Boilers
การบำบัดน้ำโดยวิธีการรีเวอร์สออสโมซิส
ออสโมซิส (Osmosis) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่ถูกค้นพบครั้งแรกโดย นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสราว ค.ศ. 1740 จากการทดลองนำกระเพาะหมูที่มีน้ำบรรจุ อยู่ภายในไปแช่ในแอลกอฮอล์ แล้วพบว่า น้ำที่อยู่ในกระเพาะหมูซึมออกมายังแอลกอฮอล์ที่อยู่ภายนอก ทำให้ระดับน้ำที่อยู่ในกระเพาะหมูและระดับแอลกอฮอล์ที่อยู่ภายนอกนั้นไม่เท่ากันซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า “ออสโมซิส”
ออสโมซิส เป็นปรากฏการณ์ที่ของเหลวซึมผ่าน Semipermeable membrane ซึ่งมีลักษณะเป็นเยื่อบางๆ มีรูพรุน เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.0001 ถึง 0.1 ไมครอน โดยที่โมเลกุลของตัวทำละลาย (solvent) ของสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำซึมผ่าน membrane ไปยังสารละลายที่มีความเข้มข้นสูง จนกระทั่งเกิดสภาวะสมดุลระหว่างความเข้มข้นของสารละลายทั้งสอง ความสามารถในการออสโมซิสของสารละลายขึ้นอยู่กับสมบัติของสารละลาย ได้แก่ความ--ดันออสโมติก (Osmotic pressure) ความดันออสโมติก ถือเป็นสมบัติเฉพาะของสารละลายมีหน่วยเป็นบรรยากาศ โดยความดันออสโมติกจะมีค่าสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลาย สารละลายที่มีความเข้มข้นสูงจะมีความดันออสโมติกสูงกว่า สารละลายที่มี ความเข้มข้นต่ำ ดังรูปที่ 1 
รูปที่ 1 ปรากฏการณ์ออสโมซิส (Osmosis)
รีเวอร์ส ออสโมซิส (Reverse Osmosis) เป็นการบังคับให้เกิดการย้อนกลับของปรากฏการณ์ออสโมซิส โดยการให้ความดันไฮโดรลิก (Hydraulic pressure) แก่สารละลายที่มีความเข้มข้นสูง เพื่อให้เกิดการออสโมซิส จากสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงไปยังสารละลาย ที่มีความเข้มข้นต่ำซึ่งความดันไฮโดรลิค ที่ใส่เข้าไปต้องมีค่า มากกว่าความดัน ออสโมติก จึงจะเกิดการ RO ได้ ดังรูปที่ 2 
รูปที่ 2 ความดันออสโมติก (Osmotic Pressure)
การนำ RO มาใช้ในการบำบัดน้ำ
จากหลักการดังกล่าว RO ถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำอย่างแพร่หลาย เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี และ มีขนาดโมเลกุลเล็กมาก จึงสามารถแพร่กระจายผ่าน membrane ได้ง่าย แต่ข้อจำกัดเอาการบำบัดน้ำแบบ RO จะให้ผลผลิตน้ำมีอัตราการไหลต่ำ ดังนั้น จึงต้องการพื้นที่ผิวของ membrane สูง เพื่อให้ได้น้ำปริมาณมากภายในเวลาที่เหมาะสม นอกจากนั้นการบำบัดน้ำแบบ RO ซึ่งเกิดปัญหาจากการอุดตันและการเสียหายของ membrane ซึ่งเกิดขึ้นได้ง่าย หากน้ำที่นำมาบำบัดมีการปนเปื้อนสูง ดังนั้นน้ำที่นำมาบำบัดจะต้องนำไปผ่าน perfilter เพื่อขจัดสารแขวนลอยที่มีโมเลกุลใหญ่และขจัดสารประกอบคลอไรด์ (Chlorine) ที่จะทำให้เกิดการเสียหายของ membrane และหากต้องการนำน้ำจากการบำบัดแบบ RO ไปใช้ในการอุปโภค บริโภค ต้องนำน้ำที่ผ่าน membrane มาแล้วไปผ่าน postfilter อีกครั้งหนึ่งเพื่อเป็นการขจัดกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ออกไป
การบำบัดน้ำแบบ RO นี้ จะเกี่ยวข้องกับการแยกไอออนด้วยโดยเทคนิค ion exclusion เนื่องด้วยคุณสมบัติของน้ำจะผ่าน semipermeable RO membrane ได้ แต่พวกโมเลกุลของตัวถูกละลายได้ เช่น เกลือ น้ำตาล จะถูก-กักไว้ semipermeable membrane จะขจัดโมเลกุลของเกลือ (ไอออน) โดยใช้หลักการของประจุ ถ้ายิ่งมีประจุมากจะยิ่งถูกขจัดได้ง่ายมากขึ้น ดังนั้น พวกอิออนที่มีพันธะยึดเหนี่ยวที่แข็งแรง (มีประจุมาก) strong polyvalent ions จะถูกขจัดได้ง่ายคือ ประมาณ 98% แต่พวกไอออนที่มีพันธะยึดเหนี่ยวอย่างอ่อน (ประจุน้อย) weakly ionized monovalent ions เช่น โซเดียมจะถูกขจัดเพียง 93% เท่านั้น 
รูปที่ 3 ปรากฏการณ์รีเวอร์ออสโมซิส (Reverse Osmosis)
ตารางที่ 1 ปริมาณสารต่างๆ ที่ถูกกำจัดจากการรีเวอร์สออสโมซิส 
*These values are for properly maintained units. Poorly maintained units will not be as effective at removing contaminants and, in the worst case, may not be removing anycontaminants.
รูปที่ 4 แผนผังการนำระบบ RO ความดันต่ำไปใช้งาน
รูปที่ 5 แผนผังการนำระบบ RO ความดันสูงไปใช้งาน
รูปที่ 6 การทำงานของการบำบัดน้ำโดยผ่านเครื่องกรองความกระด้าง (Water Softener)
รูปที่ 7 ระบบการบำบัดน้ำแบบ Water Softener และ Reverse Osmosis System
การบำบัดน้ำแบบ RO สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่
1. ระบบ RO ความดันต่ำ (Low Pressure System)
ระบบ RO ความดันต่ำ เป็นระบบการบำบัดน้ำที่ใช้กับที่พักอาศัย โดยมีความดันไฮโดรลิกต่ำกว่า 100 psig ความบริสุทธิ์ของน้ำที่บำบัดแล้วสูงประมาณ 95% ระบบ RO ความดันต่ำมีลักษณะการทำงานดังรูปที่ 4
2. ระบบ RO ความดันสูง (High Pressure System)
ระบบ RO ความดันสูง เป็นระบบการบำบัดน้ำที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ทั้งการผลิตน้ำเพื่อจำหน่ายและการนำไปใช้ในกระบวนการผลิตอื่นๆ โดยมีความดันไฮโดรลิกระหว่าง 100 ถึง 1,000 psig ขึ้นอยู่กับการเลือกชนิดของ membrane และลักษณะของน้ำที่นำมาป้อนสู่ระบบ ความบริสุทธิ์ของน้ำที่บำบัดแล้วสูงประมาณ 90% ระบบ RO ความดันสูงมีลักษณะการทำงานดังรูปที่ 5
ระบบ RO กับการบำบัดน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (Boiler Feed Water)
การบำบัดน้ำป้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำ--งานของหม้อไอน้ำ เนื่องจากหม้อไอน้ำต้องทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานานภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิสูง ดังนั้นต้องมีการเตรียมน้ำป้อนหม้อไอน้ำให้มีคุณภาพดี เพื่อการทำงานอย่างมีประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ ยืดอายุการทำงานของหม้อไอน้ำ อีกทั้งยังช่วยลดการใช้พลังงานในการผลิตไอน้ำ การบำบัดน้ำป้อนที่นิยมใช้ในปัจจุบัน ได้แก่ การบำบัดน้ำป้อนโดยผ่านเครื่องกรองความกระด้าง (Water Softener) เพื่อป้องกันการก่อตัวของตัวของตระกรัน และลดการกัดกร่อน (Corrosion) ในหม้อไอน้ำและท่อไอน้ำ มีหลักการทำงานคือ การกำจัดไอออนในน้ำ (Deionization) โดยให้น้ำดิบผ่านสารเรซิน (Resin) เพื่อทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนไอออนที่อยู่ในน้ำกับไอออนที่ติดอยู่กับเรซิน ทำให้น้ำที่ผ่านออกมาเป็นน้ำอ่อน (Soft Water)
ระบบ RO ถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำป้อน เนื่องมาจากสาเหตุหลักคือ หลังจากผ่านเครื่องกรองความกระด้าง แม้ว่าความกระด้างจะหมดไปกลายเป็นน้ำอ่อน แต่ค่าสารละลายในน้ำ (Total Dissolved Solid :TDS) ยังคงมีค่าสูงอยู่ ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาตามมาคือ เกิดการ Foaming และ Carry Over ของไอน้ำที่ผลิตหากไม่มีการโบล์วดาวน์อย่างเพียงพอ นอกจากนี้การนำระบบ RO มาใช้ในการบำบัดน้ำป้อนยังก่อให้เกิดการประหยัดหลายประการ ได้แก่ สามารถลดปริมาณสารเคมีที่เติมลงในน้ำดิบ ลดอัตราการโบล์วดาวน์ ลดการเสียหาย ของระบบหม้อไอน้ำจากการ กัดกร่อน และยังช่วยลดค่าใช้จ่าย ด้านแรงงานในการดูแลระบบอีกด้วย
บทสรุป
จากหลักการง่ายๆ ของการออสโมซิส ก่อให้เกิดแนวคิดของการรีเวอร์ส ออสโมซิส นำมาซึ่งเทคโนโลยีของการบำบัดน้ำแบบรีเวอร์ส ออสโมซิส (RO) ที่สามารถนำมาใช้งานได้ทั้งด้านการอุปโภค บริโภค และในอุตสาหกรรมต่างๆ ให้ผลคุ้มค่ากับการลงทุน เทคโนโลยีดังกล่าวนี้เหมาะสมกับการนำมาใช้ในการบำบัดน้ำป้อนหม้อไอน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงงานอุตสาหกรรมในเขตปริมณฑลที่มีการใช้หม้อไอน้ำและมีปัญหาจากน้ำป้อนหม้อไอน้ำที่มีค่า TDS สูง ทำให้เกิดปัญหาต่างๆ ตามมาในระบบหม้อไอน้ำ ระบบ RO นี้จะช่วยแก้ปัญหาด้านต่างๆ ที่เกิดขึ้นแล้วยังเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของหม้อไอน้ำ โดยการลดความร้อนสูญเสียจากการโบล์วดาวนอีกทั้งยังก่อให้เกิดผลประหยัดทั้งทางด้านพลัง-งานความร้อน และค่าใช้จ่ายด้านพลังงานอีกด้วย
โดย กีรติ พัฒนสารินทร
วิศวกร สถานจัดการและอนุรักษ์พลังงาน
มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ
ในการใช้เชื้อเพลิงทำให้น้ำเป็นไอน้ำนั้น จะมีการสูญเสียความร้อนไปบางส่วน ดังนั้นไอน้ำจึงไม่ได้รับความร้อนจากเชื้อเพลิงทั้งหมด
วิธีการหนึ่งในการหาประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ คือการทำสมดุลย์ความร้อนโดยมีหลักการว่า พลังงานเข้าเท่ากับพลังงานออกแล้วทำการวัดค่าพลังงานเข้าและพลังงานออกต่างๆ โดยใช้อปกรณ์วัด พลังงานที่มักจะเกี่ยวข้องกับหม้อไอน้ำได้ระบุไว้ดังนี้
พลังงานเข้าในหม้อไอน้ำ ประกอบด้วย
- พลังงานที่ได้จากการสันดาปเชื้อเพลิง
- พลังงานที่เป็นความร้อนสัมผัสของเชื้อเพลิง
- พลังงานที่เป็นความร้อนสัมผัสของอากาศที่นำมาใช้ในการสันดาป
- พลังงานจากน้ำ (ร้อน) ที่ป้อนเข้า
พลังงานออกจากหม้อไอน้ำ ประกอบด้วย
- พลังงานในไอน้ำ
- พลังงานในก๊าซทิ้งที่ปล่องควัน
- พลังงานที่สูญเสียจากการแผ่รังสีและการพาความร้อน
- พลังงานที่สูญเสียจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์
จากคำจำกัดความประสิทธิภาพว่าเป็นอัตราส่วนของพลังงานออกที่ได้ประโยชน์ต่อพลังงานที่ใส่เข้าไป จะเห็นว่าพลังงานออกที่เป็นประโยชน์คือพลังงานในไอน้ำเท่านั้น สามารถเขียนได้เป็น
ประสิทธิภาพ = (พลังงานในไอน้ำ / พลังงานที่เข้าทั้งหมด) X 100%
วิธีการนี้มีรายละเอียดและปริมาณที่ต้องวัดมาก ทำให้ไม่สะดวก ในเชิงปฏิบัติมีวิธีที่สะดวกกว่า คือการวัดเปอร์เซนต์สูญเสียตามสูตร
ประสิทธิภาพ = 100 - เปอร์เซนต์การสูญเสียพลังงาน
เปอร์เซนต์การสูญเสียพลังงานหาได้จากการวัดปริมาณออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์และอุณหภูมิของก๊าซทิ้ง แล้วนำค่าไปคำนวณหรือเปิดตารางที่ทำตัวเลขไว้แล้ว
การรับรู้ประสิทธิภาพจะทำให้เราสามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นในบางครั้ง ถ้าหากไม่มีอุปกรณ์วัด เราสามารถสังเกตสภาวะการสันดาปเชื้อเพลิง ได้ด้วยตาเปล่าซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการหาข้อบกพร่องตั้งแต่เนิ่นๆ ทั้งนี้ทำได้โดยสังเกตเปลวไฟ โดยมองจากช่องมองที่มีอยู่
ในการสันดาป ได้มีการนำอากาศเข้ามาทำปฏิกริยากับเชื้อเพลิง ปริมาณอากาศนั้นใช่ว่าจะนำเข้ามาเท่าไหร่ก็ได้ การสันดาปที่ให้ประสิทธิสูงปริมาณอากาศควรจะมีปริมาณที่เหมาะสมเท่านั้น การนำปริมาณอากาศเข้าน้อยไปเชื้อเพลิงจะสันดาปไม่สมบูรณ์ สูญเสียพลังงานมหาศาลและมีควันดำพร้อมเขม่า แต่ถ้ามีปริมาณอากาศเข้ามากไปความร้อนจากการสันดาปก็จะทิ้งไปกับก๊าซทิ้งที่ปล่องควันซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองอีก ดังนั้นจึงควรสังเกตสีของเปลวไฟและสีของควัน
- ถ้าปริมาณอากาศพอดี เปลวไฟจะมีรูปร่างค่อนข้างมั่งคง มีสีแสดและควันไม่มีหรือสีเทาอ่อน
- ถ้าปริมาณอากาศน้อยเกินไป ปลายเปลวไฟจะเป็นสีดำๆ มีเขม่า และมีควัน
- ถ้าปริมาณอากาศมากเกินไป เปลวไฟจะมีรูปร่างเคลื่อนไหวรุนแรง มีความสว่างจ้า และควันไม่มีสีหรือสีขาว
การบำรุงรักษาหัวเผาให้อยู่ในสภาพดี จะทำให้เชื้อเพลิงถูกส่งออกมาเป็นละอองผสมกันเข้ากับอากาศทำปฏิกริยาสันดาปได้ดี ถ้าหากมีคราบน้ำมันหรือคาร์บอนติดอยู่ที่ปลายหัวเผา จะทำให้เชื้อเพลิงไม่เป็นละอองก่อให้เกิดการสันดาปที่ไม่ดีมีควันดำ สามารถแก้ไขได้โดยเพิ่มอากาศเข้าไป แต่ถ้ายังมีความผิดปกติอยู่แสดงว่าหัวเผาไม่อยู่ในสภาพที่ดีพอการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ก่อให้เกิดเขม่าที่พื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนทางด้านสัมผัสไฟ เขม่าเป็นฉนวนอย่างดีต่อการถ่ายเทความร้อน จึงต้องพยายามทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ และหมั่นทำความสะอาดท่อให้ปราศจากเขม่า
Burner & Burner Cleaning 
| Burner & Burner Cleaning | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ประเภทของเครื่องพ่นไฟ แบ่งได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ ตามชนิดเชื้อเพลิง | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.OIL BURNER | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
เชื้อเพลิงเป็นของเหลว เช่น น้ำมันเตา, ดีเซล | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
นิยมใช้กันมาก เพราะเชื้อเพลิงราคาถูก (น้ำมันเตา) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| หลักการของการทำงาน คือ " ให้น้ำมันแตกตัวมากที่สุด เพื่อให้การเผาไหม้มีประสิทธิภาพสมบูรณ์ที่สุด " | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| แบ่งเป็น 3 ชนิด ตามลักษณะการกระจายน้ำมันที่หัวฉีด | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.1 Air Atomizing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.2 Pressure Atomizing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.3 Rotary Cup | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. GAS BURNER | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - ชนิด Low Pressure Gas (0 - 50 mbar) / Atmospheric Air | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - ชนิด High Pressure Gas (2 bar) / Atmospheric Air | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - ชนิด Pressure Air (25 mbar) / Low Pressure Gas หรือ Air Blast (0 Psi) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - ชนิด Pressure Air / Pressure Gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| - ชนิดอื่น ๆ ได้แก่ Already Mix, Premix, Partial Premix | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. DUAL BURNER | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| การบำรุงรักษาหัวพ่นไฟให้เกิดการประหยัด | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| เป็นสิ่งที่จำเป็นเพราะการบำรุงรักษาอุปกรณ์เครื่องพ่นไฟ ถ้าได้รับการดูแลรักษา และตรวจตามระยะเวลาอย่างสม่ำเสมอแล้ว จะช่วยลด ค่าใช้จ่ายสำหรับเชื้อเพลิง และงานซ่อมบำรุงรักษาลงได้มาก |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| เราสามารถแบ่งการบำรุงรักษาเครื่องพ่นไฟได้ตามชนิดงานเป็น 3 ชนิดคือ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. งานทำความสะอาด (Cleaning) 2. งานตรวจเช็คสภาพและทดสอบการทำงาน (Condition Check and Function Test) 3. งานตรวจวัดและปรับแต่ง (Measuring and adjusting) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. งานทำความสะอาด (Cleaning) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. งานตรวจเช็คและทดสอบการทำงาน (Condition Check and Function Test) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| งานตรวจเช็ค จะรวมถึงการจดบันทึกค่าต่าง ๆ ที่อ่านได้จากอุปกรณ์, เกจย์วัดค่าต่าง ๆ , มิเตอร์ และลงในใบบันทึกผลประจำวัน | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| งานตรวจเช็คที่ทำได้ทุก 1 เดือน | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| จากตาราง เป็นข้อมูลการตรวจเช็คและทดสอบการทำงาน รวมทั้งการทำความสะอาดและหล่อลื่นใน Burner ชนิดแก๊ส และน้ำมัน ( ดูตารางที่ 1 , 2 ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| GAS BURNER MAINTENANCE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| OIL BURNER MAINTENANCE | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ใช้ลมแรงดันประมาณ 9-20 Psi ในการผสมกับเชื้อเพลิงเหลวในห้องเผาไหม้ เพื่อให้น้ำมันแตกตัวรวมกับอากาศ และได้ประสิทธิภาพสูงสุด ระบบนี้ต้องใช้แก๊ส LPG นำร่องในช่วงจุดเริ่มต้น
ใช้ปั๊มน้ำมันแรงดันสูง สูบอัดน้ำมันให้เป็นฝอย ด้วยแรงดัน 10-30 bar
ไม่ใช้หัวฉีดเหมือน 2 แบบแรก แต่จะใช้ลูกถ้วยเหวี่ยง (Rotary Cup) ที่ความเร็วรอบสูงมาก เพื่อให้น้ำมันแตกตัวเป็นฝอย
เชื้อเพลิงที่ใช้ในบ้านเรามี 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ Natural Gas และ LPG Gas 
เป็นเครื่องพ่นไฟที่สามารถใช้ได้ทั้งน้ำมันเหลว และแก๊ส ในเครื่องเดียวกัน
ควรทำทุก ๆ สัปดาห์ สำหรับกรณีสภาพแวดล้อมปกติ
แนวทางการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ (Condensate recovery)
คอนเดนเสท
ไอน้ำจากหม้อไอน้ำ และถูกส่งไปตามท่อส่งเพื่อใช้ในอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำ ซึ่งโดยทั่วไปจะมีอยู่ 2 ลักษณะคืออุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำแบบผสมโดยตรง และแบบไม่ผสม ดังนั้นไอน้ำที่ไหลผ่านท่อจะเกิดการสูญเสียความร้อน และเมื่อไหลผ่านอุปกรณ์ใช้ไอน้ำแบบไม่ผสมจะเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อน ส่งผลให้เกิดการควบแน่นเป็นของเหลว ซึ่งเรียกว่า คอนเดนเสท โดยคอนเดนเสทนี้เองจะต้องถูกนำออกจากระบบอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้กับดักไอน้ำ เพื่อประสิทธิภาพการใช้งานของระบบไอน้ำ
กับดักไอน้ำและมีประโยชน์ของการดักไอน้ำ
กับดักไอน้ำ (Steam trap) คือวาล์วอัตโนมัติที่ทำหน้าที่นำน้ำที่เกิดขึ้นในระบบหรือเกิดจากการควบแน่นของไอน้ำ รวมทั้งก๊าซและอากาศออกจากระบบโดยไม่เกิดการสูญเสียไอน้ำ ทั้งนี้กับดักไอน้ำอาจแบ่งได้ตามหลักการทำงาน หรือตามโครงสร้างทางกลไกของอุปกรณ์ภายใน ดังแสดงในตารางที่ 4.1
ตารางที่ 4.1 การแยกประเภทและหลักการทำงานของกับดักไอน้ำแต่ละประเภท
|
กับดักไอน้ำเชิงกล |
|||||
|
แบบถ้วยคว่ำติดคาน |
แบบถ้วยคว่ำอิสระ |
แบบลูกลอยมีคาน |
แบบลูกลอยอิสระ |
||
|
|
|
|
|
||
|
หลักการทำงาน : ทํางานโดยอาศัยความแตกต่างของความหนาแน่นของไอน้ำ(ก๊าซ) และน้ำร้อน (ของเหลว) ที่ไม่เท่ากันมาสร้างกลไกให้ เปิด-ปิด ซึ่งจะลอยตัวขึ้นในคอนเดนเสทและจะจมในไอน้ำ ข้อควรระวัง : ไม่ควรติดตั้งกับดักไอน้ำชนิดนี้ในแนวตั้งหรือตะแคง (ติดตั้งในระนาบกับพื้น) |
|||||
|
กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมสแตติก |
|||||
|
แบบโลหะคู่ |
แบบสมดุลแรงดันชนิด Bellow |
แบบสมดุลแรงดัน |
แบบสมดุลแรงดัน |
||
|
|
|
|
|
||
|
หลักการทำงาน : ทํางานโดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิของไอน้ำและน้ำร้อนในการสร้างกลไกให้ เปิด-ปิด โดยในขณะที่กลั่นตัว คอนเดนเสทจะมีอุณหภูมิเท่ากับไอน้ำเแต่เมื่อปล่อยให้มีการสูญเสียความร้อนไปบ้างแล้วคอนเดนเสทจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าไอน้ำ |
|||||
|
กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกส์ |
|||||
|
แบบออริฟิส |
แบบจานมีรูระบายอากาศ |
แบบจานไม่มีรูระบายอากาศ |
|||
|
|
|
|
|||
|
หลักการทำงาน : ทำงานโดยอาศัยผลทางจลนศาสตร์ของการไหลที่แตกต่างกันระหว่างไอน้ำกับคอนเดนเสทเนื่องจากภายใต้ผลต่างความดันที่เท่ากันไอน้ำจะไหลผ่านด้วยความเร็วสูงกว่าคอนเดนเสท ข้อควรระวัง : ไม่ควรติดตั้งกับดักไอน้ำชนิดนี้ในบริเวณที่กับดักสัมผัสกับน้ำหรือฝนโดยตรง และไม่ควรหุ้มฉนวนที่ตัวกับดักไอน้ำ |
|||||
วิธีการเลือกกับดักไอน้ำให้เหมาะสมกับการใช้งาน
การเลือกกับดักไอน้ำให้เหมาะสมการใช้กับงาน จะช่วยให้ระบบที่ใช้ไอน้ำสามารถใช้ไอน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการเลือกใช้กับดักไอน้ำจะต้องพิจารณาจากข้อมูลพื้นฐาน ดังตารางที่ 4.2
ตารางที่ 4.2 การเปรียบเทียบคุณสมบัติของกับดักไอน้ำแบบต่าง ๆ
|
การทำงาน |
ชนิดของกับดักไอน้ำ |
||||
|
เทอร์โม |
ลูกลอย |
ถ้วยคว่ำ |
สมดุล |
โลหะคู่ |
|
|
ช่วงความดัน (Barg) |
0.68-41.36 |
0-20.68 |
0.68-186.16 |
0-41.36 |
0-206.84 |
|
กำลังความจุสูงสุด (kg/hr) |
2358.68 |
45,359.23 |
907.18 |
6,123.49 |
3,538.02 |
|
อุณหภูมิคอนเดนเสทที่ระบายออก |
ต่ำกว่าจุดอิ่มตัว |
จุดอิ่มตัว |
จุดอิ่มตัว |
ต่ำกว่า |
ขึ้นกับการปรับ |
|
ลักษณะการระบายคอนเดนเสท |
เปิด/ปิด |
ต่อเนื่อง |
เปิด/ปิด |
กึ่งต่อเนื่อง |
กึ่งต่อเนื่อง |
|
การระบายแก๊ส |
ดี |
ดีมาก |
พอใช้ |
ดีมาก |
ดีมาก |
|
การกำจัดฝุ่นผง |
พอใช้ |
ดี |
ดี |
พอใช้ |
ดี |
|
ความเหมาะสมกับไอดง |
ดีมาก |
ไม่ดี |
พอใช้ |
พอใช้ |
ดีมาก |
|
ความทนต่อค้อนน้ำ(water hammer) |
ดีมาก |
พอใช้ |
ดีมาก |
พอใช้ |
ดีมาก |
|
งานที่โหลดมีการเปลี่ยนแปลง |
ดี |
ดีมาก |
ดี |
ดี |
พอใช้ |
|
งานที่ความดันมีการเปลี่ยนแปลง |
ดี |
ดีมาก |
พอใช้ |
พอใช้ |
พอใช้ |
|
สภาพเมื่อเกิดการขัดข้อง |
เปิด |
ปิด |
เปิด |
ไม่แน่นอน |
เปิด |
ประโยชน์ของการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้
น้ำที่เปลี่ยนสถานะจากไอน้ำมาเป็นน้ำหรือคอนเดนเสทจะมีพลังงานอยู่ ยิ่งอุณหภูมิและความดันสูงเท่าไรพลังงานในคอนเดนเสทก็จะยิ่งสูงมากเท่านั้น ทั้งนี้เราจะสามารถตรวจสอบพลังงานที่มีในน้ำที่อุณหภูมิและความดันต่าง ๆ ได้ในตารางไอน้ำแต่ในที่นี้จะแสดงตัวอย่างบางอุณหภูมิดังตารางที่ 4.3
ตารางที่ 4.3 ค่าพลังงานที่มีอยู่ในน้ำและไอน้ำอิ่มตัวที่ความดันเกจ ต่าง ๆ
|
ความดัน
(barg) |
เอนธาลปีของน้ำ ; hf |
เอนธาลปีของไอผสม ; hfg |
|
ความดัน |
เอนธาลปีของน้ำ ; hf |
เอนธาลปีของไอผสม ; hfg |
|
0.25 |
444.32 |
2241.0 |
5.50 |
684.28 |
2076.0 |
|
|
0.50 |
467.11 |
2226.5 |
6.00 |
697.22 |
2066.3 |
|
|
0.75 |
486.99 |
2213.6 |
6.50 |
709.47 |
2057.0 |
|
|
1.00 |
504.70 |
2201.9 |
7.00 |
721.11 |
2048.0 |
|
|
1.25 |
520.72 |
2191.3 |
7.50 |
732.22 |
2039.4 |
|
|
1.50 |
535.37 |
2181.5 |
8.00 |
742.83 |
2031.1 |
|
|
1.75 |
548.89 |
2172.4 |
8.50 |
753.02 |
2023.1 |
|
|
2.00 |
561.47 |
2163.8 |
9.00 |
762.81 |
2015.3 |
|
|
2.25 |
573.25 |
2155.88 |
10.00 |
781.34 |
2000.4 |
|
|
2.50 |
584.33 |
2148.1 |
11.00 |
798.65 |
1986.2 |
|
|
2.75 |
594.81 |
2140.8 |
12.00 |
814.93 |
1972.7 |
|
|
3.00 |
604.74 |
2133.8 |
13.00 |
830.30 |
1959.7 |
|
|
3.50 |
623.25 |
2120.7 |
14.00 |
844.89 |
1947.3 |
|
|
4.00 |
640.23 |
2108.5 |
16.50 |
878.50 |
1917.9 |
|
|
4.50 |
655.93 |
2097.0 |
19.00 |
908.79 |
1890.7 |
|
|
5.00 |
670.56 |
2086.3 |
20.50 |
936.49 |
1865.2 |
จากตารางจะเห็นว่าหากเราสามารถนำน้ำคอนเดนเสทเหล่านั้นกลับไปใช้งานหรือ นำกลับไปเป็นน้ำป้อนหม้อไอน้ำจะเกิดประโยชน์ดังต่อไปนี้
1)สามารถประหยัดเชื้อเพลิงที่จะใช้ในการผลิตไอน้ำ
2)สามารถประหยัดน้ำ เนื่องจากปัจจุบันหลายพื้นที่ในประเทศได้มีการยกเลิกการใช้น้ำบาดาล ดังนั้นน้ำจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลถึงต้นทุนในการผลิต หลายโรงงานหันมาให้ความสนใจในการลดการใช้น้ำ หากมีการพิจารณานำน้ำคอนเดนเสทกลับมาผสมเพื่อป้อนหม้อไอน้ำ นอกจากจะช่วยลดการใช้น้ำแล้วยังช่วยลดกระบวนการปรับสภาพน้ำ ลดการใช้เคมีในการปรับสภาพน้ำ ลดการใช้ไฟฟ้าในปั๊มน้ำและอื่น ๆ
3)สามารถผลิตไอน้ำได้เร็วขึ้น เช่น หากต้องการต้มน้ำที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ให้เป็นไอจะใช้เวลานานกว่าต้มน้ำที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส
แนวทางในการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ใหม่
คอนเดนเสทเป็นน้ำที่สะอาดสามารถนำมาใช้เป็นน้ำป้อนหม้อไอน้ำได้ โดยถ้านำคอนเดนเสทกลับมาใช้มากจะทำให้อุณหภูมิน้ำป้อนสูงขึ้น ซึ่งจะทำให้หม้อไอน้ำประหยัดเชื้อเพลิวได้มากขึ้นเท่านั้น แต่ก็มีข้อยกเว้นในบางกรณีที่เราไม่สามารถนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ได้ กับหม้อไอน้ำได้โดยตรงและสามารถแก้ไขด้วยวิธีการดังต่อไปนี้
1) ระยะทางระหว่างจุดใช้งานกับหม้อไอน้ำ ถ้าไกลมากจะเกิดการสูญเสียความร้อนของคอนเดนเสทระหว่างทางส่งกลับ ถึงแม้ท่อคอนเดนเสทจะมีการหุ้มฉนวนที่ดีแล้วก็ตาม หลาย โรงงานไม่คุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ ในการติดตั้งท่อคอนเดนเสทกลับ แต่บางโรงงานอาจเหมาะสมถึงแม้คอนเดนเสทจะมีอุณหภูมิลดลงแล้วก็ตาม เนื่องจากค่าใช้จ่ายในการปรับสภาพน้ำดิบมีค่าสูง แต่ทั้งนี้หากไม่สามารถนำน้ำคอนเดนเสทกลับก็อาจนำคอนเดนเสทดังกล่าวไปใช้ประโยชน์ในกระบวนการผลิตอย่างอื่น เช่น ใช้ในรูปของน้ำร้อน
2) คอนเดนเสทถูกปนเปื้อน แต่ก็สามารถนำความร้อนกลับมาใช้ประโยชน์ได้ โดยการนำความร้อนผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งจะต้องพิจารณาความคุ้มค่าในการลงทุนติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและประโยชน์ที่เกิดขึ้นจากการนำความร้อนกลับ
ข้อควรระวังในการนำคอนเดนเสทกลับไปใช้
ในการนำคอนเดนเสทกลับสิ่งที่ต้องพิจารณา คือขนาดของท่อ วิธีการนำกลับ เช่นนำกลับด้วยความดันของคอนเดนเสทเอง หรือจะต้องใช้เครื่องสูบ สิ่งสำคัญที่ต้องให้ความระมัดระวังก็คือขนาดของท่อคอนเดนเสตจะต้องสามารถส่งคอนเดนเสทกลับได้เพียงพอ โดยมีสิ่งที่ต้องพิจารณาอยู่สามประการ
1) เมื่อกระบวนการผลิตเริ่มต้นขึ้น จะมีอากาศถูกปล่อยออกมาและเข้าไปในท่อคอนเดนเสท ซึ่งอากาศจะตัองถูกระบายออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่เกิดการล็อคของอากาศ
2) ในช่วงเริ่มต้นการผลิต อุปกรณ์ใช้ไอน้ำยังเย็นอยู่ จะเกิดคอนเดนเสทในปริมาณที่สูงกว่าปกติมาก(ประมาณ สองถึงสามเท่าของอัตราปกติ) และมีไอน้ำแฟลชปนมาด้วยจำนวนเล็กน้อย ทำให้เกิดความดันตกคร่อมที่กับดักไอน้ำ (Steam trap) มาก ดังนั้นถ้าขนาดท่อคอนเดนเสทเล็กเกินไออาจเกิดความดันย้อนกลับ ( Back pressure) ของท่อคอนเดนเสท
3) เมื่อทำงานไปสักระยะอุปกรณ์ใช้ไอน้ำร้อนขึ้น ปริมาณคอนเดนเสทที่เกิดขึ้นจะลดลงเท่ากับปริมาณปกติที่ทำงาน แต่คอนเดนเสทจะมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิของไอน้ำและจะมีไอน้ำแฟลชเกิดขึ้น เมื่อคอนเดนเสทถูกปล่อยออกจากกับดักไอน้ำ (Steam trap) ดังนั้นอาจไปขัดขวางการเคลื่อนที่ของคอนเดนเสทที่เป็นของเหลวได้
ตารางที่ 4.4 ขนาดของท่อในการนำคอนเดนเสทกลับที่เหมาะสม
|
ขนาดท่อ (ม.ม.) ;นิ้ว
|
ปริมาณสูงสุด (กิโลกรัม/ชั่วโมง) |
|
(15) ;1/2 |
160 |
|
(20) ;3/4 |
370 |
|
(25) ;1 |
700 |
|
(32) ;1-1/4 |
1,500 |
|
(40) ;1-1/2 |
2,300 |
|
(50) ;2 |
4,500 |
|
(65) ;2-1/2 |
9,000 |
|
(80) ;3 |
14,000 |
|
(100) ;4 |
29,000 |
แนวทางการลดการสูญเสียจากน้ำระบาย
การระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ หรือ โบล์วดาวน์ เป็นการสูญเสียพลังงานที่สำคัญอย่างหนึ่ง รองจากการสูญเสียไปกับก๊าซไอเสีย โดยทั่วไปควรมีปริมาณน้ำที่ระบายออกไม่เกินร้อยละ 5 ของปริมาณน้ำป้อนเข้าหม้อไอน้ำ
เหตุผลที่ต้องระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ
น้ำป้อนที่เข้าหม้อไอน้ำมีสารละลายและสารแขวนลอยอยู่จำนวนหนึ่ง เมื่อน้ำระเหยกลายเป็นไอน้ำจะทำให้ความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยเพิ่มขึ้นและจะก่อให้เกิดหยดน้ำและฟองติดไปกับไอน้ำ เรียกว่า Carry Over ซึ่งแบ่งออกได้เป็น
1. Priming เกิดขึ้นจากการที่ไอน้ำเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรงเนื่องจากภาระของหม้อไอน้ำเปลี่ยนแปลงหรือสาเหตุอื่นๆ จนฟองก๊าซและละอองน้ำที่เกิดขึ้นภายในหม้อไอน้ำ ไม่ถูกแยกออกจากไอน้ำ ทำให้มีละอองน้ำปะปนไปกับไอน้ำ
2. Foaming เกิดขึ้นจากการที่มีชั้นของฟองก๊าซเกิดขึ้นที่ผิวน้ำเนื่องจากน้ำในหม้อไอน้ำมีความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดการเดือดอย่างรุนแรงทำให้มีละอองน้ำปะปนไปกับไอน้ำได้เช่นกัน
ดังนั้นจึงต้องควบคุมความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยในหม้อไอน้ำไม่ให้เกินค่ามาตรฐานโดยระบายน้ำบางส่วนทิ้งไป หากไม่มีการระบายน้ำหม้อไอน้ำทิ้งไป อาจจะส่งผลให้เกิดอันตรายกับหม้อไอน้ำได้
การระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ
รูปที่ 3.1 ระบบการระบายน้ำทิ้งจากหม้อไอน้ำ 
รูปที่ 3. 2 การระบายน้ำทิ้งจากด้านล่าง
1. การระบายน้ำจากด้านล่างหม้อไอน้ำ (Bottom Blow down) เพื่อระบายคราบโคลนที่สะสมบริเวณก้นหม้อไอน้ำทิ้ง
2. การระบายน้ำจากด้านบนหม้อไอน้ำ (Surface Blow down) เพื่อลดความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำ
การควบคุมการระบายน้ำมี 2 แบบ คือ
1. แบบเป็นครั้งคราว โดยผู้ใช้หม้อไอน้ำจะเปิดวาล์วระบายหลายๆครั้ง ครั้งละสั้นๆ และ
2. แบบต่อเนื่อง ซึ่งวาล์วระบายน้ำของหม้อไอน้ำจะเปิดหรือปิดเมื่อได้รับสัญญาณเวลาที่ตั้งไว้ (Timer control) หรือสัญญาณที่ได้จากการวัดสมบัติของน้ำในหม้อไอน้ำ เช่น สภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ (Conductivity)
รูปที่ 3.3 การควบคุมการระบายน้ำแบบเป็นครั้งคราว
รูปที่ 3.4 การควบคุมการระบายน้ำแบบต่อเนื่อง
การระบายน้ำหม้อไอน้ำที่เหมาะสม
การระบายน้ำหม้อไอน้ำน้อยไป หรือ ไม่ระบาย จะมีปัญหาต่อคุณภาพของไอน้ำแต่ถ้าระบายมากเกินไปก็จะสูญเสียความร้อนจากน้ำร้อนที่ปล่อยทิ้ง การดูว่าระดับความเข้มข้นของสารละลายเหมาะสมหรือไม่ ดูจากค่า TDS (Total Dissolved Solid) ซึ่งวัดปริมาณสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำของหม้อไอน้ำโดยตรงว่าใน 1 ล้านส่วนมีสารแขวนลอยกี่ส่วน จะมีหน่วยเป็น ppm. หรือจะวัดโดยอ้อมจากค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ (Conductivity) ซึ่งมีหน่วยเป็นไมโครซีเมนต์ต่อเซนติเมตร ( 
/cm)
มาตรฐานควบคุมสำหรับน้ำระบายและน้ำป้อนหม้อไอน้ำ
ผู้ใช้หม้อไอน้ำ (แบบท่อไฟ ความดันไม่เกิน 20 barg ) จะต้องควบคุมคุณภาพน้ำป้อนและน้ำในหม้อไอน้ำให้ได้มาตรฐานในตารางที่ 3.1 เพื่อความปลอดภัยและคุณภาพของไอน้ำ
แนวทางการลดการสูญเสียความร้อนทางปล่องไอเสีย (Flue Gas Loss)
การสูญเสียความร้อนทางปล่องไอเสีย
พลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะถูกนำไปใช้ในการต้มน้ำเพื่อผลิตไอน้ำ โดยผ่านพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนของหม้อไอน้ำแต่ละลูกจะไม่เท่ากัน ดังนั้นจึงเกิดการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสียในปริมาณที่แตกต่างกัน ซึ่งโดยทั่วไปจะมีการสูญเสียประมาณ 10-30%
รูปที่ 2.1 ปล่องไอเสีย
ปัจจัยที่มีผลต่อการสูญเสียความร้อนทางปล่องไอเสีย
1. ปริมาณอากาศที่ใช้เผาไหม้ไม่เหมาะสม ถ้าปริมาณอากาศมากเกินไป อากาศส่วนที่ไม่ได้ช่วยในการเผาไหม้ จะพาความร้อนจากห้องเผาไหม้ ทิ้งทางปล่องไอเสียมากขึ้น โดยสังเกตได้จากอุณหภูมิไอเสียที่สูงขึ้น ดังนั้น ควรทำการปรับอัตราส่วนอากาศ (Air Ratio) ให้เหมาะสมกับเชื้อเพลิงแต่ ละชนิด
ตารางที่ 2.1 มาตรฐานอัตราส่วนอากาศของหม้อไอน้ำ
|
|
เชื้อเพลิงแข็ง |
|
|
|
|
ตะกรับคงที่ |
ฟลูอิดไดซ์เบด |
|||
|
< 10 |
- |
- |
1.3 |
1.3 |
|
5-10 |
- |
- |
1.3 |
1.3 |
|
10-30 |
1.3-1.45 |
1.2-1.45 |
1.2-1.3 |
1.2-1.3 |
|
> 30 |
1.3-1.45 |
1.2-1.45 |
1.1-1.25 |
1.1-1.2 |
2. เขม่า (Soot) เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง ซึ่งเชื้อเพลิงแข็งจะเกิดเขม่ามากกว่าเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงก๊าซ โดยเขม่าจะมีขนาดโมเลกุลที่ใหญ่กว่าควัน (Smoke) ดังนั้นจึงเกาะและสะสมอยู่บนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน เมื่อเขม่ามากขึ้นอุณหภูมิไอเสียที่ออกปล่องจะสูงขึ้น ส่งผลให้การสูญเสียความร้อนออกทางปล่องมากขึ้น โดยทั่วไปเขม่าที่หนาขึ้น 1 มิลลิเมตร จะทำให้เกิดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นประมาณ 15-20%
3. ตะกรัน (Scale) เกิดจากการรวมตัวของสารละลายที่อยู่ในน้ำเกิดเป็นของแข็งเกาะบนพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแลกเปลี่ยนความร้อนลดต่ำลง ซึ่งจะทำให้การสูญเสียความร้อนทางปล่องไอเสียมากขึ้น โดยสังเกตจากอุณหภูมิไอเสียจะสูงขึ้น ซึ่งตะกรันที่หนาขึ้นทุกๆ 1 มิลลิเมตร จะทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นประมาณ 2%
มาตรฐานอุณหภูมิไอเสียออกปล่อง
ปัจจัยต่างๆ ที่กล่าวมาจะทำให้อุณหภูมิไอเสียสูงขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้การสูญเสียความร้อนทางปล่องไอเสียเพิ่มขึ้น ดังนั้นผู้ใช้หม้อไอน้ำควรตรวจสอบอุณหภูมิไอเสียเป็นประจำโดยทำการบันทึกอุณหภูมิไอเสียหลังจากปรับตั้งปริมาณอากาศที่เหมาะสมและทำความสะอาดพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนแล้ว ซึ่งอุณหภูมิไอเสียที่ได้ไม่ควรเกินค่าในตารางที่ 2.2 บวกกับอุณหภูมิ บรรยากาศแวดล้อมลบด้วย 20 ถ้าค่าสูงกว่ามากอาจเกิดจากการออกแบบห้องเผาไหม้ที่เล็กเกินไป นอกจากนั้น หลังจากใช้งานไประยะหนึ่งจะสังเกตเห็นว่าอุณหภูมิไอเสียจะสูงขึ้น ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิไอเสียสูงกว่าเดิม 20 องศาเซลเซียส ควรทำความสะอาดโดยการขูดเขม่า เพื่อลดการสูญเสียความร้อนดังกล่าว
ตารางที่ 2.2 มาตรฐานอุณหภูมิไอเสียของหม้อไอน้ำ ( องศาเซลเซียส )
|
ขนาดพิกัดหม้อไอน้ำ
|
เชื้อเพลิงแข็ง |
เชื้อเพลิงเหลว |
เชื้อเพลิง |
ก๊าซทิ้งจาก |
|
|
แบบตะกรับ |
แบบฟลูอิดไดซ์เบด |
||||
|
หม้อไอน้ำขนาดใหญ่เพื่อผลิตไฟฟ้า |
- |
- |
145 |
110 |
200 |
|
หม้อไอน้ำอื่นๆ |
200 |
200 |
200 |
170 |
200 |
|
10 ถึง 30 ตันต่อชั่วโมง |
250 |
200 |
200 |
170 |
- |
|
5 ถึง 10 ตันต่อชั่วโมง |
- |
- |
220 |
200 |
- |
|
น้อยกว่า 5 ตันต่อชั่วโมง |
- |
- |
250 |
220 |
- |
หมายเหตุ มาตรฐานนี้ใช้ที่อุณหภูมิบรรยากาศแวดล้อม 20 องศาเซลเซียส ภาระ 100% และพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อนสะอาด
ขั้นตอนการหาปริมาณการสูญเสียความร้อนจากไอเสีย
ปริมาณการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสียของหม้อไอน้ำแต่ละชุดจะไม่เท่ากัน ดังนั้นผู้ใช้จะสามารถหาได้โดยใช้ตารางที่ 2.3 ถึง 2.5 หรือรูปที่2.5 ถึง 2.7 ซึ่งจัดทำขึ้นเพื่อใช้กับเชื้อเพลิง 3 ชนิด คือ น้ำมันเตาซี ถ่านหินบิทูมินัส และก๊าซธรรมชาติ โดยผู้ใช้จะต้องทำตามขั้นตอนดังนี้
1. ชนิดและปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ตลอดทั้งปีจาก Log Sheet ของหม้อไอน้ำที่โรงงานบันทึกไว้
2. ตรวจวัดปริมาณก๊าซออกซิเจนส่วนเกินในไอเสียจากเครื่องมือตรวจวัดปริมาณก๊าซออกซิเจน โดยวัดตำแหน่งที่ไอเสียออกจากห้องเผาไหม้
3. ตรวจวัดอุณหภูมิไอเสียออกปล่องจากเครื่องมือวัดอุณหภูมิไอเสีย โดยวัดตำแหน่งที่ไอเสียออกจากห้องเผาไหม้
4. นำปริมาณก๊าซออกซิเจนและอุณหภูมิไอเสียไปเปิดตาราง 2.3 ถึง 2.5 หรือรูปที่ 2.5 ถึง 2.7 โดยขึ้นอยู่กับชนิดเชื้อเพลิงซึ่งจะได้ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย
5. นำร้อยละการสูญเสียความร้อนคูณด้วยปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ทั้งปีจะได้ปริมาณการสูญเสียเชื้อเพลิงต่อปี
ตารางที่ 2.3 ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย สำหรับน้ำมันเตาซี
หมายเหตุ วิเคราะห์โดยสมการของ Rosin ที่อุณหภูมิแวดล้อม 35 องศาเซลเซียส และค่าความร้อนของเชื้อเพลิง 9,117.38 kcal/kg (38,174.47 kJ/kg)
รูปที่ 2.5 ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย สำหรับน้ำมันเตาซี
ตารางที่ 2.4 ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย สำหรับถ่านหินบิทูมินัส
หมายเหตุ วิเคราะห์โดยสมการของ Rosin ที่อุณหภูมิแวดล้อม 35 องศาเซลเซียส และค่าความร้อนของเชื้อเพลิง 6,297.16 kcal/kg (26,366.21 kJ/kg)
รูปที่ 2.6 ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย สำหรับถ่านหินบิทูมินัส
ตารางที่ 2.5 ร้อยละการสูญเสียความร้อนออกทางปล่องไอเสีย สำหรับก๊าซธรรมชาติ
หมายเหตุ วิเคราะห์โดยสมการของ Rosin ที่อุณหภูมิแวดล้อม 35 องศาเซลเซียส และค่าความร้อนของเชื้อเพลิง 8,763.96 kcal/Nm3 (36,694.70 kJ/Nm3)
เปรียบเทียบผลที่เกิดขึ้นระหว่างท่อที่มี
เปรียบเทียบผลที่เกิดขึ้นระหว่างท่อที่มี
ขนาดเล็กและใหญ่กว่ามาตรฐาน
|
ท่อเล็กกว่ามาตรฐาน
|
ท่อใหญ่กว่ามาตรฐาน |
|
1. ความดันสูญเสียในการส่งจ่ายไอน้ำสูง |
1. ความดันสูญเสียในการส่งจ่ายไอน้ำต่ำ |
การออกแบบหรือกำหนดขนาดท่อไอน้ำอย่างเหมาะสมนั้นสำคัญอย่างยิ่งกับการสูญเสียความดัน การสูญเสียความร้อน และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและการบำรุงรักษา ตารางที่ 6.4 เป็นตารางที่ใช้หาขนาดท่อไอน้ำที่เหมาะสม โดยผู้ใช้กำหนดความเร็วของไอน้ำในท่อ ความดันไอน้ำในท่อ และอัตราการไหลของไอน้ำในท่อ ก็จะสามารถหาขนาดท่อไอน้ำได้อย่างถูกต้อง หรืออาจใช้สมการดังนี้
ตารางที่ 6.4 มาตรฐานอัตราการไหลของไอน้ำในท่อส่งจ่ายไอน้ำ (kg/h)
เทคนิคการเดินท่อไอน้ำ
การเดินท่อไอน้ำนั้นนอกจากขนาดของท่อไอน้ำจะต้องเหมาะสมแล้ว ยังต้องคำนึงถึงวาล์ว ข้อต่อ ข้องอ การเชื่อมต่อท่อ การติดตั้งกับดักไอน้ำที่เหมาะสม ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของไอน้ำและประสิทธิภาพการใช้ไอน้ำ ดังนั้นควรใช้แนวทางต่อไปนี้ในการออกแบบระบบท่อไอน้ำ
-
ควรเดินท่อให้สั้นที่สุด หรือเท่าที่จำเป็นเท่านั้น
-
ในการต่อท่อควรใช้การเชื่อม โดยพยายามหลีกเลี่ยงการใช้ข้อต่อแบบเกลียว เพื่อลดปัญหาการรั่วไหลของไอน้ำในอนาคต
-
ควรใช้วาล์วแบบหน้าแปลน และพยายามหลีกเลี่ยงการใช้วาล์วแบบเกลียว
-
ควรใช้ท่อโค้ง (Bend) ที่มีความโค้งกว้างๆ แทนการใช้ข้องอ (Elbow) เพื่อลดการสูญเสียความดันในระบบท่อ
-
ท่อส่งจ่ายไอน้ำควรมีความลาดเอียง 1:250 โดยเอียงไปตามทิศทางการไหลของไอน้ำและต้องมีจุดดักน้ำและติดตั้งกับดักไอน้ำเพื่อระบายน้ำออกทุกๆ ช่วงความยาวท่อ 30-50 เมตรน้ำหลักเสมอ
-
ท่อไอน้ำไม่ได้ทำงานที่ความดันหรืออุณหภูมิคงที่ตลอดเวลาจะทำให้ท่อยืด-หดตัวจึงควรติดตั้งชุดรับการขยายตัว (Expansion) เพื่อป้องกันท่อแตกร้าวหรืออุปกรณ์ในระบบท่อเสียหาย
-
การต่อท่อแยกเพื่อนำไอน้ำไปใช้ต้องต่อจากด้านบนของท่อประธาน ยกเว้นท่อระบายน้ำ
-
การลดขนาดท่อต้องไม่มีน้ำขัง
ตัวอย่างการหาขนาดท่อไอน้ำที่เหมาะสม
โรงงาน ECON ต้องการติดตั้งท่อส่งไอน้ำขนาดอัตราการไหลของไอน้ำ 3,000 kg/h ความดันไอน้ำ 7 barg และความเร็วของไอน้ำ 25 m/s จงหาว่าจะต้องใช้ท่อไอน้ำขนาดเท่าใด?
จากตาราง 6.4 ที่ความดันไอน้ำ 7 barg ความเร็วไอน้ำ 25 m/s และอัตราการไหลของไอน้ำในท่อ 3,000 kg/h จะได้ท่อไอน้ำขนาด 100 mm หรือสามารถหาจากสมการ 6.3 ดังนี้
d = (
/ (900x p x r x V))0.5
= (3,000 / (900 x 3.1416 x 4.167 x 25))0.5
= 0.1009 m
= 100.92 mm
หากให้มีการรั่วไหลของไอน้ำทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเท่าใด
อัตราการรั่วไหลของไอน้ำ |
=
|
199 x A x  x 3,600 x n |
6.4 |
| เชื้อเพลิงที่สูญเสียจากการรั่วไหลของไอน้ำ (FL) |
=
|
 |
6.5 |
| เมื่อ | FL |
=
|
เชื้อเพลิงที่สูญเสีย (L/h) |
| S/F |
=
|
ดัชนีการผลิตไอน้ำต่อเชื้อเพลิง จากสมการที่ 1.6-1 | |
 |
=
|
อัตราการรั่วไหลของไอน้ำ (kg/h) | |
| A |
=
|
พื้นที่หน้าตัดของรูรั่ว (m2) | |
| P |
=
|
ความดันไอน้ำ (barg) | |
| v |
=
|
ปริมาตรจำเพาะของไอน้ำ (m3/kg) | |
| n |
=
|
จำนวนรูที่รั่วไหล (จุด) |
ขั้นตอนการหาอัตราการรั่วไหลของไอน้ำ
2. ประเมินหรือตรวจวัดขนาดของรูรั่ว
3. นำความดันของไอน้ำและขนาดของรูรั่วไปเปิดตารางที่ 6.5 หรือรูปที่ 6.2 จะได้อัตราการรั่วไหลของไอน้ำ
ตารางที่ 6.5 อัตราการรั่วไหลของไอน้ำที่ความดันและรูรั่วขนาดต่างๆ (kg/h)
รูปที่ 6.2 อัตราการรั่วไหลของไอน้ำที่ความดันและรูรั่วขนาดต่างๆ (kg/h)
ตัวอย่างการหาอัตราการรั่วไหลของไอน้ำ
โรงงาน ECON มีการใช้หม้อไอน้ำขนาด 10 ตันต่อชั่วโมง ใช้น้ำมันเตาซี ปริมาณ 3,000,000 ลิตรต่อปี ปริมาณน้ำป้อนหม้อไอน้ำ 40,500,000 ลิตรต่อปี ทำงาน 16 ชั่วโมง/วัน 312 วันต่อปี โดยผลิตไอน้ำที่ความดัน 7 barg จากการตรวจสอบระบบส่งจ่ายไอน้ำพบว่ามีการรั่วที่ท่อส่งไอน้ำหลัก รูรั่วขนาดประมาณ 1mm. จำนวน 30 จุด จงหาปริมาณไอน้ำและเชื้อเพลิงสูญเสียจากรูรั่ว
จ ากตารางที่ 6.5 หรือรูปที่ 6.2 ที่ความดันไอน้ำ 7 barg และขนาดรูรั่ว 1 mm. พบว่ามีปริมาณการรั่วไหลของไอน้ำ 3.04 kg / h ต่อจุด จำนวน 30 จุด คิดเป็นการรั่วไหลทั้งสิ้น 91.2 kg / h
| ดัชนีการผลิตไอน้ำต่อเชื้อเพลิง จากสมการ 6.1 |
=
|
 |
=
|
13.5 kg/L
|
| คิดเป็นปริมาณเชื้อเพลิงที่สูญเสีย จากสมการ 6.5 |
=
|
 |
=
|
6.76 L/h
|
| ดังนั้นปริมาณการสูญเสียรวมทั้งปี |
=
|
6.76 x 16 x 312
|
=
|
33,745.92 L/y
|
ผลของความดันไอน้ำสูงเกินความต้องการ
การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงเกินจำเป็นจะต้องใช้พลังงานมากขึ้น โดยดัชนีการผลิตไอน้ำต่อเชื้อเพลิงจะลดต่ำลงและการสูญเสียในด้านต่างๆ จะมากขึ้น ดังนั้นผู้ใช้ควรลดความดันที่อุปกรณ์ใช้ไอน้ำต่างๆ ให้ได้ตามมาตรฐานความดันที่อุปกรณ์นั้นๆ ต้องการและลดการสูญเสียความดันในระบบท่อส่ง
จ่ายไอน้ำทั้งหมด แล้วจึงลดความดันในการผลิตไอน้ำที่หม้อไอน้ำลง จากสมบัติของไอน้ำอิ่มตัว พบว่า ความดันและอุณหภูมิจะมีความสัมพันธ์กันโดยเมื่อความดันสูง อุณหภูมิจะสูงขึ้น ดังรูปที่ 6.3
 |
รูปที่ 6.3 ความสัมพันธ์ระว่างอุณหภูมิกับความดันของไอน้ำ
ความดันไอน้ำที่ผลิต = ความดันสูงสุดที่อุปกรณ์ใช้ไอน้ำต้องการ + ความดันสูญเสียในระบบส่ง
จ่ายไอน้ำ 6.6
การลดความดันผลิตไอน้ำให้เหมาะสมกับการใช้งานมีผลดี ดังนี้
-
เอนธาลปีไอน้ำ (hfg) ในการควบแน่นมีค่าเพิ่มมากขึ้นดังรูปที่ 6.4
-
อัตราส่วนความแห้งของไอน้ำเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความร้อนที่ได้จากไอน้ำเพิ่มขึ้นดังรูปที่ 6.4
-
ช่วยลดการสูญเสียไอน้ำจากการรั่วไหลในระบบส่งจ่ายไอน้ำได้
-
ช่วยลดการสูญเสียความร้อนบริเวณพื้นผิวหม้อไอน้ำและระบบส่งจ่ายไอน้ำได้
-
ช่วยลดการสูญเสียไอน้ำจากการระบายน้ำทิ้งของหม้อไอน้ำและระบบส่งจ่ายไอน้ำได้
-
ลดการใช้เชื้อเพลิงลงได้ที่ปริมาณการผลิตไอน้ำเท่าๆ กันเพราะดัชนีการผลิตไอน้ำต่อเชื้อเพลิงจะสูงขึ้น
 |
รูปที่ 6.4 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันกับค่าความร้อนแฝงของไอน้ำ
ขั้นตอนการหาร้อยละการประหยัดพลังงานเพื่อลดความดันการผลิตไอน้ำ
-
ตรวจวัดความดันไอน้ำที่ผลิตจากหม้อไอน้ำ โดยใช้เครื่องมือวัดความดันไอน้ำในตำแหน่งก่อนส่งจ่ายไอน้ำไปตามท่อ
-
ตรวจวัดความดันไอน้ำ ก่อนเข้าอุปกรณ์ใช้ไอน้ำที่ต้องการความดันสูงสุดของโรงงาน แล้วตรวจสอบดูว่าสูงเกินมาตรฐานความต้องการของอุปกรณ์หรือไม่ ถ้าสูงเกินกว่ามาตรฐานแสดงว่าสามารถลดความดันให้ต่ำลงได้
-
ตรวจวัดอุณหภูมิของน้ำป้อนหม้อไอน้ำ โดยใช้เครื่องมือวัดอุณหภูมิน้ำในตำแหน่งก่อนเข้าหม้อไอน้ำ
-
นำค่าความดันไอน้ำก่อนปรับลด ความดันไอน้ำหลังปรับลด และอุณหภูมิน้ำป้อนหม้อไอน้ำไปเปิดตารางที่ 6.6 จะได้ร้อยละการประหยัดพลังงานเมื่อลดความดันการผลิตไอน้ำ
-
นำค่าร้อยละการประหยัดพลังงานคูณด้วยปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ทั้งปีจะได้เชื้อเพลิงที่ประหยัดได้ต่อปี
ตารางที่ 6.6 ร้อยละการประหยัดพลังงานเมื่อลดความดันการผลิตไอน้ำ
ตัวอย่างการหาผลการประหยัดเชื้อเพลิงจากการลดความดันผลิตไอน้ำ
โรงงาน ECON ติดตั้งหม้อไอน้ำขนาด 10 ตันต่อชั่วโมง ใช้น้ำมันเตาซี ปริมาณ 3,000,000 ลิตรต่อปี ปริมาณน้ำป้อนหม้อไอน้ำ 40,500,000 ลิตรต่อปี โดยผลิตไอน้ำที่ความดัน 7 barg อุณหภูมิน้ำป้อน 80 องศาเซลเซียส จากการตรวจสอบพบว่า อุปกรณ์ในระบบต้องการความดันทำงานสูงสูดเพียง 5 barg โดยมีค่าความดันสูญเสียในระบบส่งจ่ายไอน้ำ 0.5 barg จะหาว่าโรงงานสามารถลดความดันการผลิตไอน้ำลงได้เท่าใดและสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้เท่าใด?
| จากสมการที่ 6.5 | ||
| ความดันไอน้ำใหม่ที่ผลิต |
=
|
5.0 + 0.5 |
|
=
|
5.5 barg |
จากตารางที่ 6.6 ที่อุณหภูมิน้ำป้อน 80 องศาเซลเซียส ความดันไอน้ำก่อนปรับลด 7.0 barg และความดันไอน้ำหลังปรับลด 5.5 barg พลังงานที่สามารถประหยัดได้ร้อยละ 0.360
| คิดเป็นเชื้อเพลิงที่ประหยัดได้ |
=
|
3,000,000 x (0.360/100) |
|
=
|
10,800 L/y |
การนำ Condensate กลับมาใช้งาน
โดย ประพันธ์ รักษ์ไพเศษ บริษัท ไทยสตีมเซอร์วิส แอนด์ ซัพพลาย จำกัด
เมื่อเราผลิตไอน้ำได้จากหม้อน้ำ (Live Steam) แล้วนำไปแลกเปลี่ยนความร้อนที่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนคือ Latent Heat ( Heat Of Condensation ) หลังจากนั้น ไอน้ำจะควบแน่นกลายเป็น Condensate ซึ่งจะถูกนำออกไป ทั้งๆ ที่ตัว Condensate ก็ยังมี ปริมาณความร้อนอยู่คือ Sensible Heat (เป็นเพราะว่ามีค่าความร้อนต่ำกว่าไอน้ำ, อัตราการถ่ายเทความร้อนต่ำกว่าและเป็นฉนวนของการถ่ายเทความร้อนของไอน้ำ) แต่อย่างไรก็ตามปริมาณความร้อน Sensible Heat นี้ สามารถนำกลับมาใช้งานได้อีกในระบบของการใช้งานที่ความดันต่ำกว่า เพราะว่ามันจะเกิด Flash Steam ซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนไอน้ำที่สามารถนำไปถ่ายเทความร้อนได้ (มี Latent Heat ) โดยการใช้ Flash Vessel เป็นตัวแยก Condensate (ที่ความดันขาออกหรือความร้อนกลับ ) ออกไป และนำ Flash Steam ไปใช้งาน โดยที่เราสามารถควบคุมความดันของ Flash Steam ด้วยการใช้ Pressure Reducing Valve ลดความดันของ Live Steam จากความดันสูงมาสู่ความดันใช้งานที่ต่ำกว่าและขณะเดียวกันก็เป็นตัวเพิ่มปริมาณไอน้ำให้เพียงพอกับการใช้งานในกรณีที่ Flash Steam เกิดขึ้นน้อยกว่าการใช้งานหรือเกิดเหตุขัดข้องที่เราต้องหยุดขบวนการผลิตที่ความดันสูง ซึ่งก็จะไม่เกิด Flash Steam เป็นต้นโรงงานในบ้านเรา ได้นำ Condensate กลับมาใช้งานโดยการนำกลับเข้ามาใช้งานที่ห้องหม้อน้ำ เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นการ Recovery ปริมาณน้ำ (Condensate) และเพิ่มอุณหภูมิของ Feed Water เข้าสู่หม้อน้ำเท่านั้น ซึ่งเป็นระบบเปิด (Open Condensate System) ดังรูป A ซึ่งยังมีปริมาณความร้อนสูญเสียไปสู่บรรยากาศอีกมากคือ Flash Steam ไม่ได้นำมาใช้งาน ดังที่เห็นได้ว่าเรามีแต่ Condensate tank และนำ Condensate ไปเข้าหม้อน้ำโดยที่ปล่อย Flash Steam ไปในบรรยากาศ
รูป A: Closed Condensate System: Complete Sensible Heat Recovery
by Installing Three Flash Vessels for Different Pressure Rating
การนำ Condensate หรือ Sensible heat มาใช้งานนั้น ในระบบปิด ( Close Condensate System ) มีการนำ Flash Steam ไปใช้งาน ขอเสนอแนะ 3 แบบถัดไป ตาม รูป B, C และ D
รูป B: Closed Condensate System: Complete Sensible Heat Recovery
by Installing Three Flash Vessels for Different Pressure Rating
รูป C: Closed Condensate System: Complete Sensible Heat Recovery
by Installing Two Flash Vessels for Different Pressure Rating
รูป D: Cloase Condensate System: Sensible Heat Recovery by Thermosiphon Circulation
การคำนวณปริมาณไอน้ำแฟลช (Calculation of Flash Steam)
รูป E: Enthalpy-Pressure Chart for Stream
จากรูป E ทำให้สามารถคำนวณหาปริมาณไอน้ำแฟลชได้จากสูตรต่อไปนี้
| โดยที่ | MD | = ปริมาณไอน้ำแฟลชที่เกิดขึ้น (kg/hr) |
| M | = ปริมาณคอนเดนเสทที่ก่อนเข้าอุปกรณ์ดักไอน้ำ (kg/hr) | |
| hf2 | = ความร้อนสัมผัสก่อนการแฟลช (kJ/kg) | |
| hf4 | = ความร้อนสัมผัสหลังการแฟลช (kJ/kg) | |
| hfg | = ความร้อนแฝงที่ใช้เพื่อการระเหยน้ำอิ่มตัวไปเป็นไอน้ำอิ่มตัวที่ความดันตรงทางออกของอุปกรณ์ดักไอน้ำ (kJ/kg) |
เราอาจหาปริมาณของ Flash Steam ได้โดยง่ายจาก graph ตาม รูป F ซึ่งเป็นค่าที่ได้จากการคำนวณของสูตรข้างต้น
รูป F: Amount of Flash Steam, Revaporization during Flashing of Boiling Condensate
ตัวอย่างที่ 1 จงหาปริมาณไอน้ำแฟลชที่เกิดจากคอนเดนเสทปริมาณ 1 กก. เมื่อความดันเกจตรงทางเข้าและทางออกของอุปกรณ์ดักไอน้ำเท่ากับ 5 บาร์ และ 0 บาร์ ตามลำดับ
วิธีทำ จากรูป F ที่แกนนอน ตรงตำแหน่ง 5 บาร์ ให้ลากเส้นในแนวดิ่งขึ้นไป พบกับเส้นที่เฉียงๆ อยู่แสดงความดันเกจที่ทางออกของอุปกรณ์ดักไอน้ำเท่ากับ 0 บาร์ ตรงจุดนี้ลากเส้นในแนวระดับไปตัดกับแกนแสดงปริมาณไอน้ำแฟลช ในที่นี้ได้คำตอบ 0.11 kg/kg หรือกล่าวได้อีกอย่างหนึ่งคือ ปริมาณไอน้ำแฟลชเท่ากับ 11 เปอร์เซนต์ ของปริมาณคอนเดนเสท
เพื่อเป็นการเปรียบเทียบกับการใช้สูตร จึงได้แสดงด้วยวิธีการใช้ตารางไอน้ำไว้ด้วย
| โดยที่ | M | = ปริมาณคอนเดนเสท | = 1 kg |
| hf2 | = เอนทาลปีของน้ำสมบูรณ์ที่ 5 Bar | = 670.9 (kJ/kg) | |
| hf4 | = เอนทาลปีของการระเหยที่ 0 Bar | = 419.04 (kJ/kg) | |
| hfg | = เอนทาลปีของการระเหยที่ 0 Bar | = 2257 (kJ/kg) | |
| MD | = ปริมาณไอน้ำแฟลชที่เกิดขึ้น (kg/hr) | ||
| แทนค่า | MD | = 1 x (670.9 – 419.04) / 2257 | |
| = 0.11 kg | |||
จากตัวอย่างข้างต้น ทำให้สามารถหาปริมาณไอน้ำแฟลชได้ 2 วิธี คือ จากสูตรและจากแผนภาพ ซึ่งทั้งสองวิธีนี้เป็นคำตอบที่ได้ตามทฤษฎี ส่วนในทางปฏิบัตินั้น จะไม่สามารถได้ปริมาณไอน้ำแฟลชมากเท่ากับที่หาได้จากทางทฤษฎี ทั้งนี้ เนื่องจากเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะมีความร้อนบางส่วนสูญเสียไป เนื่องจากการแผ่รังสี ดังนั้นจึงต้องเผื่อตัวเลขไว้บ้าง จะมากน้อยเท่าไหร่ขึ้นกับระบบการระบายคอนเดนเสทและการเก็บไอน้ำแฟลชโดยเฉลี่ยแล้วในการติดตั้งทั่วๆ ไป ควรจะเผื่อการสูญเสียความร้อนประมาณร้อยละ 5
ตัวอย่างที่ 2 การคำนวณการนำ Condensate หรือความร้อนทิ้งกลับมาใช้งาน
ยกตัวอย่างการคำนวณในการทำ Heat - Recovery จากตัวอย่างรูป D หลังจากที่เราได้ทำการศึกษาระบบการใช้ไอน้ำทั้งหมดของโรงงานแล้ว และคำนวณปริมาณการใช้ไอน้ำของเครื่องจักรได้แล้ว เราอาจแบ่งเป็นกรุ๊ป การใช้งานตามประเภทของความดันใช้งานได้ 3 แบบ เช่น High, Medium และ Low Pressure เช่น ตามรูป G โดยเปรียบเทียบกับระบบ ตัวอย่างรูป A ได้ดังนี้ :-
รูป G: Closed Condensate System: Sensible Heat Recovery by Thermosiphon Circulation
| ที่ความดัน 16 bar.g | สมมุติว่าเราใช้ปริมาณไอน้ำ | = 5000 kg/h |
| ที่ความดัน 5 bar.g | สมมุติว่าเราใช้ปริมาณไอน้ำ | = 2000 kg/h |
| ที่ความดัน 2 bar.g | สมมุติว่าเราใช้ปริมาณไอน้ำ | = 1400 kg/h |
เราใช้ Flash Vessel เพียงตัวเดียวซึ่งจะนำ Flash steam ไปใช้งานที่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่ 2 bar.g และได้ Condensate นำกลับไปที่ Deaerator ซึ่งเราสามารถคำนวณโดยการใช้ steam table ดังนี้ :-
| ที่ 16 bar.g | Specific enthalpy of sensible heat, hf | = 872 kJ/kg |
| ที่ 5 bar.g | Specific enthalpy of sensible heat, hf | = 671 kJ/kg |
| ที่ 2 bar.g | Specific enthalpy of sensible heat, hf | = 2163 kJ/kg |
| ที่ 2 bar.g | Specific enthalpy of Latent heat, hf | = 562 kJ/kg |
ดังนั้น Flash steam ที่เกิดขึ้น เป็นดังนี้ :- (ใช้สูตรที่ 1)
| ที่ High-pressure | MD | = 5000 x ((872-562)/2163) | (ป 14.3%) |
| ที่ High-pressure | MD | = 2000 x ((671-562)/2163) | (ป 5.0%) |
ปริมาณ Flash steam ที่เกิดขึ้นทั้งหมด = 716.6 + 100.8 = 817.40 kg/hr
และปริมาณ Condensate ที่เกิดขึ้น = (5000 - 716.6) + (2000-100.8) = 6182.60 kg/hr
จากปริมาณ Flash steam ที่เกิดขึ้น 817.4 kg/hr เรานำไปใช้ที่ Low-pressure (2 bar.g) และ condensate 6182.6 kg/hr นำกลับเข้าไปในหม้อน้ำโดยการผ่านเข้าไปใน Deaerator ก่อนมาคำนวณปริมาณความร้อนที่สามารถ Recovery ได้ ซึ่งจะเป็นดังนี้
ปริมาณความร้อนที่ได้จาก Flash Steam 817.40 x 2163 = 1,768,036.20 kJ/hr
สมมุติว่าที่ Deaerator เราลดความดันจาก 2 bar.g ไปที่ 0.3 bar.g ซึ่งเป็นความดันใช้งานที่ Deaerator โดยผ่าน Reducing Valve และเราสามารถทำให้การถ่ายเทความร้อนสู่น้ำ (Make-up Water) ที่อุณหภูมิ 35ฐC เพิ่มถึงอุณหภูมิอิ่มตัวของไอน้ำที่ความดัน 0.3 bar.g = 107ฐCC เรามาดู Condensate ที่ปล่อยออกจาก Flash Vessel (ที่ความดัน 2 bar.g จะมีอุณหภูมิอิ่มตัวที่ 134ฐCC ดังนั้นเราจะได้ Heat-Recovery มาส่วนหนึ่ง จากสูตร
| กำหนดให้ค่า | Specific heat ของน้ำ , C | = 1 kCal/kgฐC |
| = 4.187 kH/kgฐC | ||
| ดังนั้น | Q | = 6182.60 x 4.187 x (134 - 107) |
| = 698,936.7 kJ/hr | ||
| ความร้อนที่นำกลับมาใช้ | = 1,768,036.2 + 698,936.7 | |
| = 2,466,972.8 kJ/hr | ||
เปรียบเทียบกับปริมาณความร้อนที่เราสูญเสียไป หากว่าเราทิ้ง Condensate ไปเลยจากจุดใช้งานที่ High และ Medium-pressure ดังนี้ :-
| ปริมาณ Sensible heat ที่ 16 bar.g | = 5000 x 872 | = 4,360,000.0 kJ/hr |
| ปริมาณ Sensible heat ที่ 5 bar.g | = 2000 x 671 | = 1,342,000.0 kJ/hr |
| Total heat content of Condensate | = 5,702,000.0 kJ/hr | |
| Total heat-recovery | = (2,466,972.9 / 5,702,000.0) x 100 | = 43.27% |
หรือถ้าหากเราปล่อย Flash steam ไปในบรรยากาศ และนำแต่ Condensate กลับมาใช้งานเท่านั้นเราจะได้ค่า
Total Condensate heat-recovery = (698,936.7 / 5,702,000.0) x 100 = 12.26%
จึงเห็นได้ว่าปริมาณความร้อนที่เรานำกลับมาใช้โดยการใช้ Flash Vessel แยกเอา Flash Steam มาใช้งานมีเปอร์เซนต์ที่นำกลับมาได้สูงค่ามาก ซึ่งหากมาคำนวณมูลค่าของ Flash Steam นี้เป็นเงินเราจะพบว่า ถ้า Boiler ทำงานตลอด 24 ชั่วโมง และปีหนึ่งทำงาน 300 วัน
| ปริมาณ Flash Steam ที่เกิดขึ้น | = 817.40 x 24 x 300 | = 5,885,280 kg/year |
| หรือปริมาณ | ป 5,800 ton/year |
มูลค่าของ Steam ประมาณ 271 บาทต่อ 1 ton steam (คิดที่น้ำมันเตา 1 lit ผลิต Steam ได้ 14 kg, ราคาน้ำมันเตาลิตรละ 3.80 บาท
ในปีหนึ่งเราสามารถประหยัดเงินได้ถึง ป 5,800 x 271 ป 1,571,800.- บาท
ท่านจะมีส่วนร่วมในการอนุรักษ์พลังงานอย่างไร
ในสภาวะเศรษฐกิจปัจจุบันที่มีผลกระทบต่อทุกคนในประเทศไทยเป็นอย่างมาก การประหยัดค่าใช้จ่ายจะเป็นสิ่งแรกที่ทุกฝ่ายเร่งดำเนินการโดยเฉพาะค่าใช้จ่ายในส่วนของพลังงานถือเป็นค่าใช้จ่ายหลักของโรงงานทุกๆ แห่ง การที่จะสามารถใช้ให้ได้ประโยชน์มากที่สุด และยังได้มีส่วนร่วมในการอนุรักษ์พลังงาน อีกทางหนึ่ง
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่ถูกต้องทำอย่างไร
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิง จัดว่าเป็นปัจจัยสำคัญอย่างหนึ่ง ในระบบการเผาไหม้ของ Burner กล่าวคือ การทำงานของ Burner และการเผาไหม้จะอยู่ในสภาวะที่ดี และสมบูรณ์ได้นั้นขึ้นอยู่กับการจัดระบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่ดี ซึ่งจะครอบคลุมตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการเลือกขนาดของอุปกรณ์ต่างๆ ที่ถูกต้องและเหมาะสม
ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงประกอบด้วยส่วนสำคัญใหญ่ 2 ส่วน คือ
1. Ring Main System
2. Fuel oil Economizer
ท่านทราบเรื่องกำหนดคุณภาพของน้ำมันเตาหรือไม่
ระบบ Ring Main System ทำหน้าที่จ่ายน้ำมันเชื้อเพลิงจากถังเก็บ ไปยังระบบ Burner ด้วยอัตราการไหลที่สม่ำเสมอ ความดันคงที่ลดความหนืดและกรองสิ่งสกปรกของน้ำมันเชื้อเพลิงก่อนนำไปเผาไหม้
จากการศึกษาพบว่าเราสามารถนำความร้อนจากไอเสียที่ออกจาก Boiler นำมาใช้อุ่นน้ำมันเตาโดยการออกแบบอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำมันเตากับไอเสียพร้อมทั้งติดตั้งชุดควบคุมอุณหภูมิของน้ำมันเตาให้อยู่ในจุดที่เหมาะสมซึ่งโดยธรรมชาติน้ำมันเตาจะมีความหนืดสูงที่อุณหภูมิต่ำและความหนืดจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สำหรับน้ำมันเตาอุณหภูมิที่พอเหมาะสำหรับการหมุนเวียนในระบบ Ring Main ควรจะมีค่าประมาณ 50-60ฐC โดยการใช้ Thermostat มาควบคุมการทำงานของมอเตอร์ปิด-เปิด Damper ในที่นี้เรียกอุปกรณ์นี้ว่า "Fuel Oil Economizer"
ท่านจะสามารถลดค่าใช้จ่าย ในการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงได้อย่างไร
| 20,000 | 5,200 | 345 | 690 | 1,035 |
| 50,000 | 13,000 | 863 | 1,726 | 2,589 |
| 75,000 | 19,500 | 1,295 | 2,590 | 3,885 |
| 100,000 | 26,000 | 1,726 | 3,452 | 5,180 |
| 125,000 | 32,500 | 2,158 | 4,316 | 6,474 |
| 150,000 | 39,000 | 2,589 | 5,178 | 7,767 |
| 200,000 | 52,000 | 3,452 | 6,904 | 10,356 |
หมายเหตุ
* ผลต่างของราคาน้ำมันเตา A กับ C ต่างกัน = 0.26 บาท/ลิตร (ที่มา: การปิโตรเลียมแห่งประเทศไทย: ณ เดือนธันวาคม 2540)
* ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย = 2.50 บาท (โดยประมาณ) (ที่มา: จากอัตราค่าไฟฟ้าสำหรับโรงงาน ซึ่งรวมค่า Demand Charge)
ตัวอย่าง
โรงงาน ก. มีปริมาณการใช้น้ำมัน = 100,000 ลิตร/เดือน
| (1) ค่าใช้จ่ายที่ลดลงจากการเปลี่ยนน้ำมันเตา A เป็น C | = ผลต่างของราคาน้ำมัน x ปริมาณน้ำมันที่ใช้ |
| = 0.26 x 100,000 | |
| = 26,000.- บาท/เดือน --------(1) | |
วิธีการคำนวณหาค่าไฟของ Heater เมื่อเราทราบปริมาณน้ำมันที่ใช้และอุณหภูมิที่เราต้องเพิ่มสูตรการคำนวณหาปริมาณความร้อน (Q)
| เมื่อ | m | = ปริมาณของน้ำมันที่ใช้ ซึ่งในตัวอย่างนี้ = 100,000 Litre/เดือน |
| Cp | = ค่าความจุความร้อนจำเพาะของน้ำมัน = 0.6 kCal/kgฐC | |
| T | = ผลต่างของอุณหภูมิที่เราต้องการเพิ่มซึ่งในตัวอย่าง = 30ฐC | |
| P | ค่าความหนาแน่นของน้ำมันเชื้อเพลิง = 0.99 kg/litre | |
| ปริมาณความร้อนที่ใช้ (Q) | = 100,000 x 0.6 x 30 x 0.99 | |
| = 1,782,000 kCal/เดือน | ||
แปลงหน่วย จากปริมาณความร้อน ให้เป็นกำลังงาน เพื่อหาจำนวนหน่วยของกำลังการใช้ไฟฟ้า
| โดย 1 kW-kCal | = 860 |
| จำนวนหน่วยที่ต้องใช้จะมีค่า 1 kW | = ปริมาณความร้อนที่ใช้ (Q)/860 |
| = 1,782,000/860 | |
| = 2,072.09 kW-hr/เดือน |
จากค่าไฟฟ้าต่อหน่วย = 2.50 บาท ค่าไฟที่เราสามารถลดลง จากการใช้ Economizer อุ่นน้ำมันเตาแทนการใช้ Heater
= จำนวนหน่วย x ค่าไฟต่อหน่วย
= 2,072.09 x 2.50
= 5,180.23 บาท/เดือน --------(2)
จาก (1) และ (2) หากโรงงานของท่าน เปลี่ยนน้ำมันเตาจาก A เป็น C และนำ Economizer เพื่ออุ่นน้ำมันเตา แทนการใช้ Heater ไฟฟ้า ท่านจะสามารถลดค่าใช้จ่ายลงได้ ดังนี้
| (1) ค่าน้ำมันเตาที่ลดลง | = | 26,000 | บาท | |
| (2) ค่าไฟฟ้าที่ลดลงโดยประมาณ | = | 5,180 | บาท | |
| รวมค่าใช้จ่ายที่ลดลงทั้งหมด | = | 31,180 | บาท/เดือน | |
| ในระยะเวลา 1 ปี ท่านสามารถลดค่าใช้จ่ายได้ | = | 12 x 31,180 | ||
| = | 374,160 | บาท/ปี |
จากตารางและตัวอย่างจะเห็นได้ว่าเราสามารถประหยัดค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก ทั้งในส่วนของการที่เปลี่ยนชนิดจากน้ำมันเตา A เป็นน้ำมันเตา C ซึ่งราคาถูกกว่า นอกจากนั้นการที่เราใช้ Economizer แทน Heater ไฟฟ้า เรายังสามารถลดค่าใช้จ่ายในส่วนของค่าไฟฟ้าและยังมีส่วนร่วมในการประหยัดพลังงานไฟฟ้า ตามพระราชบัญญัติการส่งเสริมการอนุรักษ์พลังงาน
สิ่งที่ท่านจะได้รับจาก การติดตั้งระบบน้ำมันเชื้อเพลิงที่ถูกต้อง
1. สามารถรักษาอัตราการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงได้อย่างสม่ำเสมอ
2. สามารถควบคุมแรงดันของน้ำมันเชื้อเพลิงให้พอเหมาะกับการใช้งานของ Burner
3. สามารถควบคุมแรงดันของน้ำมันเชื้อเพลิงในระบบให้คงที่และเหมาะสมกับการใช้งาน
4. ช่วยยืดอายุการทำงานของ Oil Pump ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของ Burner
5. ลดปัญหาน้ำมันเชื้อเพลิงแข็งตัวในระบบ โดยเฉพาะในช่วงอากาศเย็น
6. เป็นการนำเอาความร้อนเหลือทิ้งจากไอเสียมาใช้ให้เกิดประโยชน์
7. ลดภาระค่าน้ำมันเชื้อเพลิงโดย การเปลี่ยนชนิดของน้ำมันเชื้อเพลิงจากน้ำมันเตาเกรด A มาเป็นเกรด C และใช้ได้ตลอดทั้งปี
8. ช่วยลดภาระค่าไฟฟ้าในการอุ่นน้ำมันเตา ก่อนเข้าสู่ Burner
|
การเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดย ประพันธ์ รักษ์ไพเศษ บริษัท ไทยสตีมเซอร์วิส แอนด์ ซัพพลาย จำกัด  ความร้อน เป็นพลังงานที่สำคัญอย่างหนึ่ง ที่ใช้ในขบวนการผลิตของอุตสาหกรรมต่างๆ โดยทั่วไปพลังงานความร้อนจะได้จากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในที่ที่มีออกซิเจนเพียงพอและอุณหภูมิเหมาะสม การนำความร้อนไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ให้เกิดประโยชน์สูงสุด (ประสิทธิภาพสูงสุด) จะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่สำคัญ 2 ส่วนคือ ส่วนของการเผาไหม้ และ ส่วนของการนำความร้อนไปใช้งาน การเผาไหม้ถือเป็นองค์ประกอบที่มีผลต่อการนำความร้อนไปใช้งานมาก เพราะหากการเผาไหม้เกิดไม่สมบูรณ์ก็เท่ากับว่าเชื้อเพลิงบางส่วนถูกทิ้งไปโดยไม่เกิดการเผาไหม้ ดังนั้น เป้าหมายของประสิทธิภาพสูงสุดในส่วนของการเผาไหม้คือ การทำให้เชื้อเพลิงที่ใช้ถูกเผาไหม้หมด การนำความร้อนไปใช้งาน ในอุตสาหกรรมความร้อนที่ได้จาก การเผาไหม้เชื้อเพลิงสามารถนำไปใช้ทั้งทางตรงคือ การให้ความร้อนกับเครื่องจักรโดยตรงหรือทางอ้อมคือ มีตัวกลางในการพาความร้อนไปสู่เครื่องจักร เช่น ไอน้ำ น้ำร้อน น้ำมันร้อน อากาศร้อน เป็นต้น ดังนั้น เป้าหมายของประสิทธิภาพสูงสุดในส่วนของการนำความร้อนไปใช้งาน คือ ความสามารถในการใช้ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ได้สูงสุด เชื้อเพลิงและการเผาไหม้ การเผาไหม้ เป็นปฏิกิริยาเคมีประเภทหนึ่ง ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างสารต่าง ๆ กับออกซิเจนในอากาศ เกิดเป็นสารประกอบของออกซิเจน (ออกไซด์) ซึ่งในการเกิดปฏิกิริยาเคมีนี้ จะให้ความร้อนออกมา โดยทั่วไปเชื้อเพลิงจะประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้ คาร์บอน (C), ไฮโดรเจน (H2), ออกซิเจน (O), ซัลเฟอร์ (S), ไนโตรเจน (N), น้ำ H2O และเถ้า การเผาไหม้จะเกิดดังต่อไปนี้
สำหรับไนโตรเจน สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเกิดเป็นสารประกอบไนโตรเจนออกไซด์ แต่เกิดในปริมาณที่น้อยมากคือ ในล้านส่วน ดังนั้น ในแง่การเผาไหม้ ถือว่าไม่เกิดการเผาไหม้ จากสมการการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจะเห็นว่าไอเสียที่เกิดขึ้นจะประกอบด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2), น้ำ (H2O) และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ในทางปฏิบัติอาจเกิดการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงไม่สมบูรณ์ ทำให้สารคาร์บอนในเชื้อเพลิงเกิดเป็นเขม่า ซึ่งเป็นคาร์บอนที่ไม่เผาไหม้หรือคาร์บอนมอนน็อกไซด์ (CO) ซึ่งเป็นสารประกอบของคาร์บอนที่ยังเผาไหม้ไม่สิ้นสุด ผลผลิตทั้งสองตัวนี้ถือเป็นเชื้อเพลิงส่วนที่เผาไหม้ไม่หมดที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ การตรวจวัดการเผาไหม้ สภาวะที่เหมาะสมในการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวและก๊าซควรมีออกซิเจนส่วนเกิน 10–30% ถ้ามีออกซิเจนน้อยจะทำให้การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ เกิดเขม่าคาร์บอนมาก แต่ถ้าใช้ออกซิเจนมากจะทำให้ปริมาณไอเสียมากเกินความจำเป็นทำให้ความร้อนบางส่วนสูญเสียไปกับไอเสียส่วนเกิน ดังนั้น ในการตรวจวัดการเผาไหม้จะทำการวัดค่าต่างๆ ดังนี้ 1) วัดปริมาณเขม่า เป็นการตรวจวัดเขม่าคาร์บอนที่เหลือจากการเผาไหม้ โดยการใช้เครื่องสูบก๊าซไอเสียผ่านแผ่นกรอง (รูปที่ 1) เขม่าคาร์บอนที่ตกค้างในไอเสียจะถูกจับอยู่บนแผ่นกรอง จากนั้นนำแผ่นกรองที่ผ่านการตรวจวัดไปเทียบกับแผ่นตัวอย่างมาตรฐาน ซึ่งให้ค่าระดับคาร์บอนตกค้างบนแผ่นกรอง ตั้งแต่ระดับ 0 ซึ่งเป็นระดับที่มีเขม่าคาร์บอนตกค้างน้อยมาก จนถึงระดับ 9 ซึ่งเป็นระดับที่มีการตกค้างมาก เกณฑ์การยอมรับ ถ้าค่าเปรียบเทียบอยู่ในระดับ 0 ถึง 1 ถือว่าการเผาไหม้อยู่ในเกณฑ์ดี ถ้าค่าเปรียบเทียบอยู่ในระดับ 2 ถึง 3 ถือว่าการเผาไหม้อยู่ในเกณฑ์พอใช้ ถ้าสูงกว่า 3 ถือว่าใช้ไม่ได้ โดยทั่วไป การเผาไหม้ควรปรับให้ค่าเขม่าที่ตรวจวัดได้อยู่ในระดับ 0 ถึง 1 ในกรณีที่ค่าเขม่าสูงกว่าระดับ 3 อาจเกิดจากสาเหตุ 2 ประการ คือ 1. ออกซิเจนไม่เพียงพอ แก้ไขโดยการเพิ่มอากาศ แต่อากาศส่วนเกินไม่ควรสูงกว่า 30% 2. อุปกรณ์ที่เกี่ยวเนื่องกับการเผาไหม้ผิดปรกติหรือชำรุดสึกหรอ แก้ไขโดยการซ่อมแซมอุปกรณ์ หรือเปลี่ยนใหม่  รูปที่ 1 อุปกรณ์ตรวจวัดเขม่า 2) วัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นการตรวจวัดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในไอเสีย โดยวิธีทางเคมี (รูปที่ 2) หรือวิธีทางอิเล็คทรอนิกส์ (รูปที่ 3 ) ค่าที่วัดได้จะนำไปใช้ในการคำนวณหาปริมาณอากาศ (ออกซิเจน) ส่วนเกินของการเผาไหม้ซึ่งสามารถใช้สูตรอย่างง่าย คือ
กรณีตัวอย่าง ถ้าใช้น้ำมันเตาเป็นเชื้อเพลิงเผาไหม้แล้ววัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในไอเสียได้ 12.5% สามารถคำนวณหาปริมาณอากาศส่วนเกินได้ คือ
 รูปที่ 2 อุปกรณ์ตรวจวัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทางเคมี  รูปที่ 3 อุปกรณ์ตรวจวัดไอเสียทางอิเล็คทรอนิกส์ 3) วัดอุณหภูมิไอเสีย เป็นการวัดอุณหภูมิของไอเสียที่ปล่อยทิ้งสู่อากาศ ค่าอุณหภูมิของไอเสียจะสัมพันธ์กับปริมาณความร้อนที่สูญเสียไปกับไอเสีย ประสิทธิภาพการเผาไหม้ ในการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะมีการสูญเสียความร้อนไปกับไอเสียที่ปล่อยทิ้ง ปริมาณความร้อนสูญเสียจะขึ้นอยู่กับอัตราปริมาณไอเสียที่ปล่อยทิ้งและอุณหภูมิของไอเสีย ดังนั้น การปรับแต่งอากาศส่วนเกินสำหรับการเผาไหม้ให้เหมาะสมเป็นการลดอัตราปริมาณไอเสียที่ปล่อยทิ้งเท่ากับเป็นการลดการสูญเสียความร้อน  รูปที่ 4 กราฟความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์การสูญเสียกับอุณหภูมิไอเสียและอากาศส่วนเกินของน้ำมันเตา สรุป แนวทางการประหยัดพลังงานเบื้องต้น ในส่วนของการเผาไหม้มีขั้นตอนอย่างง่าย 3 ขั้นตอน คือ 1) ดูแลการเผาไหม้ให้เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์โดยการตรวจวัดระดับเขม่าคาร์บอนในไอเสียให้อยู่ในเกณฑ์มาตรฐาน ถ้าระดับเขม่าคาร์บอนสูงเกินกำหนด อาจเกิดจากการปรับแต่งอากาศไม่ถูกต้องหรืออุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ชำรุด, เสียหาย, ผิดปกติ 2) ปรับแต่งอากาศส่วนเกินให้ถูกต้องเหมาะสมกับเชื้อเพลิงแต่ละชนิด โดยการตรวจวัดปริมาณเปอร์เซ็นต์คาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับเชื้อเพลิงของเหลวอากาศส่วนเกินที่เหมาะสมมีค่า 20–25%, เชื้อเพลิงก๊าซอากาศส่วนเกินที่เหมาะสมมีค่า 15–20% 3) ตรวจวัดอุณหภูมิไอเสียที่ปล่อยทิ้ง ควรตรวจสอบเครื่องจักรหรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในกรณีที่อุณหภูมิไอเสียสูงขึ้น น้ำและไอน้ำ
โดย นิตยา จันตัน วิศวกร สถานจัดการและอนุรักษ์พลังงาน มหาวิทยาลัยเชียงใหม่  น้ำ ถือว่าเป็นปัจจัยพื้นฐานของการดำรงชีวิตของมนุษย์อย่างเราๆ ท่านๆ ทุกคน และคุณสมบัติทั่วไปของน้ำ ก็ทราบกันเป็นอย่างดีว่าเป็นของแข็งก็ได้ เป็นของเหลวและก๊าซก็ได้ ซึ่งการใช้ประโยชน์ในแต่ละสถานะนั้นก็แตกต่างกันไป หากแต่ในบทความนี้ คงจะกล่าวถึงแต่เฉพาะการใช้ประโยชน์เพียงสถานะก๊าซเท่านั้น หรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ไอน้ำ ถ้าถามว่าทำไมจึงต้องใช้ไอน้ำและศึกษาเรื่องไอน้ำ ซึ่งแต่ก่อนใช้ไอน้ำเพียงแค่ประกอบอาหาร แต่ปัจจุบัน เราใช้ประโยชน์จากไอน้ำในรูปแบบของพลังงานความร้อน ซึ่งมีราคาถูก หาง่าย การควบคุมอุณหภูมิ และความดันเป็นไปได้ง่าย และ ใน อุตสาหกรรมบางชนิด ไอน้ำ ถือเป็นปัจจัยหลักที่มีความสำคัญมากด้วย เช่น อุตสาหกรรมการทำบะหมี่ อุตสาหกรรมย้อมผ้า เป็นต้น ดังนั้น จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องศึกษา ไอน้ำและการใช้ไอน้ำ เพื่อใช้ประโยชน์ของไอน้ำให้ได้คุ้มค่าที่สุด และจะทำให้ต้นทุนในการผลิตต่ำที่สุดด้วย สิ่งที่เราจะนำประโยชน์จากไอน้ำมาใช้นั้น คือ ปริมาณพลังงานรวม ที่เกิดขึ้นโดยความดันและอุณหภูมิ ณ สถานะไอน้ำ หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า "เอ็นธาลปี" (Enthalpy) แต่จะนำ "เอ็นธาลปีจำเพาะ" (Specific Enthalpy) หรือ เอ็นธาลปี (ปริมาณพลังงาน) ของมวลสารหนึ่งหน่วย ( 1 กิโลกรัม) ปกติมักใช้หน่วยนี้ว่า kJ/kg มาใช้ในการคำนวณ ความจุความร้อนจำเพาะ (Specific Heat Capacity) คือ หน่วยวัดความสามารถของวัตถุในการดูดซึมความร้อนนั่นคือ ปริมาณของพลังงาน (จูล) ที่ต้องการทำให้สาร 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส หน่วยที่ใช้คือ kJ/kg ฐC (น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะ 4.186 kJ/kg ฐC) ความดันสัมบูรณ์และความดันเกจ (Absolute Pressure and Gauge Pressure) ความดันสัมบูรณ์ คือ ระดับความดันที่อยู่เหนือกว่าสภาพการปราศจากความดันในสูญญากาศสัมบูรณ์ตามทฤษฎี ศูนย์สัมบูรณ์ เช่น ความดันบรรยากาศที่มีค่าเท่ากับ 1.013 บาร์สัมบูรณ์ (Bar abs.) ที่ระดับน้ำทะเล ความดันเกจคือความดันที่ปรากฏขึ้นที่เครื่องวัดความดันมาตรฐาน ซึ่งติดอยู่กับระบบไอน้ำ ความดันเกจเป็นความดันที่อยู่ในระดับเหนือกว่าความดันบรรยากาศ ตรงจุดเลขศูนย์ที่หน้าปัทม์ของเครื่องวัดจึงมีค่าโดยประมาณเท่ากับ 1.013 บาร์สมบูรณ์ ดังนั้นความดัน 3 บาร์สมบูรณ์ จึงประกอบด้วยความดันเกจ 1.987 บาร์บวกกับความดันบรรยากาศ 1.013 บาร์ ( 1 บาร์ เท่ากับ 100 kPa ) ความร้อนและการถ่ายเทความร้อน (Heat and Heat Transfer) การถ่ายเทความร้อนนั้น จะ ใช้การไหลของเอ็นธาลปีจากสสารหนึ่งที่มีอุณหภูมิสูงไปยังอีกสสารหนึ่งที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า เมื่อนำสสารทั้งสองมาสัมผัสกัน เมื่อทุกท่านทำความรู้จักความหมายของบางคำที่สำคัญแล้ว ต่อไปเราจะศึกษาว่าจะนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์อย่างไร…..ความดันที่เกิดขึ้นโดยบรรยากาศในขณะที่น้ำเดือด ณ อุณหภูมิ 100ฐC เท่ากับ 1.01325 บาร์ ซึ่งใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศ 1 บาร์ หากน้ำในหม้อไอน้ำร้อนขึ้นจนเกิดไอน้ำ ไอน้ำนั้นจะก่อตัวขึ้น แล้วความดันของไอน้ำและความดันของน้ำก็จะเพิ่มมากขึ้น และถ้ามีไอน้ำเพิ่มขึ้นมากๆ ก็จะต้องดันหม้อไอน้ำ ดังนั้นเราสามารถนำความดันนี้ไปใช้ประโยชน์ แล้วปล่อยให้ไอน้ำภายใต้ความดันพุ่งไปยังเครื่องอุปกรณ์อะไรบางอย่าง ชนิดที่ทำให้สามารถควบแน่นเป็นน้ำได้ โดยยังมีความดันอยู่เช่นเดิมแล้ว จึงนำน้ำที่ควบแน่นแล้วนี้ไหลต่อไปยังหม้อไอน้ำอีกครั้งหนึ่ง หม้อไอน้ำจะทำงานด้วยความดันที่สูงกว่าความดันบรรยากาศ อุณหภูมิของน้ำอิ่มตัวและของไอน้ำก็จะสูงกว่า 100ฐC เช่น ถ้าความดันเท่ากับ 10 บาร์สมบูรณ์ อุณหภูมิของน้ำอิ่มตัวก็จะเท่ากับ 180ฐC ซึ่งถ้าอุณหภูมิสูงๆ จะทำให้น้ำได้รับปริมาณ "เอ็นธาลปีของน้ำอิ่มตัว" มากขึ้น ในอีกทางหนึ่งเอ็นธาลปีของการกลายเป็นไอน้ำที่จำเป็นต้องใช้ในการทำให้น้ำอิ่มตัวกลายเป็นไอนั้นจะลดลงในขณะที่ความดันเพิ่มขึ้น โมเลกุลของไอน้ำในความดันสูงๆ จะเกาะกลุ่มกันอยู่หนาแน่นกว่า และปริมาณพลังงานที่ต้องการเพิ่มเติมเพื่อช่วยให้โมเลกุลเหล่านั้นแยกตัวออกจากน้ำก็จะลดน้อยลง ในความดันที่สูงมากๆ ประมาณเหนือกว่า 221 บาร์ ระดับพลังงานของโมเลกุลไอน้ำก็จะมีค่าเท่ากันกับระดับพลังงานของน้ำ และเอ็นธาลปีของการกลายเป็นไอน้ำก็จะเหลือเพียงศูนย์ อีกสิ่งหนึ่งคือ ปริมาตร ซึ่งปริมาตรของมวลสารใดๆ ย่อมขึ้นอยู่กับความดัน ณ ความดันบรรยากาศ ไอน้ำ 1 kg จะมีปริมาตรเท่ากับ 1.673 ลูกบาศก์เมตร ณ ความดัน 10 บาร์สมบูรณ์ ไอน้ำ 1 kg เท่ากันนั้นจะมีปริมาตรเพียง 0.1943 ลูกบาศก์เมตรเท่านั้น ปริมาตรของไอน้ำ 1 kg ณ ความดันระดับใดระดับหนึ่งเรียกว่า ปริมาตรจำเพาะ ( Specific Volumne , vg)  รูปที่ 1 ไอน้ำอิ่มตัวแห้ง – ความดัน / ปริมาตรจำเพาะ ลักษณะของไอน้ำที่จะนำไปใช้นั้นก็มีไอน้ำแห้งและไอน้ำเปียก ความแตกต่างของทั้งสอง คือ ไอน้ำอิ่มตัวแห้งคือ ไอน้ำที่กลายเป็นไอโดยสิ้นเชิงจนไม่มีหยดน้ำหรือละอองน้ำ ซึ่งเป็นของเหลวปนอยู่ด้วยเลย ซึ่งในทางปฏิบัตินั้น ไอน้ำมักจะมีหยดน้ำเล็กๆ ปนอยู่ด้วยซึ่งทำให้ ไม่ใช่ไอน้ำอิ่มตัวและแห้ง ซึ่งก็เป็นเรื่องที่สำคัญมากเรื่องหนึ่ง ดังนั้น ไอน้ำเปียก คือ ไอน้ำที่ยังมีหยดน้ำหรือละอองน้ำปนอยู่ยกตัวอย่างเช่น เราจะสามารถคำนวณหาเอ็นธาลปีจำเพาะของไอน้ำที่ 7 บาร์ ซึ่งมีอัตราส่วนการแห้ง 0.95 ได้ดังนี้ ไอน้ำเปียก 1 kg จะมีเอ็นธาลปีของน้ำอิ่มตัวอยู่เต็มที่แต่เนื่องจากไอน้ำแห้ง 0.95 kg มีน้ำปนอยู่ด้วย 0.05 kg ปริมาณเอ็นธาลปีของการกลายเป็นไอน้ำจึงมีอยู่เท่ากับ 0.95 เท่านั้น เพราะฉะนั้นเอ็นธาลปีจำเพาะของไอน้ำจึงเท่ากับ
 รูปที่ 4 กราฟแสดงอุณหภูมิ - เอ็นธาลปี/ฐC ถ้าสังเกตกราฟจากรูปที่ 4 จะพบว่า การเปลี่ยนสภาพจากน้ำเป็นไอน้ำ และผลของการเพิ่มเอ็นธาลปีที่มีต่อสภาพทั้งสองอย่าง เส้นดิ่งแสดงอุณหภูมิ เส้นนอนคือ เอ็นธาลปี ที่แบ่งออกามระดับอุณหภูมิในช่วงที่มีการเพิ่มเอ็นธาลปีเข้าไปพื้นที่ที่ต่ำกว่าแนวเส้นเหล่านั้นในกราฟก็คือ เอ็นธาลปีที่จุด A ในกราฟ น้ำในขณะที่มีอุณหภูมิ 0ฐC มีเอ็นธาลปีเท่ากับ 0 ขณะที่การเพิ่มเอ็นธาลปีเข้าไป อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นไปตามแนวเส้น AB จุด B คือจุดอิ่มตัว หรือจุดเดือด T1 ซึ่งเป็นไปตามระดับความดันในระบบ จากจุด B ถึงจุด C เอ็นธาลปีของการกลายเป็นไอน้ำจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่อุณหภูมิอยู่คงที่ในระดับ T1 ถ้ามีการเพิ่มเอ็นธาลปีเลยจุด C ขึ้นไป ก็จะทำให้อุณหภูมิของไอน้ำเพิ่มขึ้น เช่น หากว่าเพิ่มอุณหภูมิขึ้นไป จนถึงระดับ T2 ที่จุด D บริเวณของกราฟทางด้านขวามือของเส้น C-D นั้นก็คือ ไอร้อนยวดยิ่งนั่นเอง T2 คือ อุณหภูมิของไอร้อนยวดยิ่ง และจาก T2 ถึง T1 ก็คือ ปริมาณของความร้อนยวดยิ่งที่เพิ่มเติมเข้าไป ความดันของน้ำและไอน้ำที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ปรากฏอยู่ตามเส้น AEFG การนำไอน้ำไปใช้ หม้อไอน้ำ หรือ หม้อน้ำ (Boiler) เป็นอุปกรณ์หนึ่งที่ผู้ต้องการนำพลังงานจากไอน้ำไปใช้นั้นต้องใช้ และมีความสำคัญมากที่สุด จึงต้องมีการดูแลรักษากันเป็นอย่างดี เพราะอาจเกิดอันตรายได้ หลังจากที่ไอน้ำที่ได้จากหม้อน้ำที่ต้มน้ำจนเดือด อุณหภูมิและความดันที่เพิ่มขึ้น ตามที่เราต้องการ ทันทีที่ไอน้ำออกจากหม้อไอน้ำ ไอน้ำจะเริ่มถ่ายทอดเอ็นธาลปีบางส่วนให้แก่พื้นผิวต่างๆ ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าทันที ขณะเดียวกันไอน้ำบางส่วนก็จะควบแน่นเป็นน้ำที่มีอุณหภูมิเท่าๆ กัน กระบวนการเช่นนี้ก็คือ การกลับกันของการเปลี่ยนสภาพจากน้ำไปเป็นไอที่เกิดขึ้นในหม้อน้ำ เอ็นธาลปีของการกลายเป็นไอน้ำคือ ตัวที่ไอน้ำคายออกมาในขณะที่เกิดการควบแน่นกลายเป็นน้ำ  เมื่อไอน้ำผ่านไปตามท่อเรื่อยๆ ก็จะมี น้ำร้อนสะสมมากๆ ขึ้น น้ำเหล่านี้มีชื่อเรียกว่า "คอนเด็นเสท" (Condensate) ซึ่งต้องทำการระบายออก ถ้าไอน้ำในขดท่อควบแน่นเป็นน้ำในอัตราที่รวดเร็วเกินกว่าที่จะระบายคอนเด็นเสทออกไปได้ ส่วนล่างของท่อก็จะเต็มไปด้วยน้ำ เราเรียกอาการนี้ว่า "น้ำขัง" (Waterlogging) ในระยะแรกอุณหภูมิของคอนเด็นเสทจะเท่ากันกับอุณหภูมิของไอน้ำที่กำลังควบแน่น ซึ่งสำหรับผู้ไม่รู้บางท่านก็จะปล่อยให้มีน้ำขังเพราะคิดว่าเมื่อน้ำขังอุณหภูมิเท่ากับไอก็คงไม่เป็นไร แต่แท้จริงแล้วจะทำให้เกิดการสูญเสียอย่างมหาศาลและจะทำให้ขดท่อด้อยสมรรถภาพลงด้วย ถึงแม้ว่าอุณหภูมิของไอน้ำและคอนเด็นเสท ที่เพิ่งเกิดขึ้นจะอยู่ในระดับเดียวกัน แต่อุณหภูมิของคอนเด็นเสทก็จะต้องลดลงไปเรื่อยๆ และยังคงถ่ายทอดเอ็นธาลปีให้แก่ผนังท่อและส่งต่อไปยังผลิตภัณฑ์ที่ต้องการใช้ความร้อน ทำให้ระดับความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำที่ควบแน่นกับผนังท่อลดลงไปและอัตราการไหลของความร้อนก็จะลดต่ำลง ยิ่งไปกว่านั้นภายในเวลาไม่นานก็จะเห็นได้ชัดเจนว่า สัมประสิทธิ์ของการถ่ายเทความร้อนระหว่างน้ำกับผนังท่อนั้นมีอยู่น้อยกว่าระหว่างไอน้ำที่กำลังควบแน่นในขดท่อ ผลของทั้งสองประการนี้หมายความว่า อัตราการไหลของความร้อนของท่อในส่วนที่มีคอนเด็นเสท จะน้อยกว่าในส่วนที่มีไอน้ำเป็นอันมาก และหากว่ายังมีการใช้ไอน้ำที่มีคอนเด็นเสทอยู่จะมีผลเสียที่ตามมาคือ 1. ทำให้การถ่ายเทความร้อนเป็นไปโดยมีอุปสรรคเพราะชั้นบางๆ ของน้ำกลายเป็นตัวต้านทาน 2. น้ำจะวิ่งตามไอน้ำไป ซึ่งมีความเร็วสูงไปกระแทกอัดตามชิ้นส่วนต่างๆ ทำให้เกิดการแตกร้าวได้เพราะน้ำไม่สามารถยุบตัวได้ หรือ เรียกว่า Water Hammer นั่นเอง ขณะที่เอ็นธาลปีของน้ำอิ่มตัว ที่มีอยู่ในคอนเด็นเสทยังคงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ จึงจำต้องระบายน้ำออกจากท่อให้รวดเร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด เพื่อที่จะให้มีที่ว่างมากๆ สำหรับไอน้ำและคอนเด็นเสทที่ระบายออกมานั้นอาจนำกลับไปใช้ประโยชน์ได้อีก และถ้าหากว่า เพื่อการใช้ไอน้ำให้เต็มประสิทธิภาพด้วยนั้น นอกจากจะต้องระบายคอนเด็นเสทแล้ว ยังต้องมองปัญหาของน้ำที่ส่งนำเข้าไปใช้ในหม้อไอน้ำ ว่าอาจมีปัญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้นได้หลายอย่าง แต่ถ้าสรุปตัวปัญหาที่สำคัญจะได้แก่ 1. การเกิดตะกรันในหม้อไอน้ำ 2. การกัดกร่อนและการแตกร้าวของโลหะ 3. การเกิดน้ำประทุและน้ำเป็นฟอง 4. การเกิดสิ่งแปลกปลอมปนอยู่ในไอน้ำ ดังนั้น จึงเป็นเรื่องละเอียดอ่อนและสำคัญเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องดูแลรักษา น้ำ และหม้อน้ำเพื่อการใช้ให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด ประเภทการใช้ไอน้ำ  การนำไอน้ำที่ผลิตออกมาได้จากหม้อไอน้ำนำไปใช้งาน สามารถแบ่งประเภทของการใช้งานได้ 2 ประเภท คือ 1. ใช้ขับเครื่องกังหันไอน้ำ เครื่องจักรไอน้ำอันเป็นเครื่องจักรต้นกำลัง 2. ใช้เป็นตัวถ่ายเทความร้อน ซึ่งมี 2 ลักษณะกล่าวคือ ใช้ถ่ายเทโดยตรง เช่น อบนึ่ง ฆ่าเชื้อโรคและใช้โดย อ้อมโดยผ่านเข้าไปในขดแลกเปลี่ยนความร้อน การใช้ไอน้ำในกิจการอุตสาหกรรมในสภาพที่สมบูรณ์ที่สุดคือ การผลิตไอน้ำให้ได้กำลังดันสูงและอุณหภูมิสูงที่สุด แล้วใช้ไอน้ำนั้นไปขับเครื่องกังหันไอน้ำ ฉุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้ามาใช้ ส่วนไอเสียที่ได้จากเครื่องกังหันจะเป็นไอน้ำความดันต่ำ นำไปถ่ายเทความร้อนที่ได้จากการกลั่นตัว กลับไปใช้เป็นน้ำป้อนในหม้อไอน้ำได้อีก ซึ่งจะสามารถประหยัดเชื้อเพลิงไปได้อีกถึง 80% แต่ในทางปฏิบัติจริงๆ ไม่สามารถกระทำได้เนื่องจาก 1. อุตสาหกรรมขนาดเล็ก 2. หม้อไอน้ำผลิตไอน้ำความดันสูงมีราคาแพงมาก 3. ระบบไอน้ำซับซ้อนและมีการลงทุนสูง ดังที่ได้กล่าวมาทั้งหมดข้างต้นนั้น เป็นเพียงส่วนเล็กน้อยในการใช้พลังงานความร้อนจากไอน้ำแต่การใช้พลังงานความร้อนชนิดนี้ทุกๆ ส่วน มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทำการศึกษาอย่างละเอียดเพื่อการใช้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงอยากให้ทุกท่านที่มีความเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานความร้อนจากไอน้ำได้ประโยชน์จากเงินที่ท่านจ่ายไปเพื่อการผลิตไอน้ำขึ้นมาให้ได้มากที่สุดในสภาวะเศรษฐกิจเช่นนี้…… เอกสารอ้างอิง  สไปแร็กซ ซาร์โก, 2538, "หลักสูตรการใช้ไอน้ำ", หน้า 5-14ประเภทของหม้อไอน้ำ
หม้อไอน้ำ คือ อุปกรณ์ที่บรรจุน้ำอยู่ภายในและใส่เชื้อเพลิงเข้าปเพื่อเผาไหม้ให้พลังงานความร้อน แล้วถ่ายเทความร้อนให้น้ำในถัง จนกระทั่งได้ไอน้ำ ที่มีความดันตามที่ต้องการ จึงทำให้ต้องผลิตหม้อไอน้ำเป็นภาชนะความดันเพื่อให้ทนต่อความดันได้ พลังงานจากไอน้ำที่ได้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านความร้อนและกำลังงานในกิจการต่างๆ เช่น การทำน้ำร้อนในโรงแรม การีดผ้าอบผ้าในโรงพยาบาลการผลิตไฟฟ้าในโรงจักรไฟฟ้า และการฆ่าเชื้อในอุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น เมื่อกว่า 2,000 ปีมาแล้ว ฮีโร่ แห่งอเล็กซานเดรียได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ทำงานด้วยไอน้ำ และต่อมาในช่วงเริ่มต้นแห่งการปฏิวัติอุตสาหกรรมในอังกฤษ นิวโคเมนได้นำไอน้ำมาใช้ประโยชน์และพัฒนาให้มีความปลอดภัยและประสิทธิภาพดีขึ้นเป็นลำดับ โดยนักประดิษฐ์หลายท่าน จนกระทั่งในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้มีการผลิตหม้อไอน้ำแบบแพคเกจที่ได้จัดอุปกรณ์ประกอบหม้อไอน้ำให้ไว้อย่างครบถ้วนเพื่อให้สะดวกต่อการติดตั้งและเป็นที่นิยมตราบเท่าทุกวันนี้ โดยทัวไปหม้อน้ำจะประกอบด้วยระบบต่างๆ ดังนี้ ในช่วงเริ่มต้นแห่งการปฏิวัติอุตสาหกรรมในอังกฤษ นิวโคเมนได้นำไอน้ำมาใช้ประโยชน์และพัฒนาให้มีความปลอดภัยและประสิทธิภาพดีขึ้นเป็นลำดับ โดยนักประดิษฐ์หลายท่าน จนกระทั่งในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้มีการผลิตหม้อไอน้ำแบบแพคเกจที่ได้จัดอุปกรณ์ประกอบหม้อไอน้ำให้ไว้อย่างครบถ้วนเพื่อให้สะดวกต่อการติดตั้งและเป็นที่นิยมตราบเท่าทุกวันนี้ โดยทัวไปหม้อน้ำจะประกอบด้วยระบบต่างๆ ดังนี้
หม้อไอน้ำสามารถจำแนกออกด้วยเกณฑ์ต่างๆ เช่น ตามโครงสร้าง ตามขนาด ตามความดันและอุณหภูมิ หรือตามชนิดเชื้อเพลิง เป็นต้นและวิธีจำแนกที่นิยมมาก คือ จำแนกหม้อไอน้ำเป็นชนิดท่อน้ำและท่อไฟโดยดูว่าภายในท่อมีน้ำอยู่หรือมีไฟอยู่ ถ้าท่อมีน้ำอยู่เรียกว่าท่อน้ำถ้าท่อมีก๊าซร้อนอยู่เรียกท่อไฟ หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ ประเภทที่เป็นแพกเกจบอยเลอร์เป็นที่นิยมอย่างสูง มีส่วนสำคัญคือ เปลือกรูปทรงกระบอกที่ภายในมีท่อไฟใหญ่และกลุ่มท่อไฟเล็ก ท่อไฟใหญ่ทำหน้าที่เป็นห้องเผาไหม้ และก๊าซจะไหลไปเรียกว่า กลับที่หนึ่ง ก๊าซสันดาปจะไหลจากห้องเผาไหม้ที่เป็นท่อไฟใหญ่ไปยังท่อไฟเล็ก ซึ่งท่อไฟเล็กสามารถจัดเป็น 2 ถึง 3 กลุ่มเพื่อบังคับการไหลของก๊าซ โดยกลุ่มที่หนึ่งทำหน้าที่เป็นพื้นผิวถ่ายเทความร้อนกลับที่สอง กลุ่มที่สองเป็นที่สาม และกลุ่มที่สามเป็นกลับที่สี่ รอบๆ ท่อไฟใหญ่และท่อไฟเล็กจะล้อมรอบด้วยน้ำที่จะรับความร้อนเพื่อเปลี่ยนสภาพเป็นไอน้ำ โดยทั่วๆไปจะมีขนาดไม่เกิน 12 ตัน/ชั่วโมง และความดัน 10kg/cm2 หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำที่น้ำหมุนเวียนโดยธรรมชาติ มีหลายชนิดประกอบด้วยดรัมและท่อน้ำจำนวนมากมาประกอบกันเป็นวงจรรับความร้อนซึ่งออกแบบเพื่อให้เกิดการหมุนเวียนเป็นธรรมชาติ เหตุผลของการหมุนเวียนของน้ำมันเกิดจากน้ำที่ร้อนจะมีความหนาแน่นน้อยลงคือเบาลงจึงเคลื่อนขึ้นบน แล้วน้ำที่เย็นกว่ามีความหนาแน่นมากกว่าคือ หนักกว่าจะไหลเข้ามาแทนที่ หม้อไอน้ำชนิดดรัมคู่ ดรัมบนมีไอน้ำและน้ำส่วนดรัมล่างมีเฉพาะน้ำ ด้วยโครงสร้างเช่นนี้ ทำให้สามารถผลิตไอน้ำปริมาณมากๆ และความดันสูงๆได้ตั้งแต่ขนาด kg/cm2 ไปถึงีระดับสูงมากๆ ได้ หม้อไอน้ำแบบวันซ์ทรู เป็นแบบท่อน้ำ ประกอบด้วยหม้อเผาไหม้และห้องความร้อน เนื่องจากน้ำที่อยู่ในท่อมีปริมาณน้อย จึงระเหยได้รวดเร็วมักจะสร้างเป็นขนาดเล็กๆ 200 – 2,000 kg/hr. โครงสร้างมักจะเป็นแบบตั้ง มีรูปร่างกะทัดรัด พื้นที่ติดตั้งน้อย ถ้าหากต้องการใช้ไอน้ำจำนวนมากจะนิยมติดตั้งหลายๆ เครื่อง และระบบควบคุมอัตโนมัติรวมเพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน อัตราการผลิตไอน้ำ โดยทั่วไปเวลาพูดถึงคำว่า ขนาดหม้อไอน้ำ มักจะเป็นที่เข้าใจกันว่า หมายถึงอัตราการผลิตไอน้ำของหม้อไอน้ำนั่นคือ ปริมาณไอน้ำที่หม้อไอน้ำนั้นสามารถผลิตได้ต่อหนึ่งหน่วยเวลา อย่างไรก็ตามการกล่าวขึ้นมาลอยๆ เช่น 5 ตัน/ชัวโมง นั้นเป็นตัวเลขคร่าวๆ ถ้าให้ถูกต้องจะต้องมีการกำหนดเงื่อนไขต่างๆ เพิ่มเติม เพื่อให้ผู้ผลิตทุกรายปฏิบัติเป็นแนวทางเดียวกัน โดยเรียกว่า อัตราการผลิตไอน้ำสมมูลย์ ซึ่งเป็นปริมาณไอน้ำอิ่มตัวแห้งในหน่วยกิโลกรัมที่ผลิตขึ้นได้ในหนึ่งชั่งโมงที่อุณหภูมิ 100 o ซ หรืออีกวิธีหนึ่งแสดงเป็นกำลังที่มีอยู่ในไอน้ำในหน่วย kW หรือ MW สิ่งที่พึงเอาใจใส่เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน คือ :
การเผาไหม้เชื้อเพลิง เชื้อเพลิงที่ใช้ในการเผาไหม้ประกอบด้วยเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็ง เช่น ลิกไนต์ ฟืน แกลบ หรือเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลว เช่น น้ำมันก๊าดน้ำมันเตา น้ำมันดีเซล หรือเป็นก๊าซ เช่น ก๊าซธรรมชาติ ก๊าซหุงต้ม ก๊าซชีวมวล ทั้งนี้การใช้เชื้อเพลิงชนิดใดนั้นขึ้นอยู่กับว่าหม้อไอน้ำนั้นได้รับการออกแบบมาใช้กับเชื้อเพลิงชนิดนั้นเท่านั้น หรืออาจจะถูกออกแบบให้ใช้กับเชื้อเพลิงสองชนิด เช่น น้ำมันกับก๊าซ เป็นต้น ผู้ใช้จะเลือกใช้ตามความสะดวกหรือเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นชนิดอื่นไม่ได้ จะต้องศึกษาให้ถี่ถ้วนก่อนที่จะเปลี่ยนเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ซึ่งการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทก๊าซสามารถเผาไหม้ได้ง่ายที่สุด สำหรับการใช้เชื้อเพลิงเหลวในการเผาไหม้นั้นพบว่าในประเทศไทยได้รับความนิยมมากที่สุด การเผาไหม้เชื้อเพลิงเหลวจะใช้หัวเผาชนิดต่างๆ ที่มีความสามารถในการทำน้ำมันให้เป็นฝอยและทำการผสมอณูเล็กๆของเชื้อเพลิงให้ผสมกันอย่างดีกับอากาศ ทั้งนี้เพื่อให้เกิดการสันดาปอย่างสมบูรณ์ การสันดาป คือการออกซิเดชั่นที่สสารปล่อยความร้อนและแสงสว่างออกมา เชื้อเพลิงเหลวประกอบด้วยธาตุที่สันดาปได้เช่น คาร์บอนไฮโดรเจน กำมะถัน และธาตุที่ไม่สันดาป เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน ขี้เถ้าและความชื้นเป็นต้น ธาตุที่สันดาปได้จะทำปฏิกริยากับออกซิเจนในอากาศที่นำเข้าไปผสมและได้สารใหม่ขึ้นมารวมทั้งได้พลังงานความร้อนออกมาด้วย ดังนี้
การสันดาปที่สมบูรณ์จะทำให้ได้พลังงานความร้อนสูงสุด แต่ถ้าการสันดาปไม่สมบูรณ์จะเกิดควันดำ และสูญเสียพลังงานอย่างมาก ในการหาประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำควรจะใช้เครื่องมือวัด โดยอย่างน้อยที่สุดควรจะมีเครื่องมือวัดออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์อย่างใดอย่างหนึ่ง เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิก๊าซทิ้งที่ปล่องควัน อุปกรณ์วัดเขม่า ด้วยอุปกรณ์วัดเหล่านี้ทำให้เราสามารถหาได้ว่าประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำเป็นเช่นไร และการเผาไหม้มีเขม่ามากน้อยเพียงไร
การหุ้มฉนวน หม้อไอน้ำ ปรากฎการณ์ทางธรรมชาติได้แสดงให้เห็นแล้วว่าความร้อนจะถ่ายเทจากที่มีอุณหภูมิสูงไปสู่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าด้วยกระบวนการต่างๆ 3 วิธีคือ การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสีความร้อน ในการใช้งานหม้อไอน้ำ หม้อไอน้ำจะมีอุณหภูมิสูงตั้งแต่ 100 องศาเซลเซียสไปจนเป็น 1000 องศาเซลเซียส อุณหภูมินี้สูงกว่าบรรยากาศรอบๆ จึงทำให้มีการถ่ายเทความร้อนออกจากหม้อไอน้ำสู่บรรยากาศเป็นการสูญเสียพลังงาน ซึ่งยังมีผลเสียตามมาอีก คือทำให้บริเวณโดยรอบร้อนอบอ้าวและถ้าการระบายอากาศไม่ดี ก็จะเป็นการไม่เหมาะที่จะเข้าไปทำงาน ฉนวน คือวัสดุที่นำมาติดตั้งห่อหุ้มพื้นผิวที่ร้อนหรือเย็น เพื่อลดการถ่ายเทความร้อน ฉนวนนอกจากจะช่วยในการประหยัดพลังงานแล้ว ยังช่วยลดอุบัติเหตุโดยป้องกันไม่ให้แตะต้องพื้นผิวที่ร้อนจัดหรือเย็นจัดได้ด้วย ฉนวนมีหลายประเภท จึงต้องเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงาน ในการเลือกชนิดของฉนวนจากเรื่องอุณหภูมิแล้ว ยังมีสิ่งที่ต้องพิจารณามากมายเช่น ติดไฟหรือไม่ กำลังเชิงกลมากน้อยอย่างไร ติดตั้งยากไหม ทนทางอย่างไร ราคาสูงหรือต่ำ โดนน้ำแล้วเสียหรือไม่ และการอมความชื้นเป็นอย่างไร ฉนวนที่ใช้หม้อไอน้ำมักจะเป็นฉนวนใยหินและฉนวนใยแก้ว โดยที่ฉนวนใยหินอุณหภูมิใช้งานปลอดภัย 400-600 o ซ และค่าสภาพการนำความร้อน 0.039 – 0.048 kcal/mh o C ส่วนฉนวนใยแก้ว 300-350 o ซ และ 0.03-0.054 kcal/mh o C เมื่อตัดสินใจฉนวนแบบใดแบบหนึ่งแล้ว อันดับต่อไปต้องพิจารณาเลือกความหนาที่จะใช้โดยควรจะเลือกความหนาขนาดที่เหมาะสมที่สุดโดยจากประสบการณ์และกลไกการตลาดทำให้เรารู้ได้ว่า ถ้าไม่ต้องการสูญเสียพลังงานมากจากการถ่ายเทความร้อน ฉนวนที่เลือกควรหนาซึ่งราคาฉนวนจะแพง แต่ผลที่ได้กลับคืนมาในรูปของเงินมีการประหยัดพลังงานมากขึ้นคิดเป็นจำนวนได้ ดังนั้นความหนาที่ควรเลือกจะต้องทำการคำนวณเพื่อหาความหนาที่เหมาะสมซึ่งเมื่อรวมราคาฉนวนและราคาพลังงานแล้วทำให้เสียค่าใช้จ่ายน้อยที่สุด จะเป็นความหนาที่ควรใช้ ในการติดตั้ง ควรพิจารณาดูว่าจะต้องมีแผ่นสังกะสีหรืออลูมิเนียม มาหุ้มป้องกันฉนวนไหม ฉนวนที่มีกำลังเชิงกลต่ำ อาจจะถูกกดจนเสียรูปทรงได้ จึงสมควรถูกหุ้ม แต่ถ้าเป็นส่วนที่ติดตั้งอยู่ภายในและไม่มีใครมาทำความเสียหายได้ ก็อาจจะไม่ต้องหุ้มโลหะ แต่ก็ต้องพิจารณาอีกว่า ฉนวนจะตกท้องช้างหรือไม่ แล้วหาวิธีรัดหรือรองรับให้ดี ฉนวนที่ติดตั้งกลางแจ้งต้องป้องกันไม่ให้โดนฝน
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
