорид, обычная кислотная-основная безразборная мойка, круглосуточное непрерывное производство).
Средний срок службы теплопровода с PFA-покрытием составляет 1,5–2 года. Покрытия из фторопласта легко создают микроотверстия, трещины в результате истирания частиц, частых термоциклов и столкновений инструментов. В течение 1–4 недель после разрушения покрытия внутренняя подложка из углеродистой стали перфорируется и просачивается, что приводит к необходимости полной замены трубки при отсутствии вариантов местного ремонта. Среднегодовое количество замены: 0,5–0,7 комплекта на оригинальную единицу оборудования.

Стандартный срок эксплуатации нагревательной трубки из чистого титана составляет 3–5 лет. Полировку и повторную-пассивацию можно использовать для устранения незначительных царапин на поверхности, а для устранения небольшого утончения стенок достаточно регулярного контроля толщины. Вторичную сварку можно использовать для устранения местной коррозии сварного шва. Среднегодовой объем замены оригинального оборудования составляет 0,15–0,25 комплекта.

3. Стоимость вспомогательных материалов и работ по техническому обслуживанию.
Затраты на обслуживание трубок с-покрытием PFA
Возможности местного ремонта отсутствуют; любое повреждение покрытия требует разборки, демонтажа и полной-замены трубки.

Замена резервуара требует частых остановок резервуара, что требует опорожнения, очистки и повторной-стерилизации ферментационного бульона. Каждая замена требует остановки резервуара на 3–4 часа.

Вспомогательные потери: частая замена тефлоновых прокладок, поврежденных при неоднократной разборке, а также выбрасывание тюбиков с просроченным покрытием. Ежегодные затраты на техническое обслуживание и вспомогательные средства составляют примерно 75% от первоначальной покупной цены трубки.

Стоимость обслуживания трубки из чистого титана составляет
Локальный точечный ремонт может быть организован во время планового ежемесячного капитального ремонта резервуара. Плановое техническое обслуживание требует только оперативной промывки и периодической ре-пассивационной обработки, которую можно выполнять без остановки резервуара.

Уменьшение частоты разборок, снижение расхода прокладок и исключение необходимости регулярной зачистки целых трубок. Ежегодные расходы на техническое обслуживание и вспомогательные материалы составляют примерно 18% от первоначальной цены покупки трубки.

4. Потери при остановке производства (скрытая высокая стоимость НКТ с покрытием PFA)
Ежедневная производительность непрерывного производства бродильных резервуаров высока. Однако незапланированная аварийная остановка из-за протечки нагревательной трубки приводит к значительным экономическим потерям, таким как задержка доставки, выброс бродильной среды и переделка стерилизации.

Короткий срок службы и непредсказуемые точечные утечки покрытия приводят к 2–3 внеплановым остановам труб с покрытием PFA в год. Потери при аварийном отключении обходятся значительно дороже, чем стоимость одной нагревательной трубки.

Трубка из чистого титана. Отказы обычно прогрессируют и предсказуемы, толщина стенок уменьшается, что позволяет планировать замену во время планового технического обслуживания резервуара. Незапланированных аварийных остановов практически нет.

5. Разница в теплопередаче приводит к потерям энергопотребления.
Фторопластовое покрытие ПФА обладает низкой теплопроводностью и создает на поверхности нагрева толстый термостойкий слой. В случае, если мощность нагрева эквивалентна:

В трубках с покрытием PFA- температура внутри трубки увеличивается на 25–40 градусов, что приводит к увеличению долгосрочного-потребления энергии на 8–12 % по сравнению с титановыми трубками. Это происходит из-за частичной потери тепла. Срок службы нагревательных компонентов дополнительно сокращается из-за ускорения старения внутренней термостойкой проволоки из-за высокой температуры жилы.

Трубка из чистого титана: состоит из металлической стенки с высокой теплопроводностью, равномерной температурой поверхности, низким термическим сопротивлением и стабильной эффективностью теплообмена. Это приводит к среднегодовой экономии электроэнергии в размере 10 % при длительной-работе.

6. Различие в стоимости специального носителя.
Процесс очистки кипячением сильной щелочи или ферментационной жидкости, содержащей следы фторида: Использование трубок из чистого титана запрещено; вместо этого следует выбирать трубки с покрытием PFA-. Альтернативного подхода не существует.

Традиционная ферментация-свободной органической кислоты: стоимость полного-цикла является несомненным экономическим преимуществом титановых трубок.

7. Комплексная сравнительная таблица затрат на полный жизненный цикл (5-летний контрольный цикл эксплуатации)
Вход:

Оценка стоимости. Нагревательная трубка из чистого титана. Нагревательная трубка с полным покрытием из PFA. Экономическое преимущество.
Разовые-инвестицииНизкие (базовый уровень 100 %) Чрезмерные (150 % стоимости PFA) Краткосрочные- PFA
Совокупные затраты на замену-за пять лет. Многочисленные полные замены трубок на высоком уровне. Низкий уровень, с ограниченными альтернативами. Длительное-воздействие титана.
Рабочая сила и принадлежности для ежегодного обслуживания. Значительный расход энергии, который происходит часто. Титан требует минимального текущего обслуживания.
Непреднамеренные экономические потери во время закрытия Почти никаких неожиданных остановок Серьезные, частые аварийные остановки Титан
дополнительные затраты на электроэнергию составляют 8–12 %. Долгосрочные-расходы на электроэнергию. Титан — это энергосберегающий-материал, обладающий высокой эффективностью теплопередачи.
Общая совокупная стоимость за пятилетний-период: 100 % от базовой стоимости. Только 60–70 % от общей стоимости PFA. Очевидным преимуществом титана является то, что
Сокращенное резюме
В случае -бесфторидных долгосрочных-производственных линий непрерывной ферментации использование нагревательных трубок из чистого титана требует более высокого первоначального бюджета на закупки. Однако их длительный срок службы, устраняемые дефекты, низкая частота технического обслуживания, нулевые потери при незапланированных остановах и высокая эффективность теплопередачи приводят к тому, что совокупная стоимость полного-цикла в течение 5-годов значительно ниже, чем у нагревательных трубок с покрытием PFA-. Это обеспечивает значительные общие экономические выгоды. Трубки с-покрытием PFA экономически эффективны-только при кратковременном использовании в мелкосерийном прерывистом производстве или в средах, содержащих ионы фтора. Трубки из чистого титана являются предпочтительным выбором для проектов непрерывной массовой ферментации, чтобы снизить комплексные эксплуатационные расходы.