หม้อไอน้ำ ( Boilers)

1. หม้อไอน้ำ (Boilers)

2. ชนิดของหม้อไอน้ำ • 1. แบบท่อน้ำ (Water Tube Boiler) • 1.1 ขนาดใหญ่ ผลิตไอน้ำยิ่งยวด (Superheated Steam) ความดันและ อุณหภูมิสูงเพื่อขับ เครื่องกังหันผลิตไฟฟ้าหรือเครื่องจักรในอุตสาหกรรม • 1.2 ขนาดปานกลางแบบแพคเกจ (Water Tube Package Boilers ) ผลิตไอน้ำอิ่มตัวใช้ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม • 1.3 ขนาดเล็กแบบไหลผ่าน (Once Through Boilers) ผลิตไอน้ำอิ่มตัว

3. ชนิดของหม้อไอน้ำ 2.หม้อไอน้ำท่อไฟ (Fire Tube Packaged Boilers)  แก็สร้อนไหลผ่านท่อ 2,3,4 กลับ  หลังเปียก(Water Back) หลังแห้ง(Dry Back) 3. หม้อต้มน้ำมันร้อน (Hot Oil or Thermal Oil Boilers)  มีทั่งแบบนอกและแบบตั้ง น้ำร้อนไหลผ่านในขดท่อ(Coil)  ผลิตน้ำมันร้อนอุณหภูมิไม่เกิน 350๐ซ  ใช้ปั๊มส่งน้ำมันร้อนไปถ่ายเทความร้อนด้วยความดัน 2-5 บาร์

4. ชนิดของหม้อไอน้ำ 4. หม้อไอน้ำผลิตน้ำร้อนอุณหภูมิไม่เกิน 100oซ และเกิน100oซ  ใช้ปั๊มส่งน้ำร้อนไปใช้งาน 5. หม้อไอน้ำความร้อนทิ้ง (Waste Heat Boilers) 5.1 แบบท่อน้ำมีทั้งผลิตไอน้ำยิ่งยวด ขับเครื่องกังหัน ผลิตไฟฟ้า และ ผลิตไอน้ำอิ้มตัว 5.2 แบบท่อไฟ ผลิตไอน้ำอิ่มตัวหรือผลิตน้ำร้อน

5. ก. แบบดรัมเดียว

6. ข. แบบสองดรัม

7. ค. แบบสามดรัม

8. ง. แบบสี่ดรัม

11. รูปที่ 1

12. รูปที่ 2

13. หม้อไอน้ำแพคแกจชนิดมีและไม่มีการหล่อเย็นด้านหลัง หม้อไอน้ำแพคแกจชนิดมีและไม่มีการหล่อเย็นด้านหลัง

23. สาระสำคัญที่เกี่ยวกับหม้อไอน้ำที่เป็นประโยชน์สาระสำคัญที่เกี่ยวกับหม้อไอน้ำที่เป็นประโยชน์  ข้อดีของหม้อไอน้ำหลอดน้ำ 1. ทนความดันได้สูง 2. ผลิตไอน้ำได้เร็วกว่า เพราะการถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่า จึงเหมาะกับ High steam rate 3. ปลอดภัยในการใช้งาน หลอดน้ำจะแตกแทนที่จะระเบิดเมื่อน้ำแห้งหม้อไอน้ำ 4. ตรวจสภาพท่อได้ง่าย

24. ข้อเสียของหม้อไอน้ำหลอดน้ำข้อเสียของหม้อไอน้ำหลอดน้ำ 1. ต้องใช้น้ำคุณสมบัติดี 2. ความดันไอในหม้อพักไม่คงที่ ถ้าการใช้ไอไม่สม่ำเสมอ 3. ราคาแพง 4. ทำความสะอาดภายในท่อยาก, ซ่อมยาก 5. อันตรายจากน้ำในหม้อไอน้ำแห้งมีมาก

25.  ข้อดีของหม้อไอน้ำหลอดไฟ 1. เล็กกระทัดรัด สร้างง่ายแบบแพคเกจ (Package) 2. น้ำไม่ต้องบริสุทธิ์นัก 3. สะดวกในการทำความสะอาด, ซ่อมบำรุง 4. จ่ายไอได้สม่ำเสมอ 5. ทำงานได้ทั้ง Manual - Auto

26. ข้อเสียของหม้อไอน้ำหลอดไฟข้อเสียของหม้อไอน้ำหลอดไฟ 1. น้ำหนักมากต่อพิกัดไอน้ำที่ผลิตได้ 2. เร่งไอไม่ได้รวดเร็ว 3. ผลิตไอน้ำความดันต่ำ ไม่เกิน 15 กก./ซม.

27. องค์ประกอบในการเลือกหม้อไอน้ำ เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน 1. ปริมาณไอน้ำหรือความร้อนที่ต้องการ 2. ชนิดของไอน้ำ (ไอน้ำอิ่มตัว, ไอดง) และความดันไอน้ำที่ต้องการ

28. องค์ประกอบในการเลือกหม้อไอน้ำ เพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน 3. ชนิดเชื้อเพลิงที่จะใช้  เชื้อเพลิงแข็ง ถ่านหิน, ลิกไนต์, ฟืน, แกลบ, ขี้เลื่อย, ขยะอุตสาหกรรม  เชื้อเพลิงเหลว น้ำมันดีเซล, น้ำมันขี้โล้, น้ำมันเตาชนิดที่ 1,2,4,5,  เชื้อเพลิงก๊าซ ก๊าซธรรมชาติ, ก๊าซหุงต้ม, ก๊าซอื่นๆ หรือก๊าซร้อนจากเตาต่างๆ 4. อายุการใช้งาน 5. ด้านเศรษฐศาสตร์ เงินลงทุน ต้นทุนการผลิต สภาวะแวดล้อม

29. อุปกรณ์ที่สำคัญของหม้อไอน้ำอุปกรณ์ที่สำคัญของหม้อไอน้ำ 1. อุปกรณ์ควบคุมความดันในหม้อไอน้ำ - เกจวัดความดัน - Pressure Controller (Pressure Switch) ส่ง สัญญาไปเพิ่ม–ลด–ตัด เชื้อเพลิง 2. อุปกรณ์ควบคุมระดับน้ำในหม้อไอน้ำ - ใช้ลูกลอย หรือ Electrode ส่งสัญญาณไปเดิน-หยุด ปั๊มน้ำ ป้อนเข้าหม้อน้ำ และตัดเชื้อเพลิงในกรณีระดับน้ำต่ำถึงจุดอันตราย - หลอดแก้ว / แผ่นแก้ว วัดระดับน้ำ

30. อุปกรณ์ที่สำคัญของหม้อไอน้ำอุปกรณ์ที่สำคัญของหม้อไอน้ำ 3. อุปกรณ์ความปลอดภัย - ลิ้นนิรภัย หรือลิ้นกันอันตราย (Safety Valve) - ตาอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Eye) จะส่งสัญญาณไปตัดเชื้อเพลิง เมื่อไม่มีเปลวไฟ และมีสัญญาณเตือน 4. อุปกรณ์อื่นๆ -วาล์วโบลดาวน์ -ระบบน้ำเลี้ยง -ระบบเชื้อเพลิง

31. ความจุหรือพิกัด และสมรรถนะของหม้อไอน้ำ 1.) ความจุหรือพิกัดหรือขีดความสามารถของหม้อไอน้ำที่จะผลิตไอน้ำ ได้สูงสุดต่อชั่วโมงทั่วๆ ไปจะเป็นอัตราการผลิตไอน้ำสมมูลย์ (Equivalent Evaporation)

32. 1 ตัน/ชั่วโมง = 1000 x 2256.7 = 2,256,700 KJ/hr = 1000 x 539 = 539,000 Kcal/hr = 2204 x 970.3 = 2,138,541 Btu/hr = 1000 x 539 = 627 Btu/hr 860 1.1 ตัน/ชั่วโมง คือ จำนวนความร้อนที่สามารถทำให้น้ำที่ 1000ซ ระเหยเป็นไอน้ำ 100 0ซ หมดภายใน 1 ชั่วโมง สูตร Q = m(hg - hf)

33. 1.2 แรงม้าหม้อไอน้ำ (Boiler Horsepower) 1 แรงม้าหม้อไอน้ำ คือ ปริมาณความร้อนที่ทำให้น้ำ 34.5 ปอนด์ที่ 212 0ฟ ระเหยกลายเป็นไอน้ำที่ 212 0ฟ หมดภายใน 1 ชั่วโมง 1 แรงม้าหม้อน้ำ = 34.5 x hfg = 34.5 x 970.3 = 33,475.35 Btu/hr

34. 1.3 แรงม้าทางกล = 550ft . Pound x Btu x 3600Sec Sec. 777.97ft.pound hr = 2545 Btu/hr 1 Boiler Hp = 33475.35 = 13 Hp ทางกล 2545

35. 2. การผลิตน้ำร้อน หรือหม้อต้มน้ำมันร้อน  ปริมาณความร้อนต่อชั่วโมง เช่น KJ/hr ; Kcal/hr ; Btu/hr น้ำร้อน Q = m (h1 - h2) = 1000 (85-20) = 65,000 Kcal/hr m = ปริมาณน้ำร้อน, ก.ก. h1 = อุณหภูมิน้ำร้อนส่งออก, 85 0ซ h2 = อุณหภูมิน้ำป้อน, 20 0ซ

36. Kg/m2h = Steam Rate (Kg/h) = ปริมาณไอน้ำที่เกิดขึ้น/ช.ม. Heating Surface (m2) พื้นผิวถ่ายเทความร้อน, ม2 = 5000 Kg/h = 62.5 ก.ก./ม2/ช.ม. 800 m2 3. วิธีแสดงสมรรถนะของหม้อไอน้ำ 3.1 อัตราการผลิตไอน้ำที่ต่อพื้นที่ถ่ายเทความร้อน หรืออัตราการระเหย

37. = Steam Rate (Kg/h) = ปริมาณไอน้ำที่เกิดขึ้น/ช.ม. Fuel Rate (Kg/h) ปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้/ช.ม. = 14,000 = 14 1,000 3. วิธีแสดงสมรรถนะของหม้อไอน้ำ 3.2 จำนวนเท่าของการระเหย หรืออัตราส่วนของไอน้ำที่ผลิตได้ต่อเชื้อเพลิงที่ใช้

38. 3. วิธีแสดงสมรรถนะของหม้อไอน้ำ  การติดมิเตอร์วัดปริมาณน้ำป้อนเข้าหม้อไอน้ำ และมิเตอร์วัดปริมาณน้ำมันเชื้อ เพลิงที่ใช้จดบันทึกทุกชั่วโมง จะทราบอัตราส่วนนี้ ถ้ามีการโบลดาวน์ตลอด เวลา ให้หักอัตรา โบลดาวน์ออกเสียก่อน  ใช้น้ำร้อน 90-95 0ซ ป้อนเข้าหม้อไอน้ำ อัตราส่วน 14-14.5 ประสิทธิภาพสูง ใช้น้ำร้อน 50 0ซ ป้อนเข้าหม้อไอน้ำ อัตราส่วน 13-13.5 ประสิทธิภาพปานกลาง ใช้น้ำร้อน 25 0ซ ป้อนเข้าหม้อไอน้ำ อัตราส่วน 12-12.5 ประสิทธิภาพต่ำ

39. 4. ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำ =Heat in Steam Produced (Output) / Hr Heat in Fuel (Input) / Hr = ms (hg - hf) mf x Heating Value in Fuel = ปริมาณความร้อนในไอน้ำ/ช.ม. ปริมาณความร้อนในเชื้อเพลิง/ช.ม.

40. 5. รายการแสดงสมรรถนะหม้อไอน้ำ

41. การเผาไหม้น้ำมันเตา 1. หัวเผา / หัวพ่นไฟ (BURNERS) ทำหน้าที่  ฉีด/พ่นน้ำมันเป็นฝอยละเอียด (Atomizing) ผสมอากาศกับฝอยน้ำมัน (Mixing) อย่างรวดเร็ว และทั่วถึง  ควบคุมอัตราส่วน อากาศ : น้ำมัน เพื่อให้ได้การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ด้วยการใช้ อากาศที่เกิน (Excess Air) น้อยที่สุด โดยไม่เกิดควันที่ปากปล่องตลอดช่วงการ เผาไหม้ มีอุปกรณ์จุดติดเตาครั้งแรก : LPG-ไฟฟ้า, ไฟฟ้า

42. การเผาไหม้น้ำมันเตา 2. ชนิดต่างๆ ของหัวเผา (1) พ่นฝอยด้วยความดันน้ำมัน (Pressure of Mechanical Atomized) Non-Oil Return : ON-OFF ; LF-HF ; LF-MF-HF (TD = 1:1 , 2-3:1) Oil Return : Modulating (TD = 10:1)  ความดันฝอย : 15-20 บาร์ หรือ 20-25 บาร์  ตำแหน่ง, สภาพของแผ่นกระจายลม (Air Diffuser Plate), เขี้ยวหัวเทีย

43. การเผาไหม้น้ำมันเตา (2) พ่นฝอยด้วยอากาศความดันต่ำ (LP Air Atomized) (TD = 4-6:1)  Individual Control (แยกควบคุมอากาศ, น้ำมัน)  Proportioning Single Lever (คันควบคุมอันเดียวกัน)  ความดันอากาศพ่นฝอย 400-200 ม.ม. น้ำ ความดันน้ำมันต่ำ 2.5-3.0 บาร์

44. การเผาไหม้น้ำมันเตา (3) พ่นฝอยด้วยไอน้ำ (Steam Atomized) ผสมภายนอก (Steam Jet Type) (TD = 6:1) ผสมภายใน (Intermixing Type) : Steam P. > Oil P. ~ 1.5-2.0 บาร์ (TD = 10:1) ตำแหน่งของแผ่นกระจายลม

45. TD คือ Turn Down Ratio = Maximum Fuel Rate โดยที่การเผาไหม้ยังดีอยู่ Minimum Fuel Rate การเผาไหม้น้ำมันเตา (4) ถ้วยสลัดน้ำมัน (Rotary Cup Burner)  อุ่นน้ำมันเตาชนิดที่ 2 ต้องไม่เกิน 80 0C (ป้องกันถ้วยแห้ง) ทำความสะอาดผิวภายในถ้วยทุก 24 ช.ม.

47. 4. ยี่ห้อหัวเผาที่ใช้ในประเทศไทย Pressure Atomized : Weishaupt/Monarch, Olympia, Elco Klockner, Bentone, Bentone, Baltur, Riello, Oertli, Nuway, Ray, Henchel, Wanson (Thermo Pac) etc. Air Atomized : Cleaver Brooks, Kewanee, Yorkshipley, Ray, Hauwk etc. Steam Atomized : IHI, Takuma, Kure etc. Rotary Cup : Saacke, Hamworthy, MP.Boiler, Sunray, Ray etc.

48. 5. การถ่ายเทความร้อนจากการเผาไหม้ ประมาณ 50-60% จากเปลวไฟ (Flame) ด้วยการแผ่รังสี (Radiation) * หม้อน้ำท่อไฟ : ท่อไฟใหญ่ (ลูกหมู) (Combustion Chamber/Flue Tube) * หม้อน้ำท่อน้ำ : ท่อน้ำรอบห้องเผาไหม้ (Flame Tubes) หรือ Radiant tubes. * เตาเผา, เตาหลอม : ใช้เปลวไฟจี้ลงที่ต้องการเผา, หลอม

49. 5. การถ่ายเทความร้อนจากการเผาไหม้  ที่เหลือเป็นแก๊สร้อนเรียกว่าฟลูแก๊ส (Flue Gas) ถ่ายให้ Heat Exchanger, เหลือทิ้งออกปล่อง * หม้อไอน้ำท่อไฟ : ผ่านท่อไฟหรือท่อควัน (Smoke Tubes) * หม้อไอน้ำท่อน้ำ : ท่อซุปเปอร์ฮีท (ถ้ามี), Convection Tubes, Economiser, Air Heater * เตาเผา, เตาหลอม : อุ่นวัสดุล่วงหน้า

50. 6. ข้อดีของการใช้อากาศที่เกินน้อยๆ ตลอดช่วงการทำงานของหัวเผาโดยที่ไม่มีควันที่ปล่อง  ได้อุณหภูมิเปลวไฟสูงสุด  ประหยัดเชื้อเพลิง (โดยเฉพาะเตาเผา เตาหลอม)  แก๊สร้อนมีเวลานานขึ้นก่อนทิ้งออกปล่องไป (ถ่ายความร้อนออก ได้มากขึ้น อุณหภูมิล่องลดลง)  เพิ่มประสิทธิภาพ (สูญเสียไปทางปล่องลดลง) ประหยัดเชื้อเพลิง  ลด SO3, Acid Smut / Stack Solid (Oil ash + soot)