iEnergyGuru

การอนุรักษ์พลังงานในหม้อไอน้ำ

iEnergyGuru.

การอนุรักษ์พลังงานในหม้อไอน้ำ

1. ดัชนีการใช้พลังงาน

ดัชนีการใช้พลังงานเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่จะใช้บอกต้นทุน และปัญหาที่เกิดขึ้นกับหม้อไอน้ำและอุปกรณ์ใช้ไอน้ำ ซึ่งหม้อไอน้ำแต่ละชุดและอุปกรณ์ไอน้ำแต่ละชุดจะมีดัชนีที่แตกต่างกัน เนื่องจากประสิทธิภาพต่างกัน ดังนั้นเพื่อเป็นการติดตามให้การทำงานของหม้อไอน้ำเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพควรตรวจสอบดัชนีอย่างสม่ำเสมอเพื่อควบคุมค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิง ดัชนีชี้วัดการใช้พลังงานของหม้อไอน้ำมีรายการดังต่อไปนี้

 

หม้อไอน้ำชุดใดที่มีอัตรการระเหยสูงจะป็นหม้อไอน้ำทื่มีประสิทธิภาพสูงโดยเปรียบเทียบที่ความดันเท่ากันและภาระเต็มพิกัด

 

 

ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ :

ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำควรเป็นดังนี้ เชื้อเพลิงแข็งประสิทธิภาพสูงกว่า 75%
เชื้อเพลิงเหลวประสิทธิภาพสูงกว่า 80% และเชื้อเพลิงก๊าซประสิทธิภาพสูงกว่า 85%

2. การตรวจประเมินเบื้องต้นด้านพลังงาน

เป็นการตรวจสอบเบื้องต้นโดยอาศัย การสังเกตุเทียบกับมาตรฐานเป็นหลัก, การบันทึกข้อมูลพื้นฐานและการตรวจวัดข้อมูลที่จำเป็น ตามรายการ Checklist ในตารางที่ 1 เพื่อวินิจฉัยความผิดปกติของระบบเบื้องต้นและเป็นการเตรียมข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการคำนวณดัชนีการใช้พลังงานของหม้อไอน้ำและการประเมินผลการประหยัดพลังงานในขั้นตอนต่อไป

ความดันไอน้ำที่ผลิตควรสูงกว่าความดันสูงสุดที่อุปกรณ์ต้องการประมาณ 0.5-1.0 barg ขึ้นอยู่กับ Pressure drop

3. การตรวจวิเคราะห์ด้านประสิทธิภาพพลังงาน

ในการประเมินสมรรถนะการทำงานและประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ จำเป็นต้องมีการตรวจวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของหม้อไอน้ำอยู่เป็นประจำเพื่อให้ทราบถึงสภาพการทำงานและประสิทธิภาพที่แท้จริงของหม้อไอน้ำที่เราใช้งานอยู่ การตรวจวัดข้อมูลการทำงานของหม้อไอน้ำแสดงได้ดังรูป

รูปการตรวจวัดข้อมูลการทำงานของหม้อไอน้ำ

เครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆที่จำเป็นในการตรวจวัดข้อมูลข้างต้นประกอบด้วย

รูปแสดงเครื่องมือตรวจวัดและการตรวจวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้ของก๊าซไอเสีย

 

รูปแสดงเครื่องมือตรวจวัดและการตรวจวัดคุณภาพน้ำ

รูปแสดงเครื่องมือตรวจวัดและการตรวจวัดอุณหภูมิผิวของหม้อไอน้ำ

ในการตรวจสอบค่าดัชนีการใช้พลังงานของหม้อไอน้ำซึ่งเป็นเครื่องมือสำหรับการตรวจสอบการทำงานของหม้อไอน้ำให้มีประสิทธิภาพอยู่ตลอดเวลาโดยใช้การเปรียบเทียบกับค่าพิกัดของหม้อไอน้ำ รายละเอียดการวิเคราะห์แสดงในตาราง

ตารางการวิเคราะห์ดัชนีประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหม้อไอน้ำที่ใช้งานในปัจจุบัน

รายการ

สัญลักษณ์

หน่วย

ข้อมูล

ตัวอย่าง

ที่มาของข้อมูล

1.ข้อมูลเบื้องต้น
1.1 ความสามารถในการผลิตไอน้ำสมมูลพิกัด EER Ton/h 6.00 Specification เครื่อง
1.2 ค่าความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอที่ 100oC hfg kJ/kg 2,256.70 ตารางไอน้ำ
1.3 พื้นที่ผิวถ่ายเทความร้อนของหม้อไอน้ำ A m2 50.51 Specification เครื่อง
1.4 ค่าความร้อนต่ำของเชื้อเพลิง  
-เชื้อเพลิงแข็ง LHVS kJ/kg - ผู้ผลิต
- เชื้อเพลิงเหลว LHVL kJ/L 41,280.00 ผู้ผลิต
-เชื้อเพลิงก๊าซ LHVG kJ/m3 - ผู้ผลิต
1.5 เอนธัลปีของไอน้ำอิ่มตัวที่ความดันที่ผลิต hg kJ/kg 2,787.73 ตารางไอน้ำ
1.6 เอนธัลปีของน้ำอิ่มตัวอุณหภูมิน้ำป้อน hf kJ/kg 388.83 ตารางไอน้ำ
1.7 เกณฑ์จำนวนเท่าของการระเหย   Specification เครื่อง
- เชื้อเพลิงแข็ง (kg ไอน้ำ/kgเชื้อเพลิง) RRS kg/kg -
- เชื้อเพลิงเหลว (kg ไอน้ำ/Lเชื้อเพลิง) RRL kg/L 14.33
- เชื้อเพลิงก๊าซ (kg ไอน้ำ/ m3เชื้อเพลิง) RRG kg/m3 -
1.8 เกณฑ์ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ   Specification เครื่อง

- เชื้อเพลิงแข็ง

 hBSR kg/kg -
- เชื้อเพลิงเหลว hBLR kg/L 85.00

- เชื้อเพลิงก๊าซ

 hBGR kg/m3 -

2. ข้อมูลตรวจวัด

  
2.1 อัตราการไหลของน้ำป้อนที่เข้าหม้อไอน้ำ mW kg/h 3,225.00
2.2 อัตราการปล่อยน้ำ Blow down ทิ้ง mB kg/h 118.55
2.3 อัตราการใช้เชื้อเพลิงของหม้อไอน้ำ  
- เชื้อเพลิงแข็ง mFS kg/h -
- เชื้อเพลิงเหลว mFL L/h 225.00
- เชื้อเพลิงก๊าซ mFG m3/h -
2.4 ความดันไอน้ำที่ผลิต PB barg 12.50
3. การวิเคราะห์  
3.1 ความสามารถในการผลิตไอน้ำสมมูล

EEA = (mw-mB)/1000

 EEA Ton/h (3,225-118.55)/1,000

= 3.11
3.2 อัตราการระเหยที่พิกัดหม้อไอน้ำ

EVR = EER x 1,000/A

 EVR kg/m2h (6.0x1,000)/50.51

= 118.79
3.3 อัตราการระเหยจริงของหม้อไอน้ำ

EVA = EEA x 1,000/A

 EVA kg/m2h (3.11x1,000)/50.51

= 61.57
3.4 จำนวนเท่าของการระเหยของไอน้ำ
- เชื้อเพลิงแข็ง RAS = EEA x 1,000/mFS RAS Kg/kg fuel -  
- เชื้อเพลิงเหลว RAL = EEA x 1,000/mFL RAL Kg/L fuel (3.11x1,000)/225

= 13.82
- เชื้อเพลิงก๊าซ RAG = EEA x 1,000/mFG RAG Kg/ m3 fuel -
3.5 ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ
ปริมาณไอน้ำที่ผลิตได้ mS = mW - mB mS kg/h 3,225-118.55

= 3,106.45
- เชื้อเพลิงแข็ง hBS = [msx(hg – hf)/(mFSx LHVS)]x100 hBS % -  
- เชื้อเพลิงเหลว hBL = [msx(hg – hf)/(mFLx LHVL)]x100 hBL % [3,106.45x(2,787.73–388.83)/(225x 41,280)]x100

= 80.23
- เชื้อเพลิงก๊าซ hBG = [msx(hg – hf)/(mFGx LHVG)]x100 hBG % -
3.6 ร้อยละจำนวนเท่าของการระเหยเทียบกับเกณฑ์
- เชื้อเพลิงแข็ง %RS = RAS / RRS x 100 %RS % -  
- เชื้อเพลิงเหลว %RL = RAL / RRL x 100 %RL % 13.82/14.33x100

= 96.44
- เชื้อเพลิงก๊าซ %RG = RAG / RRG x 100 %RG % -
3.7 ร้อยละของความสามารถในการผลิตไอน้ำจริงเทียบกับพิกัด %EE = EEA / EER x 100  

%EE

  

%

 3.11/6.00x100

= 51.83

  

 
3.8 ร้อยละของอัตราการระเหยจริงเทียบกับพิกัด

%EV = EVA / EVR x 100

  

%EV

  

%

 61.57/118.79x100

= 51.83

  

 
3.9 ร้อยละของประสิทธิภาพหม้อน้ำเทียบกับเกณฑ์
-เชื้อเพลิงแข็ง %hBSS = hBS / hBSR x 100 %hBSS % -  
-เชื้อเพลิงเหลว %hBLS = hBL / hBLR x 100 %hBLS % 80.23/85.00x100

= 94.39
-เชื้อเพลิงก๊าซ %hBGS = hBG / hBGR x 100 %hBGS % -

 

5. มาตรการด้านการอนุรักษ์พลังงาน

หัวข้อสุดท้ายนี้ จะกล่าวถึงแนวทางการอนุรักษ์พลังงานสำหรับหม้อไอน้ำ โดยจะกล่าวถึงมาตรการพื้นฐาน ซึ่งสามารถดำเนินการได้ในทุกๆ หน่วยงาน พร้อมตารางช่วยในการประเมินผลประหยัดที่ได้รับจากการดำเนินการ ดังนี้

เพื่อให้หม้อไอน้ำทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่ายด้านเชื้อเพลิง อากาศที่ใช้ในการเผาไหม้ต้องเหมาะสมถ้ามากเกินไปการสูญเสียไปกับก๊าซร้อน (Flue gas loss) แต่ถ้าอัตราส่วนดังกล่าวน้อยเกินไปการเผาไหม้จะไม่สมบูรณ์ เชื้อเพลิงก็จะผ่านออกจากปล่องโดยไม่มีการเผาไหม้ ซึ่งก็เป็นการสูญเสียเช่นกัน ปริมาณอากาศส่วนเกินอาจจะวัดได้จากปริมาณ CO2 หรือ O2 ที่ปล่อง ก๊าซไอเสียที่ปล่อยทิ้งต้องไม่มีเขม่าดำและปริมาณ CO ไม่เกิน 200 ppm

 

ตารางการตรวจสอบปริมาณอากาศส่วนเกินจาก สีของเปลวไฟและเขม่าควันของการเผาไหม้

 

ตารางค่าแนะนำ % อากาศส่วนเกินที่เหมาะสมสำหรับเชื้อเพลิงแต่ละประเภท

 

ตารางแสดงค่า% ความสูญเสียทางปล่อง ณ.อุณหภูมิไอเสีย และ %อากาศส่วนเกินต่างๆ

 

ตัวอย่าง 1 หม้อไอน้ำชนิดน้ำมันเตา C ตรวจวัดอุณหภูมิก๊าซไอเสียได้ 250 OC เมื่อปรับลดปริมาณอากาศส่วนเกินจาก 80% เหลือ 20% จะลดความสูญเสียทางปล่องไอเสียลงได้ ดังนี้

จากตารางที่ 8.6 ความสูญเสียก่อนปรับปรุง   =        15.01 %

และความสูญเสียหลังปรับปรุง                        =        10.05 %

ดังนั้นมีความสูญเสียลดลง                              =        4.96 %

 

ถ้าผิวถ่ายเทความร้อนมีเขม่าจับมากจะทำให้การถ่ายเทความร้อนจากก๊าซร้อนไปยังน้ำจะลดลงและทำให้อุณหภูมิของก๊าซร้อนที่ออกจากปล่องสูงขึ้น ดังนั้นการทำความสะอาดท่อไฟสำคัญมากจะต้องศึกษารายละเอียดจากคู่มือ ว่าเมื่อใดจะทำความสะอาดท่อไฟอาจจะสังเกตุว่าอุณหภูมิที่ปล่อยสูงสุดไม่ควรเกินเท่าไรถ้าเกินจากค่าที่กำหนดจะต้องทำความสะอาดทันที

เขม่าที่หนาขึ้น 1 มิลลิเมตรจะทำให้การสิ้นเปลืองพลังงานเพิ่มขึ้น 15-20%

 

โบล์วดาวน์เป็นสิ่งที่ต้องทำประจำเพื่อลดระดับความเข้มข้นของน้ำและเพื่อป้องกันการเกาะของตะกรันบนผิวถ่ายเทความร้อน โดยทั่วไปควรมีปริมาณน้ำที่ระบายออกไม่เกิน 5% ของปริมาณน้ำป้อนหม้อไอน้ำ การควบคุมการโบลว์ดาวน์ทำได้โดยการวัดค่า TDS ของน้ำในหม้อไอน้ำ มีค่าดีกว่าเกณฑ์มาตรฐานก็ควรลดความถี่หรือปริมาณการระบายน้ำโบลว์ดาวน์ลง

ร้อยละของการระบายเทียบเท่ากับอัตราการผลิตไอน้ำ

การสูญเสียความร้อนเนื่องจากการระบายน้ำ (Blow Down)

2 barg

4 barg

6 barg

8 barg

10 barg

2

0.30%

0.40%

0.40%

0.50%

0.50%

5

0.80%

1.00%

1.10%

1.20%

1.20%

10

1.60%

1.90%

2.10%

2.30%

2.40%

 

 

การผลิตไอน้ำที่ความดันสูงกว่าความต้องการมากเป็นสิ่งที่ไม่ถูกต้อง ควรพิจารณาปรับลดความดันไอน้ำที่ผลิตได้ให้เหมาะสมกับความต้องการ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการประหยัดพลังงานและลดการสูญเสียในรูปแบบต่างๆ ได้แก่

-ลดการใช้เชื้อเพลิงที่จะต้องต้มน้ำให้มีความดันสูงเกินความจำเป็น

-ลดการสูญเสียความร้อนไปกับน้ำโบลว์ดาวน์ของหม้อไอน้ำ

-ลดความร้อนสูญเสียจากผิวหม้อไอน้ำและระบบส่งจ่ายไอน้ำ

-ลดการสูญเสียจากการรั่วไหลของไอน้ำในส่วนต่างๆ ของระบบส่งจ่ายและอุปกรณ์ใช้ไอน้ำ

โดยทั่วไปควรตั้งค่าความดันไอน้ำสูงกว่าความดันที่ใช้ในกระบวนการผลิตไม่เกิน 1 บาร์

 

จะช่วยให้ประหยัดพลังงานที่ใช้ในการต้มน้ำให้กลายเป็นไอน้ำได้ คอนเดนเสทที่จะนำมาผสมควรที่อยู่ไม่ไกลจากถังน้ำป้อนมากนัก และควรหุ้มฉนวนท่อคอนเดนเสทต่างๆ ด้วยเพื่อป้องกันการสูญเสียความร้อนออกจากท่อ นอกจากนี้คอนเดนเสทยังเป็นน้ำที่สะอาดที่ผ่านการควบแน่นมาแล้ว ดังนั้นการนำคอนเดนเสทกลับเข้าสู่หม้อไอน้ำจึงได้ประโยชน์หลายอย่างคือ

-ลดการสูญเสียความร้อนที่ติดไปกับคอนเดนเสทและการทำให้น้ำป้อนหม้อไอน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น

-ประหยัดค่าใช้จ่ายในการเตรียมและปรับสภาพน้ำ รวมถึงการประหยัดค่าน้ำชดเชย (Make up water) ของระบบ

-ลดปริมาณการโบลว์ดาวน์ลง ซึ่งจะช่วยให้พลังงานความร้อนที่สูญเสียไปกับโบลว์ดาวน์

ทุก 6 OC ที่น้ำเข้าหม้อไอน้ำร้อนขึ้น จะประหยัดเชื้อเพลิงได้ 1%

 

ตัวอย่างโรงงานแห่งหนึ่งมีการใช้หม้อไอน้ำ 2 ลูก ซึ่งใช้เชื้อเพลิงรวม 350,000 ลิตร/ปี (น้ำมันเตา C) คิดเป็นค่าใช้จ่าย 4,700,000 บาท/ปี มีการสูญเสียไอน้ำ (Flash Steam) จากการนำคอนเดนเสทมาอุ่นน้ำป้อนในปริมาณมาก เนื่องจากท่อน้ำคอนเดนเสทไม่ได้จุ่มลงในถังน้ำป้อน แต่เป็นการวางพาดไว้ขอบถัง ดังรูป

 

รูปแสดงสภาพการนำคอนเดนเสทมาอุ่นน้ำป้อนที่ผิด

จึงได้มีการดำเนินการปรับปรุงการนำคอนเดนเสทกลับมาช่วยอุ่นน้ำป้อนใหม่ โดยการเปลี่ยนถังน้ำป้อน และระบบอุ่นน้ำป้อนใหม่ทั้งหมด

 

รูปแสดงสภาพหลังปรับปรุง

การคำนวณผลประหยัดสำหรับมาตรการนี้ จะคำนวณด้วยหลักการที่ว่าทุกๆ อุณหภูมิน้ำป้อนที่เพิ่มขึ้น 6 OC จะทำให้สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ 1 %

การคำนวณผลประหยัด

อุณหภูมิ น้ำป้อน ก่อนปรับปรุง =   40OC

อุณหภูมิ น้ำป้อน หลังปรับปรุง =   97OC

ดังนั้นสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ =   (97 - 40) / 6

=   9.50  %

คิดเป็นเงิน                                     =   282,000.00   บาท/ปี

 

ในระบบการส่งจ่ายไอน้ำหากมีการรั่วไหลจะเป็นสาเหตุของการสูญเสียพลังงานความร้อน สำหรับการหาปริมาณการสูญเสียเนื่องจากการรั่วไหลสามารถหาได้จากรูป

 

รูปแสดงอัตราการสูญเสียไอน้ำผ่านรูรั่วขนาดต่างๆ

ตัวอย่างโรงงานแห่งหนึ่งมีการใช้หม้อไอน้ำ 2 ลูก ซึ่งใช้เชื้อเพลิงรวม 350,000 ลิตร/ปี (น้ำมันเตา C) คิดเป็นค่าใช้จ่าย 4,700,000 บาท/ปี มีการสูญเสียไอน้ำ (Flash Steam) จากการรั่วไหลของไอน้ำ ดังรูป

การรั่วไหลของน้ำ


การซ่อมแซมจุดรั่วไหล

การคำนวณผลประหยัดสำหรับมาตรการนี้ จะคำนวณจากปริมาณไอน้ำที่สูญเสียไปสำหรับรูรั่ว ขนาด 2 mm. จำนวน 4 จุด ซึ่งสามารถแสดงรายละเอียดได้ดังนี้

ท่อ วาล์ว และหน้าแปลนของระบบส่งจ่ายไอน้ำส่วนที่ไม่หุ้มฉนวน จะส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อนให้กับสิ่งแวดล้อมได้ การหาค่าความร้อนสูญเสียจากท่อที่ไม่มีการหุ้มฉนวนแสดงดังตารางอัตราการสูญเสียความร้อนจากผิวท่อไม่หุ้มฉนวน

ตารางอัตราการสูญเสียความร้อนจากผิวท่อไม่หุ้มฉนวน

 

 

ตัวอย่าง โรงงานแห่งหนึ่งมีการใช้หม้อไอน้ำ 2 ลูก ซึ่งใช้เชื้อเพลิงรวม 350,000 ลิตร/ปี (น้ำมันเตา C) คิดเป็นค่าใช้จ่าย 4,700,000 บาท/ปี มีการสูญเสียความร้อนจากท่อไอน้ำ ดังรูป

รูปท่อน้ำที่ไม่มีฉนวนหุ้ม

ดังนั้นจึงดำเนินการหุ้มฉนวนใยแก้วหน้า 1 นิ้ว ให้กับท่อไอน้ำทั้งหมดที่ยังไม่มีการหุ้มฉนวน ดังรูป

รูปแสดงการดำเนินการหุ้มฉนวนท่อไอน้ำ

เราสามารถนำความร้อนในก๊าซเสียไอเสียมาใช้ประโยชน์ได้จนถึงจุดที่ก๊าซเสียมีอุณหภูมิลดลงเข้าใกล้จุดน้ำค้าง (Dew point) ของไอน้ำ หรือไอกรดในก๊าซเสีย ซึ่งถ้าถึงจุดน้ำค้างแล้วไอน้ำหรือไอกรดในก๊าซเสียจะควบแน่นในปล่องหม้อไอน้ำกัดกร่อนอุปกรณ์ชิ้นส่วนต่างๆ จึงต้องควบคุมอุณหภูมิของก๊าซเสียให้สูงกว่าจุดน้ำค้างข้างต้นพอสมควร ตามปกติอุณหภูมิก๊าซเสียสามารถลดลงได้ถึง 200 OC โดยไม่เกิดปัญหาการกัดกร่อน

ความร้อนจากปล่องก๊าซไอเสีย นิยมนำมาใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิน้ำป้อน โดยการติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างน้ำกับอากาศ (Boiler Economizer) ดังรูป

ตัวอย่าง Boiler Economizer

ที่มา : กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. (2555). การตรวจวิเคราะห์การอนุรัก์พลังงาน หม้อไอน้ำ. In กระทรวงพลังงาน, คู่มือการตรวจวิเคราะห์การอนุรักษ์พลังงาน สำหรับวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม (pp. 8-10 - 8-20).

 

การอนุรักษ์พลังงานในหม้อไอน้ำ

1 Review

5

Write a Review

Exit mobile version