แนวทางการลดการสูญเสียจากน้ำระบาย

     การระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ หรือ โบล์วดาวน์ เป็นการสูญเสียพลังงานที่สำคัญอย่างหนึ่ง รองจากการสูญเสียไปกับก๊าซไอเสีย โดยทั่วไปควรมีปริมาณน้ำที่ระบายออกไม่เกินร้อยละ 5 ของปริมาณน้ำป้อนเข้าหม้อไอน้ำ
 

เหตุผลที่ต้องระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ

น้ำป้อนที่เข้าหม้อไอน้ำมีสารละลายและสารแขวนลอยอยู่จำนวนหนึ่ง เมื่อน้ำระเหยกลายเป็นไอน้ำจะทำให้ความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยเพิ่มขึ้นและจะก่อให้เกิดหยดน้ำและฟองติดไปกับไอน้ำ เรียกว่า Carry Over ซึ่งแบ่งออกได้เป็น

1. Priming เกิดขึ้นจากการที่ไอน้ำเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรงเนื่องจากภาระของหม้อไอน้ำเปลี่ยนแปลงหรือสาเหตุอื่นๆ จนฟองก๊าซและละอองน้ำที่เกิดขึ้นภายในหม้อไอน้ำ ไม่ถูกแยกออกจากไอน้ำ ทำให้มีละอองน้ำปะปนไปกับไอน้ำ

2. Foaming เกิดขึ้นจากการที่มีชั้นของฟองก๊าซเกิดขึ้นที่ผิวน้ำเนื่องจากน้ำในหม้อไอน้ำมีความเข้มข้นสูง ซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดการเดือดอย่างรุนแรงทำให้มีละอองน้ำปะปนไปกับไอน้ำได้เช่นกัน

ดังนั้นจึงต้องควบคุมความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยในหม้อไอน้ำไม่ให้เกินค่ามาตรฐานโดยระบายน้ำบางส่วนทิ้งไป หากไม่มีการระบายน้ำหม้อไอน้ำทิ้งไป อาจจะส่งผลให้เกิดอันตรายกับหม้อไอน้ำได้

การระบายน้ำออกจากหม้อไอน้ำ

รูปที่ 3.1 ระบบการระบายน้ำทิ้งจากหม้อไอน้ำ 

รูปที่ 3. 2 การระบายน้ำทิ้งจากด้านล่าง

1. การระบายน้ำจากด้านล่างหม้อไอน้ำ (Bottom Blow down) เพื่อระบายคราบโคลนที่สะสมบริเวณก้นหม้อไอน้ำทิ้ง

2. การระบายน้ำจากด้านบนหม้อไอน้ำ (Surface Blow down) เพื่อลดความเข้มข้นของสารละลายและสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำ

การควบคุมการระบายน้ำมี 2 แบบ คือ

1. แบบเป็นครั้งคราว โดยผู้ใช้หม้อไอน้ำจะเปิดวาล์วระบายหลายๆครั้ง ครั้งละสั้นๆ และ

2. แบบต่อเนื่อง ซึ่งวาล์วระบายน้ำของหม้อไอน้ำจะเปิดหรือปิดเมื่อได้รับสัญญาณเวลาที่ตั้งไว้ (Timer control) หรือสัญญาณที่ได้จากการวัดสมบัติของน้ำในหม้อไอน้ำ เช่น สภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ (Conductivity)

รูปที่ 3.3 การควบคุมการระบายน้ำแบบเป็นครั้งคราว

รูปที่ 3.4 การควบคุมการระบายน้ำแบบต่อเนื่อง

การระบายน้ำหม้อไอน้ำที่เหมาะสม

การระบายน้ำหม้อไอน้ำน้อยไป หรือ ไม่ระบาย จะมีปัญหาต่อคุณภาพของไอน้ำแต่ถ้าระบายมากเกินไปก็จะสูญเสียความร้อนจากน้ำร้อนที่ปล่อยทิ้ง การดูว่าระดับความเข้มข้นของสารละลายเหมาะสมหรือไม่ ดูจากค่า TDS (Total Dissolved Solid) ซึ่งวัดปริมาณสารแขวนลอยที่อยู่ในน้ำของหม้อไอน้ำโดยตรงว่าใน 1 ล้านส่วนมีสารแขวนลอยกี่ส่วน จะมีหน่วยเป็น ppm. หรือจะวัดโดยอ้อมจากค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ (Conductivity) ซึ่งมีหน่วยเป็นไมโครซีเมนต์ต่อเซนติเมตร ( /cm)

มาตรฐานควบคุมสำหรับน้ำระบายและน้ำป้อนหม้อไอน้ำ

ผู้ใช้หม้อไอน้ำ (แบบท่อไฟ ความดันไม่เกิน 20 barg ) จะต้องควบคุมคุณภาพน้ำป้อนและน้ำในหม้อไอน้ำให้ได้มาตรฐานในตารางที่ 3.1 เพื่อความปลอดภัยและคุณภาพของไอน้ำที่ดี

ตารางที่ 3.1 มาตรฐานน้ำป้อนและน้ำหม้อไอน้ำ 
(แบบท่อไฟ ความดันไม่เกิน 20 barg )

รายการ

น้ำป้อนหม้อไอน้ำ

น้ำในหม้อไอน้ำ

ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำ:4/cm

>400

7,000

ค่า pH

8.5-9.5

10.5-12.0

ฟอสเฟต mg/kg

-

30-60

ซิลิกา : mg/kg

-

>150

ความกระด้าง (ขาดหน่วย)

>2

-

 

การควบคุมการระบายน้ำหม้อไอน้ำ

ทำการตรวจสอบค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำในหม้อไอน้ำ โดยนำน้ำจากหม้อไอน้ำมาวัดด้วยเครื่องวัดสภาพการนำไฟฟ้า โดยต้องปล่อยน้ำระบายทิ้ง เพื่อไล่สิ่งสกปรกในท่อ แล้วจึงนำมาเข้าเครื่องวัด หากค่าที่วัดได้ต่ำกว่ามาตรฐานก็ควรลดความถี่หรือปริมาณการระบายลง

การลดการสูญเสียความร้อนจากการระบายน้ำทิ้ง

ตัวแปรที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการระบายน้ำ คือ คุณภาพน้ำป้อน ถ้าน้ำป้อนมีสารละลายและสารแขวนลอยอยู่มาก จะส่งผลให้สารละลายและสารแขวนลอยในหม้อไอน้ำเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ผู้ใช้หม้อไอน้ำจะต้องระบายน้ำในหม้อไอน้ำทิ้งเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นการสิ้นเปลืองน้ำและความร้อนที่อยู่ในน้ำ ดังนั้นน้ำที่ใช้กับหม้อไอน้ำควรมีการปรับสภาพให้ได้มาตรฐาน นอกจากนั้นผู้ใช้ต้องควบคุมคุณภาพน้ำในหม้อไอน้ำให้ได้ตามมาตรฐาน ในหลายโรงงานมีการระบายถี่เกินไป หรือ นานเกินไป ส่งผลให้คุณภาพน้ำในหม้อไอน้ำต่ำกว่ามาตรฐานมาก จึงจำเป็นต้องมีการตรวจวัดคุณภาพน้ำและปรับตั้งการควบคุมอยู่เสมออย่างน้อยทุกเดือน

ขั้นตอนการหาร้อยละของน้ำที่ระบายทิ้งและร้อยละการสูญเสียความร้อนจากการระบายน้ำ

1. ตรวจวัดค่าสภาพการทำไฟฟ้าของน้ำป้อนและน้ำในหม้อไอน้ำ โดยใช้เครื่องมือวัดค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำ ซึ่งน้ำป้อนจะวัดในตำแหน่งก่อนเข้าหม้อไอน้ำ และน้ำในหม้อไอน้ำวัดจากน้ำที่ระบายทิ้ง

2. ตรวจวัดอุณหภูมิน้ำป้อน โดยใช้เครื่องมือวัดอุณหภูมิน้ำ โดยวัดในตำแหน่งน้ำก่อนเข้าหม้อไอน้ำ

3. นำค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำป้อนและน้ำในหม้อไอน้ำไปเปิดรูปที่ 3.5 หรือตารางที่ 3. 2 จะได้ร้อยละของน้ำที่สูญเสียจากการระบายทิ้ง

4. นำค่าสภาพการทำไฟฟ้าของน้ำป้อน ของน้ำในหม้อไอน้ำ และอุณหภูมิน้ำป้อนไปเปิดรูปที่ 3.6 หรือ 3.7 หรือตารางที่ 3. 2 จะได้ร้อยละความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้ง
5. นำร้อยละความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้งคูณปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ทั้งปี จะได้ปริมาณการสูญเสียเชื้อเพลิงจากการระบายน้ำทิ้ง

ตารางที่ 3.2 ร้อยละของน้ำและความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้ง


ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำป้อน
(µs/cm)

อุณหภูมิน้ำป้อนที่ 30 oC

อุณหภูมิน้ำป้อน 70 oC

ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (µs/cm)

ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (µs/cm)

3,000

3,500

4,000

5,000

6,000

7,000

3,000

3,500

4,000

5,000

6,000

7,000

100

3.45%

2.94%

2.56%

2.04%

1.69%

1.45%

3.45%

2.94%

2.56%

2.04%

1.69%

1.45%

 

0.75%

0.64%

0.56%

0.44%

0.37%

0.31%

0.56%

0.48%

0.42%

0.33%

0.28%

0.24%

200

7.14%

6.06%

5.26%

4.17%

3.45%

2.94%

7.14%

6.06%

5.26%

4.17%

3.45%

2.94%

 

1.55%

1.31%

1.14%

0.90%

0.75%

0.64%

1.17%

0.99%

0.86%

0.68%

0.56%

0.48%

300

11.11%

9.38%

8.11%

6.38%

5.26%

4.48%

11.11%

9.38%

8.11%

6.38%

5.26%

4.48%

 

2.41%

2.03%

1.76%

1.38%

1.14%

0.97%

1.82%

1.53%

1.33%

1.04%

0.86%

0.73%

400

15.38%

12.90%

11.11%

8.70%

7.14%

6.06%

15.38%

12.90%

11.11%

8.70%

7.14%

6.06%

 

3.33%

2.80%

2.41%

1.88%

1.55%

1.31%

2.52%

2.11%

1.82%

1.42%

1.17%

0.99%

500

20.00%

16.67%

14.29%

11.11%

9.09%

7.69%

20.00%

16.67%

14.29%

11.11%

9.09%

7.69%

 

4.33%

3.61%

3.10%

2.41%

1.97%

1.67%

3.27%

2.73%

1.34%

1.82%

1.49%

1.26%

600

25.00%

20.69%

17.65%

13.64%

11.11%

9.38%

25.00%

20.69%

17.65%

13.64%

11.11%

9.38%

 

5.42%

4.48%

3.82%

2.95%

2.41%

2.03%

4.09%

3.39%

2.89%

2.23%

1.82%

1.53%

700

30.43%

25.00%

21.21%

16.28%

13.21%

11.11%

30.43%

25.00%

21.21%

16.28%

13.21%

11.11%

 

6.59%

5.42%

4.60%

3.53%

2.86%

2.41%

4.98%

4.09%

3.47%

2.66%

2.16%

1.82%

800

36.36%

29.63%

25.00%

19.05%

15.38%

12.90%

36.36%

29.63%

25.00%

19.05%

15.38%

12.90%

 

7.88%

6.42%

5.42%

4.13%

3.33%

2.80%

5.95%

4.85%

4.09%

3.12%

2.52%

2.11%

900

42.86%

34.62%

29.03%

21.95%

17.65%

14.75%

42.86%

34.62%

29.03%

21.95%

17.65%

14.75%

 

9.29%

7.50%

6.29%

4.76%

3.82%

3.20%

7.01%

5.67%

4.75%

3.59%

2.89%

2.41%

1000

50.00%

40.00%

33.33%

25.00%

20.00%

16.67%

50.00%

40.00%

33.33%

25.00%

20.00%

16.67%

 

10.83%

8.67%

7.22%

5.42%

4.33%

3.61%

8.18%

6.55%

5.46%

4.09%

3.27%

2.73%

 

หมายเหตุ 1. คิดที่ความดันไอน้ำ 7 barg

2. ค่าด้านบนเป็นร้อยละของน้ำที่ปล่อยทิ้งและค่าด้านล่างเป็นร้อยละของความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้ง

รูปที่ 3.5 ร้อยละของน้ำที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้ง

 

รูปที่ 3.6 ร้อยละความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้งที่อุณหภูมิน้ำป้อน 30 o C 

 

รูปที่ 3.7 ร้อยละความร้อนที่สูญเสียจากการระบายน้ำทิ้งที่อุณหภูมิน้ำป้อน 70 o C

ตัวอย่าง

โรงงาน ECON ติดตั้งหม้อไอน้ำแบบท่อไฟขนาดพิกัด 10 ตันต่อชั่วโมง ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันเตาซี ปีละ 3,000,000 ลิตร ผลิตไอน้ำที่ความดัน 7 Barg สัดส่วนการใช้น้ำต่อเชื้อเพลิง 14:1 อุณหภูมิน้ำป้อน 30 o C และมีการระบายน้ำหม้อไอน้ำทุกชั่วโมง ครั้งละ 30 วินาที ตรวจวัดสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำป้อนได้ 200 m S/cm และของน้ำในหม้อไอน้ำได้ 4,000 m S/cm ซึ่งคุณภาพน้ำมีค่าสูงกว่ามาตรฐาน ดังนั้นโรงงานจึงทำการลดความถี่ในการระบายน้ำเป็นทุก 6 ชั่วโมง ซึ่งตรวจวัดค่าสภาพการนำไฟฟ้าได้ 6,500 m S/cm จงหาว่าโรงงานจะประหยัดน้ำและความร้อนเท่าใด

 

ปริมาณการใช้น้ำต่อปี
=
ปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ต่อปี x สัดส่วนการใช้น้ำต่อเชื้อเพลิง
 
=
3,000,000 x 14
 
=
42,000,000 L/y

 

จากตารางที่ 1.3-1 ที่อุณหภูมิน้ำป้อน 30 o C ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำในหม้อไอน้ำ 4,000 m S/cm และของน้ำป้อน 200 m S/cm จะได้ร้อยละของน้ำที่ระบายเท่ากับ 5.26 และร้อยละของความร้อนที่สูญเสียเท่ากับ 1.14

จากตารางที่ 1.3-1 ที่อุณหภูมิน้ำป้อน 30 o C ค่าสภาพการนำไฟฟ้าของน้ำในหม้อไอน้ำ 6,500 m S/cm และของน้ำป้อน 200 m S/cm จะได้ร้อยละของน้ำที่ระบายเท่ากับ 3.20 และร้อยละของความร้อนที่สูญเสียเท่ากับ 0.70

 

น้ำระบายลดลงร้อยละ
=
5.26 – 3.20
 
=
2.06
คิดเป็นการประหยัดน้ำได
=
(2.06/100) x 42,000,000
 
=
865,200 L/y
ความร้อนลดลงร้อยละ
=
1.14 – 0.70
 
=
0.44
คิดเป็นการประหยัดเชื้อเพลิงได
=
(0.44/100) x 3,000,000
 
=
13,200 L/y

 

 

ขอบคุณข้อมูลจาก

ภาควิชาครุศาสตร์เครื่องกล  คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรมและเทคโนโลยี  มหาวิทลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

http://mte.kmutt.ac.th/elearning/Energy_Conservation_in_Industrial_Plant/5_1_3.html

Visitors: 63,607