เมื่อเลือกโซลูชันการจ่ายออกซิเจนทางอุตสาหกรรม บริษัทต่างๆ มักจะเผชิญกับคำถามเชิงปฏิบัติ: การติดตั้ง-หน่วยแยกอากาศแบบแช่แข็ง (ASU) บนไซต์งาน จะประหยัดกว่าหรือไม่ หรือเพียงแค่ซื้อออกซิเจนเหลว (LOX) แล้วเก็บไว้ในถัง ไม่มีคำตอบที่เป็นสากล เนื่องจากระดับการใช้ออกซิเจน รูปแบบการใช้งาน และอัตราค่าไฟฟ้าแตกต่างกันไปอย่างมากในแต่ละสถานที่ ในทางปฏิบัติ หลายๆ คนเข้าใจผิดเกี่ยวกับโครงสร้างต้นทุนของเส้นทางทางเทคนิคทั้งสองนี้- ไม่ว่าจะประเมินผลตอบแทนจากการลงทุนของ ASU สูงเกินไป หรือประเมินต้นทุน-ระยะยาวในการจัดหาออกซิเจนเหลวต่ำไป
ตรรกะทางเทคนิคเบื้องหลังวิธีการจ่ายออกซิเจนสองวิธี
การแยกอากาศแบบไครโอเจนิกส์ใช้อากาศเป็นวัตถุดิบหลัก ออกซิเจนจะถูกแยกออกจากอากาศโดยการบีบอัด การทำให้บริสุทธิ์ การแลกเปลี่ยนความร้อน และการกลั่น แนวทางนี้ต้องใช้เงินลงทุนล่วงหน้าสูง แต่ค่าใช้จ่ายที่ตามมาจะจำกัดอยู่ที่ค่าไฟฟ้าและการบำรุงรักษา-ออกซิเจนจะ "ผลิต" ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ไซต์งาน
การจ่ายถังออกซิเจนเหลวนั้นง่ายกว่ามาก อุปกรณ์ประกอบด้วยถังเก็บความเย็นและเครื่องสร้างไอระเหย ซื้อออกซิเจนเป็นของเหลว และรถบรรทุกน้ำมันจะเติมถังเก็บตามกำหนดเวลา
โดยพื้นฐานแล้ว เส้นทางหนึ่งมีทรัพย์สิน-หนัก ในขณะที่อีกเส้นทางหนึ่งมีภาระหนัก- สินทรัพย์-หนักหมายถึงการลงทุนเริ่มแรกจำนวนมากและฟื้นตัวเมื่อเวลาผ่านไป การทำงาน-หนักหมายถึงการจ่ายอย่างต่อเนื่อง-ออกซิเจนแต่ละตันที่ใช้ไปทำให้เกิดต้นทุนโดยตรง การทำความเข้าใจความแตกต่างพื้นฐานนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญก่อนที่จะเปรียบเทียบต้นทุน
วิธีการคำนวณต้นทุนรวมอย่างถูกต้อง
ในการพิจารณาว่าตัวเลือกใดประหยัดเงินได้มากกว่า จำเป็นต้องมีมุมมองระยะยาว- แทนที่จะอาศัยสูตรที่เข้มงวด การวิเคราะห์ต่อไปนี้มุ่งเน้นไปที่-ตัวขับเคลื่อนต้นทุนในโลกแห่งความเป็นจริงหลายประการ
ต้นทุนการลงทุนอุปกรณ์
ASU สำหรับการแช่แข็งแบบสมบูรณ์อาจมีราคาตั้งแต่หลายแสนถึงหลายสิบล้านดอลลาร์สหรัฐ ขึ้นอยู่กับกำลังการผลิตออกซิเจน ในทางตรงกันข้าม ระบบถังออกซิเจนเหลว-ซึ่งรวมถึงถังเก็บ (ตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยลูกบาศก์เมตร) เครื่องพ่นไอน้ำ และส่วนประกอบควบคุมแรงดัน- โดยทั่วไปมีราคาระหว่างหลายหมื่นถึงสองแสนดอลลาร์ ในแง่ของการลงทุนเริ่มแรก ถังออกซิเจนเหลวจะชนะทันที
ค่าไฟฟ้าสำหรับการดำเนินงาน
นี่เป็นปัจจัยด้านต้นทุนที่ละเอียดอ่อนที่สุดสำหรับ ASU คอมเพรสเซอร์ เครื่องขยาย และบูสเตอร์ใน ASU นั้นใช้พลังงานมาก- ปริมาณการใช้ไฟฟ้าต่อลูกบาศก์เมตรของก๊าซออกซิเจนจะแตกต่างกันไปมากขึ้นอยู่กับอัตราพลังงานในท้องถิ่น สำหรับความต้องการออกซิเจนที่ไม่ต่อเนื่องหรือผันผวนสูง ASU อาจทำงานที่โหลดต่ำเป็นระยะเวลานาน ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานต่อหน่วยมากขึ้นอย่างมาก ระบบถังออกซิเจนเหลวแทบไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเลย-เพียงปริมาณเล็กน้อยในการควบคุมการกลายเป็นไอและแรงดัน ซึ่งถือว่าน้อยมาก
ต้นทุนการซื้อออกซิเจนเหลว
ราคา LOX ผันผวนตามตลาดและได้รับอิทธิพลอย่างมากจากระยะทางในการขนส่ง สำหรับผู้ใช้ที่อยู่ห่างไกลจากโรงงานผลิต LOX ค่าขนส่งจะมีนัยสำคัญมากขึ้น นอกจากนี้ LOX ยังมีอัตราการระเหยตามธรรมชาติ-ไม่ว่าถังจะถูกหุ้มฉนวนอย่างดีเพียงใด ออกซิเจนเหลวเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์จะระเหยในแต่ละวัน การสูญเสียนี้เป็นต้นทุนที่เกิดขึ้นจริงและต่อเนื่อง
แรงงานและการบำรุงรักษา
ASU สำหรับการแช่แข็งต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกอบรมซึ่งคุ้นเคยกับกระบวนการนี้ ไม่ใช่งานสำหรับพนักงานซ่อมบำรุงทั่วไป การทำงานของคอลัมน์การกลั่น วงจรการสร้างตะแกรงโมเลกุลใหม่ และการบำรุงรักษาเครื่องขยาย ล้วนต้องการความเชี่ยวชาญทางเทคนิค ระบบถังออกซิเจนเหลวมีข้อกำหนดในการจัดการที่ต่ำกว่ามาก-เพียงตรวจสอบระดับของเหลวเป็นระยะๆ และกำหนดเวลาการเติมน้ำมันบนเรือบรรทุก ค่าบำรุงรักษาระบบถังก็ต่ำกว่าเช่นกัน เนื่องจาก ASU มีอุปกรณ์ที่หมุนได้มากกว่า รวมถึงความถี่และต้นทุนในการซ่อมที่สูงขึ้น
ระดับการใช้ออกซิเจนเป็นตัวกำหนดต้นทุน-ประสิทธิผล
จากข้อมูลการปฏิบัติงานจริง มีเกณฑ์คร่าวๆ อยู่ เมื่อปริมาณการใช้ออกซิเจนเฉลี่ยต่อวันต่ำกว่าระดับหนึ่ง ระบบถังออกซิเจนเหลวจะลดต้นทุนรวมลง เนื่องจากการลงทุนคงที่และการใช้พลังงานขั้นพื้นฐานของ ASU ทำให้ต้นทุนต่อ-ลูกบาศก์-เมตรสูงเกินไปเมื่อมีการใช้งานต่ำ
ในทางกลับกัน เมื่อปริมาณการใช้ออกซิเจนเกินระดับที่กำหนด ความได้เปรียบด้านต้นทุนส่วนเพิ่มของ ASU ก็จะปรากฏชัดเจน ต้นทุนต่อหน่วยของออกซิเจนที่ผลิตเอง-จะค่อยๆ ลดลงต่ำกว่าออกซิเจนเหลวที่ซื้อมา
เกณฑ์นี้ไม่ได้รับการแก้ไข ขึ้นอยู่กับราคาไฟฟ้า ราคา LOX ในท้องถิ่น และระยะเวลาการเสื่อมราคาของอุปกรณ์ ในภูมิภาคที่มีอัตราค่าไฟฟ้าต่ำและราคา LOX สูง เกณฑ์จะเลื่อนไปทางซ้าย-หมายความว่าปริมาณการใช้งานที่น้อยลงจะทำให้ ASU เหมาะสม ในกรณีที่ไฟฟ้ามีราคาแพงและ LOX มีราคาถูกและหาได้ง่าย เกณฑ์จะเปลี่ยนไปทางขวา
กับดักต้นทุนที่ถูกมองข้าม
บริษัทหลายแห่งเปรียบเทียบเฉพาะค่าไฟฟ้าและราคาต่อหน่วย LOX โดยขาดปัจจัยสำคัญสามประการ
1. ความผันผวนของความต้องการออกซิเจน
โรงงานบางแห่งใช้ออกซิเจนเพียงเล็กน้อยเกือบตลอดเวลา แต่ต้องใช้ปริมาณมากในระหว่างขั้นตอนการผลิตเฉพาะ ASU ประสบปัญหากับรูปแบบนี้-ไม่ว่าจะต้องการถังบัฟเฟอร์และระบบไฟกระชากเพิ่มเติม หรือใช้งานเครื่องอย่างมีประสิทธิภาพต่ำ ระบบถังออกซิเจนเหลวเหมาะสมกับสภาวะดังกล่าวโดยธรรมชาติ เนื่องจากตัวถังเก็บทำหน้าที่เป็นตัวกั้นขนาดใหญ่
2. ข้อกำหนดด้านความต่อเนื่อง
หาก ASU สำหรับการแช่แข็งปิดลง การรีสตาร์ทและเข้าถึงความบริสุทธิ์ของออกซิเจน โดยทั่วไปจะใช้เวลาหลายชั่วโมง{0}}บางครั้งอาจนานกว่าสิบชั่วโมง สำหรับกระบวนการที่ไม่สามารถทนต่อการหยุดชะงักของการจ่ายออกซิเจน ASU ต้องการโซลูชันสำรอง ซึ่งจะทำให้ต้นทุนสูงขึ้น ระบบถังออกซิเจนเหลวจะส่งออกซิเจนทันที-เพียงเปิดวาล์ว-ตราบเท่าที่รักษาระดับถังไว้
3. ไซต์และยูทิลิตี้
Cryogenic ASU ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่และมีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับฐานราก การป้องกันอัคคีภัย และระบบไฟฟ้า ที่ตั้งโรงงานที่มีอยู่บางแห่งไม่สามารถรองรับ ASU ได้หากไม่มีงานโยธาที่มีค่าใช้จ่ายสูง ระบบถังออกซิเจนเหลวมีขนาดเล็ก ตัวเลือกรูปแบบที่ยืดหยุ่น และข้อกำหนดของสถานที่ต่ำกว่ามาก
การตัดสินใจที่แนะนำ-การดำเนินการตามขั้นตอน
ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมข้อมูลการใช้ออกซิเจนจริง
อย่าพึ่งพาการออกแบบหรือคุณค่าทางทฤษฎี ดูบันทึกจริงในช่วงหกถึงสิบสองเดือนที่ผ่านมา รวมถึงการบริโภครายวันโดยเฉลี่ย ความต้องการสูงสุดและต่ำสุด และการกระจายเวลาของการใช้งาน
ขั้นตอนที่ 2: ตรวจสอบอัตราค่าไฟฟ้าในท้องถิ่นและราคาส่งมอบ LOX
ตัวเลขทั้งสองนี้เป็นตัวกำหนดว่าจุดสมดุลทางเศรษฐกิจอยู่ที่จุดใด
ขั้นตอนที่ 3: ดำเนินการคำนวณต้นทุนรวมเป็นเวลาสิบปี-
รวมการลงทุนอุปกรณ์ ค่าติดตั้ง ค่าไฟฟ้ารายปี ค่าซื้อ LOX รายปี ค่าแรง ค่าบำรุงรักษา และมูลค่าคงเหลือของอุปกรณ์ อย่าดูแค่สามปีแรก-โดยปกติแล้วอุปกรณ์อุตสาหกรรมจะมีอายุการใช้งานสิบปีหรือมากกว่านั้น
ขั้นตอนที่ 4: พิจารณาแนวโน้มความต้องการออกซิเจนในอีกสามถึงห้าปีข้างหน้า
หากโรงงานของคุณกำลังขยายตัวและความต้องการออกซิเจนอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า การติดตั้ง ASU ที่ใหญ่ขึ้นเล็กน้อยในตอนนี้อาจมีความคุ้มค่า-มากกว่าการใช้ถัง LOX ในตอนนี้และการเปลี่ยนไปใช้ ASU ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
