Le coût caché des échangeurs de chaleur externes
Un échangeur de chaleur externe classique-coque-et-tube, plaque-et-cadre ou spirale-nécessite deux pénétrations dans le réservoir : une sortie de fluide de traitement vers l'échangeur et une entrée de retour depuis l'échangeur. Chaque pénétration est une buse à bride soudée ou bridée dans la paroi du réservoir. Chacun nécessite une vanne de sectionnement, une tuyauterie vers et depuis l'échangeur, une pompe de circulation, une tuyauterie d'aspiration et de refoulement de la pompe et des supports structurels pour tout ce qui précède.
Ces composants ne sont pas gratuits. Ils représentent une fraction importante du coût total installé du système de chauffage-dépassant souvent le coût de l'échangeur de chaleur lui-même. Un échangeur de chaleur en PTFE intégré au réservoir, immergé directement dans le fluide de procédé, élimine les pénétrations du réservoir, la tuyauterie externe, la pompe de circulation et leurs supports structurels associés. Les économies sur les coûts d’installation peuvent être substantielles.
La répartition des coûts
Une comparaison d'un système de chauffage de 50 kW pour un réservoir de traitement de 10 000-litres illustre la différence de coût. L'option A utilise un échangeur de chaleur à coque externe-et à tubes en titane avec une pompe de circulation et une tuyauterie d'interconnexion. L'option B utilise une grille d'immersion en PTFE installée directement dans la cuve.
| Elément de coût | Coque externe-et-tube (titane) | Dans-Grille PTFE du réservoir |
|---|---|---|
| Équipement d'échangeur de chaleur | $18,000 | $9,500 |
| Pénétrations de réservoir (2 × buses à brides DN80) | 3 200 $ (matériaux + soudure + EMI) | $0 |
| Vannes de sectionnement (2) | $1,800 | $0 |
| Pompe de circulation (y compris moteur et plaque de base) | $6,500 | $0 |
| Tuyauterie d'aspiration/refoulement de la pompe (10 m au total) | $4,200 | $0 |
| Supports de tuyaux et acier de construction | $2,500 | $0 |
| Isolation (tuyauterie extérieure et échangeur) | $1,500 | $0 |
| Alimentation électrique du moteur de la pompe | $2,000 | $0 |
| Main d'œuvre d'installation (tuyauterie, soudure, électricité) | $9,000 | $2,500 |
| Mise en service (rinçage, tests de pression, contrôles) | $2,500 | $800 |
| Coût total installé | $51,200 | $12,800 |
Les économies d’énergie en cours sur les pompes
La pompe de circulation de l'échangeur externe consomme de l'énergie électrique en permanence pendant son fonctionnement. Un moteur de pompe de 3 kW fonctionnant 6 000 heures par an consomme 18 000 kWh. À un tarif d'électricité industrielle de 0,08 $/kWh, le coût énergétique annuel des pompes est de 1 440 $.
L'échangeur PTFE intégré au réservoir ne nécessite aucune pompe de circulation. L'agitation du réservoir existant -barbotage d'air, agitateur mécanique ou convection naturelle-assure le mouvement du fluide pour le transfert de chaleur. L’économie d’énergie annuelle de 1 440 $ est permanente et récurrente. Au cours de la durée de vie de 15 ans de l'échangeur PTFE, les économies d'énergie cumulées de la pompe totalisent 21 600 $, soit plus que le coût d'installation de l'échangeur PTFE lui-même.
Les coûts de maintenance de la pompe-le remplacement des joints, la lubrification des roulements et l'usure de la roue-sont également éliminés. Un budget annuel d'entretien de la pompe de 800 $ ajoute 12 000 $ supplémentaires sur la durée de vie de 15 ans.
L'avantage de l'espace et de la mise en page
L'échangeur de chaleur externe et sa pompe occupent un espace au sol adjacent au réservoir -généralement 4-6 m², dégagements d'accès compris. Dans les usines chimiques encombrées, cet espace peut ne pas être disponible sans déplacer d’autres équipements. L'échangeur PTFE intégré au réservoir n'occupe aucun espace au sol. Il utilise le volume du réservoir déjà alloué au processus.
La suppression de la pompe de circulation élimine également une source de bruit, un point de fuite potentiel (joint de pompe) et une exigence d'accès pour la maintenance. Le système simplifié comporte moins de composants susceptibles de tomber en panne, moins de pièces de rechange à stocker et moins de procédures de maintenance à documenter.
Résumé
Un échangeur de chaleur en PTFE intégré au réservoir élimine le besoin de pénétrations de réservoir, de tuyauterie externe, de pompe de circulation et de supports structurels requis par un échangeur à coque externe-et-à tubes. Les économies totales sur les coûts d'installation pour un système de 50 kW sont d'environ 38 400 $-, soit une réduction de 75 % par rapport à un système externe en titane. Les économies continues supplémentaires résultant de l'élimination de l'énergie et de la maintenance des pompes totalisent 36 $000+ sur la durée de vie de 15 ans de l'équipement. Pour les applications où l'immersion dans le réservoir est possible, l'approche PTFE dans le réservoir offre une rentabilité supérieure.
Une assistance technique pour la comparaison des coûts des échangeurs de chaleur dans le réservoir et ceux externes est disponible sur soumission des dimensions du réservoir, de la consommation thermique, des propriétés du fluide de traitement et du volume interne du réservoir disponible.
