(1) ความเป็นมาและลักษณะการใช้งาน

หัวเผาเซลฟ์-รีคัฟเปอร์เรทีฟคือหัวเผาที่มีลักษณะเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อแผ่รังสีโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นมาติดกับหัวเผาเป็นชุดเดียวกันมีวัตถุประสงค์เพื่อต้องการอุ่นอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นโดยการนำก๊าซไอเสียทิ้งมาแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศเย็นที่จะใช้เผาไหม้ซึ่งการแลกเปลี่ยนความร้อนจะเกิดขึ้นภายในตัวหัวเผาที่ออกแบบให้เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในตัวเองเมื่ออากาศเย็นที่จะใช้ในการเผาไหม้มีอุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ดีขึ้นและประหยัดเชื้อเพลิง

โครงสร้างของหัวเผาเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟ

หลักการสำคัญที่ทำให้หัวเผาแบบเซลฟ์-รีคัฟเปอร์เรทีฟประหยัดเชื้อเพลิงได้นั่นคือการเพิ่มอุณหภูมิให้กับอากาศเย็นที่จะใช้เผาไหม้ซึ่งก๊าซไอเสียจะไหลผ่านหัวเผาที่ติดตั้งอุปกรณ์ดึงก๊าซไอเสีย(Flue Gas Educator) โดยจะดูดก๊าซไอเสียไหลผ่านหัวเผาในส่วนที่เป็นชุดอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ติดตั้งภายในหัวเผาก๊าซไอเสียจะแลกเปลี่ยนความร้อนกับอากาศเย็นที่ใช้ในการเผาไหม้แบบไหลสวนทางผ่านช่องรอบนอกตัวหัวเผาหรืออุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนที่ติดกับหัวเผาดังแสดงในรูปหลักการทำงานของหัวเผาเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟ

หลักการทำงานของหัวเผาเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟ

(2) การใช้ทดแทนเทคโนโลยีเดิม

เตาอุตสาหกรรมทั่วไปหัวเผาที่ใช้เป็นแบบหัวเผาอากาศเย็นซึ่งอุณหภูมิอากาศที่ป้อนเข้าห้องเผาไหม้มีอุณหภูมิใกล้เคียงกับบรรยากาศ (ประมาณ 30-35 ^oC) ซึ่งหากสามารถเพิ่มอุณหภูมิอากาศที่ใช้เผาไหม้ได้จะทำให้ลดการใช้เชื้อเพลิงลงได้

การติดตั้งหัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟสามารถติดตั้งเพื่อทดแทนหัวเผาอากาศเย็นได้ซึ่งจะต้องมีการดัดแปลงเพื่อให้เข้ากับเตาเผาเหมาะสำหรับเตาเผาขนาดเล็กและใหญ่ที่มีอุณหภูมิใช้งานสูง(มากกว่า 750 ^oC) และต้องเป็นก๊าซไอเสียที่มีการปนเปื้อนต่ำและเชื้อเพลิงที่ใช้ควรจะมีกำมะถันในระดับต่ำเพื่อลดปัญหาเรื่องการกัดร่อนของหัวเผา

หัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟมีประโยชน์อย่างมากในงานที่ต้องการอุณหภูมิสม่ำเสมอโดยใช้กับเตาหลอมที่มีปริมาตรขนาดเล็กเช่นเตาเผาเครื่องปั้นดินเผา

หัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟอาจนำมาใช้เสริมกับหัวเผาแบบเซรามิคชนิดรีเจนเนอเรทีฟ (Regenerative Ceramic Burner) สำหรับการใช้งานขนาดใหญ่เพื่อจะทำให้การกระจายความร้อนสม่ำเสมอมากยิ่งขึ้น

(3) ศักยภาพการประหยัดพลังงาน

จากเอกสารและข้อมูลเผยแพร่พบว่าเตาอุตสาหกรรมทั่วไปที่มีการติดตั้งหัวเผาอากาศเย็นจะใช้อากาศอุณหภูมิต่ำเพื่อใช้ในการเผาไหม้ซึ่งโดยทั่วไปการเผาไหม้ของอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำจะใช้เชื้อเพลิงมากกว่าการเผาไหม้อากาศที่มีอุณหภูมิสูงดังแสดงในกราฟความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้นและเปอร์เซ็นต์การประหยัดเชื้อเพลิง

กราฟความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิอากาศที่เพิ่มขึ้นและเปอร์เซ็นต์การประหยัดเชื้อเพลิง

จากกราฟจะพบว่าเมื่อเราสามารถเพิ่มอุณหภูมิอากาศที่จะใช้ในการเผาไหม้ได้จะทำให้การสูญเสียพลังงานในการทำให้อากาศมีอุณหภูมิสูงขึ้นนั้นลดลงได้ระยะเวลาในการเผาไหม้ก็สามารถลดลงได้ในกรณีของเตาเผาที่ทำงานแบบเป็นช่วง (Batch) จะช่วยลดระยะเวลาการทำงานของเตาลงได้ซึ่งจะสามารถเพิ่มผลผลิตในกระบวนการผลิตได้อีกด้วยในทำนองเดียวกันกรณีของเตาเผาที่ทำงานแบบต่อเนื่อง(Continuous) จะสามารถประหยัดเชื้อเพลิงในการให้ความร้อนกับผลิตภัณฑ์

หากเพิ่มอุณหภูมิอากาศจากสภาวะปกติให้สูง 600 ^oC (อุณหภูมิใช้งาน 1250 ^oC) สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ประมาณ 25-30%

จากข้อมูลกรณีศึกษาการติดตั้งในต่างประเทศการให้ความร้อนในเตาอุตสาหกรรมโดยการติดตั้งหัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟสามารถลดการใช้พลังงานได้ประมาณ 20-30% เมื่อเทียบกับการให้ความร้อนในเตาเผาที่ใช้หัวเผาแบบอากาศเย็นทั่วไป

ตัวอย่างหัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟที่สามารถประหยัดได้ 30%

(4) สภาพที่เหมาะสมกับการใช้เทคโนโลยี

เทคโนโลยีการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้อุ่นอากาศในการเผาไหม้โดยการติดตั้งหัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟเหมาะสำหรับอุตสาหกรรมที่ใช้เตาเผาที่มีอุณหภูมิใช้งานสูงกว่า 750 ^oC และใช้เชื้อเพลิงที่มีกำมะถันต่ำเช่นก๊าซธรรมชาติเป็นต้น

การติดตั้งหัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟกับเตาเผา

(5) กลุ่มเป้าหมายการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี

กลุ่มของโรงงานอุตสาหกรรมและอาคารที่สามารถประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ได้แก่
• โรงงานผลิตโลหะเช่นการรีดเหล็กเส้นอุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์
• โรงงานผลิตเซรามิค
• โรงงานผลิตแก้ว

(6) ความคุ้มค่าในการลงทุน

ราคาของเทคโนโลยี่ขึ้นกับขนาดของอุปกรณ์รวมทั้งค่าการติดตั้งที่จะต้องมีการปรับปรุงเตา และจากข้อมูลจากกรณีศึกษาในต่างประเทศเทคโนโลยีการใช้หัวเผาแบบเซลล์-รีคัฟเปอร์เรทีฟสามารถให้ผลประหยัดซึ่งมีระยะเวลาคืนทุนประมาณไม่เกิน 1 ปี