هنگام انتخاب یک راه حل تامین اکسیژن صنعتی، شرکت ها اغلب با یک سوال عملی مواجه می شوند: آیا نصب یک واحد جداسازی هوای برودتی (ASU) در سایت مقرون به صرفه تر است یا صرفاً اکسیژن مایع (LOX) را خریداری کرده و در مخزن ذخیره می کند؟ هیچ پاسخ جهانی وجود ندارد، زیرا مقیاس مصرف اکسیژن، الگوهای مصرف و نرخ برق از یک مرکز به مرکز دیگر به طور قابل توجهی متفاوت است. در عمل، بسیاری از مردم ساختار هزینه این دو مسیر فنی را اشتباه میدانند-یا بازده سرمایهگذاری یک ASU را بیش از حد تخمین میزنند یا هزینههای بلندمدت عرضه اکسیژن مایع را دست کم میگیرند.
منطق فنی پشت دو روش تامین اکسیژن
جداسازی هوای برودتی اساساً از هوا به عنوان ماده اولیه استفاده می کند. از طریق فشرده سازی، تصفیه، تبادل حرارت و تقطیر، اکسیژن از هوا جدا می شود. این رویکرد مستلزم سرمایه گذاری اولیه بالایی است، اما هزینه های بعدی محدود به برق است و تعمیر و نگهداری-اکسیژن به طور مؤثر در محل "تولید می شود".
تامین مخزن اکسیژن مایع بسیار ساده تر است. این تجهیزات از یک مخزن ذخیره برودتی و یک بخارساز تشکیل شده است. اکسیژن به صورت مایع خریداری می شود و یک کامیون تانکر مخزن ذخیره را بر اساس برنامه ریزی مجدد پر می کند.
در اصل، یک مسیر دارایی-سنگین است، در حالی که مسیر دیگر عملیاتی-سنگین است. دارایی{3}}سنگین به معنای انجام یک سرمایه گذاری اولیه بزرگ و بازیابی آن در طول زمان است. عملیات-به معنای سنگین پرداخت مستمر-هر تن اکسیژن مصرفی هزینه مستقیمی را به همراه دارد. درک این تفاوت اساسی قبل از مقایسه هزینه ها ضروری است.
نحوه محاسبه صحیح کل هزینه ها
برای تعیین اینکه کدام گزینه باعث صرفه جویی در هزینه بیشتر می شود، یک نمای بلندمدت- مورد نیاز است. تجزیه و تحلیل زیر به جای تکیه بر فرمول های سفت و سخت، بر چندین محرک هزینه واقعی-جهانی تمرکز می کند.
هزینه سرمایه گذاری تجهیزات
بسته به ظرفیت تولید اکسیژن، یک ASU کامل برودتی می تواند از چند صد هزار تا ده ها میلیون دلار آمریکا متغیر باشد. در مقابل، یک سیستم مخزن اکسیژن مایع-شامل مخزن ذخیره (از ده ها تا صدها متر مکعب)، بخارساز و اجزای تنظیم فشار- معمولاً بین چند ده هزار تا دویست هزار دلار هزینه دارد. از نظر سرمایه گذاری اولیه، مخزن اکسیژن مایع به طور کامل برنده می شود.
هزینه برق برای بهره برداری
این حساس ترین عامل هزینه برای ASU است. کمپرسورها، انبساطکنندهها و تقویتکنندهها در یک ASU انرژی- فشرده دارند. مصرف الکتریسیته به ازای هر متر مکعب اکسیژن گازی بسته به نرخ توان محلی بسیار متفاوت است. برای تقاضای اکسیژن متناوب یا با نوسان زیاد، یک ASU ممکن است در بار کم برای دوره های طولانی کار کند و مصرف برق واحد را به طور قابل توجهی افزایش دهد. یک سیستم مخزن اکسیژن مایع تقریباً هیچ الکتریسیته مصرف نمیکند-تنها مقدار کمی برای تبخیر و تنظیم فشار، که ناچیز است.
هزینه خرید اکسیژن مایع
قیمت LOX با بازار در نوسان است و به شدت تحت تأثیر مسافت حمل و نقل قرار دارد. برای کاربرانی که دور از امکانات تولید LOX قرار دارند، هزینه های حمل و نقل به طور فزاینده ای قابل توجه است. علاوه بر این، LOX دارای نرخ تبخیر طبیعی است-مهم نیست مخزن چقدر خوب عایق شده باشد، روزانه چند درصد از اکسیژن مایع تبخیر می شود. این ضرر یک هزینه واقعی و مداوم است.
کار و نگهداری
یک ASU برودتی به اپراتورهای آموزش دیده آشنا با این فرآیند نیاز دارد. این شغل برای کارکنان تعمیر و نگهداری عمومی نیست. بهره برداری از ستون تقطیر، چرخه های بازسازی غربال مولکولی، و تعمیر و نگهداری انبساط دهنده، همگی نیازمند تخصص فنی هستند. یک سیستم مخزن اکسیژن مایع نیازهای مدیریتی بسیار پایین تری دارد-به سادگی سطح مایع را به صورت دوره ای کنترل کنید و برای شارژ مجدد تانکر برنامه ریزی کنید. هزینه های تعمیر و نگهداری نیز برای سیستم های مخزن پایین تر است، زیرا ASU ها دارای تجهیزات چرخشی بیشتر و فرکانس تعمیر و هزینه بالاتر هستند.
مقیاس مصرف اکسیژن هزینه را تعیین میکند-اثربخشی
بر اساس داده های عملیاتی واقعی، یک آستانه تقریبی وجود دارد. زمانی که میانگین مصرف روزانه اکسیژن کمتر از حد معینی باشد، سیستم مخزن اکسیژن مایع هزینه کل کمتری را ارائه می دهد. این به این دلیل است که سرمایهگذاری ثابت و مصرف برق پایه یک ASU باعث میشود هزینه هر{2}}مکعب-مکعب در صورت استفاده کم بسیار بالا باشد.
برعکس، هنگامی که مصرف اکسیژن از یک مقیاس خاص فراتر رود، مزیت هزینه نهایی یک ASU آشکار می شود. هزینه واحد اکسیژن-خود تولید شده به تدریج کمتر از اکسیژن مایع خریداری شده میشود.
این آستانه ثابت نیست. این بستگی به قیمت برق، قیمت های محلی LOX و دوره های استهلاک تجهیزات دارد. در مناطقی با نرخ برق پایین و قیمت LOX بالا، آستانه به چپ تغییر میکند-به این معنی که مقیاس کوچکتر استفاده، ASU را توجیه میکند. جایی که برق گران است و LOX ارزان و به راحتی در دسترس است، آستانه به سمت راست تغییر می کند.
تله های هزینه نادیده گرفته شده
بسیاری از شرکتها فقط هزینههای برق و قیمت واحد LOX را مقایسه میکنند و سه عامل مهم را از دست میدهند.
1. نوسان تقاضای اکسیژن
برخی از تاسیسات در اکثر مواقع اکسیژن کمی مصرف می کنند اما در مراحل تولید خاص به حجم زیادی نیاز دارند. یک ASU با این الگو مشکل دارد-یا به مخازن بافر اضافی و سیستمهای نوسانی نیاز دارد یا واحد را با راندمان پایین اجرا میکند. یک سیستم مخزن اکسیژن مایع به طور طبیعی برای چنین شرایطی مناسب است، زیرا مخزن ذخیره خود به عنوان یک بافر بزرگ عمل می کند.
2. الزامات تداوم
اگر ASU کرایوژنیک خاموش شود، راه اندازی مجدد و رسیدن به خلوص اکسیژن به طور معمول چندین ساعت-گاهی بیش از ده ساعت طول می کشد. برای فرآیندهایی که نمی توانند وقفه تامین اکسیژن را تحمل کنند، ASU به یک راه حل پشتیبان نیاز دارد که هزینه ها را بالا می برد. یک سیستم مخزن اکسیژن مایع، تا زمانی که سطح مخزن حفظ میشود، فوراً اکسیژن را تحویل میدهد-فقط دریچه را باز کنید-.
3. سایت و ابزار
ASU های کرایوژنیک به مساحت زمین قابل توجهی نیاز دارند و الزامات سختگیرانه ای برای فونداسیون، حفاظت در برابر آتش و سیستم های الکتریکی دارند. برخی از سایت های کارخانه موجود به سادگی نمی توانند یک ASU را بدون کارهای عمرانی پرهزینه در خود جای دهند. سیستمهای مخزن اکسیژن مایع دارای ردپای کوچک، گزینههای چیدمان انعطافپذیر و نیازهای سایت بسیار پایینتر هستند.
تصمیمگیری توصیهشده-مراحل انجام
مرحله 1: داده های واقعی مصرف اکسیژن را جمع آوری کنید.
به طراحی یا ارزش های نظری تکیه نکنید. به سوابق واقعی شش تا دوازده ماه گذشته، از جمله میانگین مصرف روزانه، اوج و حداقل تقاضا، و توزیع زمانی استفاده نگاه کنید.
مرحله 2: نرخ برق محلی و قیمت های LOX تحویلی را بررسی کنید.
این دو رقم تعیین می کنند که نقطه تعادل اقتصادی کجاست.
مرحله 3: یک محاسبه هزینه کل ده ساله- انجام دهید.
شامل سرمایهگذاری تجهیزات، هزینههای نصب، هزینههای برق سالانه، هزینههای خرید سالانه LOX، نیروی کار، نگهداری و ارزش باقیمانده تجهیزات میشود. فقط به سه سال اول نگاه نکنید-تجهیزات صنعتی معمولاً ده سال یا بیشتر عمر مفید دارند.
مرحله 4: روند تقاضای اکسیژن را طی سه تا پنج سال آینده در نظر بگیرید.
اگر کارخانه شما در حال گسترش است و تقاضای اکسیژن ممکن است دو برابر شود، نصب یک ASU کمی بزرگتر در حال حاضر ممکن است مقرون به صرفه تر از استفاده از مخازن LOX در حال حاضر و تغییر به ASU در چند سال آینده باشد.
