etcthailand.com

ระบบคอนเดนเสท

ระบบคอนเดนเสทหรือการนำไอน้ำกลับมาใช้ใหม่ (Condensate Return System)

ความสำคัญของการนำไอน้ำควบแน่นกลับมาใช้ใหม่ (The Importance of condensate Recovery)

ไอน้ำที่ควบแน่นหลังจากที่มีการถ่ายเท ความร้นแฝงไปสู่กระบวนการผลิต ปริมาณความร้อนของ ไอน้ำที่ควบแน่นนี้มีปริมาณ 20% ของปริมาณความร้อน เดิมที่เกิดขึ้นเนื่องจากเชิ้อเพลิง จึงเป็นความ สิ้นเปลืองหากมีการทิ้งส่วนนี้ไป ไอน้ำที่ควบแน่น ควรนรำไปผ่านใหความร้อนกับขบวนการผลิตอื่น ๆ ที่ใช้อุณหภูมิต่ำกว่าในระบบไอน้ำ ไอน้ำที่ควบแน่น ที่ไม่ปนเปื้อนกับสารเคมีในขบวนการผลิต เมื่อผ่าน การทำความสะอาดเพียงเล็กน้อยและปรับความเป็นกรด-ด่างนำกลับเข้าระบบป้อน จะเป็นการลดค่าใชจ่ายในการเตรียมน้ำป้อนและลดการปล่อยน้ำที่ ระบายทิ้ง ปริมาณความร้อนในน้ำที่ระบายทิ้งประมาณ 20% จะไปลดประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบไอน้ำลงมาก

การเก็บความร้อนทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์

ความร้อนที่หนีไป กับก๊าซทิ้งอุณหภูมิสูงของเตาให้ความร้อนก็ยังมีปริมาณสูงมาก ดังนั้นจำเป็นต้องเก็บความร้อนทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์ เช่น

- อุ่นน้ำป้อนหม้อไอน้ำ หรืออุ่นอากาศป้อนที่ใช้สันดาป ประโยชน์ที่ได้จากการนำคอนเดนเสทมาผสมลงใน Feed Tankเป็นการลดค่าเชื้อเพลิงในหม้อน้ำ

- ลดปริมาณการใช้น้ำ (ลด make-up water)

- ลดสารเคมีปรุงแต่งน้ำ เนื่องจากคอนเดนเสทเป็นน้ำที่สะอาดไม่ต้องการสารเคมีปรุงแต่ง

- ลดการสูญเสียความร้อนไปกับโบลว์ดาวน์ เนื่องจากคอนเดนเสทเป็นน้ำสะอาดจึงไม่มีความจำเป็นที่จะต้องโบล์วดาวน์มาก

การ นำพลังงานความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่

การพิจารณาเพื่อนำ เอาพลังงานความร้อนที่ทิ้งกลับมาใช้ใหม่นั้น ต้องคำนึงถึงศักยภาพและคุณภาพของความร้อนที่ทิ้ง วิธีการทางเทคนิค ที่ต้องนำมาใช้และสิ่งที่สำคัญก็คือความเหมาะสมในเชิงเศรษฐศาสตร์ด้วยการคืน ทุน ในช่วงเวลา 1 ถึง 5 ปี การพิจารณานำเอาความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ อาจพิจารณาได้ทั้งวิธีการนำเอาความร้อนมาใช้งานโดยตรง และวิธีการทางอ้อมโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแล้ว ถ่ายโอนความร้อนให้แก่สารตัวกลางที่จะรับเอาความร้อนไปใช้งาน ดังนั้นเมื่อเรามองไปที่กระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมแล้ว ความร้อนที่มักทิ้งไปโดยมิได้นำกลับมาใช้ใหม่จะประกอบด้วยข้อต่อไปนี้

1. ก๊าซเสียที่ผ่านออกมาจากหม้อไอน้ำไปสู่ปล่อง

2. ก๊าซเสียที่ได้จากเตาอบ หรือเตาเผาต่างๆ

3. คอนเดนเสทที่ได้จากระบบการผลิตไอน้ำของหม้อน้ำ

4. น้ำร้อนที่ผ่านการใช้งานแล้วแต่ยังมีอุณหภูมิค่อน ข้างสูง หรือน้ำร้อนที่ได้จากระบบการทำความเย็น

สำหรับการใช้ อุปกรณ์หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่จะนำเอาความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่ นั้นจะมีอยู่มากมายหลายชนิด ดังตัวอย่างต่อไปนี้

1. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ (Shell and Tube Heat Exchanger) เป็นแบบ หนึ่งที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ รวมถึงอุตสาหกรรมน้ำมันด้วย

รูป ภาพที่ 1 แสดงการทำงานของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ

2. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพลท (Plate-Type-Heat Exchanger) เป็นเครื่องแลก เปลี่ยนความร้อนที่สามารถลดค่าใช้จ่ายในการลงทุนได้มาก มีความสะดวกในการใช้งานและบำรุงรักษาด้วย

รูป ภาพที่ 2 แสดงการทำงานของระบบแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเพลท (Plate-Type-Heat Exchanger)

3. เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใช้ระบบขดท่อ (Coil System) เป็นระบบที่ประกอบด้วยอุปกรณ์ แลกเปลี่ยนความร้อนสองชุด ชุดหนึ่งติดตั้งไว้ที่จุดทางด้านออกของความร้อนที่ต้องการทิ้งออกไปจากระบบ ส่วนอีกชุดหนึ่งจะติดตั้งไว้ที่จุดทางด้านเข้า ของไหลทีใช้ในท่อมักจะเป็นน้ำมัน หรือน้ำก็ได้ส่วนภายนอกจะเป็นอากาศ การเพิ่มประสิทธิผลการถ่ายโอนความร้อนนั้นจะใช้ครีบติดไว้ที่ผิวท่อด้านนอก เพื่อช่วยในการถ่ายโอนความร้อนด้วยวิธีการพาและการนำความร้อน สำหรับระบบนี้ราคาจะค่อนข้างถูก

รูป ภาพที่ 3 แสดงการทำงานของระบบขดท่อ (Coil System)

4. ฮีทไปป์ (Heat Pipe) เป็นอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ที่มีลักษณะสร้างให้เป็นท่อปลายปิด ภายในบรรจุด้วยสารทำงานหรือสารทำความเย็น ภายในรอบๆท่อจะมีเส้นลวดโลหะเล็กๆนำมาถักเป็นโครงข่ายรอบๆซึ่งอาจจะมีวิคบ รรจุอยู่ สารทำความเย็นจะไหลผ่านในส่วนนี้ ลักษณะการทำงานที่ปลายของท่อฮีทไปป์ข้างหนึ่งจะได้รับความร้อนเข้ามาเรา เรียกส่วนนี้ว่า เครื่องทำระเหย แล้วระเหยกลายเป็นไอไปสู่ปลายอีกข้างหนึ่ง เพื่อถ่ายโอนความร้อนออกเรียกส่วนนี้ว่าคอนเดนเซอร์ ส่วนนี้สารทำความเย็นจะกลั่นตัวเป็นของเหลวแล้วไหลกลับมายังด้าน เครื่องทำระเหยอีกครั้งหนึ่ง และจะทำงานหมุนเวียนอย่างนี้ตลอดเวลาและอาจมากกว่านี้ได้ ถึง 350°C ช่วงอุณหภูมิทำงาน สามารถทำงานได้ในช่วง 40°C ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะและขนาดที่สร้าง ขึ้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและฮีทไปป์เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญอีกประเภทหนึ่งที่ สามารถนำมาใช้ได้ทั้งเป็นอุปกรณ์หลักในระบบทำความร้อน หรือเก็บสะสมความร้อนได้ และขณะเดียวกันยังเป็นอุปกรณ์ช่วยในการแลกเปลี่ยนความร้อน ในระบบย่อยๆด้วยเช่นกัน ตัวอย่างที่มีใช้กันในอุตสาหกรรมจะเห็นได้ เช่น การคอนเดนเสทให้ได้น้ำร้อนกลับมาใช้งานใหม่ ได้แก่คอนเดนเซอร์ ซึ่งมักจะเป็นแบบการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยอ้อม ดังได้อธิบายหลักการ ในส่วนของตัวอย่างการใช้งาน เพื่อการประหยัดพลังงานในอาคารเตาอบและเตาเผา

รูปภาพที่ แสดงการทำงานของระบบฮีทไปป์ (Heat Pipe)

5. รีคูเปอเรเตอร์ (Recuperators) เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่มักใช้ในการอุ่นอากาศเพื่อนำไป ใช้เผาไหม้ ในกรณีทีใช้กับค่าอุณหภูมิไม่สูงนัก ส่วนใหญ่จะทำด้วยโลหะ เช่น วัสดุที่ใช้ได้แก่ที่ใช้กับก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิไม่เกิน 500 °C เหล็กอ่อนและถ้ามีอุณหภูมิที่สูง เช่น ระดับ 1000 °C จะต้องใช้เหล็กชนิดที่ทนความร้อนได้สูงหรือเหล็กหล่อพิเศษ และจะใช้เซอรามิคเมื่อต้องการใช้แลกเปลี่ยนความร้อนที่ระดับอุณหภูมิสูงๆ ความคุ้มค่าของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนชนิดนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อน ที่ต้องการใช้ในปริมาณมากๆ อุณหภูมิสูงๆ และลักษณะการทำงานต้องกระทำอย่างต่อเนื่องด้วย

รูป ภาพที่ แสดงการทำงานของระบบรีคูเปอเรเตอร์ (Recuperators)

6. กงล้อความร้อน (Heat Wheel) เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนประเภทหนึ่งที่นำเอาความร้อนที่ ปล่อยทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ดังภาพที่ 7 โดยกงล้อเป็น ตัวนำเอาความร้อนกักไว้ในตัวเองแล้วหมุนไปถ่ายโอนความร้อนให้แก่อากาศที่ ต้องการนำไปใช้ ส่งผลให้อากาศส่วนนี้มีอุณหภูมิเพิ่มมากขึ้น

รูปภาพที่ แสดงการทำงานของระบบกงล้อความร้อน

7. ฮีทปั๊ม (Heat Pump) หลักการทำงานของฮีทปั๊ม มีหลัการทำงานเหมือนกับระบบการทำความเย็น จุดแตกต่างคือความร้อนที่ผ่านเครื่องทำระเหย นั้นอาจจะเป็นของเหลวหรืออากาศก็ได้ซึ่งเป็นส่วนที่ได้จากกระบวนการผลิตแล้ว อัดตัว แล้วนำความร้อนนี้ไปใช้กับของเหลวหรือก๊าซที่ต้องการความร้อนส่วนนี้ไปใช้ งาน ระบบนี้จะดีเมื่อเราต้องการใช้ความร้อนและความเย็นในเวลาเดียวกัน

รูป ภาพที่ แสดงการทำงานของระบบฮีทปั๊ม (Heat Pump)

สรุประบบคอนเดนเสท

เป็นการนำ พลังงานความร้อนที่เหลือทิ้งนำกลับมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ทำให้ลดต้นทุนในการผลิตได้อีกแบบหนึ่ง ซึ่งถือว่าเป็นการใช้พลังงานความร้อนให้คุ้มค่าที่สุด