经济和价格分析对于冷却塔升级至关重要
在考虑对冷却塔进行改进时，对这些选件进行经济分析和价格核算很重要。在规划和评估冷却塔维修和保养计划时，很少有冷却塔所有者和运营商进行全面的经济评估。尽管可以以最小的费用进行简单的维修和改装，但更广泛的冷却塔维护项目需要适当的计划和经济上的合理性。实际上，执行不力的经济评估可能会导致数百万美元的生产力损失。
过去，许多化学加工工业（CPI）工厂都依靠一次性冷却，从本地水源或人工池塘汲取冷却水。进水的温度取决于环境因素，并且是不可控制的，这使工厂操作人员完全处于环境温度条件的控制之下。
多年的经验使许多操作员相信对于进水温度无法采取任何措施。但是，当今的冷却技术创新通常可以在相同的水槽占地面积和甚至更低的扬程下提供更冷的水。
但是，在升级之前，应该对提议的冷却塔维修和升级进行全面的经济分析和合理性评估。进行正确的经济分析有四个步骤：
1.评估现有塔式热性能与设计热性能之间的关系。
图1.冷却塔专家应将当前的冷却塔性能与其原始设计性能进行比较。
虽然由当地冷却塔专家进行检查和评估是确定性能不足的可能原因的最佳方法之一，但是可以使用通常可用的过程数据来评估冷却塔的性能趋势。通过在恒定风扇速度，水流量和热负荷下绘制出口冷水温度与入口湿球温度的关系曲线来展示冷却塔的性能。根据几个因素确定是否需要进行正式的性能测试。通常，从已安装的仪器获得的温度和流量数据越少，无论塔的年龄如何，都需要进行正式性能测试的可能性更高。
每个冷却塔均设计为在湿球温度，热负荷，水流量和空气流量的设计组合下提供特定的出口温度（80-95°F）。但是，仅在通常保守选择的设计条件下才可以预期该温度，因此，该温度低于200 h / yr。因此，在查看运行数据时，除了一年中最热的日子以外，所有其他人都应该期望温度低于此设计点。如果不是，则塔的热性能可能不足。
即使是新塔，也不大可能在设计水平上发挥作用。根据冷却技术研究所（CTI）的数据，约有一半的新建冷却塔在2014年通过了其初始性能测试。尽管CTI只是开始根据CTI STD-202计划发布针对各个制造商的测试统计数据，但每个公司都知道自己的合格/不合格率，并将在要求时披露此信息。由于新塔的故障率很高，因此建议在购买新设备时始终坚持进行塔性能测试。
2.对过程对热性能变化的响应进行建模。
图2.过程输出受冷水温度季节性变化的影响。图3.全年的电力成本可能会有所不同，并会影响经济影响。
尽管绩效评估提供了有用的技术信息，但它们缺乏经济分析。对于该分析，必须对从塔中接收冷水的过程进行评估和建模。评估过程的第二步是确定冷水是否会对工厂性能产生可预测的和可测量的经济影响。
数量级影响通常可以通过询问“夏季与冬季的工厂产能或运营成本是否有差异？”来确定。如果答案是肯定的，那么一些对温度敏感的过程可能会受到冷水温度的影响。
可以对运行数据进行简单的回归分析，以生成数学函数，以冷水温度表示运行成本或输出。在许多工厂，这种分析已经完成。工程上的挑战是利用这些知识来发现改善工厂经济性的方法。
这种分析通常很复杂，例如，当多个过程依赖一个公共的冷却回路时。在这种情况下，请首先评估最关键或温度敏感的过程。最好的解决方案可能是拆分冷却回路，并向工厂中最有价值的部分提供最冷的水。
对于每个与温度有关的过程，应生成性能与冷水温度的关系曲线。性能可以用产品输出，功率使用或与特定过程相关的任何其他关键性能指标来表示。根据成本差异，会生成一条单独的曲线，以反映经济影响与系统性能之间的关系。
3.评估多个维修和升级方案以开发优化的解决方案。
图4.可以从国家气象局获得数据以生成年度和季节性天气曲线。图5.比较工作曲线可以选择和评估多个新的塔式选项。
一旦确定了经济影响与系统性能之间的关系，下一步就是确定可以采取哪些措施来提高系统性能，以及提高多少。
除了前两个步骤（现有的热性能，过程影响和经济影响）中生成的曲线外，还需要添加年度天气变化来开发一个比较模型，以预测各种冷却塔升级项目的财务影响和投资回报。第一个比较通常是“按原样”性能曲线与原始设计性能曲线之间的比较，以量化性能下降带来的财务影响。
在某些情况下，基于每个湿球温度的年度总和进行简单评估就足够了。可以从国家环境信息中心，美国国家海洋与大气管理局（www.ncdc.noaa.gov）的数百个气象数据收集中心获得此类数据。
如果工厂生产的产品对季节性价格波动敏感，则更适合运行季节性绩效模型。如果冷水温度影响电厂的用电量或发电量，则可能需要评估昼夜之间的温度变化。提供天气数据软件包，可以以三个小时的时间增量提供观察到的温度统计信息，从而使这种级别的分析成为可能。
通过将塔的性能曲线，过程性能曲线，经济影响曲线和年度天气曲线结合起来，可以预测将塔恢复到其原始设计条件的经济价值。
接下来，必须确定恢复塔的技术选择（填充介质更换，供水系统翻新，机械组件升级），并针对整个系统更换的影响进行分析。
4.完成对建议解决方案的财务优化分析。
传统上，选择“优化”冷却塔只是根据设计点的持续运行来平衡初始成本与运营成本。但是，此模型既不考虑对流程操作的影响，也没有考虑高于或低于设计条件的操作。一个综合模型可以计算和排序多次迭代，同时还要考虑整个天气和操作条件范围，是正确优化替换塔选择的最佳方法。
比较冷却塔安装的总价值方程通常应包括：
设备和安装的资本成本
风机和泵运行的电费
水处理费用
维护成本（对于将新塔购买与维修/翻新进行比较尤其重要）
由于降低了工作温度，降低了运营成本
执行此优化的第一步是确定要优化的财务指标。这就要求推荐设备购买和升级的工程师和工厂人员了解公司的评估标准，以便对资本项目进行排名和批准，以便提出适当优化的解决方案。
评价项目的一种方法是基于简单的投资回报来设置需求。简单的投资回报是衡量项目投资回报的非常短期的方法，其计算方法是将总资本支出除以年度经济影响。简单的投资回报是一种筛选工具，主要用于受限的环境中，很少用作排名和评估资本支出的主要指标。内部收益率（IRR），现金流量净现值（NPV）和经济增加值（EVA）等更常见的指标为长期价值提供了更有意义的信息。
但是，经验表明，仅优化一项措施可能不是最佳选择。因此，在执行系统优化时，必须考虑适当的财务指标。最终，“最佳”解决方案将主要取决于所需的财务结果-快速的回报或最大的长期价值。
由于冷水温度和过程性能之间的密切关系，因此冷却至关紧要在全面了解冷却塔设计，过程操作和财务指标的基础上，计划和评估冷却塔的升级和维修。
工程本质上是一种经济活动，具有科学基础。 虽然冷却塔运行的科学非常简单，但是经济分析要求严格的纪律，以确保资本和维护成本产生期望的回报。 许多冷却塔改造项目都具有可观的财务收益，可以通过适当的经济分析来揭示这些收益–延迟某些维修和升级可能使工厂蒙受数百万美元的生产力损失和过高的运营成本。
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