น้ำที่ส่งมาจากท่อน้ำหลักหรือแหล่งต่าง ๆ เป็นน้ำที่ไม่บริสุทธิ์ ถ้าน้ำดังกล่าวถูกนำไปใช้โดยตรงในหม้อไอน้ำ หรือในหม้อน้ำร้อนจะทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง และตะกรันก็จะก่อตัวขึ้นมาซึ่งจะทำให้ไปขัดขวางการถ่ายเทความร้อนและทำให้สิ้นเปลืองพลังงานด้วย
ระบบไอน้ำ (Steam Systems)
ระบบการบำบัดน้ำป้อนเข้าที่ไม่ดี ก็เป็นอีกเรื่องหนึ่งที่ทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานในการผลิตไอน้ำที่มากที่สุด ซึ่งส่งผลให้มีการระบายน้ำทิ้งจากหม้อไอน้ำมากเกินไป และที่สำคัญยิ่งไปกว่านั้นก็คือ ยังทำให้เกิดตะกรันขึ้นด้วยตะกรัน ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนลดลง และท้ายที่สุดยังทำให้เกิดความผิดพลาดที่ส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงอีกด้วย ตะกรันบางประเภทส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างมาก ดังแสดงในรูปที่ 13 จะเห็นได้ว่าแม้แต่ในชั้นบางที่สุดก็ยังทำให้ประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำลดลงอย่างมาก
สารปนเปื้อน (Contaminants)
โดยปกติ ถ้าไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาแล้วน้ำมักมีสารเจือปนอยู่ โดยสารเจือปนเหล่านี้จะอยู่ในรุปของสารละลาย แต่ในบางกรณีจะมีการแขวนลอยของสารอินทรีย์ และสารประกอบแร่ธาตุต่าง ๆ ปะปนอยู่ด้วย แร่ธาตุต่าง ๆ ซึ่งละลายอยู่ในน้ำจึงเป็นสาเหตุทำให้เกิดปัญหาที่สำคัญที่สุดได้คือ เกลือแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียม แร่ธาตุเหล่านี้อยู่ในรูปสารละลายในขณะที่เมื่อน้ำร้อนขึ้น ความสามารถในการละลายจะน้อยลงและในที่สุดก็จะตกตะกอน การบำบัดน้ำจะต้องออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดสิ่งเหล่านี้ และทำให้แน่ใจว่าการตกตะกอนจะไม่ติดอยู่ที่พื้นผิวการถ่ายเทความร้อนของโลหะ และอยู่ในรูปแบบที่สามารถกำจัดออกจากหม้อไอน้ำได้อย่างง่ายโดยการระบายทิ้งไป การบำบัดน้ำสามารถทำได้โดยวิธีใดวิธีหนึ่ง ดังนี้
- วิธีบำบัดน้ำภายในอกก่อน เพื่อกำจัดหรือแก้ไขปัญหาเกลือแร่ต่าง ๆ
- เติมสารเคมีโดยตรงที่น้ำในหม้อไอน้ำเพื่อป้องกันการเกิดตะกรันและการกัดกร่อน
การบำบัดน้ำภายนอก (Extgernal Treatment)
การเตรียมการบำบัดน้ำภายนอกมีวิธีการทำได้โดยการเปลี่ยนสภาพของเกลือแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียม (หรือความกระด้างชั่วคราว) ไปเป็นสารประกอบที่ไม่ก่อให้เกิดตะกรันในสารละลาย หรือกำจัดเกลือของความกระด้างชั่วคราวออกไปพร้อม ๆ กัน การแก้ปัญหาวิธีแรกเป็นเรื่องทั่ว ๆ ไป และรู้จักกันในชื่อของ "Base-Exchange Softening" (รูปที่ 15) ในขณะที่กรรมวิธีที่ 2 เรียกว่า "Demineralization" (ลดปริมาณแร่ธาตุให้น้อยลง) ดังรูปที่ 16 ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ได้มีการนำเอาวิธี "รีเวอร์ส ออกโมซิส (Reverse Osmosis)" มาใช้แทนวิธี "Demineralisation"
กระบวนการที่จะเลือกใช้ต้องขึ้นอยู่กับประเภทของหม้อไอน้ำ คุณภาพของน้ำดิบ พิกัดหม้อไอน้ำ และปริมาณของน้ำที่ควบแน่นที่ไหลกลับไปที่หม้อไอน้ำด้วย ดังที่ได้แสดงไว้ในรูปที่ 17
ค่าใช้จ่ายในการลงทุนที่เกี่ยวข้องของเครื่องจักรทั้ง 3 ประเภทนั้นขึ้นอยู่กับหน่วยสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนอิออนดังนี้
- เครื่องแลกเปลี่ยนอิออน 1
- ระบบ Demineralization 15
- ระบบ Reverse Osmosis 25
ค่าใช้จ่ายของการปฏิบัติการของเครื่องจักรแต่ละประเภทจะขึ้นอยู่กับน้ำดิบและค่าใช้จ่ายของน้ำดิบ แต่สำหรับระบบทั่ว ๆ ไปมีอยู่ 2 ระบบที่ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำจะขึ้นอยู่กับอัตราการกำจัดเกลือ 100 มิลลิกรัม/ลิตร ดังนี้
- Base Exchange 2.5 เพนนี/ม3 (1.58 บาท*)
- Demineralization 30.0 เพนนี/ม3 (19.01 บาท*)
ปริมาณเกลือแร่ทั้งหมดที่ได้แสดงไว้จะรู้จักกันว่าเป็นของแข็งที่ละลายทั้งหมด (Total Dissolved Solids: TDS) ปริมาณที่ยอมให้มีได้ในหม้อไอน้ำขึ้นอยู่กับการออกแบบ ดังแสดงในตารางที่ 4
*อัตราแลกเปลี่ยน 1 ปอนด์ เท่ากับ 63.35 บาท ณ วันที่ 8 ธันวาคม 2546
รูปที่ 4 TDS สูงที่สุดที่ยอมให้มีได้ตามประเภทของหม้อไอน้ำที่แตกต่างกันออกไป
ประเภท TDS สูงที่สุด - ppm
หม้อไอน้ำแบบลูกหมู (Lancashire) 10,000
Smoke and Water Tube (ความดันสูงถึง 10 บาร์) 5,000
High Pressure Water Tube 3,000 - 3,500
Package and Economic 3,000
ข้อสังเกต : ตัวเลขข้างบนให้เพื่อใช้เป็นแนวทาง แต่ควรปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิตตลอดเวลา
การบำบัดน้ำภายใน (Internal Treatment)
วิธีบำบัดน้ำภายในมีความสลับซับซ้อนมากน้อยแค่ไหน ขึ้นอยู่กับประเภทของหม้อไอน้ำ องค์ประกอบทางเคมีของน้ำดิบและไอน้ำที่ใช้ซึ่งจะมีผลกระบโดยตรงต่อกระบวนการผลิตหรือไม่ รายละเอียดต่าง ๆ เหล่านี้ไม่มีอยู่ในคู่มือเล่มนี้
โดยทั่ว ๆ ไปการบำบัดน้ำก็คือ
- ป้องกันการกัดกร่อนที่เกิดจากออกซิเจน
- เคลือบพื้นผิวโลหะไม่ให้เกิดการกัดกร่อนเนื่องจากกรด หรืออัลคาไลน์
- เพื่อให้มั่นใจว่าตะกอนของเกลือจะไม่ติดอยู่ที่พื้นผิวการถ่ายเทความร้อน ซึ่งจะเป็นสาเหตุทำให้ประสิทธิภาพลดลง
- เพื่อให้แน่ใจว่าเกลือที่ตกตะกอนสามารถกำจัดได้อย่างง่าย ๆ โดยการระบายน้ำทิ้ง
กฎเกณฑ์ง่าย ๆ ก็คือต้องไม่ใช้สารเคมีมากเกินความจำเป็น โดยตัวของสารเคมีเองก็มีราคาแพงอยู่แล้วยังทำให้ค่า TDS ของน้ำในหม้อไอน้ำเพิ่มขึ้นอีกด้วย ส่งผลให้ต้องระบายน้ำทิ้งมากขึ้นอีกด้วย และทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมลดลงด้วย
การบำบัดน้ำที่ไม่ดี -----> สิ้นเปลืองพลังงาน
การบำบัดน้ำที่ไม่ดี -----> สิ้นเปลืองเงิน
การระบายน้ำทิ้ง (Blowdown)
การรักษาความเข้มข้นของ TDS ในหม้อไอน้ำให้มีปริมาณต่ำกว่าที่กำหนดไว้ น้ำที่อุณหภูมิเท่ากับไอน้ำจะต้องปล่อยทิ้งออกไปจากหม้อไอน้ำและแทนที่ด้วยน้ำป้อนเข้าที่มีค่า TDS ต่ำและอุณหภูมิต่ำกว่า กระบวนการดังกล่าวนี้ ไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงทั้งค่าใช้จ่ายของพลังงานที่ใช้เพื่อให้ความร้อนของน้ำที่ระบายท้งไปที่อุณหภูมิไอน้ำแล้ว ยังต้องคำนึงถึงค่าใช้จ่ายของการซื้อน้ำ การบำบัดน้ำ และการสูบน้ำเข้าไปในหม้อไอน้ำด้วย การระบายน้ำทิ้งมากเกินไปทำให้เกิดความสิ้นเปลืองทั้งพลังงานและเงินเป็นจำนวนมาก
ตัวอย่างต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงค่าใช้จ่ายของเชื้อเพลิงที่ต้องสูญเสียไป
หม้อไอน้ำลูกหนึ่งประสิทธิภาพในการปฏิบัติการ 80% อัตราการระเหยของน้ำสูงสุด 5,000 กก./ชม. ที่ความดัน 10 บาร์ และได้รับน้ำป้อนเข้าที่อุณหภูมิ 700C ที่ปริมาณ 5,000 กก. เป็นไอน้ำที่ผลิตได้ 4,500 กก. และต้องระบายน้ำทิ้ง 500 กก.
ปริมาณความร้อนของน้ำและไอน้ำ คือ
ไอน้ำ 4,500 กก. x 2,375 กิโลจูล/กก. = 10,606,500 กิโลจูล/ชม.
(จากตารางไอน้ำ)
ระบายน้ำทิ้ง 500 กก. x 375 กิโลจูล/กก. = 178,500 กิโลจูล/ชม.
(จากตารางไอน้ำ) ______________________
10,785,000 กิโลจูล/ชม.
หรือ 2,996 กิโลวัตต์
ตัวอย่างที่ให้ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของหม้อไอน้ำสมัยใหม่ที่มีการบำบัดน้ำอ่อนแบบแลกเปลี่ยนอิออนเพียงอย่างเดียว เมื่อน้ำป้อนเข้าผ่านขบวนการ Deminerization ชนิดนี้แล้ว อัตราการระบายน้ำทิ้งในหม้อไอน้ำจะต่ำมาก ในกรณีเช่นนี้ การสูญเสียความร้อนก็จะเท่ากับ 1.8% ของเชื้อเพลิงที่ใช้ในการเผาไหม้ การปฏิบัติการอย่างต่อเนื่องที่ผ่านมา 1 ปี ทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงดังนี้
แก๊สธรรมชาติ 46,000 ม3
น้ำมันเชื้อเพลิง 44,500 ลิตร
ถ่านหิน 70 ตัน
มูลค่าของเชื้อเพลิงจะอยู่ระหว่าง 4,000 ปอนด์ (253,400 บาท) ถึง 6,000 ปอนด์ (380,100 บาท) ต่อปี แต่ยังต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายของการสั่งซื้อและการบำบัดน้ำดิบ 882,000 ม3 ซึ่งคิดเป็นค่าใช้จ่ายประมาณเท่า ๆ กัน
(*อัตราแลกเปลี่ยน 1 ปอนด์ เท่ากับ 63.35 บาท ณ วันที่ 8 ธันวาคม 2543)
รูปที่ 18 แสดงเป็นกราฟให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์ของการระบายน้ำทิ้งและเปอร์เซ็นต์ของการสิ้นเปลืองพลังงาน ตารางนี้สามารถหาคำตอบได้ง่ายสำหรับหม้อไอน้ำชนิดต่าง ๆ
ถึงแม้ว่าจะนำเอาวิธีการบำบัดน้ำแบบ Demaineralization มาใช้ก็ตาม ก็ยังจำเป็นต้องมีการระบายน้ำทิ้งสำหรับควบคุมการก่อตัวของสารต่าง ๆ ที่จะเข้าไปในหม้อไอน้ำ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการกัดกร่อนเนื่องจากออกซิเจน เป็นต้น ไม่ว่าจะใช้วิธีบำบัดน้ำก็ตาม จำเป็นต้องคำนึงถึงองค์ประกอบที่สำคัญ 2 อย่างคือ
- ต้องระบายน้ำทิ้งให้น้อยที่สุดเท่าที่จำเป็นเท่านั้น เพื่อให้สามารถรักษา TDS ให้เป็นไปตามข้อกำหนดในการออกแบบหม้อไอน้ำของผู้ผลิต วิธีสุ่มตัวอย่างและทดสอบอย่างเหมาะสมจะทำให้สามารถควบคุมให้เป็นไปตามข้อกำหนดได้
- โดยเฉลี่ยความร้อนจากการระบายน้ำทิ้งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่มีประมาณ 50% ที่เป็นไปได้ และอุปกรณ์ที่ใช้ต้องมีความพร้อมสำหรับการใช้งานด้วย
ลดการระบายน้ำทิ้ง - ทำให้ประหยัดพลังงาน
การควบคุมการระบายน้ำทิ้ง (Control of Blowdown)
ระบบการระบายน้ำทิ้งเป็นระบบที่สามารถทำได้เป็นครั้งคราวหรือทำได้อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา และสามารถเลือกที่จะใช้ระบบควบคุมด้วยมือ กึ่งอัตโนมัติหรืออัตโนมัติ
วิธีที่ง่ายที่สุดก็คือระบบที่ควบคุมด้วยมือสามารถทำได้ทันที โดยให้มีการระบายน้ำทิ้ง 1 ครั้งต่อ 1 ผลัดการทำงาน เพื่อลด TDS ในหม้อไอน้ำ ทำให้ TDS มีปริมาณต่ำที่เหมาะสมตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ให้มากที่สุดและปล่อยให้เดินเครื่องไปได้อีก 8 ชั่วโมงเพื่อให้ TDS เกิดให้มากที่สุดอีกครั้งหนึ่ง ควรดำเนินการทดสอบ TDS ก่อนที่จะมีการระบายน้ำทิ้ง เพื่อให้เวลาการระบายน้ำทิ้งสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามสภาวะการทำงานของหม้อไอน้ำโดยเฉลี่ย ซึ่งเกิดขึ้นตามพื้นฐานของการทำงานในแต่ละวัน
ข้อกำหนดในการระบายน้ำทิ้งของหม้อไอน้ำสามารถคำนวณออกมาเป็นสมการได้ดังนี้
% การระบายน้ำทิ้ง = SE x 100
Sb - SE
โดยที่ SE = TDS ในน้ำป้อนเข้า (มิลลิกรัม / ลิตร หรือ ppm)
Sb = TDS ที่ต้องการในหม้อไอน้ำ (มิลลิกรัม / ลิตร หรือ ppm)
ค่าสำหรับ SE นำมาจากถังน้ำป้อนเข้าของหม้อไอน้ำ ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปตามภาระของหม้อไอน้ำ (Boiler Load) และปริมาณของไอน้ำกลั่นตัวที่ไหลกลับ ดังนั้น เมื่อมีการสุ่มตัวอย่างน้ำที่ป้อนเข้า ก็ต้องมีการพิจาณราถึงสภาวะการทำงานของหม้อไอน้ำโดยเฉลี่ยด้วย
เปอร์เซ็นต์การระบายน้ำทิ้งที่คำนวณได้สามารถนำมาแปลงค่าให้เป็นช่วงระยะเวลาที่วาล์วของท่อระบายน้ำทิ้งเปิดเต็มที่ ผู้ผลิตวาล์วบางแห่งจะทำแผนภูมิสำหรับอุปกรณ์ที่คล้าย ๆ กันไว้ ดังแสดงให้เห็นในรูปที่ 19
ปัญหาของระบบนี้จะแยกส่วนจากเรื่องที่แนะนำไว้ในไอน้ำแฟลช เพราะปัญหาหลักของระบบนี้คือ เมื่อต้องการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่จะเป็นเรื่องที่ทำได้ยากและสิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย อย่างไรก็ตามถ้าต้องการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ก็ควรปรับวิธีการระบายน้ำทิ้งในการระบายแต่ละครั้งให้มีปริมาณน้อยแต่ระบายให้บ่อยขึ้น ในรูปที่ 20 แสดงให้เห็นวิธีการง่าย ๆ ดดยนำเครื่องควบคุมเวลา (Time : E) มาใช้ควบคุมการระบายน้ำทิ้งในช่วงระยะเวลาสั้น ๆ และเพื่อให้สอดคล้องกับตารางเวลาที่ได้กำหนดขึ้น สำหรับวิธีการนี้การทดสอบต้องทำทุกวันเพื่อสามารถกำหนดตารางเวลาปรับเปลี่ยนได้ โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงในหม้อไอน้ำและการปฏิบัติการของระบบด้วย
การควบคุมเวลาการระบายน้ำทิ้งอย่างอัตโนมัติ โดยติดตั้งเครื่องตรวจวัด TDS แบบต่อเนื่อง (F) ดังที่แสดงให้เห็นในรูปที่ 21 เครื่องตรวจวัด TDS แบบต่อเนื่องจะวัดปริมาณของ TDS ที่เปลี่ยนแปลงไปจากระดับ TDS ที่กำหนดไว้ การควบคุมระบบนี้มีข้อเสียคือ การวัดหาปริมาณของ TDS ยังไม่ละเอียดพอเพราะวาล์วที่ใช้ยังเป็นระบบปิด-เปิดแบบ มาตรฐานเก่า
ระบบการระบายน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องนำมาใช้ได้ดีในที่ที่ต้องการให้มีการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ รูปแบบที่ง่ายที่สุดสำหรับระบบที่มีวาล์วที่ตั้งค่าได้คือ สามารถปรับค่าได้หลังจากที่มีการทดสอบน้ำในหม้อไอน้ำ ตามปกติแล้วผู้ผลิตวาล์วได้จัดส่งแผนภูมิที่แสดงให้เห็นอัตราการไหลที่ค่าความดันระดับต่าง ๆ และตำแหน่งของวาล์วที่ตำแหน่งต่าง ๆ มาให้แล้ว การตั้งค่าวาล์วเริ่มแรกขึ้นอยู่กับแผนภูมิเหล่านี้และอัตราการระบายน้ำทิ้งตามข้อกำหนดที่ได้มีการคำนวณไว้แล้ว
ระบบการควบคุมอัตโนมัติเต็มรูปแบบดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 22 จะใช้เครื่องตรวจวัด TDS (C) วัดปริมาณ้ำที่ระบายทิ้งด้านที่มีอุณหภูมิต่ำ โดยการส่งสัญญาณผ่านไปยังชุดควบคุม (D) เพื่อปรับเปลี่ยนค่าวาล์ว (B) ซึ่งระบบนี้จะควบคุมขบวนการเมื่อน้ำที่ระบายทิ้งเย็นลงไหลผ่านเครื่องตรวจวัด TDS แบบต่อเนื่อง
ข้อเสียหลาย ๆ ระบบที่ติดตั้งเครื่องตรวจวัด TDS ไว้กับท่อระบายน้ำทิ้งคือ ในบางขั้นตอนระหว่างการปฏิบัติการวาล์วที่ใช้ควบคุมอาจถูกปิดทำให้เครื่องตรวจวัด TDS ไม่สามารถทำงานได้ตามข้อกำหนดของผู้ผลิตหม้อไอน้ำ
การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ (Heat Recovery)
วิธีที่ง่ายที่สุดของการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่แสดงไว้ในรูปที่ 23 จะเห็นว่าไอน้ำแฟลชเกิดขึ้นได้จากการลดความดันน้ำในหม้อไอน้ำลงสู่ความดันบรรยากาศ ซึ่งจะถูกส่งไปพ่นใต้ผิวน้ำของถังน้ำป้อนเข้า แต่ข้อควรระวังสำหรับการออกแบบภาชนะของไอน้ำแฟลชคือ ต้องระวังไม่ให้มีสารปนเปื้อนเจือปนกับน้ำทิ้งใต้เครื่องที่มี TDS สูงปะปนไปกับหยดไอน้ำ เพราะจะทำให้เกิดแครี่โอเวอร์ (Carry Over) ในถังน้ำป้อนเข้า
แนวทางทั่ว ๆ ไป สำหรับการออกแบบภาชนะใส่ไอน้ำแฟลชมีดังต่อไปนี้
- การออกแบบต้องให้ความเร็วลดลงอย่างเหมาะสมเพื่อให้น้ำที่กลั่นตัวและไอน้ำแยกตัวออกจากกันภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก ซึ่งจากประสบการณ์ความเร็วต่ำที่สุดคือ 15 เมตร/วินาที
- ความสูงของถังไอน้ำแฟลชต้องเหมาะสมที่จะป้องกันน้ำในไอน้ำแฟลชกลับเข้ามา โดยปกติทางออกควรมีความสูงกว่าระดับน้ำอย่างน้อยที่สุด 1 เมตร
ระบบการระบายน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องจะช่วยทำให้สามารถนำเอาความร้อนจากน้ำที่อยู่ในระบบการระบายน้ำทิ้งกลับมาใช้ใหม่ได้เองทั้งโดยตรงหรือหลังจากที่นำไอน้ำแฟลชกลับมาใช้ใหม่แล้วก็ได้ ทั้ง 2 ระยยแสดงได้ดังรูปที่ 24 และ 25 ในรูปที่ 24 เป็นระบบที่ 1 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไอน้ำแฟลชที่พ่นใต้พื้นผิวของถังน้ำป้อนส่วนที่เป็นน้ำจะถูกส่งต่อไปที่ท่อระบายน้ำทิ้งโดยผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบบที่ 2 ในรูปที่ 25 ใช้เฉพาะในบริเวณที่มีสารปนเปื้อนอยู่ตรงข้ามน้ำระบายทิ้งและน้ำป้อน ปั๊มน้ำป้อนเข้าต้องวางไว้หน้าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเสมอ เพราะอุณหภูมิน้ำป้อนเข้าที่สูงเป็นสาเหตุของการเกิดโพรงอากาศษ (Cavitation) ทำให้เสียค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาปั๊มเพิ่มสูงขึ้น
ควรติดตั้งระบบการระบายน้ำทิ้งอย่างต่อเนื่องร่วมกับการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่
อันตรายจาการเกิดแครี่โอเวอร์ (The Dangers of Carry-over)
น้ำที่ปนไปกับไอน้ำที่ออกจากหม้อไอน้ำ เรียกว่า แครี่โอเวอร์ (Carry-Over) น้ำเหล่านี้จะมีค่า TDS และมีสารเคมีที่บำบัดน้ำอยู่ด้วย จะทำให้เกิดตะกอนของเกลือที่ละลายเหล่านี้สะสมภายในกระบอกสูบของเครื่องจักร (Engine Cylinders), ใบพัดของกังหัน (Turbine Blades), วาล์ว (Valve Bodies) เป็นต้น เป็นเหตุให้โรงงานเกิดความเสียหายอย่างรุนแรง และเกลือยังจะไปตกตะกอนอยู่ที่พื้นผิวของการถ่ายเทความร้อนได้ด้วย ซึ่งจะผลให้สมรรถนะการทำงานและประสิทธิภาพของระบบลดลงด้วย
สาเหตูสำคัญของการเกิดแครี่โอเวอร์ (Carry-Over) ทั้งทางด้านเคมีและเครื่องกลไก มีดังนี้
สาเหตุทางด้านเคมี (Chemical Causes)
- สารอินทรีย์ (Organic Matter) ในน้ำ
- ของแข็งแขวนลอย (Suspended Solids) อยู่ในน้ำของหม้อไอน้ำ
- น้ำมัน (Presence of Oil) ที่มีอยู่ในน้ำของหม้อไอน้ำ
- สารที่คล้ายสบู่ (Soap-Like Substances) ในน้ำของหม้อไอน้ำ
- ระดับความเป็นด่างสูง
สาเหตุจากเครื่องจักรกล (Mechanical Causes)
- การเดินเครื่องที่ความดันต่ำกว่าความดันที่ได้ออกแบบไว้ เป็นผลทำให้ไอน้ำที่บริเวณผิวน้ำกลายเป็นไอในอัตราที่เร็วขึ้น
- ระดับของน้ำที่สูงเกินไป ทำให้ช่วยเร่งการเกิดน้ำปะทุ (Priming) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อภาะการเดินเครื่องเปลี่ยนแปลงจากต่ำไปสูง
- อัตราการป้อนเชื้อเพลิงที่สัมพันธ์กับภาระการเดินเครื่องไม่ถูกต้อง
- การเปิด-ปิดของปั๊มน้ำป้อนเข้าต้องสัมพันธ์กับภาระการเดินเครื่องที่ขึ้นลงอย่างรวดเร็ว
- ข้อบกพร่องของการออกแบบภายในของเปลือกหม้อไอน้ำ
น้ำที่เกิดแครี่โอเวอร์ ---> ทำให้การถ่ายเทความร้อนลดลง
น้ำที่เกิดแครี่โอเวอร์ ---> ทำให้เกิดการกัดกร่อน
การลดการกัดกร่อนให้เกิดขึ้นน้อยที่สุด (Minimising Corrosion)
น้ำธรรมชาติมีทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศที่ละลายอยู่ในน้ำ ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดสนิมขั้นกับโลหะที่เป็นเหล็ก
ออกซิเจนจะทำให้เกิดฟองเล็ก ๆ อยู่บนพื้นผิวของโลหะในหม้อไอน้ำ และทำให้เกิดปฏิกิริรยาไฟฟ้าเคมีขึ้นผลกระทบของการมีออกซิเจนในหม้อไอน้ำก็คือ จะเกิดแอ่งหรือหลุ่มเล็ก ๆ จำนวนมากในบริเวณท่อและเปลือกของหม้อไอน้ำ กระบวยการที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า ออกซิเจนพิตติง (Oxygen Piting)
การลดออกซเดชั่น (De-Oxidation) ของน้ำทำได้ 2 วิธี คือ ทางเคมีและทางกล สำหรับวิธีทางเคมีจะใช้เคมีเข้าไปจับกับออกซิเจน และวิธีทางกลก็คือการให้ความร้อนในน้ำเพื่อลดความสามารถในการละลายของออกซิเจน และทั้ง 2 วิธีดังกล่าวมีราคาแพง วิธีแรกมีค่าใช้จ่ายสูงเพราะว่าปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ และวิธีที่ 2 มีความต้องการไอน้ำในปริมาณมากเพื่อทำให้น้ำร้อนขึ้น
วิธีที่นิยมใช้กันสำหรับไอน้ำที่มีความดันต่ำคือ การไล่อากาศ โดยเพิ่มอุณหภูมิของน้ำป้อนเข้าในหม้อไอน้ำให้มีสูงกว่าจุดเดือด
ในทางปฏิบัติวิธีที่ดีที่สุดของการลดการกัดกร่อนจากออกซิเจนและลดการเติมสารเคมีคือ การน้ำไอน้ำกลั่นตัวกลับไปใช้ในหม้อไอน้ำให้มากที่สุด
วิธีแก้ปัญหาวิธีใหม่ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในที่ที่ต้องการปริมาณน้ำที่เติมทดแทนเข้าไปเป็นจำนวนมาก ก็คือการอัดอากาศในขณะที่อุณหภูมิต่ำดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 26 แก๊สไอเสียที่ปล่อยออกสามารถนำมาใช้แทนที่ไอน้ำที่มีความดันต่ำ เพื่อใช้อุ่นน้ำป้อนเข้าในหม้อไอน้ำ ในขณะที่แก๊สออกซิเจนและแก๊สคาร์บอนได้ออกไซด์จะถูกแยกออกจากน้ำที่เติมเข้าไปโดยการใช้แก๊สเฉื่อยที่เครื่องแยก (Packed Bed) สารเคมีเพื่อใช้จับออกซิเจนจะถูกปล่อยออกไปด้วยน้ำที่เข้าอีโคโนไมเซอร์เย็น การทำงานของหม้อไอน้ำก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น สามารถถ่ายเทความร้อนแก๊สไอเสียเข้าไปในน้ำได้มากขึ้น
ระบบน้ำร้อน (Hot Water Systems)
นอกเหนือจากระบบเปิดเล็ก ๆ ที่ใช้ถังน้ำป้อนเข้าและถังรับการขยายตัวของน้ำ สำหรับควบคุมความดันให้เป็นปกติแล้ว จำเป็นอย่างยิ่งที่ระบบน้ำร้อนต้องเป็นระบบปิด เพื่อให้การรั่วไหลหรือการสูญเสียของน้ำเกิดขึ้นน้อยที่สุดหลังจากที่มีการเติมน้ำครั้งแรกแล้ว ในส่วนการบำบัดน้ำมีความสำคัญเป็นอันดับรองลงมา
การบำบัดน้ำภายใน (Internal Treatment)
ระบบเล็ก ๆ ส่วนใหญ่จะใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ ไม่ต้องการการบำบัดน้ำที่เติมเข้าไป นอกเสียจากว่าค่าของความกระด้างทั้งหมดที่ละลายน้ำเกินกว่า 100 มิลลิกรัม/ลิต ในกรณีเช่นนี้ ให้ใช้วิธีการทำน้ำอ่อนโดยการแลกเปลี่ยนอิออนก็เพียงพอแล้ว และสำหรับระบบใหญ่ ๆ ที่ใช้ความดันต่ำก็ใช้วิธีการบำบัดน้ำวิธีนี้เช่นเดียวกัน สำหรับที่ใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางถึงค่อนข้างสูง น้ำที่เติมจะต้องผ่านเครื่องกรองน้ำระบบแยกแร่ธาตุ (Demineralised) ก่อนที่จะนำไปใช้งาน
การบำบัดน้ำภายใน (Internal Treatment)
นอกเหนือจากระบบเล็ก ๆ ที่ใช้ในบ้านเรือนแล้ว ระบบน้ำร้อนทั้งหมดยังต้องการเพิ่มสิ่งต่าง ๆ เข้าไปในระบบคือ
- น้ำที่เติมเข้าไปจะต้องมีความเป็นด่างเล็กน้อย เพื่อแก้ปัญหาความเป็นกรดที่มีอยู่ในธรรมชาติ
- สารกำจัดออกซิเจน เพื่อป้องกันการกัดกร่อน
- สารปรับสภาวะของตะกอนเหนียวเพื่อป้องกันการตกตะกอนและการเกิดเมือกเหนียวเกาะพื้นผิวถ่ายเทความร้อน
ระบบส่วนใหญ่มีอัตราการเติมน้ำที่ต่ำมาก ดังนั้นความจำเป็นในการเติมสารเคมีเข้าไป จึงควรกำหนดเวลาของการทดสอบคุณภาพน้ำที่ถูกต้องจะต้องเติมน้ำเข้าไปในปริมาณน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้
ถ้าการบำบัดน้ำน้อยเกินไป -----> จะทำให้เกิดการกัดกร่อนและทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ
ถ้าการบำบัดน้ำมากเกินไป -----> จะทำให้เสียค่าใช้จ่ายเพิ่มมากขึ้นและทำให้เกิดการเสื่อมสภาพ
เคมีบอยเลอร์
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น