การควบคุมดูแลการเผาไหม้ในการใช้งานกับหม้อไอน้ำ

เนื่องจากการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำเป็นการเผาไหม้ในที่จำกัด ดังนั้นการที่จะควบคุมให้การเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง และได้ความร้อนไปใช้ประโยชน์มากที่สุด จะต้องควบคุม

1. อัตราและจำนวนอากาศที่จะป้อนเข้าห้องเผาไหม้
2. การผสมอากาศและเชื้อเพลิง จะต้องมีหัวฉีดพ่นน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นฝอยละเอียด โดยใช้ความดันของอากาศ หรือไอน้ำช่วยในการกระจายเป็นฝอยน้ำมัน (Atomization) อากาศที่ใช้พ่นน้ำมันในหัวฉีด เรียกว่า Primary Air ส่วนอากาศสำหรับการเผาไหม้ที่เป่าเข้าไปในเปลวไฟเรียกว่า Secondary Air ฉะนั้นการควบคุมจำนวน Primary Air และ Secondary Air จึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการควบคุมการเผาไหม้ โดยทั่วไปแล้วการเผาไหม้ด้วยการใช้อากาศส่วนเกินต่ำ (Low Excess Air, LEA) จะช่วยเพิ่มปรับปรุงประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำโดยจะช่วยประหยัดเชื้อเพลิง
3. อัตราการป้อนเชื้อเพลิงเข้าไปยังเตา

ตามปรกติแล้วหม้อไอน้ำจะต้องทำงานในลักษณะที่มีอัตราการใช้ไอน้ำไม่คงที่ตลอดเวลาจาก Full Rated Capacity ในลักษณะนี้หม้อไอน้ำจะมีอุปกรณ์อัตโนมัติคอยควบคุมปริมาณอากาศและเชื้อเพลิงให้ได้สัดส่วนสัมพันธ์กัน นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมการเร่งหรี่เตาไฟตามความต้องการโดยการเร่งไฟเมื่อใช้ไอน้ำมาก และจะหรี่เมื่อใช้ไอน้ำน้อยลงอีกด้ว

การควบคุมดูแลการเผาไหม้ สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์ไอเสีย หรือใช้การสังเกตดูสภาวะของการเผาไหม้ การใช้เครื่องมือวิเคราะห์เป็นสิ่งจำเป็นและได้ผลแน่นอน แต่ในทางปฎิบัติแล้วอาจจะหาเครื่องมือไม่ได้ ดังนั้นการสังเกตดูเปลวไฟในห้องเผาไหม้จึงเป็นหนทางที่ช่วยให้สามารถค้นหาสภาวะการเผาไหม้ที่ผิดปกติได้รวดเร็ว ในการตรวจวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำในโครงการนี้จะใช้เครื่องมือวิเคราะห์ไอเสียในการตรวจวัดข้อมูลการเผาไหม้เบื้องต้น

การตรวจวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้

1. หลักการของเครื่องมือวิเคราะห์ไอเสีย
เครื่องมือวิเคราะห์แก๊สไอเสียได้มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เพื่อให้ใช้งานได้อย่างสะดวกรวดเร็ว เพิ่มประสิทธิภาพในการวัด โดยทั่วไปแล้วเครื่องมือวิเคราะห์ไอเสียจะมีคุณลักษณะดังนี้
- สามารถวัด O2, CO2 และ NO
- สามารถวัดกระแสลมเร่งในปล่องไอเสีย
- สามารถวัดอุณหภูมิของแก๊สไอเสีย
- สามารถวัด CO ได้ระหว่าง 0-4000 ppm
- ใช้แบตเตอรี่
- สามารถแสดงผลบนจอ LCD และ print ได้

2. การตรวจวัดความร้อนทางแก๊สไอเสีย (Stack Loss)
การสูญเสียความร้อนทางแก๊สไอเสียสามารถคำนวนได้โดยการวัดอุณหภูมิของแก๊สไอเสีย และวัดปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สไอเสีย หลักการในการคิดประสิทธิภาพการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นไอน้ำมีดังนี้
- การวัดอุณหภูมิของแก๊สร้อนที่ออกจากตัวหม้อไอน้ำ จะเป็นตัววัดปริมาณความร้อนจากแก๊สร้อนว่าสามารถถ่ายเทให้กับน้ำได้ดีเพียงไร หม้อไอน้ำทำหน้าที่ถ่ายเทความร้อนจากแก๊สร้อนไปสู่น้ำเพื่อให้น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำ ถ้าหม้อน้ำสามารถถ่ายเทความร้อนให้กับน้ำได้มากที่สุดความร้อนที่ปล่อยออกทางไอเสียก็จะน้อยที่สุด ดังนั้นจะเห็นว่าอุณหภูมิไอเสียต่ำ
- การตรวจวัดเปอร์เซ็นต์คาร์บอนไดออกไซด์ และออกซิเจนในแก๊สไอเสียจะเป็นตัววัดว่าการเผาไหม้มีประสิทธิภาพสูงเพียงใด ถ้าเชื้อเพลิงเผาไหม้ได้หมดโดยใช้อากาศส่วนเกินน้อยที่สุดจะได้ความร้อนจากแก๊สร้อนสูงสุด ดังนั้นถ้าเราตรวจวัดไอเสียมีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด และออกซิเจนต่ำสุด ประสิทธิภาพการเผาไหม้จะดีที่สุด

3. วิธีการวัดประสิทธิภาพของการเปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นไอน้ำ โดยการวัดอุณหภูมิที่ปล่องและวัดปริมาณของ O2 และ CO2
วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายพอสมควร และเป็นวิธีที่ยอมรับกันอยู่โดยทั่วไป อุปกรณ์ที่ต้องการใช้มีดังนี้
1. เครื่องวัด CO2 และ O2
2. เครื่องมือวัดอุณหภูมิที่ปล่องไอเสีย
3.  เครื่องมือวัดอุณหภูมิอากาศที่ป้อนเข้าหม้อไอน้ำ

วิธีปฏิบัติทำดังต่อไปนี้
1. ให้หม้อไอน้ำทำงานอยู่ปกติ 2-3 ชั่วโมง จนอุณหภูมิที่ปล่องไอเสียไม่ขึ้นลง
2. วัด CO2 และต้องแน่ใจว่ามี O2 เหลืออยู่น้อยที่สุด คือต้องเผาไหม้อย่างไม่มีควันออกจากปล่อง
3. อ่านอุณหภูมิที่ปล่อง และเอาตัวเลขนี้ลบด้วยอุณหภูมิในห้องหม้อไอน้ำ (ซึ่งจะเป็นอุณหภูมิที่อากาศร้อนขึ้นและสูญเสียไปทางปล่อง)
4. คำนวณประสิทธิภาพการเผาไหม้ โดยที่ใช้สมการตามด้านล่าง

Flue Heat Losses/ Fuel Heating Value = Lg + Lh (Individual heat losses)

Where : Lg = heat loss จากแก๊สไอเสียแห้ง
Lh = heat loss จากความชื้นที่เกิดจากการเผาไหม้ของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิง
Fuel Heating Value: LHV (Low Heating Value)

สำหรับ heat loss จากแก๊สไอเสียแห้งนั้นสามารถคำนวณ ได้จาก Siegert formula (สมการที่ด้านล่าง)
Lg (%) = (Ts-Ta) *[0.68/(21-%O2)+0.007]

เมื่อ Ts และ Ta คืออุณหภูมิของแก๊สไอเสียที่ปล่องไอเสียและอุณหภูมิอากาศที่เข้าสู่ห้องเผาไหม้

สำหรับ heat loss จากความชื้นที่เกิดจากการเผาไหม้ของไฮโดรเจนในเชื้อเพลิง สามารถคำนวณได้จากสมการด้านล่าง
Lh = ((9*0.1*(4.187*(100-Ta)+2256.8+2.29*(Ts-100)))/42474)*100

ดังนั้นประสิทธิภาพการเผาไหม้ = 100-Lg-Lh

Cr. http://www.kmutt.ac.th/TEC2/Tuneup%20Burner/ch5.htm

จากเนื้อหาที่กล่าวถึงไปหวังว่าคงเป็นประโยชน์และช่วยคลายข้อสงสัยสำหรับทุกท่านได้ระดับแต่หากท่านสนใจและ ต้องการซื้อสินค้าหรือขอคำปรึกษาเกี่ยวกับงานระบบหม้อไอน้ำ ( Boiler )

สามารถติดต่อสอบถามได้ที่

Tel.: 02-1155000
Hotline : 098-289-9999
Line ID : @tngroupfan
Facebook : TN Group-ศูนย์รวมสินค้าอุตสาหกรรม
Email : info@tnmetalworks.com
Website: http://www.tngroup.co.th