换热器的技术经济分析

1Speaker:吴吴 恩换热器的技术经评价换热器的技术经评价石油和化工行业石油和化工行业 节能技术研讨会节能技术研讨会2一、简介一、简介二、二、聚四氟乙烯材质特性聚四氟乙烯材质特性三、三、技术经济分析方法概述技术经济分析方法概述四、四、紧凑式换热器的技术经济分析紧凑式换热器的技术经济分析五、五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例六、结论六、结论3一、简介一、简介1 1、现有优化设计：、现有优化设计：在确定换热器结构型式后，以传热面积、经济热回收在确定换热器结构型式后，以传热面积、经济热回收率、相对费用参数和传热效率等性能评价指标为优化目率、相对费用参数和传热效率等性能评价指标为优化目标对换热器结构进行再设计。标对换热器结构进行再设计。不能反映出换热器的综合技术经济指标以及对换热器投不能反映出换热器的综合技术经济指标以及对换热器投 资方案的取舍资方案的取舍。不能反映采用这种换热器结构后未来的经济效果。不能反映采用这种换热器结构后未来的经济效果。特别是对先进复合材料和各种新型换热器，如果没有合特别是对先进复合材料和各种新型换热器，如果没有合 理可行的技术经济研究，将直接影响先进技术的推广应用。理可行的技术经济研究，将直接影响先进技术的推广应用。缺点：缺点：42 2、本文方法：、本文方法：总投资费用法总投资费用法运行成本费用法运行成本费用法年计算费用法年计算费用法费用现值与费用年值法费用现值与费用年值法 对多种换热器进行技术经济分析、评价，为工程决策对多种换热器进行技术经济分析、评价，为工程决策 紧凑式换热器投资时提供参考紧凑式换热器投资时提供参考 一、简介一、简介5二、聚四氟乙烯材质特性二、聚四氟乙烯材质特性 PTFE PTFE是一种白色有蜡状感觉的热塑性塑料，其分子全是由碳是一种白色有蜡状感觉的热塑性塑料，其分子全是由碳和氟这和氟这2 2种元素以共价建结合而成，是一种高结晶聚合物。种元素以共价建结合而成，是一种高结晶聚合物。具有较好的热稳定性和化学惰性具有较好的热稳定性和化学惰性 较低的表面摩擦系数和低温时较好的延展性较低的表面摩擦系数和低温时较好的延展性机械性能较差、线膨胀系数较大，硬度较低、耐磨性差和耐机械性能较差、线膨胀系数较大，硬度较低、耐磨性差和耐 蠕变性能较差，容易出现冷流现象蠕变性能较差，容易出现冷流现象对纯对纯PTFE进行适当的改性，可以提高它的综合性能。进行适当的改性，可以提高它的综合性能。改性的方法主要有：表面改性、填充改性、共混改性等改性的方法主要有：表面改性、填充改性、共混改性等6三、技术经济分析方法概述三、技术经济分析方法概述1.投资费用法投资费用法 2.运行成本费用法运行成本费用法 3.年计算费用法年计算费用法4.费用现值与费用年值法费用现值与费用年值法71、投资费用法、投资费用法三、技术经济分析方法概述三、技术经济分析方法概述S St=t=S Sb+b+S Sa+a+S Sj+j+S Ss+s+S Sc c总投资费用法的计算公式如下总投资费用法的计算公式如下:2、运行成本费用法、运行成本费用法S Sy=y=S Sd+d+S Sz+z+S Sx+x+S Sg+g+S Sctct主要从运行和管理方面进行考虑的费用计算方法主要从运行和管理方面进行考虑的费用计算方法 运行成本费用法的计算公式如下：运行成本费用法的计算公式如下：83、年计算费用法、年计算费用法三、技术经济分析方法概述三、技术经济分析方法概述年计算费用法的计算公式为年计算费用法的计算公式为：NjytHSSSN94、费用现值与费用年值法、费用现值与费用年值法三、技术经济分析方法概述三、技术经济分析方法概述A 费用费用现值法：现值法：它是投资方案计算期投资与总成本之和。计算公式：它是投资方案计算期投资与总成本之和。计算公式：cZKP CcZKC i或或B 费用费用年值法：年值法：它是年成本与按照基准收益率换算的年投资费用总额之和。它是年成本与按照基准收益率换算的年投资费用总额之和。计算公式：计算公式：cZCiK10四、紧凑式换热器的技术经济分析四、紧凑式换热器的技术经济分析1.设备购置费用和设备安装费用设备购置费用和设备安装费用2.建筑工程费用建筑工程费用3.设备的动力消耗设备的动力消耗4.设备维修费及设备折旧费设备维修费及设备折旧费111、设备购置费用和设备安装费用、设备购置费用和设备安装费用四、紧凑式换热器的技术经济分析四、紧凑式换热器的技术经济分析 紧凑式换热器中的板式、螺旋板式、管壳式换热器的紧凑式换热器中的板式、螺旋板式、管壳式换热器的价格采用价格采用Hall方法计算方法计算。板翅式换热器的购置费用同换热器的材质及重量有关：板翅式换热器的购置费用同换热器的材质及重量有关：铝制板翅式换热器铝制板翅式换热器 330330元元/kg/kg不锈钢制板翅式换热器中不锈钢制板翅式换热器中316L316L 240240元元/kg/kg 304 180 304 180元元/kg/kg聚四氟乙烯复合材料聚四氟乙烯复合材料 330330元元/kg/kg石墨换热器石墨换热器 1212元元/kg/kg热管换热器及翅片管式换热器的价格按照根据板材、管热管换热器及翅片管式换热器的价格按照根据板材、管 材、型材的市场价格来进行估算材、型材的市场价格来进行估算122、建筑工程费用、建筑工程费用四、紧凑式换热器的技术经济分析四、紧凑式换热器的技术经济分析建筑工程费用按每平方基底面积建筑工程费用按每平方基底面积700元计。元计。3、设备的动力消耗、设备的动力消耗电耗费取电耗费取0.62元元/度，与压降有关度，与压降有关空气冷却时不计耗费空气冷却时不计耗费水冷却时设工业用水费为水冷却时设工业用水费为1.0元元/t134、设备维修费及设备折旧费设备维修费及设备折旧费四、紧凑式换热器的技术经济分析四、紧凑式换热器的技术经济分析根据换热设备的不同情况，维修费及折旧费的估算数据如根据换热设备的不同情况，维修费及折旧费的估算数据如下表所示。下表所示。换热器类型换热器类型折旧费折旧费(占设备购置占设备购置费的分数费的分数)/%维修费维修费(占总投资占总投资的分数的分数)/%板式换热器板式换热器50.8螺旋板式换热器螺旋板式换热器50.8板翅式换热器板翅式换热器61热管换热器热管换热器60.8翅片管式换热器翅片管式换热器61管壳式换热器管壳式换热器6114五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例 现以某种酸性腐蚀介质的冷却为例，对换热器进行经现以某种酸性腐蚀介质的冷却为例，对换热器进行经济比较，并由此选择合适的换热器结构形式及其所用材质。济比较，并由此选择合适的换热器结构形式及其所用材质。其设计工艺参数如下表所示：其设计工艺参数如下表所示：操作参数操作参数硫酸水溶液硫酸水溶液(H)水水(C)设计压力设计压力/MPa0.30.3进口温度进口温度/7025出口温度出口温度/3540体积流量体积流量(工况工况)/m3h-1102815五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例结构结构板式换热器板式换热器螺旋板换热器螺旋板换热器列管式换热器列管式换热器板翅式换热器板翅式换热器板翅式换热器板翅式换热器列管式换热器列管式换热器材料材料板材：耐酸耐热板材：耐酸耐热不锈钢不锈钢垫材：丁腈橡胶垫材：丁腈橡胶NBR不锈耐酸钢不锈耐酸钢不锈钢不锈钢316L聚四氟乙烯聚四氟乙烯复合材料复合材料石墨石墨类型类型BR20波纹板片波纹板片不可拆式不可拆式G1000-1-1.6-355DK472003DK472003 GH90-175流体流动类型流体流动类型错流错流错流错流通道排列方式通道排列方式135/135定距柱正三角形定距柱正三角形排列，短轴线沿排列，短轴线沿轴向轴向正三角形排列正三角形排列24242020正三角形排列正三角形排列实际换热量实际换热量/kW503.65505.14520.04415.92435.57657.21实际换热面积实际换热面积/m214.4919.70355.1038.43(H)/38.44(C)39.65(H)/39.65(C)175质量质量/kg176.63458.707823.19273.0296.864002体积体积/m30.230.604.570.290.34.10比表面积比表面积/m2m-3120.5332.6877.74262.26264.3342.68压降压降/kPa1.52(H)/10.76(C)5.33(H)/18.78(C)1.70(TH)/1.45(SC)0.18(H)/0.36(C)0.17(H)/0.34(C)3.52(TH)/0.66(SC)设备费设备费/万元万元4.2112.8810.496.553.206.04费用现值费用现值/费用年值费用年值/万元万元6.90/0.8919.73/2.5817.23/2.2610.28/1.355.13/0.6711.21/1.4716五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例相同的设备材料下，板翅式换热器的比表面积最高（约相同的设备材料下，板翅式换热器的比表面积最高（约 是板式换热器的是板式换热器的2倍、螺旋板式的倍、螺旋板式的8倍、列管式换热器的倍、列管式换热器的 3倍），压力降最小，所占空间约等于板式的（比螺旋倍），压力降最小，所占空间约等于板式的（比螺旋 板式和列管式小）板式和列管式小）经济指标中板式的最优，板翅式的次之，螺旋板式的较经济指标中板式的最优，板翅式的次之，螺旋板式的较 差。差。A A 从结构型式的角度来分析：从结构型式的角度来分析：根据性价比（性能和经济性指标的比值），选择板翅根据性价比（性能和经济性指标的比值），选择板翅式换热器结构作为该硫酸水溶液的冷却换热型式。式换热器结构作为该硫酸水溶液的冷却换热型式。17聚四氟乙烯复合材料制板翅式换热器比石墨制列管式换聚四氟乙烯复合材料制板翅式换热器比石墨制列管式换 热器的质量轻（约热器的质量轻（约1/40）、体积小（约）、体积小（约1/13）、传热面）、传热面 积密度大（约积密度大（约3倍）、压力降小，且经济指标也优之；倍）、压力降小，且经济指标也优之；虽然聚四氟乙烯复合材料制板翅式换热器的传热面积密虽然聚四氟乙烯复合材料制板翅式换热器的传热面积密 度与不锈钢制板翅式换热器的相差不大，但前者的经济度与不锈钢制板翅式换热器的相差不大，但前者的经济 性能却是后者的性能却是后者的2倍以上，倍以上，所以选择聚四氟乙烯复合材料作为该硫酸水溶液的冷所以选择聚四氟乙烯复合材料作为该硫酸水溶液的冷却设备材料。却设备材料。五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例五、紧凑式换热器的技术经济分析、评价案例综上分析，针对该腐蚀介质的热量交换采用聚四氟乙烯综上分析，针对该腐蚀介质的热量交换采用聚四氟乙烯复合材料制板翅式换热器是最佳选择。复合材料制板翅式换热器是最佳选择。B B 从设备材料的角度来分析：从设备材料的角度来分析：18六、结论六、结论运用技术经济方法对先进复合材料换热器和其他材质换热运用技术经济方法对先进复合材料换热器和其他材质换热器进行了经济分析和比较，结果表明：器进行了经济分析和比较，结果表明：石墨石墨/聚四氟乙烯改性材料板翅式换热器设备成本价格聚四氟乙烯改性材料板翅式换热器设备成本价格 比列管式石墨换热器略有优势比列管式石墨换热器略有优势体积和重量比石墨换热器小体积和重量比石墨换热器小10倍以上倍以上价格比其他结构型式的不锈钢紧凑换热器均具有较大优价格比其他结构型式的不锈钢紧凑换热器均具有较大优 势。势。19谢 谢！