once-through boiler - boiler,steam boiler,steam ... boiler.pdf · 2 หม อน้ํา...

11
Once-Through Boiler

Upload: dangduong

Post on 28-Mar-2018

286 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

Once-Through Boiler

Page 2: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

2

หมอน้ํา ระบบวันซทรู

Once-Through Boiler

หมอน้ํา (Boiler) นับเปนอุปกรณสําคัญชิ้นหนึ่งของขบวนการผลิตในอุตสาหกรรมที่จําเปนตองใชไอน้ํา, น้ํารอน, ลมรอน หรือความรอนในลักษณะตางๆ หมอน้ําสมัยใหมนิยมใชเชื้อเพลิงที่งาย ที่สะดวกตอการใช ซ่ึงก็คือ น้ํามันเตา, น้ํามันดเีซล, น้ํามันกาด, และกาซปโตรเลียมเหลว และคาดวาในอนาคตอาจจะมีการนํากาซธรรมชาติมาใชดวย สําหรับประเทศไทยเองแนวโนมเชื้อเพลิงที่ใชในหมอน้าํก็จะเปนผลิตภัณฑปโตรเลียมดังที่กลาวขางตน ซ่ึงคาดวาจะมปีริมาณเพิ่มมากขึ้นทุกที เวนเสียแตในอุตสาหกรรมบางประเภททีม่ีเชื้อเพลิงบางอยางเหลืออยูจากขบวนการผลิตก็ยังนิยมใชซ่ึงเปนการประหยดัไปในตัว เชื้อเพลิงเหลือดังกลาวก็คือ แกลบ, ชานออย, เศษไม, ฟน เปนตน ในระยะ 2-3 ปที่ผานมา ไดมีความพยายามที่จะนาํลิกไนตมาใชในหมอน้ําที่ผลิตขึ้นเพื่อใชเชื้อเพลิงแข็งนีโ้ดยเฉพาะ อยางไรก็ตามทั้งๆ ที่เปนที่ทราบกันดีวาผลิตภัณฑปโตรเลียมนั้นราคาคอนขางแพง (ถึงแมวาในขณะนี้ราคาจะถูก) และความผันแปรของราคาคอนขางสูง แตเนื่องจากความสะดวก, ความสะอาด และความปลอดภัยในการใชงาน จึงยังทําใหเปนเชื้อเพลิงทีไ่ดรับความนยิมและมีแนวโนมการใชเพิ่มตอไป บทความนี้จะไดนําเสนอเรื่องราวของหมอน้ําระบบวันซทรู ซ่ึงโดยหลักการที่จะกลาวตอไป แฝงความประหยดัตางๆ ไวหลายประการ เพื่อเปนประโยชนตออุตสาหกรรมที่จะเปลี่ยนหรือซ้ือหมอน้ําใหม ไดมีทางเลอืกเพิ่มอีกทางหนึ่ง สถานการณพลังงานโลก

จากตารางที่ 1 จะแสดงใหเห็นถึงสถานการณของน้ํามันดิบสํารองที่มีแนนอนตามการประเมินในป พ.ศ.2527 ซ่ึงพอสรุปไดวาปริมาณสํารองของโลกประมาณ 2 ใน 3 อยูในกลุมประเทศโอเปค สวนอีก 1 ใน 3 กระจายอยูในประเทศตางๆ ทั่วโลก โดยมีมากที่สุดทีรั่สเซีย, เม็กซโิก, สหรัฐอเมรกิา, จีน และ อังกฤษตามลําดับ

ถาพิจารณาประเทศใดประเทศหนึ่งตามทีป่รากฏในตารางแลว หากอตัราการนําขึ้นมาใชคงที่ระดบัในป พ.ศ. 2527 นั้นจะพบวาน้ํามันของประเทศซาอุดิอาระเบียจะใชหมดใน 99 ป, อิรัค 100 ป, คูเวต 224 ป, สหรัฐอเมริกาเพียง 9 ป จะเห็นวาน้ํามันสาํรองที่มีอยูของประเทศตางๆ จะหมดในเวลาตางๆ กัน อยางไรก็ตามถาหากคิดการใชน้ํามันทัว่โลกกับปริมาณสํารองแลว ดวยอัตราการใชในป พ.ศ. 2527 น้ํามันจะหมดไปใน 35 ป ซ่ึงเปนเวลาไมนานเลย

ผศ.คุณวุฒิ ดํารงคพลาสิทธิ์

Page 3: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

3

กลาวไดวาถาคนเราไมพยายามหาน้ํามันเพิ่มมากขึ้น และพยายามใชใหนอยลงก็เปนสิ่งที่คาดไดวาในอนาคตอันใกล โลกจะประสบกับปญหาการขาดแคลนน้ํามันอยางหลีกเลี่ยงไมได และสิง่ที่จะเกิดขึ้นตามหลักเศรษฐศาสตร ก็คือราคาของน้ํามันจะถีบตัวสูงขึ้นอยางแนนอน ดังนั้นสิ่งหนึ่งที่ผูใชน้ํามันพอจะชวยกนัไดคือ พยายามใชอยางมีประโยชนทีสุ่ด

ตารางที่ 1 สถานการณน้ํามนัดิบสํารองทีมี่อยูในโลกสาํรวจในป พ.ศ.2527

ประเทศ ประมาณสํารอง x 106 กิโลลิตร

ปริมาณสํารอง %

จํานวนปท่ีจะใชหมด

ซาอุดิอาระเบีย

คูเวต

อิหราน

อิรัค

ยูไนเตด็อาหรบัอิมิเร็ต

เวเนซูเอดา

ลิเบีย

อินโดนีเซีย

อ่ืนๆ

27299

14739

7711

7075

5149

4109

3355

1375

4914

24.6

13.3

6.9

6.4

4.6

3.7

3.0

1.2

4.4

99

224

61

100

78

41

53

18

30

*กลุมโอเปค 75726 68.2 75

รัสเซีย

เม็กซิโก

สหรัฐอเมริกา

จีน

อังกฤษ

อ่ืนๆ

10016

7727

4340

3037

2161

8069

9.0

7.0

3.9

2.7

1.9

7.3

14

49

9

23

15

15

นอกกลุมโอเปค 35350 31.8 17

ยอดรวม 111076 100 35

หมายเหต ุ จํานวนปที่จะใชหมด = ปริมาณสํารองแนนอน ผลผลิตทั้งหมดในป 2527

Page 4: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

4

หมอน้ําแบบวนัซทรู หมอน้ําแบบวนัซทรูมักจะมโีครงสรางงายๆ มีน้ําอยูในทอ โดยมีทอขดเปนคอยลหรืออาจจะเปนทอตรง มีปริมาณน้ํานอย ทําใหการระเเยกลายเปนไอน้ําเปนไปอยางรวดเรว็ ราวกับวาน้ําที่ปอนเขามาแลวระเหยไปทันที จึงไดตั้งชื่อเรียกหมอน้ําแบบนีว้าวันซทรูบอยเลอร หมอน้ําชนิดนี ้ เขาใจวามีถ่ินกําเนดิจากสหรัฐอเมรกิา แตปรากฏวาไดถูกพัฒนาและนิยมใชในประเทศญี่ปุน โดยในป พ.ศ. 2498 ญ่ีปุนไดส่ังหมอน้ําชนิด single-tuge type steam generators จากสหรัฐฯ และไดพัฒนาตอจากนั้นมา การควบคุมมาตรฐานของหมอน้ําขนาดเลก็ในญี่ปุนไมไดขึ้นอยูกับ J.I.S. code แตขึ้นอยูกับ the

safety rule of boiler and pressure chamber รวมทั้ง structural code ทั้งนี้เพื่อความปลอดภยัในการใชงาน ซ่ึงกฎดังกลาวไดครอบคลุมถึง small-sized and one-through type boilers ดวย สาเหตุที่ทําใหวันซทรูบอยเลอรเร่ิมเปนที่นิยมมากขึ้นเนื่องจากวาไมจําเปนตองมีผูควบคุมหมอน้ําที่รับใบอนุญาต และไดรับการยกเวนไมตองมีการตรวจสอบประจําปถาหากหมอน้าํดังกลาวสรางขึ้น และใชงานในลักษณะดังนี ้

1. เปนแบบทอน้ํา 2. พื้นผิวรับความรอนนอยกวา 10 ตารางเมตร 3. ความดันใชงานสูงสุด 10 กิโลกรัม ตอตารางเซนติเมตร

ความนิยมในการใชหมอน้ําวันซทรูไดแสดงไวในรูปที่ 1

Page 5: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

5

ชนิดของหมอน้ํา จํานวน

เครื่องที่ติดตั้ง

จํานวนอุบัติเหตุ ผูเคราะหราย

จํานวน อัตราสวนอุบัติเหต ุจํานวน

ผูเคราะหราย

อัตราสวนผูเคราะหรายตอหนึ่งเครื่อง

แบบทอไฟ

แบบทอน้ํา

แบบ SECTIONAL

แบบน้ํารอน

แบบวันซทรู

แบบเล็กๆ

43923

12613

21509

34016

70000

150000

53

20

15

8

3

3

0.00121

0.00159

0.00074

0.00024

0.00004

0.00002

28

19

5

8

2

5

0.00064

0.00151

0.00023

0.00024

0.00003

0.00003

ตารางที่ 2 สรปุจํานวนครัง้ท่ีเกิดอุบัติเหตุ และผูบาดเจ็บจากการใชหมอน้ําชนดิตางๆ

จากตาราง 2 กลาวไดวา ผูบาดเจ็บจากการใชหมอน้ําแบบวันซทรูนั้น มนีอยมากเนื่องมาจาก 1. เทคนิคใหมในการออกแบบ 2. การควบคุมอัตโนมัติ 3. อุปกรณความปลอดภัย 4. เปนระบบทอน้ํา ทําใหพลังงานที่สะสมอยูมีปริมาณนอย

ดังนั้นกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ การสูญเสียจึงมนีอย ขอมูลบางประการของหมอน้ําแบบวนัซทรูขนาดเล็กมีดงันี้ อัตราการระเหยเทียบเทา : 40 - 2,000 กิโลกรัมตอช่ัวโมง ประสิทธิภาพหมอน้ํา : สูงกวา 87% เชื้อเพลิงที่ใชได : กาซ, น้ํามันกาด, น้ํามันเตา ระบบควบคุม : อัตโนมัติทั้งหมด เนื่องจากประสิทธิภาพของหมอน้ําแบบวนัซทรูไดถูกพฒันาใหเทยีบเทา หรืออาจจะดีกวาหมอน้ําขนาดที่ใหญกวา (คือ 3-10 ตันตอช่ัวโมง) จึงไดถูกนํามาใชในอุตสาหกรรมดวย เศรษฐศาสตรของการใชหมอน้ําแบบวันซทรู

ประสิทธิภาพของหมอน้ํา โดยทั่วๆ ไปผูผลิตหมอน้ํามักจะบงประสิทธิภาพหมอน้ํา ในขณะที่ใชงานภาระสูงสดุ แตในการใชงานจริงๆ ภาระที่หมอน้ําประสบมักจะไมใชภาระสูงสดุ

Page 6: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

6

จากการสํารวจโรงงาน 3,000 แหง ทําใหสามารถสรุปภาวการณใชงานของหมอน้ําดังแสดงในรูปที่ 2 และ 3 จากรูปที่ 2 แสดงใหเหน็วาถาภาระการใชงานนอย ประสิทธิภาพมักจะต่ําดวยเชนทีภ่าระ 20 % จะใหประสิทธิภาพ 72 % แตทีภ่าระ 80% จะใหประสิทธิภาพถึง 82% เปนตน หมอน้ําทีถู่กสํารวจสวนใหญจะบงในขอมูลการขายวา ใหประสิทธิภาพถึง 87%

Page 7: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

7

จากรูปที่ 3 ทําใหสรุปไดวาโรงงานสวนใหญมักจะใหหมอน้ําที่ภาระ 40% ซ่ึงถายอนกลับไปในรปูที่ 2 คาเฉลี่ยของประสิทธิภาพจะอยูที่ 79% สาเหตุที่มักจะพบวาภาระการใชงานต่ํานั้น เนื่องมาจาก

1. การสูญเสียไปกับปลองควัน 2. การสูญเสียไปที่พื้นผิวเนือ่งจากการแผรังสีและการพา 3. การสูญเสียในขณะเริ่มเดนิเครื่อง 4. การสูญเสียจากการโบดาวน

วิธีการหนึ่งที่จะทําใหประสิทธิภาพหมอน้าํสูงตลอดเวลา สามารถทําไดโดยการใชหมอน้ําขนาดเล็กหลายตัว ดังตวัอยางเชน ถาหากตองการไอน้ําปริมาณ 6 ตัน การเลือกใชหมอน้ําจะทําไดหลายอยาง แตในรูปที่ 5 จะเปรียบเทียบประสทิธิภาพของการใชหมอน้ํา 6 ตัน 1 ลูกกับการใชหมอน้ําขนาด 1.5 ตัน 4 ลูก จากรูปที่ 5 จะเห็นวาภาระ 25% หมอน้ําขนาด 6 ตัน จะไดประสิทธิภาพประมาณ 80% แตอีกระบบหนึ่งจะเดนิหมอน้ํา 1.5 ตัน เพียงลูกเดียวทีภ่าระ 100% จะมีประสิทธิภาพสูงกวา ในการใชงานหมอน้ํายังมีเขมา และตะกรนัที่มีโอกาสมาจับที่พื้นผิวการถายเทความรอนได เขมาและตะกรันเปนฉนวนอยางดีเลิศตอการถายเทความรอน ทําใหความรอนผานไปใหน้ําไดนอยลง จึงตองระวังหมัน่ตรวจตราตลอดเวลา

Page 8: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

8

จากรูปที่ 6 แสดงความหนาของเขมาและผลที่เกิดตอประสิทธิภาพ ซ่ึงจะพบวาความหนาไมถึงหนึ่งมิลลิเมตร ทําใหประสิทธิภาพถึง 20% ทางดานน้ํา ถาหากการบําบดัน้ําทําไดไมเหมาะสมจะทาํใหเกดิตะกรันขึ้น หมอน้ําไมวาจะลูกเลก็หรือลูกใหญ ตองการการบําบัดน้ําใหปอนเฉพาะน้ําออนที่ถูกตองทั้งนั้น ตะกรันไมเพียงแตเปนฉนวนเทานั้น มนัยังทําใหทอเกดิความรอนขึ้นสงูได เปนสาเหตุใหทอแตก ทอบวม ซ่ึงนอกจากจะตองหยุดงานซอมแซมแลว ยังอาจเปนบอเกิดของอุบัติเหตุได ผลของตะกรันตอประสิทธิภาพแสดงไวในรูปที่ 7

วิธีหนึ่งที่จะวดัประสิทธิภาพหมอน้ําคือการหาคาออกซิเจนในกาซปลอยทิ้ง ถาพบวาออกซิเจนยิง่ต่ํา ก็แสดงวาอากาศที่นําเขามาใชในการสันดาปนั้นใกลกับทีต่องการตามทฤษฎีประสิทธิภาพก็จะดี ดงันั้นถาตองการประสิทธิภาพ 100% ก็ควรจะวดัไดคาออกซิเจนเทากับศูนย ซ่ึงในความเปนจริงไมมีทางทําได เนื่องจากอุปกรณทุกชิ้นสวนในการเผาไหมยังมีความบกพรองอยู จึงตองนาํอากาศเขามามากเกินจากทฤษฎีเสมอไป ซ่ึงรูปที่ 8 จะแสดงคาออกซิเจน และประสิทธิภาพหมอน้ํา

Page 9: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

9

การติดตัง้หมอน้ําขนาดเล็กหลายลูก จากที่ไดกลาวไวแลววาในการประหยัดพลังงานนั้น หมอน้ําควรจะใชงานที่ภาระสูงๆ และควรจะผลิตไอน้ําใหไดปริมาณพอเหมาะกับที่ตองการในเวลานั้นๆ ซ่ึงทําใหการติดตั้งหมอน้าํขนาดเล็กหลายลูกมีความไดเปรียบในแงดังกลาว ซ่ึงการติดตั้งหมอน้ําขนาดเล็กหลายลูกทําได 2 วิธี คือ

1. การรวมอยูในที่เดยีวกัน 2. การกระจายอยูในที่ตางๆ การรวมอยูในที่เดียวกัน มีลักษณะเดน คือ 1. ทําใหประสิทธิภาพของระบบสูง 2. มีไอน้ําจายไดเสมอถึงแมจะมีหมอน้ําลูกใดลูกหนึ่งมปีญหา 3. ประหยัดเงนิลงทุนในการที่จะตองมีหมอน้ําสํารอง โดยเฉพาะในกิจการที่ตองใชงาน 24 ช่ัวโมง 4. การเลือกขนาดเครื่องทําไดงาย จากรูปที่ 9 แสดงรูปการติดตัง้แบบรวมอยูในที่เดียวกนัจะเห็นวา มีการเดินทอไอน้ําจากหมอน้ําทุกลูก

เขาไปรวมกันที่ทอเฮดเดอรกอนที่จะจายออกไป นอกจากนี้ยังใชการควบคุมดวยระบบคอมพิวเตอร เพื่อใหหมอน้ําทั้งหมดทํางานประสานกันใหไดผลดีที่สุด

การกระจายหมอน้ําไปอยูในที่ตางๆ มีลักษณะเดน คือ 1. ประสิทธิภาพหมอน้ําสูง เพราะสามารถเลือกใหเหมาะสมกับการใชงานในบริเวณนัน้ๆ 2. การเดินทอไอน้ําสั้นลง ชวยลดคาลงทุน และคาใชจายจากความรอนสูญเสียจากทอ 3. การนําคอนเดนเสทกลับมาใชงานทําไดสะดวกขึ้น 4. พนักงานมคีวามตื่นตวัในการประหยดัพลังงานเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากใกลชิดหมอน้ํายิ่งขึ้น 5. ประหยัดคาบํารุงรักษา และซอมแซมงานทอทาง, ฉนวน, และวาลว 6. เหมาะสําหรับเครื่องจักรที่ใชงานตางเวลากัน จากรูปที่ 10 แสดงผังของโรงงานแหงหนึง่ ที่มีการกระจายหมอน้ําแยกออกไปติดตัง้ที่ตําแหนงตางๆ

กัน ซ่ึงแตละจดุอาจจะมีหมอน้ําลูกเดียวหรือหลายลูกแลวแตความตองการใชงาน

Page 10: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

10

รปูที ่10 แสดงการตดิตั้งแบบกระจายหมอไอน้าํไปอยูในทีต่างๆกนั

รูปที่ 11 แสดงการควบคุมการทํางานของหมอน้ําหลายลูกดวยคอมพิวเตอร โดยจะทําการคํานวณลักณณะการทํางานของหมอน้ําที่ดีที่สุด แลวควบคุมโดยผานโปรแกรมที่สามารถสั่งการใหหมอน้ําทํางานตามรูปแบบของการใชไอน้ําในโรงงาน การทํางานตามรูปที่ 11 สามารถแสดงการทํางานของหมอน้ําตามรูปที่ 12

Page 11: Once-Through Boiler - boiler,steam boiler,steam ... Boiler.pdf · 2 หม อน้ํา ระบบวันซ ทรู Once-Through Boiler หม อน้ํา (Boiler) นับเป

11

การใชหมอน้ําขนาดเล็กหลายลูก เปนทางเลือกทางหนึ่งที่จะทําใหสามารถผลิตไอน้ําปริมาณมากๆ ได อยางไรก็ตามหมอน้ําขนาดเล็กดงักลาวจะตองมีลักษณะดังนี ้

1. หมอน้ําแตละลูกจะตองมปีระสิทธิภาพสูง 2. หมอน้ําแตละลูกจะตองผลิตไอน้ําไใดมากตามตองการดวยความแนนอน 3. หมอน้ําแตละลูกจะตองผลิตไอน้ําไดอยางรวดเร็ว 4. มีการเผาไหมที่มั่นคง 5. มีการปรับระดับการเผาไหมงายๆ ดวยหัวเผาที่มกีารเผาไหม 2 ระดบั คือ ระดับเผาไหมสูง

และเผาไหมต่าํเทานั้น หวัเผาประเภทแปรเปลี่ยนตามภาระไมเหมาะสมสําหรับกรณีนี ้6. การใชงานงาย 7. มีวิธีการขจดัเขมาที่ติดตามผนังทอไดงาย 8. มีระบบควบคุมอัตโนมัติที่ไวใจไดสูง หมอน้ําระบบวันซทรูเปนหมอน้ําขนาดเลก็ แตก็ไดมีการนํามาใชในอุตสาหกรรมที่มีความ

ตองการไอน้ํามากๆ ดวยวิธีการติดตั้งแบบใชหลายลูกเขาชวยกนัในการทํางานทาํใหการใชงานมีประสิทธิภาพสูงตลอดเวลา เนื่องจากหมอน้ําแตละลูกที่ใชงานจะทาํงานที่ภาระสงู และถาหากความตองการไอน้ําลดต่ําลง หมอน้ําบางลูกก็หยดุใชงานไปเลย เมื่อมีความตองการไอน้ําอีก มันก็สามารถผลิตไอน้ําขึ้นมาในเวลาสั้นๆ จากลักษณะดงักลาวนี้ จงึทําใหการใชงานในที่บางแหงเหมาะสมมากเมื่อปริมาณไอน้ําแปรเปลี่ยนไปตลอดทั้งวัน ซ่ึงโดยหลักการจะทําใหเกิดการประหยดัพลังงานที่เปนตนทุน ที่ละเลยไมไดอีกตอไปแลว