การประหยัดพลังงานสำหรับหม้อไอน้ำ (Steam Boiler)

จำนวนผู้เยี่ยมชมหน้านี้

อุตสาหกรรมที่ใช้ความร้อนทุกประเภทนิยมใช้ไอน้ำเป็นสื่อให้ความร้อน เนื่องจากสะดวก ราคาถูก ความร้อนแฝงสูง เทคโนโลยีไม่ยุ่งยาก ปลอดภัยไม่เป็นพิษ และไอน้ำสามารถนำมาใช้ซ้ำได้

ไอน้ำ (Steam)

คือน้ำที่ได้รับความร้อนจนถึงจุดเดือด น้ำจะเริ่มเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซ จุดเดือดของน้ำสามารถเปลี่ยนตามความดัน กล่าวคือถ้าต้มน้ำในภาชนะเปิด น้ำจะกลายเป็นไอน้ำ ที่อุณหภูมิประมาณ 100 °C ที่ความดันบรรยากาศ หรือความดันที่อ่านจากเกจจ์วัดความดันเท่ากับ0 bar (1 bar = 100 kPa) แต่ถ้า ต้มน้ำในหม้อไอน้ำซึ่งเป็นภาชนะปิด ความดันจะสูงขึ้น ทำให้จุดเดือดของน้ำสูงขึ้น ดังนั้นไอน้ำที่ผลิตได้จึงมีอุณหภูมิสูงขึ้น

ชนิดของไอน้ำ

น้ำ ตามปกติแล้วจะอยู่ในสถานะของเหลว แต่หากลดอุณหภูมิให้ต่ำกว่า 0 °C จะเปลี่ยนสถานะเป็น

ของแข็ง ที่เรียกว่า น้ำแข็ง แต่หากเพิ่มอุณหภูมิจนถึง 100 °C จะมีการเปลี่ยนสถานะกลายเป็นไอน้ำ การเปลี่ยนสถานะของน้ำ มีลักษณะเด่น คือ เมื่อน้ำมีอุณหภูมิถึง 100°C แล้ว เมื่อให้พลังงานเพิ่มเข้าไป น้ำจะไม่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะคงที่อยู่ที่ 100 °C ไม่เปลี่ยนแปลง จนกระทั่งน้ำระเหยจนหมด หากยังให้ความร้อนกับไอน้ำต่อไปอีก ไอน้ำจะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่อไปอีกอย่างต่อเนื่อง

รูปที่ 1 แสดงการเกิดไอน้ำ

ไอน้ำแบ่งได้3 ชนิด คือ

1. ไอน้ำเปียก(Wet Steam) คือ ไอน้ำที่มีอุณหภูมิที่จุดเดือดกำลังกลายเป็นไอ

2. ไอน้ำอิ่มตัวแห้ง (Saturated Vapor) คือ ไอน้ำที่ได้รับความร้อนจนกลายเป็นไอน้ำแห้ง หรือไอน้ำที่ไม่มี ของเหลวปะปน โดยอุณหภูมิยังเท่ากับจุดเดือด เรียกว่า "อุณหภูมิอิ่มตัว"

3. ไอน้ำความร้อนยิ่งยวด (Superheated Steam) คือ ไอน้ำอิ่มตัวแห้งที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของมันจะเห็นว่าไอน้ำอิ่มตัวแห้งมีความร้อนแฝงสูงเมื่อถ่ายเทความร้อนออกไป อุณหภูมิไม่ลดลง แต่ไอน้ำจะเปลี่ยน สถานะเป็นน้ำซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำอีกได้ จึงนิยมใช้ไอน้ำอิ่มตัวแห้งเป็นสื่อความร้อนในกระบวนการผลิต ส่วนไอน้ำ ความร้อนยิ่งยวด ซึ่งมีความร้อนสูง ไม่มีปัญหาเรื่องการกัดร่อนและสนิม เหมาะสำหรับใช้ขับกังหันไอน้ำ และเมื่อถ่ายเท ความร้อน ออกไปแล้ว อุณหภูมิจะลดลงโดยไอน้ำไม่เปลี่ยนสถานะ จึงสามารถนำไอน้ำไปใช้ต่อในกระบวนการผลิตได้

ระบบไอน้ำ

ระบบไอน้ำแสดงตัวอย่างดังรูปที่ 9.2 ประกอบด้วย ระบบการผลิต ส่งจ่ายและใช้ไอน้ำ ไอน้ำผลิตจากหม้อไอน้ำแล้วถูกส่งไปยังอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำผ่านท่อส่งจ่ายไอน้ำ ไอน้ำจะสูญเสียความร้อนออกสู่บรรยากาศรอบ ๆ ท่อ ทำให้ไอน้ำบางส่วนเปลี่ยนสภานะกลายเป็นน้ำร้อนเรียกว่า คอนเดนเสท (Condensate) ถ้าไม่ระบาย คอนเดนเสท ออกจากระบบไอน้ำส่งจ่ายไอน้ำ ไอน้ำที่ผลิตจะกลายเป็นไอน้ำเปียก ความร้อนจะลดลง และส่งผลกระทบต่อการใช้งาน นอกจากนี้ คอนเดนเสทมีแรงกระแทกจากการไหลสูง อาจจะทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ ดังนั้นจึงมีการติดตั้งอุปกรณ์ดักไอน้ำ (Steam Trap) เพื่อระบาย คอนแดนเสตออกจากระบบส่งจ่ายไอน้ำ สำหรับการใช้ไอน้ำ อุปกรณ์แต่ละชุดมีความต้องการไอน้ำที่ความดัน และปริมาณไม่เท่ากัน วาล์วลดความดัน (Pressure Reducing Valve : PRV) จึงทำหน้าที่ลดความดัน ให้เหมาะสมกับการใช้งานของอุปกรณ์ เมื่อไอน้ำถูกนำไปใช้จะคายพลังงานความร้อนออกจากไอน้ำ แล้วควบแน่นเป็นคอนแดนเสต การติดตั้งอุปกรณ์กับดักไอน้ำที่อุปกรณ์ที่ใช้ไอนํ้าสามารถช่วยแยกระหว่างไอน้ำที่ยังมีพลังงานความร้อนอยู่ กับน้ำคอนเดนเสทออกจากกันเพื่อระบายน้ำคอนเดนเสทออกไปภายนอกอุปกรณ์ น้ำคอนเดนเสทที่ออกจากอุปกรณ์ และระบบส่งจ่ายไอน้ำ ควรนำกลับมาใช้ซ้ำ เพราะน้ำที่ไหลเวียนอยู่ในระบบเป็นน้ำบริสุทธิ์ และมีพลังงานความร้อนเหลืออยู่ หากนำกลับมาใช้สามารถลดค่าใช้จ่ายน้ำ และลดค่าใช้จ่ายพลังงานของระบบไอน้ำลงได้

รูปที่ 2 แสดงระบบไอน้ำ

ที่มา : เอกสารคู่มือผู้เรียนเทคนิคการประหยัดพลังงาน