(energy conservation for industrial...

คมอผรบผดชอบดานพลงงาน (โรงงาน) พ.ศ. 2561

3-1

บทท 3

การอนรกษพลงงานส าหรบ เตาอตสาหกรรม

(Energy Conservation for Industrial Furnace)

ความส าคญของเนอหาวชา

เตาอตสาหกรรมเปนอปกรณทมการใชพลงงานสงมากอปกรณหนงในโรงงานโดยปกต เตาอตสาหกรรมจะมประสทธภาพลงงานต า และมการสญเสยความรอนผานไอเสยในระดบสงหากเราสามารถเขาใจหลกการท างาน สามารถตรวจวด วเคราะหและด าเนนมาตรการอนรกษพลงงานกบเตาอตสาหกรรมไดแลว กจะน าไปสการลดลงของคาใชจายดานพลงงานเปนอยางมาก เตาอตสาหกรรมมใชงานในโรงงานหลายประเภท เชน โรงงานถลงเหลก โรงงานหลอโรงงานรดเหลก โรงงานแกว โรงงานปนซเมนต โรงงานเคม ตลอดจนโรงงานก าจดขยะเปนตน

วตถประสงค 1. รจกเตาประเภทตางๆ ในอตสาหกรรม 2. ทราบปจจยทมผลตอการท างานของเตาอตสาหกรรม 3. เขาใจวธตรวจวดและประเมนประสทธภาพพลงงานของเตาอตสาหกรรม 4. ทราบมาตรการปรบปรงประสทธภาพการใชพลงงานของเตาอตสาหกรรม

ตอนท 3 บทท 3 การอนรกษพลงงานส าหรบเตาอตสาหกรรม

3-2

3.1 บทน า เตาอตสาหกรรมทใชงานอยในโรงงานมความหลากหลาย เตาแตละประเภทมลกษณะและการท างานทแตกตางกนไป นอกจากน เตายงมอณหภมท างานทแตกตางกน (ดงแสดงในตารางท 3.1-1) ซงสงผลใหการใชพลงงานของเตาแตกตางกนไปดวยโดยทวไป เตาอตสาหกรรมทตองการอณหภมสงจะใชพลงงานสงและเกดการสญเสยความรอนสง เมอเทยบกบเตาทมอณหภมใชงานต ากวา

ตารางท 3.1-1 อณหภมท างานของเตาอตสาหกรรม

ประเภทเตา (แยกตามลกษณะการใชงาน) อณหภมภายในเตา (OC)

เตาอบเหลก 600-1,100 เตาหลอมแกว 1,000-1,300 เตาเผาเซรามคส 700-1,100 เตาเผาซเมนต 650-700 เตาเผาก าจดของเสย 650-1,000

3.2 ประเภทของเตาอตสาหกรรม 3.2.1 เตาหลอมไฟฟา เตาหลอมไฟฟาเปนอปกรณทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานความรอนเพอใชหลอมโลหะเตาหลอมไฟฟาทใชอยางแพรหลายในโรงงานอตสาหกรรมประเภทหลอหลอมโลหะไดแกเตาเหนยวน าและเตาอารคไฟฟาการสญเสยพลงงานส าหรบเตาหลอมไฟฟาประกอบไปดวย การสญเสยทางไฟฟา (ระบบจายไฟฟาหมอแปลงไฟฟาคอยลขวอเลคโตรด)

การสญเสยผานผนงเตาโดยการน าความรอน

การสญเสยเนองจาก Slag การสญเสยจากฝาเตาโดยการแผรงส

ก) เตาเหนยวน า (Induction Furnace) เตาเหนยวน าใชในงานหลอมโลหะทงในกลมเหลกและนอกกลมเหลกเตาเหนยวน าจ าแนกไดเปน 2 ประเภทไดแกเตาเหนยวน าแบบไมมแกน (Coreless Type) และเตาเหนยวน าแบบชอง (Channel Type) รปท 3.2-1 แสดงรปรางของเตาเหนยวน าทงสองแบบเตาเหนยวน าแบบไมมแกนมขดลวดพนอยรอบเบาในขณะทเตาเหนยวน าแบบชองมขดลวดพนอยรอบแกนทตดตงอยสวนนอกของเบาหลอม


3-3

เตาเหนยวน าใหความรอนแกโลหะทใชหลอมโดยอาศยการจายไฟฟากระแสสลบแกขดลวดเพอก าเนดสนามแมเหลกเหนยวน าใหเกดกระแสขนทโลหะความตานทานของโลหะทมตอกระแสเหนยวน าเปนแหลงก าเนดความรอนทใชในการหลอมโลหะ

ก. เตาเหนยวน าแบบไมมแกน

ข. เตาเหนยวน าแบบชอง

รปท 3.2-1 เตาเหนยวน า

แรงทเกดจากกระแสไฟฟาเหนยวน าและสนามแมเหลกจะชวยใหน าโลหะกระเพอมการกระเพอมชวยกวนน าโลหะใหเปนเนอเดยวกนโลหะผสมทเตมเขาไปเพอปรบสวนประกอบจะกลมกลนไปกบน าโลหะไดอยางรวดเรวและทวถงอยางไรกตามการกระเพอมมผลเสยคอท าใหน าโลหะท าปฏกรยากบออกซเจนไดมากขนและผนงเตาถกกดกรอนไดมากขน


3-4

ก. เตาเหนยวน าแบบไมมแกนความถสง ข. เตาเหนยวน าแบบไมมแกนความถต า

รปท 3.2-2 สมดลพลงงานเตาเหนยวน าแบบไมมแกนความถต าและความถสง [UNIDO]

เตาหลอมเหนยวน ายงสามารถแบงไดตามความถของกระแสไฟฟาทจายใหกบเตาเปนเตาเหนยวน าความถต าซงมความถ 50 หรอ 60 Hz และเตาเหนยวน าความถสงซงมความถมากกวา 500 Hz รปท 3.2-2 แสดงตวอยางสมดลพลงงานของเตาเหนยวน าแบบไมมแกนความถต าและความถสง ระบบระบายความรอนดวยน า (Water cooling system ) เปนสงส าคญ ส าหรบการออกแบบเตาหลอมโลหะโดยการเหนยวน า การระบายความรอนชวยปองกนขดลวดเหนยวน าและฉนวนไมใหเกดความเสยหายจากความรอนไมใชแตเฉพาะชวงเตาท างานเทานน แตรวมถงชวงทเตาหยดท างานดวยและรอใหเตาเยนลง (Cool down) นอกจากนแหลงจายก าลงไฟฟาของเตากตองใชระบบระบายความรอนเชนเดยวกน ซงโดยปกตแลวเตาหลอมโลหะโดยการเหนยวน าจะมระบบเตอนอตโนมตเมอเกดปญหาขน

ความรอนทเกดขนในชนงานโลหะทเราตองการใหความรอนจะขนอยกบปจจยตางๆ ดงน • ขนาดก าลงไฟฟาของเครองใหความรอนโดยการเหนยวน า โดยมขนาดตงแตระดบกโลวตตจนถงระดบหลายเมกกะวตต • คาความตานทานสนามแมเหลก (Reluctance) และคาความตานทานไฟฟา (Resistance) ของชนงานโลหะ • ลกษณะรปรางของขดลวดและชนงาน • ความถของกระแสไฟฟาทปอนเขาขดลวดเหนยวน า โดยอยในชวงตงแต 50 Hz ไปจนถงระดบหลายรอย kHz โดยกระแสไฟฟาทมความถต าจะท าใหเกดการเหนยวน าและความรอนในระดบลกเขาไปในเนอวสด โดยทวไปจะใชกบกระบวนการ เชน การหลอมโลหะ การใหความรอนส าหรบการตขนรป เปนตน สวนกระแสไฟฟาทมความถสงจะท าใหเกดการเหนยวน าและความรอนในระดบตนจากผววสดโดยทวไปใชกบกระบวนการ เชน การอบผวโลหะ การอบใหความรอนชนโลหะขนาดเลก เปนตน


3-5

การใหความรอนและการหลอมโดยการเหนยวน านนจะใชระยะเวลาส นในการท าความรอนและควบคมอณหภมใหไดตามตองการ ประสทธภาพของการถายเทพลงงานโดยรวมประมาณรอยละ 55 - 85 ซงสงกวาการใหความรอนโดยเชอเพลงทมประสทธภาพการถายเทพลงงานโดยรวมประมาณรอยละ15 - 25 เทานน สวนปญหาผลกระทบสงแวดลอมทเกยวกบเตาหลอมทอณหภมสงกคอ มลภาวะจากควนและไอระเหยทเกดขน ซงตองก าจดออกจากพนทท างาน ผปฏบตทท างานในสวนนตองตระหนกวาโลหะทหลอมละลาย สามารถท าใหเกดกาซพษและอาจตดไฟไดเอง เชน แอมโมเนย อะเซตลน ข) เตาอารคไฟฟา (Electric-Arc Furnace) เตาอารคไฟฟามกใชในงานหลอมเหลกกลาเตาอารคไฟฟาใชความรอนทเกดจากการอารคทางไฟฟาเพอหลอมโลหะเตาอารคไฟฟาแบงออกเปน 2 ประเภทไดแกเตาอารคไฟฟาทางออม(Indirect-Arc Furnace) และเตาอารคไฟฟาทางตรง (Direct-Arc Furnace)ส าหรบเตาอารคไฟฟาทางออมการอารคจะเกดขนระหวางขวอเลคโตรด 2 ขวสวนเตาอารคไฟฟาทางตรงการอารคจะเกดขนระหวางขวอเลคโตรดและโลหะทใชหลอมรปท 3.2-3แสดงเตาอารคไฟฟาทางตรง

รปท 3.2-3 เตาอารคไฟฟาทางตรง

3.2.2 เตาหลอมเชอเพลง เตาหลอมเชอเพลงใชความรอนจากการสนดาปหลอมโลหะ ซงจะใชการถายเทความรอนภายในเตาไปยงพนผวโลหะดวยการพาความรอนและการแผรงสจากการเผาไหมของเชอเพลง เตาหลอมเชอเพลงทใชอยางแพรหลายในโรงงานอตสาหกรรมประเภทหลอหลอมโลหะไดแกเตาเบาเตาควโปลาและเตาสะทอนความรอนเตาหลอมเชอเพลงจะมระบบมอเตอรเพอน าอากาศและเชอเพลงเขามาผสมกนส าหรบการสนดาปการสญเสยพลงงานในเตาหลอมเชอเพลงประกอบไปดวย การสญเสยเนองจากการสนดาป การสญเสยเนองจากการถายเทความรอน การสญเสยผานผนงเตา การสญเสยทางปลองหรอการสญเสยในกาซเสย การสญเสยพลงงานในระบบมอเตอร


3-6

ก) เตาเบา (Crucible Furnace) เตาเบามกใชในงานหลอมโลหะนอกกลมเหลกทมปรมาณนอยเตาเบาถอวาเปนเตาหลอมโลหะทเกาแกทสดและมโครงสรางงายทสดรปท 3.2-4 แสดงรปรางของเตาเบาซงประกอบดวยเบาบรรจโลหะทท าจากกราไฟต (Clay-Graphite) หรอซลกอนคารไบด (Silicon-Carbine) และเปลอกทท าจากวสดทนความรอนโดยมเหลกหมอยดานนอกเปลอกดงกลาวท าหนาทกกความรอนจากการสนดาปใหถายเทไปยงเบาใหมากทสดความรอนจากการสนดาปจะไมไดสมผสกบโลหะทใชหลอมโดยตรงแตถายเทโดยผานเบาทบรรจโลหะโดยทวไปแลวเชอเพลงทใชกบเตาเบาไดแกน ามนและกาซอยางไรกตามบางครงอาจใชถานหนหรอถานโคก

รปท 3.2-4 เตาเบา

ข) เตาควโปลา (Cupola Furnace) เตาควโปลาใชในงานหลอมเหลกหลอและใชถานโคกเปนเชอเพลงเตาควโปลามลกษณะเปนแทงเหลกทรงกระบอกแนวตงภายในบดวยวสดทนความรอนทกนของเตาเปนแอง (Well) พกน าโลหะทหลอมเหลวกอนทน าโลหะจะถกจายออกรปท 3.2-5 แสดงรปรางของเตาควโปลา

รปท 3.2-5 เตาควโปลา


3-7

ภายในเตาควโปลาจะบรรจดวยชนของถานโคกหนปน (Limestone) และเหลกทใชหลอสลบกนไปผานทางชองบรรจวสดทดานบนของเตาชนของถานโคกทอยใกลกบรจายลม (Tuyere)จะเกดการสนดาป (เราเรยกเขตนวาเขตสนดาปหรอเขตเพมออกซเจน) ความรอนจากการสนดาปจะหลอมชนของโลหะทอยใกลกบเขตสนดาปโลหะทหลอมเหลวจะไหลลงสแองพกน าโลหะเมอถานโคกชนแรกถกสนดาปจนหมดถานโคกชนถดไปกจะเลอนลงมาแทนทดวยวธนกระบวนการสนดาปและการหลอมกสามารถด าเนนไปไดอยางตอเนองรปท 3.2-6 แสดงตวอยางสมดลพลงงานจากถานโคกของเตาควโปลา

รปท 3.2-6 สมดลพลงงานจากถานโคกของเตาควโปลา ค) เตาสะทอนความรอน (Reverberatory Furnace) เตาสะทอนความรอนใชในงานหลอมโลหะนอกกลมเหลกครงละปรมาณมากๆโครงสรางของเตาสะทอนความรอนจะเปนหองทบดวยวสดทนไฟภายในหองมอางส าหรบบรรจโลหะทใชหลอมหวเผา(Burner) จะฉดเชอเพลงซงเปนน ามนหรอกาซใหมาสนดาปในหองดงกลาวความรอนจากการสนดาปถายเทเขาสโลหะทใชหลอมโดยวธการแผรงสทงจากเปลวไฟโดยตรงและจากเพดานเตาทดดซบความรอนจากเปลวไฟ เตาสะทอนความรอนบางตวอาจมปมหมนเวยนน าโลหะเพอเพมผลผลตลดการใชเชอเพลงและใหน าโลหะผสมเปนเนอเดยวกนมากขนรปท 3.2-7 แสดงลกษณะของเตาสะทอนความรอน

รปท 3.2-7 เตาสะทอนความรอน


3-8

3.3 การตรวจวดการใชพลงงานเตาอตสาหกรรม ดงไดกลาวแลววา เตาอตสาหกรรมเปนอปกรณทใชพลงงานและสญเสยความรอนสง เพออนรกษพลงงานและลดคาใชจายดานพลงงานของเตา เราควรตรวจวดเพอวเคราะหการใชพลงงานของเตาอตสาหกรรม ตารางท 3.3-1 และ 3.3-2 แสดงการตรวจวดและวเคราะหขอมลส าหรบเตาหลอมแบบเชอเพลงและแบบไฟฟาตามล าดบ ส าหรบรปท 3.3-1 แสดงแผนภาพของเตาและต าแหนงทควรท าการตรวจวดเพอการอนรกษพลงงานของเตาหลอมเชอเพลง ตารางท 3.3-1 การตรวจวดวธเกบขอมลและการวเคราะหขอมลเพอการอนรกษพลงงานของเตาหลอมเชอเพลง

ขอมล คาตรวจวด การวเคราะห

1. โลหะบรรจ - มวล ผลไดจากการหลอม (Yield of Melting) ประสทธภาพเตาหลอม

- อณหภม ประสทธภาพเตาหลอม

2. เชอเพลง - อตราการไหล ประสทธภาพเตาหลอมและดชนการใชพลงงาน - อณหภม ประสทธภาพเตาหลอม อณหภมเปนไปตามขอก าหนดของ

หวเผา - ความดน ความดนเชอเพลงเปนไปตามขอก าหนดของหวเผา

3. อากาศ - อณหภม,อตราการไหล ประสทธภาพเตาหลอม

4. ไอเสย - CO2 CO O2 ปรมาณ O2และ CO ไมสงเกนไป, ปรมาณ CO2ไมต าเกนไปพลงงานสญเสยในกาซไอเสย, ประสทธภาพเตาหลอม และความจ าเปนในการปรบแตงหวเผา

- อณหภม พลงงานสญเสยในกาซไอเสย ประสทธภาพเตาหลอม ศกยภาพในการน าความรอนจากกาซไอเสยไปใชประโยชน

5. ตวเตาหลอม - สภาพผวภายนอก ส ารวจจดช ารดเพอด าเนนการซอมแซม - อณหภมผวภายนอก ความรอนสญเสยผานพนผว ประสทธภาพเตาหลอม

ศกยภาพในการซอมแซมและหมฉนวน - อณหภมภายในเตา อณหภมภายในเตาไมสงเกนความจ าเปนส าหรบการหลอม - ความแตกตางระหวาง

ความดนภายในและภายนอกเตา

ความดนภายในเตาควรมากกวาความดนภายนอกเตาเลกนอยเพอควบคมอากาศรว

- สภาพผววสดทนไฟ ส ารวจจดช ารดเพอด าเนนการซอมแซม - ชวโมงการท างาน ค านวณความคมคาและผลตอบแทนการลงทน


3-9

ขอมล คาตรวจวด การวเคราะห

6. น าโลหะ - อณหภม อณหภมน าโลหะไมสงเกนความจ าเปน - ปรมาณ สงเกตวามปรมาณน าโลหะทเหลอจากการเทแบบมาก

เกนไปหรอไมเพอด าเนนการปรบปรงแกไข 7. โลหะหลอ - มวล ผลไดจากการหลอม (Yield of Melting) ผลไดจากการ

หลอ (Yield of Casting) และดชนการใชพลงงาน

ตารางท 3.3-2 การตรวจวดวธเกบขอมลและการวเคราะหขอมลเพอการอนรกษพลงงานของเตาหลอมไฟฟา

จดทตรวจสอบ วธการตรวจวดและเกบ

ขอมล การวเคราะหขอมล

- -

-

2. คาทางไฟฟา - พลงไฟฟา (kWh) - ก าลงไฟฟา (kW) - ความตางศกย (V) - กระแสไฟฟา (A) - ตวประกอบก าลง (PF)

ดชนการใชพลงงาน, เปรยบเทยบคาทวดไดเขากบคาพกดของอปกรณ, ความเปนไปไดในการปรบปรงตวประกอบก าลง, ความเปนไปไดในการเปลยนตารางการท างานของอปกรณเพอหลบชวง On Peak

3. ตวเตาหลอม - สภาพผวภายนอก ส ารวจจดช ารดเพอด าเนนการซอมแซม - อณหภมผวภายนอก ความรอนสญเสยผานพนผว ประสทธภาพเตาหลอม

ศกยภาพในการซอมแซมและหมฉนวน - อณหภมภายในเตา อณหภมภายในเตาไมสงเกนความจ าเปนในการหลอม - สภาพผววสดทนไฟ ส ารวจจดช ารดเพอด าเนนการซอมแซม - ชวโมงการท างาน ค านวณความคมคาและผลตอบแทนการลงทน

4. น าโลหะ - อณหภม อณหภมน าโลหะไมสงเกนความจ าเปน 4.1 อณหภม - ปรมาณ สงเกตวามปรมาณน าโลหะทเหลอจากการเทแบบมาก

เกนไปหรอไมเพอด าเนนการปรบปรงแกไข

5. โลหะหลอ - มวล ผลไดจากการหลอม (Yield of Melting) ผลไดจากการหลอ (Yield of Casting) และดชนการใชพลงงาน


3-10

รปท 3.3-1 จดทควรท าการตรวจวดเพอการอนรกษพลงงานของเตาหลอมเชอเพลง

ในการประเมนประสทธภาพของเตาอตสาหกรรมเราตองท าสมดลพลงงาน โดยตองทราบปรมาณพลงงานทปอนเขาและปรมาณพลงงานทจายออกไปยงผลตภณฑและการสญเสยทเกดขนในสวนตางๆดงแสดงในตารางท 3.3-3

ตารางท 3.3-3 ตารางสมดลพลงงานส าหรบเตาอตสาหกรรม

พลงงานเขา พลงงานออก สดสวนโดยประมาณ (%) เชอเพลง + อากาศ (100%)

พลงงานทชนงานไดรบ 20-40 พลงงานทสญเสยไปกบกาซไอเสย 51-54 พลงงานสญเสยผานพนผว 3 พลงงานสญเสยทางชองเปด 9 พลงงานสญเสยจากน าระบายความรอนและอนๆ 8-15

จากตารางท 3.3-3 จะเหนไดวาแนวทางการประหยดพลงงานของเตาอตสาหกรรม กคอ การท าใหการเผาไหมสมบรณทสดการถายเทความรอนไปสชนงานใหมากทสด และการลดการสญเสยพลงงานในรปตางๆใหเหลอนอยทสด


3-11

3.3.1 พลงงานจากเชอเพลงปอน พลงงานความรอนทไดจากการเผาไหมเชอเพลงในเตาอตสาหกรรมขนกบปรมาณเชอเพลงทใชและคาความรอนของเชอเพลงซงเชอเพลงแตละชนดจะมคาความรอนทแตกตางกนดงแสดงในตารางท 3.5

เมอ QC = ปรมาณความรอนทไดจากการเผาไหม, MJ/h

mF = อตราการใชเชอเพลง, L/hหรอ kg/h LHV = คาความรอนต าของเชอเพลง, MJ/L หรอ MJ/kg หรอ Nm3/kg

ตารางท 3.3-4 คาความรอนของเชอเพลงประเภทตางๆ

เชอเพลงแขง เชอเพลงเหลว เชอเพลงกาซ

เชอเพลง คาความรอน เชอเพลง คาความรอน เชอเพลง คาความรอน - ถานหนบทมนส - ถานหนลกไนท - ขเลอย - แกลบ - ชานออย

26.37MJ/kg 10.47MJ/kg 10.88 MJ/kg 14.40MJ/kg 7.53MJ/kg

- น ามนกาด - น ามนดเซล - น ามนเตา

34.53MJ/L 36.42MJ/L 39.77MJ/L

- กาซธรรมชาต - กาซปโตรเลยมเหลว

36.72MJ/Nm3 50.22 MJ/kg

เชนเดยวกบการเผาไหมในหมอไอน า อตราสวนอากาศ (Air Ratio) แสดงถงปรมาณอากาศปอนจรงวามสดสวนเปนอยางไรเมอเทยบกบปรมาณอากาศปอนทตองการตามทฤษฎ เชน ถาเราควบคมใหปรมาณอากาศปอนจรงเกนจากทฤษฎ20%หมายความวา อตราสวนอากาศเทากบ 120/100 =1.2 เปนตนเราสามารถค านวณคาอตราสวนอากาศไดจากสมการท (3.2)เมอทราบปรมาณO2 เปนรอยละในกาซไอเสย

เมอ m = อตราสวนอากาศ O2 = รอยละของกาซออกซเจนในกาซไอเสย (%)

ตวอยางท 1 ปรมาณการใชเชอเพลงของเตาหลอมโลหะ เตาอบโลหะของโรงงานแหงหนงใชน ามนเตาซในปรมาณ1,000,000 ลตรตอเดอนปรมาณความตองการใชพลงงานของเตาอบตอเดอนมคาเทาไร วธค ำนวณ จากตารางท 3.3-4 คาความรอนของน ามนเตาซเทากบ 39.77 MJ/L ดงนน ปรมาณพลงงานความรอนทปอนใหเตาอบโลหะ = 1,000,000 L x 39.77 MJ/L คดเปนพลงงาน = 39,770,000 MJ/ Month

C FQ m LHV (3.1)

2

21

21m

O

(3.2)


3-12

3.3.2 การสญเสยความรอนทางปลองไอเสย ความรอนจากการสนดาปเชอเพลงจะถกใชใหความรอน (Heating) หรอหลอมละลาย (Melting) ชนงาน โดยความรอนสวนใหญจะสญเสยออกทางปลองไอเสย ความรอนทสญเสยไปกบกาซไอเสยขนกบชนดของเชอเพลงและประสทธภาพการเผาไหม เราสามารถประเมนการสญเสยความรอนในกาซไอเสยอยางคราวๆ โดยใชสมการตามทแสดงในตารางท 3.3-5 และตารางท 3.3-6โดยขอมลตรวจวดทตองการ ไดแก ชนดและปรมาณเชอเพลงทใช ปรมาณO2ในกาซไอเสย(วดทต าแหนงไอเสยออกจากหองเผาไหม) อณหภมไอเสย(วดทต าแหนงไอเสยออกจากหองเผาไหม)

ตารางท 3.3-5 ความสมพนธของคาความรอนต าของเชอเพลง ปรมาณอากาศปอนและกาซไอเสยเชงทฤษฎ

เชอเพลง

(LHV: kCal/kg)

อากาศปอนเชงทฤษฎ (Ao) (Nm3/kg)

กาซไอเสยเชงทฤษฎ (Go) (Nm3/kg)

เชอเพลงแขง 1.010.5

1000o

LHVA

0.89

1.651000

o

LHVG

เชอเพลงเหลว 0.852.0

1000o

LHVA

1.11

1000o

LHVG

เชอเพลงกาซ 1.090.25

1000o

LHVA

1.14

0.251000

o

LHVG

ปรมาณกาซไอเสยจรง ( 1)o oG G m A ปรมาณความรอนทงในกาซไอเสย ( )g p g aQ G C T T

Tg = อณหภมไอเสย (C) , Ta = อณหภมแวดลอม (C)

ตารางท 3.3-6 คาความรอนจ าเพาะของกาซไอเสยชน

อณหภมกาซไอเสย (C) 200 400 600 800 คาความรอนจ าเพาะเฉลย (Cp; kCal/Nm3C) 0.332 0.340 0.348 0.358

“ขอสงเกต คาความรอนจ าเพาะเฉลยจะเปลยนแปลงตามอณหภมไอเสยนอยมาก”

ตวอยางท 2 การสญเสยความรอนจากปลอง จากตวอยางท 1 เตาอบโลหะของโรงงานใชน ามนเตาเกรด C เดอนละ 1,000,000 ลตร และจากการตรวจวดไอเสยออกปลอง พบวามปรมาณO28% และอณหภมไอเสย 900C อณหภมอากาศแวดลอม 35C เมอโรงงานไดด าเนนการปรบปรงประสทธภาพเตาใหมพบวาอณหภมไอเสยลดลงเปน 750C และปรมาณO2 ลดลงเปน 4% โรงงานสามารถลดการสญเสยความรอนทางปลองไดเทาใด


3-13

วธค ำนวณ ความหนาแนนน ามนเตา C = 0.94 kg/L

คาความรอนน ามนเตา C = 39.77 MJ/L(จาก ตร.3.3-4) = 39.77 / 0.94 = 42.31 MJ/kg = 42.31 239 = 10,112 kCal/kg

จากตารางท 3.3-5 0.852.0

1000o

LHVA

= 10.60

(1.11) (10,112)

1000

11.22

oG

รายการ กอนปรบปรง หลงปรบปรง

อตราสวนอากาศปอน 21

21 8

1.62

m

21

21 4

1.24

m

ปรมาณกาซไอเสย (Nm3/kg) ( 1)

11.22 (1.62 1)(10.60)

17.74

o oG G m A

( 1)

11.22 (1.24 1)(10.60)

13.72

o oG G m A

ความรอนทงในกาซไอเสย (kcal)

( )

(17.74)(0.358)(900 35)

5,493.55

g p g aQ G C T T

( )

(13.72)(0.358)(750 35)

3,511.91

g p g aQ G C T T

รอยละของความรอนทงในกาซไอเสย (%)

= (5,493.55 / 10,112) x 100 = 54.3

= (3,511.91 / 10,112) x 100 = 34.7

ดงนน การสญเสยความรอนจากปลองลดลง = 54.3 – 34.7 = 19.6 %

จากตวอยางท 1 เตาใชพลงงาน = 39,770,000 MJ/ Month การสญเสยพลงงานจากปลองทลดลง = 0.196 x 39,770,000 MJ/ Month = 7,794,920 MJ/ Month ลดปรมาณการใชน ามนเตาได = 7,794,920 / 39.77 = 196,000 L/Month

3.3.3 การสญเสยความรอนทางผนงเตา ผนงเตาเปนอกชองทางหนงของการสญเสยความรอนและสงผลใหประสทธภาพพลงงานโดยรวมของเตาลดลง การสญเสยทผวเตาเกดจาการพาความรอนโดยอากาศแวดลอมและการแผรงสความรอนเนองจากผวเตาทมอณหภมสงกวาสงแวดลอม การค านวณการถายเทความรอนทผวเตาสามารถท าไดโดยการเขยนสมการสมดลพลงงานทบรเวณผวเตา


3-14

เมอ QConv = การสญเสยความรอนจากการพา (W) QRad = การสญเสยความรอนจากการแผรงส (W) A = พนทผวของผนงเตา (m2) Ts = อณหภมผวของผนงเตา (K) Ta = อณหภมอากาศแวดลอม (K) ε = สมประสทธการแผรงสความรอน = คาคงท Stefan Boltman = 5.67 x 10-8(W/m.K4)

h = สมประสทธการถายเทความรอนโดยการพา = 0.25

1.42 s aT T

H

(W/m2.K)

H = ความสงของเตา พนท ทไมไดหมฉนวน ( m. ) จากสมการท (3.3) เราสามารถค านวณอตราการสญเสยความรอนทเกดขนเมอทราบพนทผวเตา และอณหภมผวเตาและอากาศแวดลอม ซงคาเหลานหาไดจากการวด ตวอยางท 3 การสญเสยความรอนจากผวเตา จากตวอยางขางตน ผนงเตาสง 1.20 m. ยาว 2.5 m. ไมไดหมฉนวน เมอตรวจวดไดวาคาอณหภมทผนงเตาพบวาเทากบ 400C พลงงานความรอนทสญเสยจากการถายเทความรอนผานผวเตามคาเทาไร วธค ำนวณ

อณหภมผวผนงเปลอยทไมไดหมฉนวน = 400C ความยาวและความสงผนงทงหมดทไมไดหมฉนวน = ผนงสง 1.20m. และยาว 2.5m.

4 4

0.25

4 4

0.25

8 4

( ) ( )

1.42 ( ) ( )

(400 273.15) (35 273.15)1.42 (1.2 2.5) (400 273.15) (35 273.15)

1.2

0.9 5.67 10 (1.2 2.5) (400 273.15) (35 273

Sur Conv Rad

S a S a

s aS a S a

Q Q Q

hA T T A T T

T TA T T A T T

H

4.15)

36,546.76

36.5

W

kW

ชวโมงการใชงานเตาอบของโรงงาน = 312 (d/y) x 24 (h/d) = 7,488 h/y

คดเปนปรมาณพลงงานความรอนทสญเสยตอป = 36.5 (kW) x 7,488 (h/y) = 273,312 kWh/y

4 4( ) ( )

Sur Conv Rad

S a S a

Q Q Q

hA T T A T T

( 3.3)


3-15

3.3.4 การสญเสยความรอนจากชองเปดหรอรรวของเตา พลงงานความรอนทไดจากการเผาไหมของเชอเพลงสวนหนงจะสญเสยออกไปทางชองเปดหรอรรวตางๆ ของผนงเตาซงสามารถค านวณหาอตราการสญเสยดงกลาวไดจากตารางท 3.3-7

ตารางท 3.3-7 อตราการสญเสยความรอนผานชองเปด ( MJ/ hr/ m2 )

ตวอยางท 4 การสญเสยความรอนจากชองเปด เตาอบในกรณศกษาขางตน มชองเปดทประตเพอน าชนงานขนาดใหญออกความดนภายในเตามคาต ากวาภายนอกซงสงผลใหอากาศเยนทอณหภม 35Cจากภายนอกไหลเขาไปในเตาเผาโดยความดนภายในเตาเทากบ –3 mm H2O และพนทชองเปดเหนอชนงาน 0.1 m2จงหาวาเมอลดขนาดพนทลงหรอเพมความดนภายในเตาใหเปน 0 mm H2O จะสงผลใหลดการสญเสยความรอนเทาใด (คาความรอนต าของน ามนเตาซ 38.17 MJ/L)

วธค ำนวณ -กรณมอปกรณตรวจวดควำมดนภำยในเตำ

จากตารางท 3.3-7 ทอณหภมภายในเตา 900C และความดนภายในเตา 3 mmH2O จะไดอตราการสญเสยความรอนผานชองเปดตอตารางเมตรเทากบ 5,810.5 MJ/h/m2 เตามพนทชองเปด = 0.1 m2 อตราความรอนสญเสยผานชองเปด = 5, 810.5 x 0.1 = 581.1 MJ/h อตราสนเปลองเชอเพลง = 581.1 / 38.17 = 15.22 L/h = 15.22 x 7,488 (312 d x 24 h = 7,488 h) = 113,997 L/y

ความดนภายในเตา อณหภมกาซรอนภายในเตา (oC)

(mm H2O) 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400

1.0 2,498.1 2,737.3 2,949.1 3,152.0 3,326.3 3,494.5 3,654.4 3,793.3 3,914.6

2.0 3,583.2 3,926.3 4,230.0 4,521.0 4,771.1 5,012.3 5,241.7 5,440.9 5,614.9

3.0 4,605.1 5,046.1 5,436.4 5,810.5 6,131.9 6,441.9 6,736.7 6,992.7 7,216.3

4.0 5,551.4 6,082.9 6,553.5 7,004.4 7,391.8 7,765.6 8,120.9 8,429.6 8,699.1

5.0 6,447.2 7,064.5 7,611.0 8,134.6 8,584.6 9,018.7 9,431.3 9,789.8 10,102.9

6.0 7,267.3 7,963.1 8,579.1 9,169.4 9,676.6 10,165.9 10,631.0 11,035.1 11,387.9

7.0 8,024.3 8,792.6 9,472.8 10,124.5 10,684.5 11,224.8 11,738.4 12,184.6 12,574.2

8.0 8,705.6 9,539.2 10,277.1 10,984.1 11,591.7 12,177.9 12,735.0 13,219.1 13,641.8

9.0 9,336.4 10,230.4 11,021.8 11,780.1 12,431.7 13,060.3 13,657.9 14,177.0 14,630.4

10.0 9,891.5 10,838.7 11,677.2 12,480.5 13,170.9 13,836.9 14,470.0 15,020.0 15,500.3

11.0 10,371.0 11,364.1 12,243.1 13,085.5 13,809.3 14,507.6 15,171.3 15,748.0 16,251.6

12.0 10,800.0 11,834.1 12,749.6 13,626.7 14,380.5 15,107.6 15,798.8 16,399.4 16,923.8


3-16

3.3.5 การสญเสยความรอนจากน าระบายความรอน

เตาอตสาหกรรมบางชนดจะตองใชน าระบายความรอนใหกบชนสวนหรอโครงสรางเพอรกษาคณสมบตของวสด ดงนนอตราการระบายความรอนจะตองเหมาะสมซงหากระบายความรอนมากจะสงผลใหเกดการสญเสยความรอนมากยงขนอกทงจะสนเปลองพลงงานไฟฟาทขบปมน า และพลงงานไฟฟาทใชกบหอผงเยนทตองท าหนาทระบายความรอนออกจากน า เพอหมนเวยนน ากลบมาใชใหม

พลงงานความรอนทอยในน าระบายความรอนเปนความรอนสมผส (Sensible Heat) ดงนน เราสามารถค านวณปรมาณความรอนในน าระบายไดดงน

เมอ Q = อตราการระบายความรอนของน า (kW)

mW = อตราการไหลของน าระบายความรอน (kg/s) Cp = ความจความรอนจ าเพาะของน า (kJ/kg/K) , ( น าบรสทธ = 4.187 kJ/kg/K ) TWin = อณหภมน าระบายความรอนทปอนเขาเตา (C) TWout = อณหภมน าระบายความรอนทออกจากเตา (C)

ตวอยางท 5 การสญเสยความรอนจากน าระบายความรอน เตาอบขางตนใชน าในการระบายความรอน จากการวดโดยเครองอลตราโซนกสพบวา อตราการไหลของน าเทา10 m3/h อณหภมน าเขาและออกเตา 30C และ 50Cตามล าดบโรงงานไดลดอตราการไหลของน าโดยการหรวาลวเพอใหไดตามมาตรฐานการระบายความรอนของเตาเปน 5 m3/h สงผลใหอณหภมของน าออกจากเตาสงขนเปน 60C จงหาวาโรงงานลดการสญเสยความรอนทเกดจากน าระบายความรอนไดเทาใด

วธค ำนวณ

กอนปรบปรง

อณหภมแตกตางของน าระบายความรอนเขา-ออกจากเตา = 50-30 = 20C อตราการสญเสยความรอน = 10 m3/h x 1,000 kg/m3 x 4.2 (kJ/kg.K) x 20/ 1000

= 840 MJ/h หลงปรบปรง

อณหภมแตกตางของน าระบายความรอนเขา-ออกจากเตา = 60-30 = 30C อตราการสญเสยความรอน = 5 m3/h x 1,000 kg/m3 x 4.2 (kJ/kg.K) x 30 / 1000

= 630 MJ/h อตราการสญเสยลดลง = 840 – 630 = 210 MJ/h จ านวนชวโมงใชงานตอป = 7,488 h/y

( )W p Wout WinQ m C T T (3.4)


3-17

พลงงานทลดลงไดตอป = 210 x 7,488 = 1,572,480 MJ/y อตราการสนเปลองเชอเพลงลดลง = 1,572,480 / 39.77 = 39,539.4 L/y 3.4 มาตรการปรบปรงประสทธภาพและอนรกษพลงงานส าหรบเตาอตสาหกรรม มาตรการและเทคนคตางๆ มากมายสามารถน ามาประยกตใชเพออนรกษและลดการใชพลงงานส าหรบเตาอตสาหกรรม ในหวขอนเราจะกลาวถงเทคนคการปรบปรงประสทธภาพเตาอตสาหกรรมไดดงน

การปรบปรงประสทธภาพเตาอตสาหกรรม • การปรบปรงประสทธภาพการเผาไหม • การลดการสญเสยความรอนทางปลองไอเสย • การลดการสญเสยความรอนผานพนผว • การลดการสญเสยความรอนจากชองเปดหรอรรวของเตา • การลดการสญเสยความรอนจากน าระบายความรอน 3.4.1 การปรบปรงประสทธภาพการเผาไหม เตาอตสาหกรรมใชหลกการของการเผาไหมเชนเดยวกบหมอไอน ากลาวคอประสทธภาพของการเผาไหม ขนอยกบ ชนดของเชอเพลงปรมาณอากาศเขาเผาไหม และลกษณะการเผาไหมโดยองคประกอบทท าใหเกดการเผาไหมสมบรณกคอ - มการผสมกนระหวางเชอเพลงกบอากาศอยางทวถง - มเวลาทใชในการเผาไหมเพยงพอ เพอไมใหสญเสยเชอเพลงทยงไมถกเผาไหมออกไปจากหองเผาไหม - มอณหภมภายในหองเผาไหม ระหวางการเผาไหมสงกวาจดตดไฟของเชอเพลง เพอทจะท าใหเกดการเผา

ไหมอยางตอเนอง ก) การปรบอตราสวนอากาศ ในทางปฏบต ปรมาณอากาศทปอนจรงใหกบเตาจะตองมมากกวาปรมาณอากาศเชงทฤษฎเพอใหอากาศสามารถผสมกบเชอเพลงไดทวถงหากอตราสวนอากาศมคานอยเกนไปจะเกดการสญเสยเนองมาจากการเผาไหมทไมสมบรณและในทางตรงกนขามหากอตราสวนอากาศมคามากเกนไปกาซไอเสยทมากขนจะพาความรอนสญเสยออกทางปลองเพมมากขนดงนนอตราสวนอากาศทเหมาะสมคออตราสวนอากาศทใหผลรวมของการสญเสยเนองมาจากการเผาไหมทไมสมบรณและการสญเสยเนองมาจากการพาความรอนโดยกาซไอเสยมคานอยทสดตารางท 3.4-1 สรปอตราสวนอากาศทเหมาะสมส าหรบเตาอตสาหกรรมประเภทตางๆ


3-18

ตารางท 3.4-1 อตราสวนอากาศทเหมาะสมส าหรบเตาอตสาหกรรม

ประเภท อตราสวนอากาศมาตรฐาน เตาหลอมส าหรบหลอโลหะ 1.30 เตาใหความรอนชนเหลกกลาอยางตอเนอง 1.25 เตาใหความรอนโลหะทไมใชเตาใหความรอนชนเหลกกลาอยางตอเนอง 1.30 เตา Heat Treatment อยางตอเนอง 1.30 เตาใหความรอนแกน ามนเตา 1.40 เตา Thermal Cracking และเตาปรงแตงคณภาพ 1.30

ตวอยางท 6 การหาอตราสวนอากาศ จากตวอยางท 2 เมอโรงงานไดท าการตรวจวดปรมาณ O2ในกาซไอเสยของเตาอบ พบวามคาเทากบ 8% จากขอมลทมอยน คาอตราสวนอากาศปอนเปนเทาไร และเหมาะสมหรอไมอยางไร

วธค ำนวณ

จากสมการท (3.2) 2

21

21

21

21 8

1.615

mO

จากตารางท 3.4-1 อตราสวนของอากาศมาตรฐานส าหรบเตาอบมคาประมาณ 1.3 ดงนน ในปจจบนคาอตราสวนอากาศของเตาอบสงเกนไป และควรตองปรบลด ข) การเลอกใชหวเผาทเหมาะสม เลอกใชหวเผาทมภาระพกดใกลเคยงกบภาระทตองการการใชงานหวเผาทต ากวาภาระพกดมากเกนไปจะมผลเสยไมเพยงแตการพนฝอยของหวเผาจะเลวลงเพราะความดนเชอเพลงตกต าลงเทานนแตสภาวะของการสนดาปจะเลวลงดวยเพราะการผสมของเชอเพลงและอากาศเกดขนไมเพยงพอเนองจากความเรวของอากาศทปอนเขาชาลงดวยเหตนจะเกดเขมาขนถาไมใชอตราสวนอากาศทมคาคอนขางมากกวาของการสนดาปตามทออกแบบไวซงท าใหการสญเสยโดยการพาความรอนทางกาซไอเสยเพมมากขน เลอกใชหวเผาทม Turn-Down Ratio สงส าหรบการใชงานทภาระการสนดาปมการเปลยนแปลงมากเพอปรบการสนดาปใหเหมาะสมกบภาระการควบคมปรมาณความรอนโดยวธเปดปดเปนสงทไมแนะน าเพราะเมอจ านวนครงของการเปดปดมมากขนนอกจากความรอนทสญเสยไปในขณะปดหวเผาจะเพมขนการจดไฟซ าๆซากๆจะมผลเสยตอหวเผาดวยดงนนจงควรเลอกใชหวเผาทม Turn-Down Ratio สงซงสามารถปรบอตราการสนดาปใหเหมาะสมกบภาระทเปลยนแปลงแทนการใชวธเปดปด


3-19

ค) การบ ารงรกษาหวเผา ขอแนะน าในการบ ารงรกษาหวเผามดงน ท าความสะอาดหวเผาทมสงสกปรกและคารบอนเกาะอยหวเผาทมสงสกปรกและคารบอนเกาะอยท าให

ละอองของเหลวทพนฝอยมขนาดโตขนและเกดการกระจายของละอองเหลวไมสม าเสมอผลกคอเกดบรเวณทมการสนดาปไมสมบรณและเกดบรเวณทมอากาศเกนพอดงนนจงควรท าความสะอาดหวเผาทมสงสกปรกและคารบอนเกาะอยดวยน ามนลางแลวจงเชดออกดวยผานมๆไมควรท าความสะอาดดวยของแขงเชนไขควงหรอมดเพราะอาจท าใหเกดรอยแผลขนทปลายหวเผาท าใหการพนฝอยเลวลงไดอก

ตรวจสอบอณหภมของน ามนเตาและความดนพนฝอยวาเปนไปตามขอก าหนดของหวเผาหรอไมการอนน ามนเตาทไมเพยงพอและความดนพนฝอยทนอยเกนไปเปนสาเหตของการพนฝอยทเลวและน ามาซงการเกาะตดของสงสกปรกและคารบอนทหวเผา

ตารางท 3.4-2 อณหภมอนน ามนเชอเพลงทเหมาะสม

เชอเพลง อณหภมอนเชอเพลงทเหมาะสม (oC)

น ามนเตาเอ 90 -100 น ามนเตาซ 110 -120

ลางกรองน ามนเชอเพลงเปนประจ าและปลอยน ากนถงอยางนอยปละครง กรณเชอเพลงแขงควรลดความชนและขนาดของเชอเพลงกอนเขาเผาไหม ควรลดขนาดหวเผาหากพบวาหวเผาท างานทภาระต าอยตลอด หรอหยดบอย ปรบตงทศทางของหวเผาใหเหมาะสมอยาใหเปลวไฟสมผสวตถภายในเตาโดยตรง เพอไมใหเกดปญหา

เขมาและปรบความยาวของเปลวใหเหมาะสม อยาใหลอดออกทางปลองควนหรอประต ถาใชงานหวเผาแบบธรรมดาควรพจารณาเปลยนเปนหวแบบรคปเปอเรทฟหรอรเจนเนอรเรทฟทมการน า

ความรอนทงกลบมาใชงาน ง) หวเผาประสทธภาพสง ปจจบนมการพฒนาหวเผาใหมประสทธภาพสงขนเพอใชกบการเผาไหมอณหภมสง เชน เตาอตสาหกรรมโดยอาศยหลกการน าความรอนเหลอทงจากกาซไอเสยกลบมาอนอากาศกอนเขาเผาไหมหวเผาประเภทนม 2 แบบ คอ แบบอนตวเอง (Self Recuperative Burner) ซงจะดงกาซรอนจากการเผาไหมไหลสมผสผวทอของอากาศ

ใหมทเขาเผาไหมหวเผาแบบนตดตงทดแทนหวเผาเดมไดงาย และสามารถประหยดเชอเพลงไดถงรอยละ 30 (ดรปท 3.4-1 ก)

แบบรเจนเนอรเรทฟ (Regenerative Burner)ซงจะเปนหวเผาคท างานสลบกน ขณะทหวเผาชดท 1 ท างานกาซไอเสยจากชดท 1 จะถกดดเขาไปอนอากาศกอนเขาเผาไหมของชดท 2 ซงจะมอปกรณสะสมความรอน


3-20

ไวใชเมอหวเผาชดท 2 ตดขน และท างานสลบกนไปมา (ดรปท 3.4-1 ข) หวเผาแบบนจะประหยดเชอเพลงไดถงรอยละ 50 แตจะมใชเฉพาะในเตาขนาดใหญ เชน เตาหลอมแกว เตาหลอมเหลก เปนตน

ก . หวเผาแบบอนตวเอง ข . หวเผาแบบรเจนเนอรเรทฟ

รปท 3.4-1 หวเผาประสทธภาพสง

3.4.2 การลดความสญเสยความรอนทางปลองไอเสย ปรมาณอากาศทใชเผาไหมไมเหมาะสมถาใชปรมาณอากาศมากเกนไป อากาศสวนทไมไดชวยในการเผา

ไหมจะน าความรอนจากหองเผาไหมทงทางปลองไอเสยมากขนโดยสงเกตจากอณหภมไอเสยทสงขน ดงนนจะตองท าการปรบอตราสวนอากาศ (Air Ratio) ใหเหมาะสมกบชนดของเตาอตสาหกรรม

ความดนภายในเตาไมสมดลกบความดนบรรยากาศถาความดนภายในเตาต ากวาความดนบรรยากาศอากาศเยนจากภายนอกจะเขาสเตาสงผลใหอณหภมเตาลดลงและการสญเสยความรอนออกทางปลองจะสงขนดงนนควรควบคมความดนภายในเตาโดยการตดตงบานปรบ (Damper) ทปลองไอเสยเพอใหความดนสงกวาบรรยากาศเลกนอยประมาณ 1 mm H2O

อณหภมภายในเตาไมเหมาะสมโดยทวไปมาตรฐานจะควบคมอณหภมทแกนกลาง (Core Temperature) ของชนงานดงนนถาอณหภมทใชสงกวามาตรฐานจะสงผลใหคณภาพลดลงและการสญเสยความรอนทางปลองจะมากขนเนองจากอณหภมไอเสยสงขน

3.4.3 การลดความสญเสยความรอนทผวเตาโดยการตดตงฉนวน ผวเตาเปนแหลงหนงของการสญเสยความรอน และสงผลใหประสทธภาพของเตาลดลง การตดตงฉนวนกบผนงของเตาสามารถลดความแตกตางระหวางอณหภมผวภายนอกเตาและอากาศแวดลอม ท าใหลดการสญเสย


3-21

ความรอนและประสทธภาพเตาเพมขนไดอยางไรกตาม ในทองตลาดฉนวนมอยหลายประเภทและมความเหมาะสมในการใชงานทแตกตางกน ดงนน ในการเลอกใชฉนวนเราจะตองพจารณาดวยความระมดระวง เพอใหการใชฉนวนเปนไปอยางมประสทธภาพและประสทธผล รวมทงมอายการใชงานทยาวนาน

ก) การสงเกตดสภาพฉนวนความรอนทเสอมสภาพ ฉนวนความรอนทหมดอาย หรอเสอมสภาพดไดจาก อณหภมผวฉนวนทสงเกนกวาเกณฑอณหภมผวนอกเตาทความหนาใชงานทเหมาะสมหรออณหภมผวฉนวน

สงกวาตอนหลงการตดตงใชงานใหมๆ เกนกวา 20๐C อาจเปรยบเทยบกบเกณฑมาตรฐานในตารางท 3.4-3 การเกาะยดตวของเนอฉนวนความรอน โดยปกตเมอฉนวนความรอนถกใชงานไปนานๆเนอฉนวนความ

รอนจะเรมเปอยยยไมเกาะตดกนเมอใชมอจบดงเนอฉนวนความรอนจะหลดตดมอออกมาจ านวนมากไดงายโดยทใชแรงดงนอย หรอสงเกตจากการทมเศษฉนวนความรอนหลดรวงลงพน

ข) การปองกนฉนวนความรอนเสอมสภาพและมลพษจากฉนวนความรอน ในการปองกนฉนวนความรอนเสอมสภาพสามารถท าไดโดยการใชวสดหอหมฉนวนอกชนหนงโดยมากมกหมดวยแผนอะลมเนยมฟลอยด, แผนเหลกอาบสงกะสบางหรอแผนอะลมเนยมบาง ซงเรยกวา หม แจคเกตหลงจากหมแลวตองยาแนวรอยตอดวยซลโคนเพอปองกนความชนและน าเขาสฉนวนความรอนและปองกนเศษฉนวนความรอนหลดรวงท าอนตรายแกคนหรอหลดรวงลงสผลตภณฑ ซงเปนการปองกนการเกดมลพษจากฉนวนความรอน

ตารางท 3.4-3 เกณฑอณหภมทผวนอกของเตาอตสาหกรรม

อณหภมในเตา(°C) อณหภมผวนอกของเตาหลงหมฉนวนความรอน(๐C) เพดานเตา ผนงขางเตา

>1,300 148 128 1,100 – 1,300 133 118 900 – 1,100 118 103 700 – 900 98 88 500 – 700 71 66

3.4.4 การลดการสญเสยความรอนจากชองเปดหรอรรวของเตา พลงงานความรอนทไดจากการเผาไหมของเชอเพลง นอกจากจะสงถายใหกบชนงานแลว ยงจะตองสญเสยไปในทางตางๆ เชน กาซไอเสยออกปลอง ผนงเตา น าระบายความรอน รวมทงการสญเสยความรอนออกไปทางชองเปดหรอรรวตางๆ ของผนงเตา ดงนน ผใชควรลดการสญเสยความรอนในสวนนลงโดยมแนวทางดงน ขนาดของพนทชองเปดหรอรรวถามขนาดใหญการสญเสยจะมากขน ดงนนควรลดขนาดใหเลกทสดหรอ

อดรรวทงหมด


3-22

อณหภมของกาซภายในเตา ถาอณหภมสงการสญเสยจะมากขนดงนนควรลดอณหภมใหไดมาตรฐาน อณหภมบรรยากาศแวดลอมทลดต าลงจะสงผลใหอตราอากาศหรอกาซทรวผานชองเปดมากขนและ

สญเสยมากขน

การควบคมความดนภายในเตาความดนภายในเตาควรควบคมใหใกลเคยงกบความดนบรรยากาศโดยคาทเหมาะสมควรจะใหสงกวาบรรยากาศเลกนอย ประมาณ 1 mm H2O ถาความดนภายในเตาสงกวาความดนบรรยากาศมากจะสงผลใหกาซรอนรวออกทางชองเปดหรอรรวมากขนและถาความดนต ากวาบรรยากาศ จะสงผลใหอากาศเยนจากภายนอกถกดดเขาไปในเตาสงผลใหอณหภมในเตาไมสม าเสมอ โดยจดทใกลรรวจะมอณหภมต ากวาจดอนซงอาจท าใหคณภาพของชนงานลดต าลง

3.4.5 การลดการสญเสยพลงงานจากการระบายความรอน ลดอตราการไหลของน าระบายความรอนเมออณหภมน าทออกจากเตาต ากวามาตรฐานของผผลต ซง

สามารถท าไดโดย - การหรวาลวทางออกของน าทออกจากปมน า - การลดขนาดใบพดของปมน า - การลดความเรวรอบของปมน า - การเปลยนขนาดของปมน าซงจะสงผลใหการสญเสยความรอนลดลงและพลงงานไฟฟาทใชกบปมน า

ลดลง เพมประสทธภาพของหอผงเยน หอผงเยนเมอขาดการบ ารงรกษาทด จะสงผลใหน าทไดมอณหภมสงขนท า

ใหตองเดนหอผงเยนในจ านวนมากขนสงผลใหสนเปลองพลงงานในพดลมทใชมากขนดงนนผใชจะตอง สมดลน าในหอระบายใหเหมาะสม ท าความสะอาดหวฉดและแผนพลาสตกทใชแลกเปลยนความรอนเปนประจ า


3-23

3.5 การตรวจวนจฉยเพอหาแนวทางการอนรกษพลงงาน

สงผดปกตทเกดขนในระบบเตาอตสาหกรรมนน เหตของการสญเสยพลงงาน ดงนนควรท าการตรวจวนจฉยเพอหาสงผดปกต เพอท าการแกไขอยางสม าเสมอดงตาราง

รายการตรวจ เกณฑพจารณา แนวทางปฏบตทด 1. ตรวจสอบสของเปลวไฟ

ในแตละภาระ ประสทธภาพการเผาไหมดสามารถตรวจสอบเบองตนจากเปลวไฟ - เชอเพลงเหลวเปลวไฟควรม

สสม - เชอเพลงกาชเปลวไฟควรมส

ฟาปลายสสม - เปลวไฟควรมสภาพคงตว

จดท าแผนการตรวจสอบ ทกวน ปรบตงหวเผาใหอยในจดท

ประสทธภาพการเผาไหมสงสด เปลยนแปลง ปรบปรงหวเผาเมอสก

หรอ ความดนและอณหภมเชอเพลงตอง

เหมาะสม 2. ตรวจสอบสควนไฟท

ออกจากปลอง ประสทธภาพการเผาไหมดสามารถตรวจสอบเบองตนจากสของควนไฟทออกจากปลองโดยควนไฟควรมสเทาออน

ลดปรมาณอากาศเมอควนไฟสขาวหรอไมมส

ลดปรมาณเชอเพลงเมอควนไฟสด า

3. ตรวจสอบความสวางภายในหองเผาไหม

ประสทธภาพการเผาไหมดสามารถตรวจสอบเบองตนจากความสวางภายในหองเผาไหมโดยภายในหองเผาไหมไมสวางจาหรอคล า

ลดปรมาณอากาศเมอหองเผาไหมสวางจา

ลดปรมาณเชอเพลงเมอหองเผาไหมคล า

4. ตรวจสอบอณหภมน ามนเชอเพลง

น ามนเชอเพลงทมความหนดสงการพนเปนฝอยจะไมดสงผลใหเกดการเผาไหมทไมสมบรณ ดงนนควรอนเชอเพลงใหมอณหภมเหมาะสม น ามนเตาเกรด เอ ท 90-100 OC

น ามนเตาเกรด ซ ท 110-120 OC

ปรบตงอณหภมในการอนใหเหมาะสม

ควรใชไฟฟาในการอนชวงแรกและอนดวยไอน าเมอมไอน า

ลดจ านวน Heater ในการอนใหเหมาะสมกบการใชงาน

หมฉนวนถงปอนน ามนและระบบทอ 5. ตรวจสอบความดน

น ามนเชอเพลง ความดนน ามนเชอเพลงต ากวามาตรฐานของหวเผาจะท าใหประสทธภาพการเผาไหม ลดลง

ตรวจสอบและปรบตงความดนใหไดตามมาตรฐานของหวเผาแตละชนด


3-24

รายการตรวจ เกณฑพจารณา แนวทางปฏบตทด

6. ตรวจวดปรมาณ O2

สวนเกนทออกจากหองเผาไหม

ปรมาณ O2 สวนเกนควรจะนอยทสดทท าให CO ไมเกน 200 ppm - เชอเพลงกาซไมเกน 2 % - เชอเพลงเหลวไมเกน 4 % - เชอเพลงแขงขนอยกบสภาพ

เชอเพลง

ตรวจวดและปรบตงหวเผาทกครงเมอท าการบ ารงรกษาหวเผา

ตดตงอปกรณควบคมการเผาไหมอตโนมต

7. ตรวจสอบอณหภมใชงานภายในเตาแตละโซน

อณหภมใชงานในแตละโซนไมควรสงกวามาตรฐานเพราะจะท าใหการสญเสยความรอนสงขนและคณภาพผลตภณฑต า

ปรบลดอณหภมแตละโซนใหไดมาตรฐาน

จดต าแหนงหวเผาใหเกดการกระจายความรอนไดด

จดต าแหนงการวางชนงานใหเกดการกระจายความรอนไดด

8. ตรวจสอบอณหภมผนงเตาดานขางและดานบน

อณหภมผนงเตาตองไดตามมาตรฐานการออกแบบของเตาแตละชนดและขนอยกบอณหภมภายในเตา ถาอณหภมผวผนงเตาสงขนการสญเสยจะมากขน ดงนนควรบนทกอณหภมและเปรยบเทยบกบขอมลในอดต

ซอมฉนวนทสกหรอ เปลยนฉนวนทเสอมสภาพ เปลยนอฐทนไฟทสกหรอ ตดตงฉนวนเซรามกสไฟเบอรทผนง

ดานใน

9. ตรวจสอบสภาพอฐทนไฟ

อฐทนไฟตองไมสกหรอมาก เพราะจะท าใหเกดการสญเสยความรอนตามผนงเตาเพมขน

ท าแผนการตรวจสอบเปนประจ า เปลยนชนดอฐทนไฟถาเกดการสก

หรอเรว แกไขปญหาทอฐทนไฟเกดการสก

หรอเรว 10. ตรวจสอบอณหภมไอ

เสย อณหภมไอเสยควรจะต าทสดเทาทจะท าได เพอลดการสญเสยความรอนออกทางปลอง

ลดความดนภายในเตาลง ลดอตราการใหความรอน ลดปรมาณอากาศสวนเกนในการเผา

ไหม ลดอณหภมภายในเตา จดวางผลตภณฑใหเหมาะสมและเตม

พกด ลดปรมาณอากาศทสงเขาเตา


3-25

รายการตรวจ เกณฑพจารณา แนวทางปฏบตทด 11. ตรวจสอบความดนภาย ในเตา

ความดนภายในเตาควรเทากบความดนบรรยากาศหรอสงกวาไมเกน 1 mm H2O ถาความดนในเตาสงเกนไปจะท าใหความรอนสญเสยออกทางชองเปดตางๆมากขน และถาความดนต าเกนไปจะท าใหอากาศเยนเขา ไปในเตาท าใหสนเปลองเชอเพลงและควบคมอณหภมภายในเตาไมได

ท าแผนการตรวจสอบความดนทกชวโมง

ตดตงระบบควบคมความดนอตโนมต

12. ตรวจสอบต าแหนงการตดตงหวเผา

หวเผาจะตองอยในต าแหนงทสามารถกระจายความรอนใหกบชนงานใหทวถงทกจด เพอลดเวลาการใหความรอนและลดของเสยทอาจเกดจากชนงานรบความรอนทสงเกนไป

จดวางต าแหนงและจ านวนหวเผาใหเหมาะสม

13. ตรวจสอบปรมาณการปอนชนงาน

ควรปอนชนงานใหเตมเตา เพราะประสทธภาพของเตาจะสงทสด

จดท ามาตรฐานการจดวางและปอนชนงาน

ตดตงอปกรณควบคมการปอนชนงาน

14. ตรวจสอบปรมาณการปอนชนงาน

ควรปอนชนงานใหเตมเตา เพราะประสทธภาพของเตาจะสงทสด

จดท ามาตรฐานการจดวางและปอนชนงาน

ตดตงอปกรณควบคมการปอนชนงาน

15. ตรวจสอบมการปลอยใหเตาเยนกอนใชงานหรอไม

ไมควรปลอยใหเตาเยนกอนใสชนงานครงตอไป เพราะจะสญเสยความรอนในการเรมตนท างานของเตา

วางแผนการผลตใหตอเนอง ปดชองเปดตางๆทางดานผนงและ

ปลองขณะทรอชนงาน เปลยนจากการเผาจากเปนครง

(Batch) เปนแบบตอเนอง 16. ตรวจสอบมการหยดเตา

เนองจากช ารดของอปกรณหรอไม

เตาเผาแบบตอเนองไมควรมการหยดเผาขณะทมการใชงานเพราะจะท าใหเกดของเสยมากขนและสนเปลองเชอเพลง

จดท าแผนการซอมบ ารงใหเหมาะสม


3-26

รายการตรวจ เกณฑพจารณา แนวทางปฏบตทด 17. ตรวจสอบอปกรณ

ควบคมความเรวและอณหภม

อปกรณควบคมความเรวและอณหภมควรมความเทยงตรง

จดท าแผนการสอบเทยบเปนประจ า

18. ตรวจสอบการจดเรยงชนงานภายในเตา

จดเรยงชนงานภายในเตาใหเกดการกระจายความรอนใหทวถงทกจดและใหไดปรมาณเตมความสามารถของเตาเผา

จดท าขอก าหนดมาตรฐานการจดเรยงชนงาน

ใชอปกรณจดเรยงชนงานอตโนมต

19. ตรวจสอบขนาดชองเปดและรรวของผนงเตา

ชองเปดของเตาควรมขนาดเลกทสดและผนงเตาไมควรมรรว เพอลดการสญเสยความรอน

ลดขนาดชองเปด อดรรวของผนงเตาทงหมด

20. ตรวจสอบการปดเตาขณะเลกงาน

ขณะเลกงานควรปดชองเปดของเตาทงหมดทงทผนงและปลองเพอลดการสญเสยความรอน

จดท าแบบตรวจสอบการ ใชงาน ตดตงอปกรณปดชองเปดทผนงและ

ปลอง 21. บนทกปรมาณเชอเพลง

และปรมาณผลผลต ควรบนทกปรมาณเชอเพลงและปรมาณการผลตเพอหาสดสวนการใชเชอเพลงตอผลผลต เพอเปนขอมลเปรยบเทยบการใชงาน โดยถาสดสวนการใชเชอเพลงสงขนจะตองหาสาเหตและแกไขเพอควบคมตนทนในการใชเตา

จดท าแบบบนทกและวเคราะหประสทธภาพในการท างานของเตา

ตดตงอปกรณตรวจวดปรมาณเชอเพลงและปรมาณการผลต

22. ตรวจสอบใชหวเผาทมประสทธภาพสงหรอไม

ควรเปลยนหวเผาเปนชนดทมประสทธภาพสงเพอเกดการเผาไหมทมประสทธภาพสงสด

ใชหวเผาแบบ Regenerative Burner

23. ตรวจสอบมการน าไอเสยมาอนอากาศและเชอเพลงกอนเขาเผาไหมหรอไม

น าไอเสยมาท าการอนอากาศและเชอเพลงกอนเขาเผาไหมจะท าใหประสทธภาพการเผาไหมสงขนและประสทธภาพเตาเผาสงขนเพราะเปนการน าความรอนทสญเสยกลบมาใช

ตดตงอปกรณอนอากาศ Recuperator หรอ Regenerator

24. ตรวจสอบระยะเวลาในการเผาไหมและการเพมอณหภมในการเผา

ระยะเวลาในการเผาควรสนทสดและรปแบบการเพมอณหภมควรจะเหมาะสมกบระยะเวลา

ทดสอบสมดลเตาอยางสม าเสมอในทกแบบหรอประเภทผลตภณฑของการผลตเพอใหตนทนตอหนวยผลผลตต าลง


3-27

รายการตรวจ เกณฑพจารณา แนวทางปฏบตทด 25. ตรวจสอบการน าไอเสย

ไปอนชนงานกอนเขาเตาหรอไม

ควรน าไอเสยไปอนชนงานเพอลดปรมาณความรอนทใชในการเผา

เพมความยาวของเตาเพอน าไอเสยไปอนชนงาน

ไอเสยสะอาดน าไปใชโดยตรงได ไอเสยสกปรกน าไปผานอปกรณ

แลกเปลยนความรอน 26. ตรวจสอบการออกแบบ

เตาเผา ควรออกแบบเตาเผาใหเกดการสญเสยความรอนนอยทสด

รปทรงผนงภายในมการสะทอนความรอนไดดโดยมความโคงมน

มขนาดความยาวและความกวางเหมาะสม

ต าแหนงหวเผาเหมาะสม ผนงมความหนานอยแตมความเปน

ฉนวนสง มอปกรณควบคมการเผาไหม

อตโนมต มอปกรณควบคมความดนอตโนมต มชองเปดตางๆนอย มการท างานอยางตอเนอง มการสญเสยความรอนออกทางปลอง

นอย มการระบายความรอนต า

27. ตรวจสอบปรมาณการใชอากาศหรอน าระบายความรอนเตา

ควรระบายความรอนออกจากเตาใหนอยทสด

ลดปรมาณอากาศหรอน าระบายความรอนใหเหมาะสม

ปรบปรงอปกรณในระบบระบายความรอนใหมประสทธภาพสงสด

28. ตรวจสอบชนดเชอเพลงทใช เลอกใชเชอเพลงทมตนทนต า เปลยนชนดเชอเพลง


3-28

3.6 แบบตรวจสอบศกยภาพการอนรกษพลงงาน

แบบตรวจสอบศกยภาพการอนรกษพลงงานนมประโยชนในการคนหาแนวทางในการอนรกษพลงงานกอนทจะด าเนนการตรวจวเคราะหเชงลก เพอหาผลการอนรกษพลงงานตอไป

รายการศกยภาพการอนรกษพลงงาน ผลการตรวจสอบศกยภาพ

ด าเนน การแลว

พรอมด าเนนการ

ไมพรอม ด าเนนการ

1. การลดปรมาณอากาศสวนเกน (Excess Air)ทใชในการเผาไหม เพราะ…

2. การลดอณหภมใชงานใหเหมาะสมกบผลตภณฑ เพราะ…

3. การอนอากาศกอนเขาเผาไหม เพราะ…

4. การอนเชอเพลงกอนเขาเผาไหม เพราะ…

5. การปรบปรงฉนวนหมผนงเตาภายนอก เพราะ…

6. การหมฉนวนเซรามกซทผนงภายในเตา เพราะ…

7. การลดรรวทผนงเตา เพราะ…

8. การลดชองเปดทางเขาหรอทางออกใหนอยทสด เพราะ…

9. การลดอตราการระบายความรอนของเตา เพราะ…

10. การควบคมความดนภายในเตาใหสงกวาความดนบรรยากาศ เลกนอย

เพราะ…

11. การลดการสญเสยความรอนจากไอเสย เพราะ…

12. การน าไอเสยไปใชประโยชน เพราะ…

13. การใชเตาเผาทภาระใกลเคยงพกด เพราะ…

14. การเลอกใชเตาเผาชดทประสทธภาพสงเปนหลก เพราะ…

15. การลดเวลาการเปดเตากอนเรมใชงาน เพราะ…

16. การปรบปรงรปแบบการเพมอณหภมเตาใหเหมาะสม เพราะ…

17. การใชเตาเผาอยางตอเนองโดยไมปลอยใหอณหภมลดลง เพราะ…

18. การลดความชนของเชอเพลงแขงกอนเขาเผาไหม เพราะ…

19. การจดวางผลตภณฑภายในเตาใหสามารถรบความรอนได ทวถงทกจด

เพราะ…

20. การเปลยนชนดหวเผาเปน Recuperative Burner เพราะ…

21. การเปลยนชนดหวเผาเปน Regenerative Burner เพราะ…

22. การใชระบบควบคมการเผาไหมอตโนมต เพราะ…


3-29

รายการศกยภาพการอนรกษพลงงาน

ผลการตรวจสอบศกยภาพ

ด าเนน

การแลว

พรอม

ด าเนนการ

ไมพรอม

ด าเนนการ

23. การอนวตถดบกอนเขาเตาโดยใชไอเสย เพราะ…

24. การลดของเสยทเกดจากการเผาไหม เพราะ…

25. การลดของเสยจากการเตรยมวตถดบ เพราะ…

26. การเปลยนอฐตามระยะเวลาทเหมาะสม เพราะ…

27. การเปลยนชนดเชอเพลง เพราะ…

28. การเปลยนชนดเตาเผา เพราะ…

29. การท าความสะอาดและอดรรวของ Recuperator เพราะ…

30. การเพมความยาวของเตาเผา เพราะ…

31. การใช Imvertor ควบคมปรมาณอากาศเขาเตาแทนการใช Damper

เพราะ…

32. การใชอปกรณควบคมการเผาไหมอตโนมต เพราะ…

33. การปรบทศทางของหวเผาใหเกดการกระจายความรอนทด เพราะ…

34. การปรบรปทรงของเตาเผาใหเกดการสะทอนความรอนไดด เพราะ…


3-30

3.7 โปรแกรมการวเคราะหมาตรการอนรกษพลงงาน

เพอลดความยงยากซบซอนในการวเคราะหผลการอนรกษพลงงาน จงท าเปนโปรแกรม Microsoft Excel โดยผใชน าขอมลเบองตน และขอมลตรวจวดกรอกลงในชองวาง โปรแกรมจะค านวณผลการอนรกษพลงงานทถกตองไดทนท

มาตรการท 1 การลดการสญเสยความรอนจากชองเปดหรอรรวของเตา

1. หลกการและเหตผล โรงงานตดตงเตาเผาใชเชอเพลงน ามนเตา C ขนาดพกด 1 MJ/h จ านวน 1 ชด เพอใชในการเพมอณหภมใหชนงาน โดยอณหภมใชงาน 925 ๐C จากการตรวจสอบสภาพภายนอกของเตาเผาพบวา มชองเปดทผนงเตาใหญเกนไป สงผลใหเกดการสญเสยความรอน จงมแนวคดทจะลดขนาดชองเปด เพอลดการสญเสยความรอน

รปรรวทผนงเตา/ชองเปดกอนปรบปรง รปรรวทผนงเตา/ชองเปดหลงปรบปรง

2. สมการทใชในการวเคราะห

2.1 สมการทใชในการวเคราะหทางเทคนค 2.1.1 ความเรวของอากาศเขาหรอกาซรอนทออกจากชองเปดของเตา (m/sec)

VL = - 0.0263 x (ความดนภายในเตา (mmH2O))2 + 0.9402 x ความดนภายในเตา(mmH2O) x 1.0638 2.1.2 อตราการไหลเชงมวลของอากาศทเขาหรอกาซรอนทออก (kg/sec)

mL = ความหนาแนนของอากาศทอณหภมเฉลย (kg/m3) x พนทหนาตดของชองเปด (m2) x ความเรวของอากาศเขาหรอกาซรอนออก (m/sec)

2.1.3 อตราการสญเสยความรอนจากชองเปดของเตา (kJ/y) QL = อตราการไหลเชงมวลของอากาศ (kg/sec) x คาความรอนจ าเพาะของอากาศทอณหภมเฉลย (kJ/kg ๐C) x (อณหภมกาซรอนภายในเตา (๐C) - อณหภมอากาศแวดลอม (๐C)) x 3,600 ชวโมงการใชงาน (h/y) x ตวประกอบการท างาน

2.1.4 อตราการสญเสยเชอเพลง FL = (อตราการสญเสยความรอน (kJ/y) / 1,000) / คาความรอนทางต าของเชอเพลง

2.1.5 คาเชอเพลงทลดลงจากการลดชองเปด (฿/y) SC = อตราการสญเสยเชอเพลง x ราคาเชอเพลงตอหนวย x (รอยละของชองเปดลดลง / 1,000)


3-31

2.2 การวเคราะหการลงทน 2.2.1 ระยะเวลาคนทน (y)

PB = คาใชจายในการอดรรว (฿) / คาเชอเพลงทลดลง (฿/y) 3. การวเคราะหขอมล ใชโปรแกรม Excel ในการวเคราะหขอมลโดยปอนขอมลเบองตนและขอมลตรวจวดใสในชองสฟา ความดนภายในเตา = ……………… mmH2O อณหภมกาซรอนภายในเตา = …………….. ๐C อณหภมอากาศแวดลอม = ………. OC พนทหนาตดชองเปด = ………. m2

รายการ สญลกษณ หนวย ขอมลแหลงทมา

ของขอมล

1. ขอมลเบองตน

1.1 ชวโมงการใชงานตลอดทงป h h/y 4,800.001.2 คาความรอนทางต าของเชอเพลง LHV MJ/L 38.18(เชอเพลงเหลว MJ/L ,เชอเพลงแขง MJ/kg ,

เชอเพลงกาซ MJ/m3)

1.3 ราคาเชอเพลงเฉลยตอหนวย FC ฿/L 14.50 (เชอเพลงเหลว ฿/L ,เชอเพลงแขง ฿/kg ,

เชอเพลงกาซ ฿/m3)1.4 ตวประกอบการใชงาน OF 60.00

1.5 ความหนาแนนของอากาศท r kg/m3 0.47

อณหภมเฉลย (480oC)

1.6 ความรอนจ าเพาะของอากาศท CP kJ/kg oC 1.03

อณหภมเฉลย (480oC)1.7 รอยละของชองเปดทลดลง Rd % 80

1.8 คาใชจายในการปรบปรง CI ฿ 1,000.00

2. ขอมลตรวจวด

2.1 ความดนภายในเตาเผา H mmH2O 1.00

2.2 พนทหนาตดชองเปด A m2 0.04

2.3 อณหภมกาซรอนภายในเตาเผา TioC 925.00

2.4 อณหภมอากาศแวดลอม TOoC 35.00


3-32





































3. การวเคราะหทางเทคนค

3.1 ความเรวของอากาศทเขาหรอกาซรอน VL m/sec 1.98

ทออกจากชองเปดของเตาเผา

VL = -0.0263 x H2 + 0.9402 x H+1.0638

3.2 อตราการไหลเชงมวลของอากาศทเขา moL kg/sec 0.04

หรอกาซรอนทออก

moL = r x A x VL

3.3 อตราการสญเสยความรอนจากชอง QL kJ/y 378,697,420.80

เปดของเตาเผา QL = mo

L x CP x ( Ti-TO) x 3,600 x h x OF

3.4 อตราการสญเสยเชอเพลง FL 9,918.74

(เชอเพลงเหลว L/y ,เชอเพลงแขง kg/y ,

เชอเพลงกาซ m3/y)

FL = (QL /1,000) / LHV

3.5 คาเชอเพลงสญเสย FCL ฿/y 143,821.73

FCL = FL x FC

3.6 พลงงานความรอนลดลง FS L/y 7,934.99 FS = FL x (Rd/100)

3.7 คาเชอเพลงทลดลงจากการลดชองเปด SC ฿/y 115,057.38 SC = FCL x (Rd/100)

4. การวเคราะหการลงทน

4.1 ระยะเวลาคนทน PB y 0.01PB = CI / SC

5. สรปผลทไดจากการวเคราะห

5.1 ปรมาณเชอเพลงทใชลดลง FS L/y 7,934.995.2 คาเชอเพลงลดลง SC ฿/y 115,057.385.3 ระยะเวลาคนทน PB y 0.01


3-33






VL = -0.0263 x H2 + 0.9402 x H+1.0638



moL = r x A x VL







FL = (QL /1,000) / LHV


FCL = FL x FC












VL = -0.0263 x H2 + 0.9402 x H+1.0638



moL = r x A x VL







FL = (QL /1,000) / LHV


FCL = FL x FC








3-34

มาตรการท 2 การลดการสญเสยความรอนโดยการหมฉนวนผนงเตา

1. หลกการและเหตผล โรงงานตดตงเตาเผาใชเชอเพลงน ามนเตา C จ านวน 1 ชด เพอใชในการใหความรอนกบชนงาน อณหภมทใชงาน 1,000๐C การสญเสยความรอนออกจากผนงเตา เปนการสญเสยความรอนทมากเปนอนดบสองรองจาก การสญเสยทางปลอง ซงเตาสวนใหญเมอใชงานไประยะหนงอฐทนไฟและฉนวน จะเกดการเสอมสภาพนอกจากนนเตาบางชดอาจหมฉนวนในความหนาทไมเหมาะสมจงเกดการสญเสยความรอนมาก จงมแนวคดทจะท าการหมฉนวนผนงเตาเพอลดการสญเสยความรอนซงปจจบนอณหภมผวผนงเฉลยประมาณ 105๐C ซงหลงจากหมฉนวนแลวอณหภมควรจะประมาณ 60๐C

รปผวผนงกอนหมฉนวน รปผวผนงหลงหมฉนวน 2. สมการทใชในการวเคราะห

2.1 สมการทใชในการวเคราะหทางเทคนค 2.1.1 คาการถายเทความรอนของอากาศ (W/m2๐C)

hC = 1.42 x [(อณหภมพนผวภายนอก (๐C) - อณหภมอากาศแวดลอม (๐C)) / ความสงของผนงทตองการหม(m)] 0.25

2.1.2 อตราการสญเสยความรอนของผนงกอนหมฉนวน (W/m) QUNIN = 1.42 x [(อณหภมพวผวผนงกอนหมฉนวน (๐C) - อณหภมอากาศแวดลอม (๐C) / ความสงของผนงทตองการหม(m)] 0.25 x (อณหภมพนผวผนง (๐C) - อณหภมอากาศแวดลอม (๐C)) x พนทผวผนงทตองการหม (m2) + 5.6697 x 10-8 x [( อณหภมผวผนง (๐C) + 273)4 - (อณหภมอากาศแวดลอม (๐C) + 273)4] x คาสมประสทธการแผรงสของพนผว x พนทผวทตองการหมฉนวน (m2)

2.1.3 อตราการสญเสยความรอนหลงการหมฉนวน (W/m) QINS = (อณหภมพนผวผนงกอนหมฉนวน (๐C) - อณหภมอากาศแวดลอม (๐C) / [(ความหนาของฉนวนทใช (m) / (พนทผวผนงทตองการหม (m2) x คาการน าความรอนของฉนวนทใช (W/m2 ๐C)) + (1 / (พนทผวผนง (m2) x คาการถายเทความรอนของอากาศหลงหมฉนวน (W/m2 ๐C)]

บรเวณผนง

เตาทจะท า

การปรบปรง


3-35

2.2 การวเคราะหการลงทน 2.2.1 ระยะเวลาการคนทน (y) PB = เงนลงทนทใชในการหมฉนวน (฿) / คาเชอเพลงทลดลง (฿/y) 3. การวเคราะหขอมล ใชโปรแกรม Excel ในการวเคราะหขอมลโดยปอนขอมลเบองตนและขอมลตรวจวดใสในชองสฟา ความสงของผนง ………. m อณหภมผวผนงกอนหม ………. ๐C อณหภมผวผนงหลงหม ………. ๐C ความยาวของผนง ………. m อณหภมอากาศแวดลอม ………. ๐C

H

L


3-36




1.1 ชวโมงการใชงานตลอดทงป h h/y 5,0001.2 คาความรอนต าของเชอเพลง LHV MJ/L 39.77

(เชอเพลงเหลว MJ/L, เชอเพลงแขง MJ/kg, เชอเพลงกาซ MJ/m3)

1.3 ราคาเชอเพลงเฉลยตอหนวย Fc ฿/L 14.00(เชอเพลงเหลว ฿/L , เชอเพลงแขง ฿/kg , เชอเพลงกาซ ฿/m3)

1.4 ตวประกอบการใชงาน OF % 80.001.5 คาสมประสทธการแผรงสของพนผว (ใชคา 0.9) 0.90

1.6 คาการน าความรอนของฉนวนทใช ki W/m2 oC 0.038

1.7 ความหนาของฉนวนทใช ti m 0.025

1.8 อณหภมผวฉนวนหลงจากหมทตองการ TWINoC 60.00

1.9 ประสทธภาพการเผาไหม hC % 80.00

1.10 ราคาฉนวนความรอน CIN ฿ 4,000.00


2.1 ความสงของผนงทตองการหม H m 1.202.2 ความยาวของผนงทตองการหม Le m 1.00

2.3 อณหภมผวนอกผนงกอนหมฉนวน TWoC 105.00

2.4 อณหภมอากาศแวดลอม TaoC 35.00


3.1 พนทผวผนงทตองการหมฉนวน A m2 1.20 A = L x H

3.2 คาการถายเทความรอนของอากาศกอนหมฉนวน hCO W/m2 oC 3.92

hC0 = 1.42 x [(TW - Ta)/H]0.25

3.3 อตราการสญเสยความรอนของผนงกอน QUNIN W 1,028.72

หมฉนวน QUNIN = 1.42 x [(TW- Ta)/H]0.25 x (TW-Ta) x A + 5.6697

x 10-8 x [(TW+273)4 - (Ta+273)4 ] x x A




















hC0 = 1.42 x [(TW - Ta)/H]0.25



x 10-8 x [(TW+273)4 - (Ta+273)4 ] x x A


3-37




















hC0 = 1.42 x [(TW - Ta)/H]0.25



x 10-8 x [(TW+273)4 - (Ta+273)4 ] x x A

รายการ สญลกษณ หนวย ขอมล

แหลงทมา


3.4 ปรมาณความรอนทสญเสยกอนหนฉนวน QLO MJ/y 14,813.57

QLO = (QUNIN /1,000,000) x 3600 x h x OF

3.5 คาการถายเทความรอนของอากาศหลงหมฉนวน hCN W/m2oC 3.03

hCN = 1.42 x [(TWIN- Ta)/H]0.25

3.6 อตราการสญเสยหลงการหมฉนวน QINS W 85.03

QINS = (TW-Ta)/[(ti/(A x ki)) + (1/(A x hCN)]

3.7 อณหภมผวฉนวนหลงจากหม TWINAOC 58.38

TWINA =TW-(QINS x (ti / (A x ki))) * หาก TWINA และ TWIN ไมเทากนใหก าหนด TWIN ใหม

3.8 ปรมาณความรอนทสญเสยหลงจากหมฉนวน QLN MJ/y 1,224.43

QLN = (QINS /1000000) x 3600 x h x OF

3.9 ปรมาณความรอนสญเสยลดลง QS MJ/y 13,589.14

QS = QLO-QLN

3.10 ปรมาณการใชเชอเพลงลดลง FS L/y 427.12

FS = QS/(LHV x (hC / 100)) (เชอเพลงเหลว L/y ,เชอเพลงแขง kg/y ,เชอเพลงกาซ m3/y)

3.11 คาเชอเพลงลดลง CS ฿/y 5,979.68

CS = FS x FC

4 การวเคราะหการลงทน

4.1 ระยะเวลาการคนทน PB y 0.67 PB = CIN /CS


5.1 ปรมาณเชอเพลงลดลง FS …../y 427.125.2 คาเชอเพลงลดลง CS ฿/y 5,979.685.3 ระยะเวลาคนทน PB y 0.67



3.4 ปรมาณความรอนทสญเสยกอนหนฉนวน QLO MJ/y 14,813.57

QLO = (QUNIN /1,000,000) x 3600 x h x OF

3.5 คาการถายเทความรอนของอากาศหลงหมฉนวน hCN W/m2oC 3.03

hCN = 1.42 x [(TWIN- Ta)/H]0.25

3.6 อตราการสญเสยหลงการหมฉนวน QINS W 85.03

QINS = (TW-Ta)/[(ti/(A x ki)) + (1/(A x hCN)]

3.7 อณหภมผวฉนวนหลงจากหม TWINAOC 58.38

TWINA =TW-(QINS x (ti / (A x ki))) * หาก TWINA และ TWIN ไมเทากนใหก าหนด TWIN ใหม

3.8 ปรมาณความรอนทสญเสยหลงจากหมฉนวน QLN MJ/y 1,224.43

QLN = (QINS /1000000) x 3600 x h x OF

3.9 ปรมาณความรอนสญเสยลดลง QS MJ/y 13,589.14

QS = QLO-QLN

3.10 ปรมาณการใชเชอเพลงลดลง FS L/y 427.12

FS = QS/(LHV x (hC / 100)) (เชอเพลงเหลว L/y ,เชอเพลงแขง kg/y ,เชอเพลงกาซ m3/y)

3.11 คาเชอเพลงลดลง CS ฿/y 5,979.68

CS = FS x FC

4 การวเคราะหการลงทน

4.1 ระยะเวลาการคนทน PB y 0.67 PB = CIN /CS


5.1 ปรมาณเชอเพลงลดลง FS …../y 427.125.2 คาเชอเพลงลดลง CS ฿/y 5,979.685.3 ระยะเวลาคนทน PB y 0.67


3-38

3.8 กรณศกษา

กรณศกษาถอเปนตนแบบของมาตรการอนรกษพลงงานทประสบผลส าเรจในการอนรกษพลงงานทโรงงานสามารถน าไปประยกตใชใหเกดผลการอนรกษพลงงานทเปนรปธรรมตอไป

กรณศกษาท 1: การลดขนาดชองเปดเตาเผาปลายกนโคลง

1. ความเปนมาและลกษณะการใชงาน

โรงงานผลตชนสวนยานยนตมการใชเตาเผาปลายกนโคลงเพอขนรปหแหนบ โดยใชอณหภมภายในเตา 900 C ใชงาน 12 ชวโมง/วน 300 วน/ป ใชน ามนเตา C เปนเชอเพลงเตาดงกลาวมการสญเสยพลงงานความรอนทางชองเปดทางเขามาก 2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง ทางเขาปากเตาบรเวณทใสชนงาน มขนาดกวางมากเกนไป (ขนาด 100 x 3500 mm) ขณะทชนงานทตองเผามขนาด 7 x 70 mm รวมทงอฐทนไฟและฉนวนเสอมสภาพท าใหมความรอนสญเสยจากเตาสอากาศแวดลอม 3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน ท าการลดขนาดชองเปดจากขนาด 100 x 3,500 มลลเมตร เปนขนาด 30 x 3,500 มลลเมตร และพรอมทงเปลยนอฐทนไฟและฉนวนกนความรอนใหม 4. สภาพกอนปรบปรง เตาเผามชองเปดขนาด 100 x 3500 มลลเมตร คดเปนพนท 0.35 ตารางเมตร ความเรวของอากาศทเขาเตาประมาณ 1 เมตรตอวนาทมการใชงานรอยละ 70 ในเวลาหนงป

รปท 3.8-1 แสดงชองเปดเตาเผาปลายกนโคลงกอนปรบปรง 5. สภาพหลงปรบปรง ด าเนนการปรบปรงโดยการลดขนาดชองเปดเปน 30 x 3,500 mm คดเปนพนท 0.11 ตารางเมตร (ลดขนาดลง 70%) และท าการซอมอฐทนไฟทช ารดใหม ปรบปรงปลอกปดหวเตา ตดตงใยแกวกนความรอนบรเวณปากเตา


3-39

รปท 3.8-2 แสดงชองเปดเตาเผาปลายกนโคลงหลงปรบปรง

6. การวเคราะหทางเทคนค พนทเตากอนปรบปรง = 0.35 ตารางเมตร พนทเตาหลงปรบปรง = 0.11 ตารางเมตร ความเรวของอากาศทเขาเตา = 1 m/s อตราการไหลของอากาศเขาเตาทลดลง

Q = AV = (0.35 – 0.11) x 1 m3/s = 0.24 m3/s = 864 m3/hr

ตารางท 3.8-1 อตราการสญเสยความรอนผานชองเปดตอลกบาศกเมตร (kJ/h/m3)

อณหภมกาซรอนภายในเตา 600 700 800 900 1,000 1,100 1,200 1,300 1,400

หรอผานชองเปด (OC)

อตราการสญเสยความรอน 350.5 384.0 413.7 447.2 466.7 490.3 512.7 532.2 549.2

(kJ/h/m3)

อตราการสนเปลองเชอเพลง 0.0092 0.0102 0.0108 0.0117 0.0122 0.0128 0.0134 0.0139 0.0144

น ามนเตาเกรดซ (L/h/m3)

ถานหนบทมนส (kg/h/m3) 0.0133 0.0146 0.0157 0.0170 0.0177 0.0186 0.0194 0.0202 0.0208

กาซธรรมชาต (Nm3/h/m

3) 0.0096 0.0105 0.0113 0.0122 0.0127 0.0134 0.0140 0.0145 0.0150

หมายเหต :พนทหนาตดทอากาศเยนเขาหรอกาซรอนออกท 1 m2,อณหภมอากาศแวดลอม 35 oC จากตารางทอณหภมภายในเตา 900 C จะไดอตราสญเสยความรอน = 447.2 kJ/h/m3 อตราการสญเสยความรอนตอชวโมง = (864 m3) x (447.2 kJ/h/m3)

= 386,381 kJ/hr


3-40

อตราการสนเปลองเชอเพลง = (386,381kJ/hr) / (41,300 kJ/L) = 9.36 L/hr เมอปรบปรงฝาเตาจะประหยดเชอเพลงได = น ามนเตา (L/hr) x ชม.ท างาน x วนท างานตอป

x เปอรเซนตการเดนเตา = 9.36 x 12 x 300 x 0.7 = 23,587 ลตร/ป = 23,587 x 11.7 บาท/ป = 275,968 บาท/ป 7.การวเคราะหผลตอบแทนการลงทน

คาใชจายในการปรบปรง = 300,000 บาท ระยะเวลาคนทน = 300,000/275,968 = 1.09 ป

กรณศกษาท 2: การปรบปรง Blower ดดอากาศของ Gas Burner ใหเผาไหมไดดขน


สถานประกอบการใชกาซ LPG เผาไหมใหไดอณหภมในการอบยางท 330 C โดยอากาศทเขาเผาไหมมการควบคมโดยใชแดมเปอร ซงเปดไวทรอยละ 80 สงผลใหตองใชเชอเพลงมาก จากการส ารวจภายในโรงงานผลตชนสวนรถยนตแหงหนง พบวามการใชลมความรอนจากแกสในกระบวนการอบยาง ซงลกษณะการเผาไหมมการดดอากาศจากดานนอกเขามาใชในการเผาไหมผานทางชองแดมเปอรแตสภาพปจจบนพบวามการเปดชองแดมเปอรไวคอนขางมาก ท าใหสนเปลองแกสในการเผาไหมเพราะความรอนโดนดดออกไปทางชองไอเสยหมด 2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง ปรมาณอากาศทใชในการเผาไหมมากเกนไปสงผลใหเกดการสญเสยทางปลองไอเสยมากและประสทธภาพในการอบลดต าลง 3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน ท าการปรบลดปรมาณอากาศลงโดยการปรบแดมเปอรและท าการบนทกปรมาณการใชเชอเพลง และอณหภมในเตาอบยาง 4. สภาพกอนปรบปรง

เปดแดมเปอรท 10 % มการใชเชอเพลง 115.79 กโลกรม/วน และอณหภมในการอบยาง 330-335 C


3-41

รปท 3.8-3 แสดงแดมเปอรชองดดอากาศท 10 %

5. สภาพหลงปรบปรง หลงจากท าการปรบชองแดมเปอรไวท 80 % มการใชเชอเพลง 79.09 กโลกรม/วน และอณหภมในการอบยาง 275-300 C โดยไมสงผลเสยตอคณภาพของผลผลต

รปท 3.8-4 แสดงการปรบแดมเปอรชองดดอากาศท 80 %

6. การวเคราะหทางเทคนค จ านวนวนท างาน = 300 วน/ป

ผลประหยดเชอเพลง = การใชเชอเพลงกอนปรบปรง – การใชเชอเพลงหลงปรบปรง = (115.79 – 79.09) x 300 = 11,010 กโลกรม/ป

ราคาเชอเพลง = 13.53 บาท/กโลกรม ผลประหยด = 11,010 x 13.53

= 148,965.30 บาท/ป


3-42

7.การวเคราะหผลตอบแทนการลงทน เงนลงทน = ด าเนนการเอง บาท ประหยดคาเชอเพลง = 148,965.30 บาท/ป

กรณศกษาท 3: การปรบปรงประสทธภาพการเผาไหมในการเผาเซรามก

1. ความเปนมาและลกษณะการใชงาน สถานประกอบการใชกาซ LPG เผาไหมใหความรอนในเตาเผาเซรามกทอณหภม 1,250◦Cโดยใชกาซ LPG ประมาณ 407,438 กโลกรมตอป คดเปนมลคาประมาณ 6,069,130 บาทตอป มการผลต 24 ชวโมงตอวน จ านวน 340 วนตอป เตาเผามการสญเสยพลงงานความรอนทางปลองไอเสยสงสงผลใหสนเปลองเชอเพลงมาก 2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง การปรบสดสวนการใชอากาศและเชอเพลง (Air-Fuel Ratio) ทไมเหมาะสมสงผลใหประสทธภาพการเผาไหมต าและปรมาณอากาศทมากเกนความจ าเปนจะพาความรอนออกจากเตาเผาทางปลองไอเสยเพมขน โดยทวไปการเผาไหมเชอเพลงแกส ตองใชออกซเจนสวนเกนต ากวา 2% โดยมปรมาณคารบอนมอนนอกไซดไมเกน 200 ppm 3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน ท าการตรวจวดปรมาณออกซเจนสวนเกน ปรมาณคารบอนมอนนอกไซดและประสทธภาพการเผาไหม ในต าแหนงทไอเสยออกจากหองเผาไหมในขณะทภาระสงสดแลวท าการปรบลดปรมาณอากาศเขาเผาไหมใหเหมาะสม

รปท 3.8-5 แสดงเครองมอวดการเผาไหมและการใชงาน

4. สภาพกอนปรบปรง จากการตรวจวดไอเสยพบวามปรมาณออกซเจน 4.1 % อณหภมไอเสย 462 ◦C และประสทธภาพการเผาไหม 70.0 % ซงปรมาณออกซเจนสวนเกนสงเกนเกณฑส าหรบเชอเพลงกาซ


3-43

รปท 3.8-6 แสดงเตาเผาเซรามก 1,250 ◦C 5. สภาพหลงปรบปรง หลงจากปรบลดปรมาณอากาศเขาเผาไหมลงโดยมปรมาณออกซเจน 3.0 % อณหภมไอเสย 462 ◦C และประสทธภาพการเผาไหม 72.0 % ซงประสทธภาพการเผาไหมสงขนกวาเดม 2 % สงผลใหสามารถลดการใชเชอเพลงได

ตารางท 3.8-2 ขอมลตรวจวดของเตาเผาเซรามก กอนและหลงปรบปรง ผลการวเคราะหประเมน กอนการปรบปรง หลงการปรบปรง

Flue gas temperature C 462 462

O2 content % 4.1 3.0 Excess air % 23 15 ความรอนสญเสย % 30 28 ประสทธภาพการเผาไหม % 70 72

6. การวเคราะหทางเทคนค รอยละของกาซ LPG ทใช = ((ประสทธภาพหลงปรบปรง-ประสทธภาพ หลงปรบปรง)/ประสทธภาพหลงปรบปรง) x 100 % = ((72.0-70.0)/72.0) x 100 = 2.78 % คดเปนปรมาณกาซ LPG ทใชลดลง = 407,438 x 0.0278 = 11,327 kg/ป


3-44

คดเปนเงน = 11,327 x 14.90 = 168,722 บาท/ป

7.การวเคราะหผลตอบแทนการลงทน คาตรวจวเคราะห = 50,000 บาท คาใชจายกาซ LPG ทประหยดได = 168,722 บาท/ป ระยะเวลาคนทน = 0.30 ป

กรณศกษาท 4 : การท าฝาครอบเตาหลอม

1. ความเปนมาและลกษณะการใชงาน สถานประกอบการผลตอลมเนยม ในสวนของโรงหลอมอลมเนยมจะมการใชเตาหลอมในการหลอมอลมเนยม 342 วนตอป โดยใชเชอเพลงแกส LPG เปนเชอเพลง

รป 3.8-7 เตาหลอมทใชในการหลอมอลมเนยมภายในโรงงาน

2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง จากการส ารวจของทมอนรกษพลงงานพบวาในการหลอมอลมเนยมในชวงแรกจะมการใสอลมเนยมทเปนวตถดบลงในบอหลอม เมออลมเนยมไดรบความรอนกจะกลายเปนของเหลว จากการส ารวจพบวา เตาอลมเนยม C-Furness, และ เตาอลมเนยม M-Furness เมอมการหลอมตวของน าอลมเนยมแลว ไมมการปดบอท าใหความรอนสวนนจะสญเสยไปโดยการพาความรอนและการแผรงสความรอนใหกบสงแวดลอม จะท าใหทางโรงงานสญเสยเชอเพลงทเปนแหลงก าเนดความรอนไปโดยเปลาประโยชน ซงจากการตรวจวดพบวาอณหภมของอลมเนยมเหลว มอณหภม 760 oC ขนาดปากบอของ C-Furness มขนาดเทากบ 5.5 m2และ ขนาดปากบอของ M-Furness มขนาดเทากบ 7.56 m2


3-45

รปท 3.8-8 น าอลมเนยมหลงจากหลอมเหลวแลว จากรปจะเหนไดวาปากบอของเตาหลอมอลมเนยมหลงจากอลมเนยมหลอมเหลวแลวไมมการปดจะท าใหความรอนสวนหนงสญเสยไปโดยเปลาประโยชน 3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน

ท าการปรบปรงโดยท าฝาครอบปากบอของเตาหลอมอลมเนยมโดยมอบหมายใหแผนกซอมบ ารงเปนผรบผดชอบ

รปท 3.8-9 ขณะท าการปรบปรงปากเตาหลอม

รปท 3.8-10 ฝาครอบปากเตาหลอมทท าเสรจแลว รปท 3.8-11 หลงจากท าการปดฝาครอบเตาหลอมแลว


3-46

4. สภาพหลงปรบปรง หลงปรบปรงพบวาโรงงานอณหภมบรเวณปากเตาหลอมลดลง ซงขณะนทางโรงงานก าลงเกบขอมลผลประหยดแกส LPG จากการท ามาตรการอยโดยวดจากมเตอรแกสภายในโรงงาน

รปท 3.8-12 มเตอรแกสททางโรงงานใชในการเกบขอมล

กรณศกษาท 5 : การลดเวลาการเปด-ปด ระบบประตเตาเผา

1. ความเปนมาและลกษณะการใชงาน สถานประกอบการผลต ผลตภณฑจากเหลก ประเภทเหลกแผน ในสวนผลตของทางโรงงานจะท าการผลต 24 ชวโมงตอวน 298 วนตอป ในสวนของระบบเตาเผาเหลก มขนตอนการน า SLAB ออกจากเตาเผา โดยมขนตอนการเปด-ปด ประตเตาเผาเหลกแบบอตโนมต ซงระยะเวลาในการปดประตขนอยกบต าแหนงตว SENSOR การสญเสยพลงงานความรอนจะแปรผนตามระยะเวลาการ เปด-ปด ประตเตาเผา โดยเตาเผา 1 ชด มประตเตาเผาจ านวน 2 ประต

รปท 3.8-13 เตาเผาเหลกของทางโรงงาน


3-47

2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง จากการส ารวจของทมอนรกษพลงงานพบวาจ านวนของ SENSOR ในการเปดปดประตมจ านวนนอย ท าใหการท างานในการเปดปดประตเตาเผาลาชา ซงจะท าใหความรอนสวนหนงสามารถออกจากเตาเผาไปสสงแวดลอมไดท าใหทางโรงงานสญเสยพลงงานความรอนไปโดยเปลาประโยชน 3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน ท าการปรบปรงโดย ปรบลดเวลาในการเปด-ปด ประตเตาเผา โดยท าการตดตงเพมต าแหนงตว SENSOR ซงจะท าใหระยะการท างานของตว SENSOR เรวขน จงสงผลท าใหเวลาในการปดประตเรวขน ซงมผลท าใหการสญเสยพลงงานความรอนของเตาเผาจะลดลงดวย

แสดงขนตอนการเปด-ปดประตเตาเผา รปท 3.8-14 แสดงขนตอนการเปด-ปด ประตของเตาเผาเหลก

4. สภาพหลงปรบปรง หลงปรบปรงพบวาสามารถลดเวลาในการปดประตของเตาเผาลงได โดยคดเปนพลงงานความรอนทสามารถลดลงได 400,848 MJ/y 5. การวเคราะหทางเทคนค

โรงงานใชน ามนเตา C เปนเชอเพลงคาความรอนเทากบ 39.77 MJ/ลตร ราคาน ามนเตาเฉลยลตรละ 19.63 บาทตอลตร เวลาในการเปดประตเตากอนปรบปรง 58 วนาท เวลาในการเปดประตเตาหลงปรบปรง 50 วนาท อณหภมภายในเตาเผา 1,250 เซลเซยส ใน 1 ชวโมงจะท าการเปด-ปด ประตจ านวน 15 Cycles


3-48

การค านวณสญเสยความรอนเนองจากการแผรงส จากการเป ดป ดเตา

ปรมาณการแผรงสของ Black Body = 4.88((273.15+t)/100)^4 kcal/m2hr อณหภมหนวยเป น C

จากกรา สมประสท ส าหรบเปรยบเทยบ (รป 2-7 หนา 47 หนงสอ "คมอการประหยดพลงงานในโรงงานอตสาหกรรม"ลก ณะของชองเป ดของเตาเผาเป น ปากเป ดทแคบและยาวความกวางของชองเป ด (D) 0.75 เมตรความหนาของผนง (X) 0.25 เมตรอตราสวน D/X = 3จากกรา สมประสท ส าหรบเปรยบเทยบไดคาสมประสท เปรยบเทยบ = 0.85อณหภมในเตาเผา = 1250 Cความยาวของชองเป ด 2.4 เมตรเวลาในการเป ดประตเตากอนปรบปรง 58 วนาทเวลาในการเป ดประตเตาหลงปรบปรง 50 วนาทปรมาณความรอนสญเสย = 223,259 kcal/m2hrปรมาณความรอนสญเสยผานชองประต = 401,867 kcal/hrปรมาณความรอนสญเสยผานชองประต = 111.63 kcal/secลดเวลาเป ด าเตา 8 วนาทตอ Cycle

893.04 kcal/Cycle1 kcal = 0.004184 MJ 3.74 MJ/Cycleเตาเผา 1เตาม 2 ประต1 ชม เป ด - ป ด 15 Cycle1 วน Operate 24 ชม1 ป Operate 298 วนความรอนทลดการสญเสยได 400,848 MJ/ป ความรอนทลดการสญเสยได 66,808 MJ/เดอน

Heating Value น ามนเตา 39.77 MJ/literน ามนเตาทประหยดได 0.09 liter/Cycleน ามนเตาทประหยดได 10,079.16 liter/ป น ามนเตาทประหยดได 1,679.86 liter/เดอนราคาน ามนเตา 19.63 Baht/literประหยดได 1.84 Baht/Cycleประหยดได 197,854 บาท/ป

จากการค านวณพบวาโรงงานสามารถลดการสญเสยพลงงานความรอนได = 400,848 MJ/ป


3-49

คดเปนน ามนเตาทสามารถประหยดได = 400,848/39.77 ลตร/ป = 10,079.16 ลตร/ป

คดเปนคาเชอเพลงทประหยด = 10,079.16x 19.63 บาท/ป = 197,850.77 บาท/ป

6.การวเคราะหผลตอบแทนการลงทน เงนลงทน = 50,000 บาท ผลการประหยด = 197,850.77 บาท/ป ระยะเวลาคนทน = 50,000/197,850.77 ป = 0.252 ป

กรณศกษาท 6: การลดระยะความสงของชองเปดทฝาเตาหลอมเพอลดการสญเสยความรอน

1. ความเปนมาและลกษณะการใชงาน ทางโรงงานใชเตาไฟฟาแบบเหนยวน าในการหลอมเหลก โดยทเตาแตละชดจะมฝาปดเพอปองกนการสญเสยความรอนจากการแผรงสความรอน (ทงเตาหลอมและเตา Hold) 2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง ฝาเตาทปดอยเดมมระยะความสงจากปากเตามากเกนไป เนองมาจากการตดตงทไมเหมาะสมและผลกระทบจากการใชงานในแตละวน ท าใหมพนทการสญเสยความรอนมากกวาปกต

รปท 3.8-15 สภาพการใชงานฝาเตาหลอม (กอนปรบปรง)

3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน 1. ด าเนนการปรบลดระยะความสงของฝาเตาจากความสงเดมประมาณ 10-20 cm. ลงมาเหลอ 3-4 cm.พรอมกบปรบ Alignment ใหมใหฝาเตาอยในแนวขนานกบปากเตาและปดพนทปากเตาใหไดมากทสด 2. วดคาอณหภมทบรเวณปากเตา และขนาดของพนทสญเสยความรอนทลดลงได 3. ค านวณผลการประหยดพลงงานไฟฟาเทยบเทาจากปรมาณความรอนสญเสยทลดลงได


3-50

4. สภาพหลงปรบปรง ภายหลงการด าเนนการแลวเสรจ ทางทมงานดานพลงงานพบวาสามารถลดอณหภมใชงานของเตาหลอมขนาด 3,500 kW จ านวน 2 ชด (Line M5) ลงไดจาก 1,560oC เหลอ 1,540oC โดยไมมผลกระทบตอคณภาพการหลอเหลกแตอยางใด

รปท 3.8-16 สภาพการใชงานฝาเตาหลอม (หลงปรบปรง)


3-51


หมายเหต : สตรการค านวณ Q = 5.67 x 10-8 x e x A x ((Ts + 273.15)4 – (Tr + 273.15)4) / 1,000 E = Q x H x %SF พลงงานไฟฟารวมทประหยดได = 1,107,479 kWh/ป คดเทยบเปนน ามนดบได = 0.0944 ktoe/ป คดเปนคาใชจายทประหยดได = 1,107,479 kWh/ป x 2.71 บาท/kWh = 3,001,268 บาท/ป


3-52

กรณศกษาท 7 : ลดรอยรวของผนงเตาเผาปลายกนโคลง


โรงงานผลตชนสวนยานยนต มการใชเชอเพลงกาซ LPG ในกระบวนการผลต จากการส ารวจพบวาบรเวณผนงเตาเผาปลายกนโคลงม ความรอนสญเสยจากเตาสสงแวดลอม มพนทรอยรวขนาด 15 cm x 30 cm 2. ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง รอยรวจากผนงเตาจะท าใหมการสญเสยความรอนจากเตาออกสอากาศภายนอก ท าใหสนเปลองเชอเพลง

3. แนวคดและขนตอนการด าเนนงาน

ซอมแซมรอยรวของชองเปดเตาจะชวยลดการสญเสยความรอนจากเตาออกสอากาศแวดลอมได

4. สภาพหลงปรบปรง ท าการตดตงฉนวนปดชองเปดเตา ราคา 54,891 บาท


3-53


รายการ หนวย ตวยอ ปรมาณ

ขอมล

ปรมาณการใชเชอเพลง kg/hr F 27

ราคาเชอเพลงตอหนวย ฿/kg ฿f 14.42

ความหนาแนนอากาศทอณหภมเฉลย kg/m3 r 0.847

พนทหนาตดของชองเปด m2 A 0.09

คาความรอนจ าเพาะของอากาศทอณหภมเฉลย kJ/kg.C Cp 1.084

อณหภมของอากาศในเตา C T1 900

อณหภมของอากาศสงแวดลอม C T2 40

คาความรอนเชอเพลง MJ/kg LHV 50.22

ชวโมงการท างาน hr h 16

วนท างาน day d 25

% การปฏบตงาน % % 0.60

การค านวณ

Spec เตา = F . LHV . 1000 kJ/hr spec 1,355,940

คาความเรวอากาศเขา / ออก เตา m/s V 2

ปรมาตรการไหล m3 Q1 0.18

Q table kJ/hr/m3 Qt 447.20

Q estimate kJ/hr Qe 80.50

อตราการไหลของอากาศรอนทเขา / ออก เตา kg/s m 0.15

m = r.A.Vอตราการสญเสยความรอน kJ/s Q 289,800

Q = Qe .3600

สญเสยเชอเพลงลดลง kg/month Fl 1,384.95

Fl =Q. h .d /(LHV . 1000)

สญเสยเชอเพลงลดลง kg/year FlT 16,619.4

จ านวนเงนทประหยดได ฿/year ฿lT 239,651


3-54

ตารางท 1 อตราการสญเสยความรอนผานชองเปดตอตารางเมตร (MJ/h/m2)

หมายเหต : พนทหนาตดทอากาศเยนเขาหรอกาซรอนออกท 1 m2 ,อณหภมอากาศแวดลอม 35 oC

,ใชคณสมบตอากาศทอณหภมเฉลย ตารางท 2 อตราการสญเสยความรอนผานชองเปดตอลกบาศกเมตร (kJ/h/m3)

หมายเหต : พนทหนาตดทอากาศเยนเขาหรอกาซรอนออกท 1 m2 ,อณหภมอากาศแวดลอม 35 oC

,ใชคณสมบต อากาศทอณหภมเฉลย 6.การวเคราะหผลตอบแทนการลงทน เงนลงทน 54,891 บาท เชอเพลงทประหยดได 16,619 kg/ป ผลการประหยด 239,651 บาท/ป ระยะเวลาคนทน 0.23 ป


3-55

3.9 เทคโนโลยการอนรกษพลงงาน

เทคโนโลยการอนรกษพลงงานถอเปนการเทคนคการปรบปรงเพอเพมประสทธภาพการใชพลงงานของโรงงานใหสงขนและทนสมย

3.9.1 เทคโนโลยหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟ(Regenerative Burner)

1. หลกการท างานของเทคโนโลย (1)(9)

หวเผารเจนเนอเรทฟ คอ อะไร หวเผารเจนเนอเรทฟ คอ หวเผาทออกแบบมาเพอใหมการน าเอาความรอนทงกลบมาใชใหไดมากทสด ซงกาซไอเสยจะน ามาเกบสะสมความรอนทหองสะสมความรอน การสะสมความรอนสามารถท าไดอยางมประสทธภาพเนองจากหองกกเกบกาซไอเสยถกออกแบบใหใชวสดทสะสมความรอนไดสงมาก อากาศเยนทจะใชในการเผาไหมจะแลกเปลยนความรอนจากหองกกเกบไอเสยท าใหอากาศทจะใชเผาไหมมอณหภมสงไดใกลเคยงกบอณหภมใชงาน ท าใหสามารถประหยดเชอเพลงไดมากและประสทธภาพการเผาไหมดขน

รปท 3.9-1 แสดงรปของหวเผาแบบรเจนเจอเรทฟ

การแลกเปลยนความรอนในหวเผารเจนเนอเรทฟ หลกการส าคญทท าใหหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟประหยดเชอเพลงได นนคอการเพมอณหภมใหกบอากาศเยนทจะใชเผาไหม ซงชดหวเผารเจนเนอเรทฟประกอบดวยหวเผาและรเจนเนอเรเตอร อยางละ 2 ชด และวาลวสลบทศทางอก 1 ชด หลกการท างานคอ หวเผาชดท 1 ท างาน อากาศจากภายนอกถกปอนเขาทรเจนเนอเรเตอรชดท 1 ในขณะเดยวกนกาซไอเสยทเกดจากการเผาไหมจะผานออกไปทางหวเผาชดท 2 และไปเกบสะสมความรอนทรเจนเนอเรเตอรชดท 2 เมอวาลวกลบทศทางการไหลของอากาศทปอนเขา อากาศกจะถกอนโดยความรอนทสะสมในรเจนเนอเรเตอรกอนทจะถงหวเผาท าใหมอณหภมสงขน การเผาไหมทหวเผาชดท 2 กจะประหยดเชอเพลงได การสลบทศทางของวาลวจะสลบทกๆ 10-60 วนาท ขนกบการออกแบบ ดงนนหวเผาชดท 1 และ 2 จะไดรบการอนอากาศกอนการเผาไหมตลอดเวลา ส าหรบกาซรอนทถกใชใหความรอนไปแลวจะถกดงออกโดยพดลมดดอากาศส าหรบการเผาไหม ดงแสดงในรปท 3.9-2


3-56

รปท 3.9-2 แสดงหลกการท างานของหวเผารเจนเนอเรทฟ(1)

ส าหรบรเจนเนอเรเตอรสามารถแบงไดเปน 2 ลกษณะคอ เปนแบบรงผ ง (Honeycomb) และแบบกอนกลม (Ball)ทท าจากอลมนาความบรสทธสง รเจนเนอเรเตอรทง 2 ลกษณะมคณสมบตเกยวกบน าหนกเมอเทยบกบความจความรอนของหวเผา ดงแสดงในรป 3.9-3

รปท 3.9-3 แสดงความสมพนธระหวางน าหนกของรเจนเนอเรเตอรเทยบกบคาความรอนของหวเผา (4)


3-57

2. การใชทดแทนเทคโนโลยเดม เตาอตสาหกรรมทวไป หวเผาทใชเปนแบบหวเผาอากาศเยน ซงอณหภมอากาศทปอนเขาหองเผาไหมมอณหภมใกลเคยงกบบรรยากาศ (ประมาณ 30-35 oC) ซงหากสามารถเพมอณหภมอากาศทใชเผาไหมไดจะท าใหลดการใชเชอเพลงลงได การตดตงหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟจะตองมการปรบปรงเตาคอนขางมาก หรออาจจะตองสรางเตาใหมเพอใหเปนเตาส าหรบการใชหวเผารเจนเนอเรทฟ 3. ศกยภาพการประหยดพลงงาน จากขอมลกรณศกษาการตดตงในตางประเทศ (1) การใหความรอนในเตาอตสาหกรรมโดยการตดตงหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟสามารถลดการใชพลงงานไดประมาณ 40%-50% เมอเทยบกบการใหความรอนในเตาเผาทใชหวเผาแบบอากาศเยนทวไป ดงแสดงในรปท 3.9-4

รป 3.9-4 แสดงกราฟความสมพนธระหวางอณหภมอากาศทเพมขนและเปอรเซนตการประหยดเชอเพลง (1)

จากรป 3.9-4 จะพบวาเมอเราสามารถเพมอณหภมอากาศทจะใชในการเผาไหมได จะท าใหการสญเสยพลงงานในการท าใหอากาศมอณหภมสงขนนนลดลงได ระยะเวลาในการเผาไหมกสามารถลดลงได ในกรณของเตาเผาทท างานแบบเปนงวด (Batch) จะชวยลดระยะเวลาการท างานของเตาลงได ซงจะสามารถเพมผลผลตในกระบวนการผลตไดอกดวย ในท านองเดยวกนกรณของเตาเผาทท างานแบบตอเนอง (Continuous) จะสามารถประหยดเชอเพลงในการใหความรอนกบผลตภณฑ จากขอมลกรณศกษาของ Flanagan, J.M. (2) เรองกระบวนการใหความรอนในอตสาหกรรมโลหะพบวาการใหความรอนในเตาอตสาหกรรมโดยการตดตงหวเผาแบบรเจนเนอเรเตอรสามารถลดการใชพลงงานไดถง 50% (Regenerator แบบ Ceramic Bed) เมอเทยบกบการใหความรอนในเตาเผาทใชหวเผาแบบอากาศเยนทวไป ซงสามารถน าความรอนจากกาซเสยมาใชไดถง 85% และท าใหอณหภมอากาศทจะเผาไหมสงไดมาก (นอยกวาอณหภมเตาประมาณ 150 oC)


3-58

จากขอมลกรณศกษาของ Shinichiro Fukushima, Yutaka Suzukawa, Toshikazu Akiyama, Akiko Fujibayashi, Takeshi Tada (3) การตดตงหวเผาแบบรเจนเนอเรเตอรสามารถลดการใชพลงงานไดประมาณ 30% เมอเทยบกบการใหความรอนในเตาเผาทใชหวเผาแบบอากาศเยนทวไปและสามารถลด NOxไดประมาณ 50% ผลการเกบขอมลเรองการประหยดพลงงาน ดงแสดงในรปท 3.9-5

รป 3.9-5 กราฟแสดงผลการใชพลงงานของเตาเผาทวไปหมายเลข 4 และ 5 เปรยบเทยบกบเตารเจนเนอเรทฟ

หมายเลข 2 และ 3 (3) 4. สภาพทเหมาะสมกบการใชเทคโนโลย เทคโนโลยการน าความรอนทงกลบมาใชอนอากาศในการเผาไหมโดยการตดตงหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟสามารถจดการกบกาซรอนทงทมอณหภมสงประมาณ 1400 oC โดยจะท าใหอณหภมของอากาศทจะใชเผาไหมสงไดประมาณ 1,000 – 1,200 oC และไมมขอจ ากดในเรองของชนดเชอเพลง

รปท 3.9-6 แสดงการตดตงหวเผารเจนเนอเรทฟกบเตาเผา(4)


3-59

รปท 3.9-7 ขยายรปหวเผารเจนเนอเรทฟทตดกบเตาเผา(4)

5. กลมเปาหมายการประยกตใชเทคโนโลย (8) กลมของโรงงานอตสาหกรรมและอาคารทสามารถประยกตใชเทคโนโลยน ไดแก โรงงานผลตโลหะ เชน การรดเหลกเสน โรงงานผลตเซรามค โรงงานผลตแกว 6. ราคาของเทคโนโลย ขนกบขนาดของอปกรณรวมทงคาการตดตงทจะตองมการปรบปรงเตา 7. ระยะเวลาคนทนของเทคโนโลย จากขอมลจากกรณศกษาในตางประเทศ (6) เทคโนโลยการใชหวเผาแบบรเจนเนอเรทฟสามารถใหผลประหยดซงมระยะเวลาคนทนประมาณ 2ป 8. ผลกระทบตอสงแวดลอม การน าความรอนจากกาซเสยทงมาใชในการอนอากาศเผาไหมชวยใหประสทธภาพการใชเชอเพลงในเตาเผาดขน สงผลใหการเผาไหมเชอเพลงลดนอยลง จงถอวาเปนอกแนวทางในการลดปญหาภาวะโลกรอนได 9. ความแพรหลายและศกยภาพการขยายผลในประเทศไทย จากการตรวจสอบกบผจ าหนายและฐานขอมลโรงงานอาคารควบคมของ พพ. ประมาณการวามการน าเทคโนโลยการลดความชนดวยฮทไปปไปประยกตใชแลวกบสถานประกอบการประมาณไมเกน 1% ของจ านวนสถานประกอบการทสามารถประยกตใชเทคโนโลยนได (ประมาณ 2แหงจาก 182 แหง) โดยเมอพจารณากลมเปาหมายการใชเทคโนโลยน ในกลมอตสาหกรรมและอาคารทมศกยภาพแลวพบวา เทคโนโลยนสามารถขยายผลในสถานประกอบการทมการใชพลงงานรวมกนประมาณ 395 ktoe ตามขอมลการใชพลงงานของประเทศในป 2549 (7)และจากการประมาณการในกรณท 20% ของสถานประกอบการทมศกยภาพเหลานน าเทคโนโลยไปประยกตใชจะท าใหเกดผลประหยดพลงงานใหกบประเทศไดปละประมาณ 790 ลานบาท


3-60

10. ตวอยางกรณศกษา(5)

กรณศกษา: โรงงาน Hitachi Kinzoku (Yasugi) ประเภทโรงงาน: ผลตเหลกกลา/เหลกกลาพเศษ การใชเทคโนโลย: เปลยนจากเตาเดมทเปนเตาใหความรอนหลอมโลหะมาเปนเตาทใชหวเผารเจน

เนอเรทฟ ซงมอณหภมท างานท 1,350 oC เงนลงทน: - ผลประหยดพลงงาน: 52,963 GJ คดเปน 50.9% คาพลงงานทประหยดได: - คาใชจายอนทประหยดได: - ระยะเวลาคนทน: - กรณศกษา: โรงงาน Tokai Rika Denki Seisakusho ประเภทโรงงาน: ผลตเหลกกลาสแตนเลส การใชเทคโนโลย: เปลยนจากเตาเดมทเปนเตาใหความรอนแบบ Twin chamber มาเปนเตาทใชหวเผาร

เจนเนอเรทฟ ซงตดตง Chamber ละ 1 ค รวม 1 ค เตามอณหภมท างานท 1,030 oC เงนลงทน: - ผลประหยดพลงงาน: 24,655GJ คดเปน 51.9% คาพลงงานทประหยดได: - คาใชจายอนทประหยดได: - ระยะเวลาคนทน: - 11. แหลงขอมลอางอง (1) Regenerative Burner System,Research & Development, Osaka Gas Co., Ltd. (2) Flanagan, J.M., 1993. Process Heating in the Metals Industry, CADDET Analyses Series No.11, Caddet, Sittard, The Netherlands. (3) Shinichiro Fukushima, Yutaka Suzukawa, Toshikazu Akiyama, Akiko Fujibayashi, Takeshi Tada, 2002. Eco-friendly Regenerative Burner Heating System, NKK Technical Review No.87 (4) Regenerative Burner Kiln, Takasago Industry Co., Ltd. (5) Energy Conservation of Heating Furnace Seminar (Bangkok), January2001, NEDO, DEDE, ECCJ, ECCT. (6) Full Time Regenerative Burner System (FFR), CADDET 2002, UK (7) รายงานพลงงานของประเทศไทยป 2549, กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน (8) กระบวนการและเทคนคการลดคาใชจายพลงงานส าหรบอาคารและโรงงานอตสาหกรรม, ศนยอนรกษ พลงงานแหงประเทศไทย (9) การจดการพลงงานความรอน, เอกสารการฝกอบรมหลกสตรผรบผดชอบดานพลงงาน (ผชพ), กรมพฒนา พลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน, 2550


3-61

3.9.2 เทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรก (Dielectric Heating)

1.หลกการท างานของเทคโนโลย (1)(2)(6) การใหความรอนแบบไดอเลกทรกท างานอยางไร การใหความรอนแบบไดอเลกทรก (Dielectric Heating) ท างานโดยอาศยคลนแมเหลกไฟฟาความถยานคลนวทยหรอไมโครเวฟก าลงสงสงผานเขาไปในเนอวสด สนามของคลนแมเหลกไฟฟาจะท าใหโมเลกลของวสดทมโครงสรางแบบมขว (Dipolar Molecules) ซงมขวไฟฟาทเปนขวบวกและขวลบพยายามเรยงตวตามทศทางของสนามคลนทสงผานเขามาท าใหเกดการเสยดสกนของโมเลกล เกดเปนความรอนกระจายทวภายในเนอวสดหรอการถายเทพลงงานจากคลนไปยงวสดนนเอง ดงแสดงในรปท 3.9-8

รปท 3.9-8 แสดงการเกดความรอนในเนอวสดจากการใหความรอนแบบไดอเลกทรก

วสดทสามารถใชการใหความรอนแบบไดอเลกทรกไดจะตองเปนวสดทมคณสมบตทตอบสนองตอคลนแมเหลกไฟฟา กลาวคอ จะตองเปนวสดทมโครงสรางโมเลกลแบบมขวหรอประกอบไปดวยน าซงมโมเลกลแบบมขวเชนกนเปนองคประกอบ วสดทมโครงสรางโมเลกลแบบไมมขว เชน อากาศ เทฟลอน หรอแกว จะไมสามารถดดซบพลงงานจากคลนได โดยคลนจะผานทะลเขาไปในเนอวสดโดยไมเกดความรอนหรอการเปลยนแปลงใดๆ สวนวสดทเปนโลหะจะมคณสมบตสะทอนคลนจงไมสามารถเกดความรอนได เหมาะส าหรบท าโครงสรางเตาและตวสะทอนคลนดรปท 3.9-9 ประกอบ การใหความรอนแบบไดอเลกทรกเปนวธการใหความรอนทมประสทธภาพสง เนองจากการถายเทพลงงานเปนความรอนเกดภายในเนอวสดโดยตรง ซงแตกตางจากการใหความรอนแบบเดมซงใชเชอเพลงหรอขดลวดไฟฟา ซงการถายเทความรอนจะอาศยการพาของอากาศรอนหรอการแผรงสจากแหลงความรอนเปนหลกซงความรอนทเกดขนจะถายเทไปทผววสดกอน จากนนจงจะคอยเกดการน าความรอนจากผวนอกของวสดเขาไปสภายใน


3-62

สวนประกอบการท างาน เตาใหความรอนแบบไดอเลกทรกจะมสวนประกอบการท างานหลก คอ แหลงก าเนดคลนซงใชพลงงานไฟฟา สวนกระจายคลนไปยงวสด และสวนโครงสรางเตา โดยจะแบงเตาออกไดเปน 2 ประเภท ตามยานความถของคลนทใชงาน คอ เตาใหความรอนดวยคลนวทย (Radio Frequency Heating) และเตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟ (Microwave Heating)

วสดทมโครงสรางโมเลกลแบบมขวหรอวสดทมความชน จะดดซบพลงงานของคลนและเกดความรอน

วสดทมโครงสรางโมเลกลแบบไมมขว คลนจะทะลผานโดยไมเกดความรอน

วสดโลหะมคณสมบตสะทอนคลน

รปท 3.9-9 แสดงการตอบสนองของวสดแตละประเภทตอคลนแมเหลกไฟฟา (1)


3-63

เตาใหความรอนดวยคลนวทย (Radio Frequency Heating) เตาใหความรอนดวยคลนวทยท างานโดยใชตวก าเนดคลนซงท าดวยวงจรหลอดแกวสญญากาศหรอสารกงตวน า สรางคลนวทยก าลงสงสงผานมายงอเลกโทรด โดยอเลกโทรดจะเปนตวปลอยสนามคลนวทยตามรปแบบทก าหนดไปยงวสดทตองการใหความรอน

ขนาดของก าลงคลนวทยทใชส าหรบการใหความรอนในอตสาหกรรมจะอยในระดบตงแต 500 วตตไปจนถงหลายรอยกโลวตตในยานความถ 13.56, 27.12 และ 40.68 MHz ซงจะสามารถผานเขาไปในเนอวสดไดแตกตางกน ขนอยกบคณสมบตของวสดและความถคลน โดยคลนทความถต ากวาจะสามารถผานเขาไปในเนอวสดไดลกกวา เหมาะส าหรบการใหความรอนกบวสดทมขนาดใหญสวนคลนความถสงจะสามารถผานเขาไปในเนอวสดไดตนกวา เหมาะส าหรบการใหความรอนกบวสดทมขนาดเลก

รปท 3.9-10 แสดงตวอยางเตาใหความรอนดวยคลนวทย

รปท 3.9-11 แสดงลกษณะโครงสรางและสวนประกอบของเตาใหความรอนดวยคลนวทย (6)

เตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟ (Microwave Heating) เตาใหความรอนโดยคลนไมโครเวฟท างานโดยใชแมกนตรอนสรางคลนไมโครเวฟก าลงสงสงผานทอน าคลนซงท าดวยชองโลหะ (Wave Guide) ไปยงวสดทตองการใหความรอน ขนาดของก าลงคลนวทยทใชส าหรบการใหความรอนในอตสาหกรรมจะอยในระดบตงแต 200 วตตไปจนถง 60 กโลวตต ในยานความถ 915 MHz, 2.45 GHz และ 5.8 GHz โดยจะท างานในลกษณะเดยวกบคลนวทย แตดวยความถทสงกวาท าใหลดระดบแรงดนไฟฟาทใชในการสรางคลนเมอเทยบกบคลนวทยทมก าลงคลนเทากน คลนไมโครเวฟจะเหมาะสมกบการใหความรอนแกวสดขนาดเลกกวาคลนวทย เนองจากคลนจะสามารถผานเขาไปในเนอวสดในระดบทตนกวา


3-64

รปท 3.9-12 แสดงตวอยางเตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟ

รปท 3.9-13 แสดงลกษณะโครงสรางและสวนประกอบของเตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟ (8)

2. การใชทดแทนเทคโนโลยเดม การใหความรอนแบบไดอเลกทรกสามารถทดแทนการใชขดลวดไฟฟา คอยลรอนจากไอน า หรอการใชหวเผาเชอเพลง เพอสรางความรอนหรออากาศรอนส าหรบการใหความรอนแกวสด โดยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกจะเปนการใหความรอนซงเกดขนโดยตรงภายในวสด (Inside Out) ซงแตกตางจากการใหความรอนแบบเดมซงจะเกดความรอนจากบรเวณผววสดกอนแลวจงคอยเกดการน าความรอนสภายใน (Outside In) ท าใหการกระจายความรอนเปนไปอยางสม าเสมอทวถงภายในเนอวสดพรอมๆกน สงผลใหลดระยะเวลาและเพมประสทธภาพในการใหความรอน


3-65

รปท 3.9-14 แสดงเปรยบเทยบการเกดความรอนในวสดระหวาง การใหความรอนแบบเดมกบการใหความรอนแบบไดอเลกทรก

3. ศกยภาพการประหยดพลงงาน การใหความรอนแบบไดอเลกทรกเปนเทคโนโลยการใหความรอนทมประสทธภาพสง โดยมประสทธภาพรวมในการถายเทพลงงานประมาณ 50% - 70% เทยบกบประสทธภาพรวมของการถายเทพลงงานโดยอาศยการอาศยการใหความรอนแบบเดมซงอาศยการพาและการแผรงสความรอนซงอยประมาณ 10% - 30% จากขอมลการประยกตใชในตางประเทศ (4)(5)(6)(7)(8) การใหความรอนแบบไดอเลกทรกสามารถลดปรมาณการใชพลงงานไดไมนอยกวา 50% เมอเทยบกบการใหความรอนดวยการพาอากาศรอนจากขดลวดไฟฟา คอยลรอนไอน า หรอหวเผาเชอเพลง จากขอมลผลการเปรยบเทยบการใหความรอนแบบไดอเลกทรกดวยคลนไมโครเวฟกบการใหความรอนดวยกาซธรรมชาตในการใหความรอนแกเซรามก (4) ไดแสดงผลระยะเวลาการเผาการใชพลงงานทลดลงไวดงน

(ก)


3-66

(ข)

รป 3.9-15 แสดงเปรยบเทยบการใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟ กบการใหความรอนดวยกาซธรรมชาตในการใหความรอนแกเซรามก(4)

4. สภาพทเหมาะสมกบการใชเทคโนโลย เทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกเหมาะส าหรบการใหความรอนและการอบไลความชนแกวสดทมโครงสรางโมเลกลแบบมขวหรอมน าเปนองคประกอบ เชน อาหาร ยาง ไม กระดาษ เซรามก ซงตองการการกระจายความรอนอยางทวถงสม าเสมอภายในเนอวสดและการควบคมอณหภมการใหความรอนอยางแมนย าเพอคณภาพของผลตภณฑ นอกจากนการใหความรอนแบบไดอเลกทรกยงเหมาะสมอยางยงกบการใหความรอนแกวสดซงเปนฉนวนความรอน เนองจากการใหความรอนแบบทวไปจะใชเวลานานกวาทความรอนจะถายเทเขาสภายในวสด

เนองจากคณสมบตของความถคลนทแตกตางกน การใหความรอนแบบไดอเลกทรกดวยคลนวทยจะเหมาะกบการใหความรอนแกวสดทมลกษณะรปทรงพนฐานทไมซบซอน เชน แทงสเหลยม ทรงกระบอกโดยสามารถใหความรอนกบวสดไดตงแตขนาดเลกจนถงขนาดใหญหลายเมตรสวนการใหความรอนแบบไดอเลกทรกดวยคลนไมโครเวฟจะเหมาะกบการใหความรอนแกวสดทมรปรางซบซอนไดด แตดวยความถทสงกวาท าใหคลนไมโครเวฟสามารถผานเขาไปในเนอวสดในระดบทตนกวาคลนวทยจงเหมาะกบวสดทมขนาดเลกกวาคลนวทย 5. กลมเปาหมายการประยกตใชเทคโนโลย (1)(2)(6)(7)(8)(9)(10)(11) การใหความรอนแบบไดอเลกทรกสามารถออกแบบตดตงไดทงในลกษณะการใหความรอนแบบ Batch และการใหความรอนแบบล าเลยงตอเนอง โดยตวอยางกลมของโรงงานอตสาหกรรมทสามารถประยกตใชเทคโนโลยน ไดแก อตสาหกรรมอาหาร ในกระบวนการใหความรอนในการผลตหรออบแหงวตถดบหรอผลตภณฑอาหาร อตสาหกรรมสงทอ ในกระบวนการใหความรอน หรออบแหงเสนดายหรอเสนใย อตสาหกรรมยางในกระบวนการอบใหความรอนแผนยางธรรมชาต อตสาหกรรมเซรามก ในกระบวนการอบแหงผลตภณฑเซรามกเครองปนดนเผา อตสาหกรรมพลาสตก ในกระบวนการอบแหง การเชอม และละลายพลาสตก


3-67

อตสาหกรรมกระดาษ ในกระบวนการอบแหงสารเคลอบผนกระดาษ อตสาหกรรมไมและเครองเรอน ในกระบวนการอบแหงไม และกระบวนการอบกาวอดไม ฯลฯ 6.ราคาของเทคโนโลย (3)(6)(8) ราคาของการใหความรอนแบบไดอเลกทรกจะขนอยกบขนาดและประเภทของการตดตงใชงาน โดยคาใชจายของการตดตงเตาใหความรอนแบบไดอเลกทรกคลนวทยรวมทงอปกรณแหลงจายไฟ ระบบล าเลยง ระบบควบคมและอปประกอบท งหมดจะอยในชวงประมาณ 33,000 – 130,000 บาทตอกโลวตต ของก าลงคลน ($1,000 - $4,000 per kW) สวนเตาใหความรอนแบบไดอเลกทรกดวยคลนไมโครเวฟจะอยในชวงราคาประมาณ 66,000 - 165,000 บาทตอกโลวตต ($2,000 - $5,000 per kW) อยางไรกตามจะสงเกตไดวาราคาของเตาใหความรอนแบบไดอเลกทรกโดยเฉพาะเตาไมโครเวฟอตสาหกรรมจะมราคาทสงกวาเตาไมโครเวฟทใชในครวเรอนมาก เนองจากตวก าเนดคลนไดแก แมกนตรอนของเตาไมโครเวฟอตสาหกรรมจะท างานกบระบบแหลงจายไฟแรงดนสง เพอใหสามารถสรางคลนออกมาไดอยางตอเนองเปนระยะเวลานาน และสามารถปรบระดบของก าลงคลนไดอยางแมนย า (9) 7. ระยะเวลาคนทนของเทคโนโลย จากขอมลการตดตงใชเทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกในตางประเทศ (3) แมวาเทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกจะมราคาลงทนเรมตนคอนขางสง แตดวยประสทธภาพการใชพลงงานและประสทธภาพการผลตทเพมขน ท าใหเทคโนโลยนสามารถใหระยะเวลาคนทนไดภายในประมาณ 2 – 3 ป 8. ผลกระทบตอสงแวดลอม เทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกใชพลงงานไฟฟาเปนแหลงพลงงานในการใหความรอน จงไมมการปลอยกาซไอเสยซงเปนผลกระทบตอสงแวดลอม สวนการรวไหลของคลนจากเตาใหความรอนแบบไดอเลกทรก ปจจบนมมาตรฐานการตรวจสอบความปลอดภยของอปกรณและเตาใหความรอนดวยคลนความถสง เชน มาตรฐาน IEC 60519-6:2002 ซงก าหนดวาการรวไหลของคลนจากโครงสรางเตาจะตองอยในระดบไมเกน 5 mW/cm2ทระยะ 5 ซ.ม.จากตวเตา ดงนนการเลอกใชเตาใหความรอนแบบไดอเลกทรกจงจ าเปนทจะตองผานการรบรองตามมาตรฐานความปลอดภย รวมทงจะตองมการทดสอบการรวไหลของคลนหลงการตดตงและทดสอบการท างาน ณ พนทตดตงและตรวจสอบเปนระยะตามรอบการบ ารงรกษาเตา 9. ความแพรหลายและศกยภาพการขยายผลในประเทศไทย จากการตรวจสอบกบผจ าหนายและฐานขอมลโรงงานอาคารควบคมของ พพ. มการน าเทคโนโลยการใหความรอนแบบไดอเลกทรกไปประยกตใชแลวกบสถานประกอบการเพยง 1 แหงหรอคดเปนประมาณ 0.1% ของจ านวนสถานประกอบการทสามารถประยกตใชเทคโนโลยนได (1 แหงจาก 738 แหง) โดยเมอพจารณากลมเปาหมายการใชเทคโนโลยนในกลมอตสาหกรรมและอาคารทมศกยภาพแลวพบวา เทคโนโลยนสามารถขยายผลในสถานประกอบการทมการใชพลงงานรวมกนประมาณ 1,863 ktoe ตามขอมลการใชพลงงานของประเทศในป 2549 (12)และจากการประมาณการในกรณท 20% ของสถานประกอบการทมศกยภาพเหลานน าเทคโนโลยไปประยกตใชจะท าใหเกดผลประหยดพลงงานใหกบประเทศไดปละประมาณ 2,981 ลานบาท


3-68

10. ตวอยางกรณศกษา

กรณศกษา: โรงงานผลตภณฑไม ประเทศสหรฐอเมรกา(3) ประเภทโรงงาน: ผลตภณฑไม การใชเทคโนโลย: ตดตงเตาอบแหงดวยคลนวทย ในกระบวนการผลตไมแผนบางส าหรบงานตกแตง

(Veneer) เพอทดแทนการใชไอน าในการอบแหง การลงทน: เตาอบแหงดวยคลนวทย (RF Redryer) ขนาด 300 kW ผลประโยชนทได: ลดการใชพลงงาน และลดปรมาณไมทไมไดคณภาพ และเพมผลผลตของ

กระบวนการอบแหงไดประมาณ 15% - 20% ระยะเวลาคนทน: 1.5 ป กรณศกษา: AlföldiMalomipari, Hungary(5) ประเภทโรงงาน: ผลตขาวแบบหงสกเรว การใชเทคโนโลย: ตดตงเตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟแบบสายพานล าเลยงตอเนอง ทดแทนการ

ใหความรอนดวยไอน า การลงทน: เตาใหความรอนดวยคลนไมโครเวฟแบบสายพานล าเลยงตอเนองขนาด 20 kW

ความถคลน 2.45 GHz (จ านวนแมกนตรอน 26 x 800 W.) ก าลงผลต 300 kg/h ผลประหยดพลงงาน: พลงงานรวมทงไฟฟาและความรอนคดเปนประมาณ 4,925kWh/t rice (กอนตดตง

ใชพลงงาน 5,070 kWh/t rice หลงตดตงใชพลงงาน 145 kWh/t rice) 11. แหลงขอมลอางอง (1) Microwave Heating, Linn High Therm GmbH. (2) Horst Linn, MalteMöller, Microwave Heating, Thermprocess Symposium 2003. (3) S.J. Hillenbrand, Overview of Fourteen Applied Technologies, 1997 Hazardous Materials and Waste Management Conference, Jan. 27-30, 1997. (4) Research and Development of Microwave Firing Technology, Takasago-Industry Co., Ltd., Japan. (5) New Energy-Saving Process for Fast Cooking Rice Production, Linn High Therm GmbH, Food Marketing & Technology, June 2005. (6) Techcommentary ‘Radio Frequency Heating of Plastics’, published by the EPRI Center for Materials Fabrication, Vol.4 No.2, 1984. (7) Techapplication ‘Microwave Curing of Rubber’, published by the EPRI Center for Materials Fabrication, Vol.2 No.1, 1988. (8) Techcommentary ‘Industrial Microwave Heating Applications’, published by the EPRI Center for Materials Fabrication, Vol.4 No.3, revised 1993. (9) Y. Pianroj, P. Kerdthongmee, M. Nisoa, P. Kerdthongmee, J. Galakarn, Development of a Microwave System for Highly-Efficient Drying of Fish, Walailak Journal of Science & Technology, 2006.


3-69

(10) ผดงศกด รตนเดโช, ณฐวฒ สวรรณภม, สมศกด วงษประดบไชย, สชนม ปยโชต, ดวงเดอน อาจองค, การ วเคราะหกระบวนการใหความรอนในวสดไดอเลคตรค โดยใชเตาไมโครเวฟชนดสายพานล าเลยงแบบตอ เนอง (Analysis of Heating Process in Dielectric Materials Using A Continuous Microwave Belt Furnace), การประชมเชงวชาการเครอขายพลงงานแหงประเทศไทยครงท 1, 11-13 พฤษภาคม 2548 (11) ยทธพงศ เพยรโรจน, พนธศกด เกดทองม, หมดตอเลบ หนสอ, การพฒนาระบบการใหความรอนเพอการ อบแหงดวยคลนไมโครเวฟ (Developing the Heating System for Drying with Microwave), การประชมเชง วชาการเครอขายพลงงานแหงประเทศไทยครงท 1, 11-13 พฤษภาคม 2548 (12) รายงานพลงงานของประเทศไทยป 2549, กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน


3-70

สรปเนอหาวชา

1. เตาอตสาหกรรมแบงตามระดบอณหภมการท างานของเตาดงน ประเภทเตา (แยกตามลกษณะการใชงาน) อณหภมภายในเตา (OC)

เตาอบเหลก 600-1,100 เตาหลอมแกว 1,000-1,300 เตาเผาเซรามคส 700-1,100 เตาเผาซเมนต 650-700 เตาเผาก าจดของเสย 650-1,000

2. ประเภทของเตาอตสาหกรรม แบงไดเปน 2 ประเภท คอ เตาหลอมไฟฟา และ เตาหลอมเชอเพลง

2.1 เตาหลอมไฟฟา แบงออกไดเปน 2 ชนด คอ

1) เตาเหนยวน า (Induction Furnace)ซงใชหลกการจายไฟฟากระแสสลบแกขดลวดเพอก าเนดสนามแมเหลกเหนยวน าใหเกดกระแสขนทโลหะ ความตานทานของโลหะทมตอกระแสเหนยวน าเปนแหลงก าเนดความรอนทใชในการหลอมโลหะ ซงยงแยกออกเปนสองแบบคอ แบบไมมแกน (Coreless Type) และ แบบชอง (Channel Type) และแบบไมมแกนยงแบงไดอกเปนแบบความถสง (มากกวา500 Hz) และความถต า (50-60Hz) 2) เตาอารคไฟฟา ( Electric-Arc Furnace )โดยใชหลกการอารคทขวอเลคโตรดเพอหลอมโลหะ ซงยงแบงออกเปน 2 แบบ คอ แบบอารคทางออม (Indirect) และ ทางตรง(Direct) การสญเสยพลงงานในเตาหลอมไฟฟา - การสญเสยจากระบบทางไฟฟา เชน จากหมอแปลง ระบบการจายไฟ จากคอยลและขดลวดอเลคโตรด

- การสญเสยจากผนงเตา

- การสญเสยจาก ขโลหะ (slag)

- การสญเสยจากการแผรงส

2.2 เตาหลอมเชอเพลง หลกการกคอใชความรอนจากการสนดาปเพอหลอมโลหะ แบงออกได 3 แบบ คอ

1) เตาเบา เปนเตาทเกาแก และมโครงสรางงายทสด ตวเบาท าจากกราไฟตหรอซลกอนคารไบน และมเปลอกท าดวยเหลกกลามหนาทเกบกกความรอนจากการสนดาปเพอถายเทไปยงเบาใหมากทสด และเตาชนดนสามารถใชเชอเพลงไดทง กาซ ของเหลว และของแขง 2) เตาควโปลา สวนมากจะใชหลอมเหลกหลอ และใชเชอเพลงแขงเปนหลก (ถานโคก) ลกษณะของเตามรปรางเปนทรงกระบอกแนวตง กนเตาจะมแอง (Well) ส าหรบพกน าโลหะกอนจะถกถายออกจากเตา 3) เตาสะทอนความรอน ใชหลอมโลหะนอกกลมเหลกครงละปรมาณมากๆ และใชหวเผา(Burner) ฉดเชอเพลงเขามาสนดาปในหอง ความรอนจากการสนดาปจะถายเทเขาสโลหะ โดยวธการแผรงสทงจากเปลวไฟโดยตรงและจากเพดานเตาทถกซบความรอนไว ซงตรงฐานเตาจะมชองส าหรบรบน าโลหะทหลอมละลายแลว


3-71

การสญเสยพลงงานความรอนจากเตาหลอมเชอเพลง - การสญเสยจากการสนดาปของเชอเพลง

- การสญเสยจากการถายเทความรอนจากชองเปดเตา

- การสญเสยจากผนงเตา

- การสญเสยจากทางปลองไอเสย

- การสญเสยจากมอเตอร

3. การประเมนประสทธภาพของเตาอตสาหกรรม การประเมนประสทธภาพของเตาอตสาหกรรม ตองท าการสมดลพลงงานโดยตองทราบปรมาณพลงงานทเขาและออกจากเตาและสญเสยไปในสวนใดๆ บาง ดงตาราง

ตารางท 3.3-3 ตารางสมดลพลงงานส าหรบเตาอตสาหกรรม พลงงานเขา พลงงานออก สดสวนโดยประมาณ (%)

เชอเพลง + อากาศ (100%)

พลงงานทชนงานไดรบ 20-40 พลงงานทสญเสยไปกบกาซไอเสย 51-54 พลงงานสญเสยผานพนผว 3 พลงงานสญเสยทางชองเปด 9 พลงงานสญเสยจากน าระบายความรอนและอนๆ 8-15

จากตารางท 3.3-3 จะเหนไดวาแนวทางการประหยดพลงงานของเตาอตสาหกรรม กคอ การท าใหการเผาไหมสมบรณทสดการถายเทความรอนไปสชนงานใหมากทสด และการลดการสญเสยพลงงานในรปตางๆใหเหลอนอยทสด 4. แนวทางและมาตรการลดการสญเสยพลงงานในรปแบบตางๆ การปรบปรงประสทธภาพการเผาไหม ไดแก การปรบอตราสวนระหวางอากาศกบเชอเพลงใหเหมาะสม

เลอกใชหวเผาใหเหมาะสม มแผนบ ารงดแลรกษาหวเผาและหองสนดาป หรอการใชหวเผาประสทธภาพสง การลดการสญเสยทางปลอง ไดแก ปรบปรมาณอากาศเขาหองสนดาปใหเหมาะสม , ควบคมความดน

ภายในเตาใหเหมาะสม (สงกวาความดนบรรยากาศประมาณ 1 mm H2O ) ,หรอปรบอณหภมเตาใหเหมาะสมกบงาน

การลดการสญเสยความรอนทผนงเตา ไดแก เลอกใชฉนวนความหนาทเหมาะสม , หมนตรวจสอบสภาพของฉนวนอยเสมอ ,หรอการปองกนความเสอมฉนวนดวยการหมแจกเกตทบภายนอก

การลดการสญเสยชองเปดเตา ไดแก เวลาเปดเตาควรเปดใหมชองนอยทสดและสะดวกตอการท างาน ,หรอควบคมความดนภายในเตาใหเหมาะสม (สงกวาความดนบรรยากาศเลกนอย)

การลดการสญเสยพลงงานจากการระบายความรอน ไดแก การปรบอตราการไหลของของไหลทน ามาระบายความรอนกบเตาใหเหมาะสม เชนการหรวาลวน าระบาย , การลดขนาดเครองสบใหเหมาะสม , การลดรอบ , การเพมประสทธภาพของหอระบายความรอน


3-72

5. พลงงานจากเชอเพลงปอน พลงงานความรอนทไดจากการเผาไหมเชอเพลงในเตาอตสาหกรรมขนกบปรมาณเชอเพลงทใชและคาความรอนของเชอเพลงซงเชอเพลงแตละชนดจะมคาความรอนทแตกตางกนดงแสดงในตารางท 3.5

เมอ QC = ปรมาณความรอนทไดจากการเผาไหม, MJ/h

m F = อตราการใชเชอเพลง, L/h หรอ kg/h LHV = คาความรอนต าของเชอเพลง, MJ/L หรอ MJ/kg หรอ Nm3/kg

ตวอยางท 1 ปรมาณการใชเชอเพลงของเตาหลอมโลหะ เตาอบโลหะของโรงงานแหงหนงใชน ามนเตาซในปรมาณ 1,000,000 ลตรตอเดอนปรมาณความตองการใชพลงงานของเตาอบตอเดอนมคาเทาไร วธค ำนวณ จากตารางท 3.3-4 คาความรอนของน ามนเตาซเทากบ 39.77 MJ/L ดงนน ปรมาณพลงงานความรอนทปอนใหเตาอบโลหะ = 1,000,000 L x 39.77 MJ/L คดเปนพลงงาน = 39,770,000 MJ/ Month

6. อตราสวนอากาศ (Air Ratio) คอ ปรมาณอากาศปอนจรงวามสดสวนเปนอยางไร เมอเทยบกบปรมาณอากาศปอนทตองการตามทฤษฎ เชน ถาเราควบคมใหปรมาณอากาศปอนจรงเกนจากทฤษฎ20% หมายความวา อตราสวนอากาศเทากบ 120/100 =1.2 เปนตนเราสามารถค านวณคาอตราสวนอากาศไดจากสมการท (3.2) เมอทราบปรมาณO2 เปนรอยละในกาซไอเสย

เมอ m = อตราสวนอากาศ

O2 = รอยละของกาซออกซเจนในกาซไอเสย (%) 7. การสญเสยความรอนทางปลองไอเสย ความรอนจากการสนดาปเชอเพลงจะถกใชใหความรอน (Heating) หรอหลอมละลาย (Melting) ชนงาน โดยความรอนสวนหนงจะสญเสยออกทางปลองไอเสยซงถอเปนสดสวนทมากทสด ความรอนทสญเสยไปกบกาซไอเสยขนกบชนดของเชอเพลงและประสทธภาพการเผาไหม เราสามารถประเมนการสญเสยความรอนในกาซไอเสยอยางคราวๆ โดยใชสมการตามทแสดงในตารางท 3.3-5 และตารางท 3.3-6 โดยขอมลตรวจวดทตองการ ไดแก ชนดและปรมาณเชอเพลงทใช ปรมาณO2ในกาซไอเสย(วดทต าแหนงไอเสยออกจากหองเผาไหม) อณหภมไอเสย(วดทต าแหนงไอเสยออกจากหองเผาไหม)

C FQ m LHV (3.1)

2

21

21m

O

(3.2)


3-73

8. การสญเสยความรอนทางผนงเตา การสญเสยทผวเตาเกดจาการพาความรอนโดยอากาศแวดลอมและการแผรงสความรอนเนองจากผวเตาทมอณหภมสงกวาสงแวดลอม 9. การสญเสยความรอนจากชองเปดหรอรรวของเตา พลงงานความรอนทไดจากการเผาไหมของเชอเพลงสวนหนงจะสญเสยออกไปทางชองเปดหรอรรวตางๆ ของผนงเตาโดยถาความดนในเตาต ากวาความดนบรรยากาศมากจะเกดการสญเสยมาก เพราะจะดดอากาศเยนเขาเตามากขน 10. การสญเสยความรอนจากน าระบายความรอน

เตาอตสาหกรรมบางชนดจะตองใชน าระบายความรอนใหกบชนสวนหรอโครงสรางเพอรกษาคณสมบตของวสด ดงนนถาระบายความรอนมากจะสงผลใหเกดการสญเสยความรอนมากยงขน

11. แนวทางและมาตรการลดการสญเสยพลงงานในรปแบบตางๆ

การปรบปรงประสทธภาพการเผาไหม ไดแก การปรบอตราสวนระหวางอากาศกบเชอเพลงใหเหมาะสม , เลอกใชหวเผาใหเหมาะสม ,มแผนบ ารงดแลรกษาหวเผาและหองสนดาป หรอ การใชหวเผาประสทธภาพสง

การลดการสญเสยทางปลอง ไดแก ปรบปรมาณอากาศเขาหองสนดาปใหเหมาะสม , ควบคมความดนภายในเตาใหเหมาะสม (สงกวาความดนบรรยากาศประมาณ 1 mm H2O ) ,หรอปรบอณหภมเตาใหเหมาะสมกบงาน

การลดการสญเสยความรอนทผนงเตา ไดแก เลอกใชฉนวนความหนาทเหมาะสม , หมนตรวจสอบสภาพของฉนวนอยเสมอ ,หรอการปองกนความเสอมฉนวนดวยการหมแจกเกตทบภายนอก

การลดการสญเสยชองเปดเตา ไดแก เวลาเปดเตาควรเปดใหมชองนอยทสดและสะดวกตอการท างาน ,หรอควบคมความดนภายในเตาใหเหมาะสม (สงกวาความดนบรรยากาศเลกนอย)

การลดการสญเสยพลงงานจากการระบายความรอน ไดแก การปรบอตราการไหลของของไหลทน ามาระบายความรอนกบเตาใหเหมาะสม เชนการหรวาลวน าระบาย , การลดขนาดเครองสบใหเหมาะสม , การลดรอบ , การเพมประสทธภาพของหอระบายความรอน


3-74

เอกสารอางอง [1] กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน, (2547), ต าราฝกอบรมหลกสตรผรบผดชอบดานพลงงาน (ผชพ.) สามญ [2] สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย-ญปน), (2543), เทคนคการประหยดพลงงานความรอนในอตสาหกรรม [3] คมอการอนรกษพลงงานในโรงงานอตสาหกรรมประเภทหลอหลอมโลหะกรมโรงงานอตสาหกรรม กระทรวงอตสาหกรรม [4] ภาควชาครศาสตรเครองกล คณะครศาสตรอตสาหกรรมและเทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอม เกลาธนบร, (2551), http://mte.kmutt.ac.th/mte_learning/Energy_Conservation_in_Industrial_Plant/index.html [5] ศภชย ปญญาวร และจตพรสถากลเจรญ,การลดตนทนการผลตดานพลงงาน,สมาคมสงเสรมเทคโนโลย (ไทย- ญปน),กรงเทพฯ,2549 [6] กรมพฒนาพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน, (2554), ต าราฝกอบรมหลกสตรการตรวจวเคราะหการ อนรกษพลงงานในโรงงานอตสาหกรรมและอาคารธรกจ [7] http://www.alibaba.com (พฤศจกายน 2551) [8] http://www.kkeindia.com (พฤศจกายน 2551) [9] http://www.greenwoodfurnace.com (พฤศจกายน 2551) [10] http://www.made-in-china.com (พฤศจกายน 2551) [11] http://www.foundry.saint-gobain.com (พฤศจกายน 2551) [12] http://www.ajaxtocco.ca (พฤศจกายน 2551) [13] www.hernironworks.com (พฤศจกายน 2551) [14] www.ridgequest.co.uk (พฤศจกายน 2551) [15] egweb.mines.edu (พฤศจกายน 2551) [16] www.majoreng.com.au (พฤศจกายน 2551)

(energy conservation for industrial...

Documents