PRODUCT / ผลิตภัณฑ์

บอยเลอร์(Boiler)คืออะไร?

什麼是鍋爐？What is a boiler?

หม้อต้มไอน้ำคืออะไร?

เครื่องกำเนิดไอน้ำคืออะไร? มีกี่ประเภท?

ในปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรมส่วนมาก ล้วนใช้หม้อต้มไอน้ำกับแทบทั้งสิ้น เราจึงจะมาดูกันว่าหม้อต้มไอน้ำของโรงงานเหล่านี้มีกี่แบบ กี่ประเภท และทำไมโรงงานส่วนมากจึงต้องมีหม้อต้มไอน้ำ

 

บอยเลอร์ (Boiler) หรือเครื่องผลิตไอน้ำ คืออะไร ? บอยเลอร์ คือ เครื่องผลิตไอน้ำ ซึ่งเครื่องผลิตไอน้ำเหล่านี้จะเผาไหม้เชื้อเพลิงในหม้อผลิตไอน้ำ จึงทำให้มีไอน้ำและแรงดันในหม้อผลิตไอน้ำเกิดขึ้นมาซึ่งแรงดันเหล่านี้จะถูกส่งไปใช้กับเครื่องจักรต่างๆภายในโรงงานอุตสาหกรรมนั่นเอง

 ส่วนขนาดของบอยเลอร์จะขึ้นอยู่กับจำนวนพลังงานแรงดันที่เครื่องจักต่างๆ จำเป็นที่จะต้องใช้ ซึ่งหม้อไอน้ำในโรงงานอุตสาหกรรมเหล่านี้ ก็คือ เครื่องผลิตไอน้ำนั่นเอง เครื่องผลิตไอน้ำเหล่านี้จะทำจากวัสดุปิดที่มีขนาด 2 ลิตร ขึ้นไป และมีความดันมากกว่า 1.5 เท่าของบรรยากาศ โดยจะเปลี่ยนน้ำภายในหม้อต้มให้กลายเป็นไอน้ำนั่นเอง
เครื่องผลิตไอน้ำนั้นเป็นสิ่งจำเป็นอย่างมากสำหรับการขับเคลื่อนเครื่องจักต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องจักรขนาดเล็กหรือใหญ่ ในกิจการโรงงานหรือกิจการอุตสาหกรรมนั้น นิยมใช้เครื่องผลิตไอน้ำในการผลิตพลังงาน ซึ่งถ้าหากบอยเลอร์มีขนาดใหญ่มากๆ โดยมากจะใช้แก็สเป็นเชื้อเพลิงในกาผลิตพลังงานไอน้ำ เป็นต้น
หม้อไอน้ำส่วนใหญ่จะผลิตมาจากวัสดุเหล็กกล้า ( Carbon Steel ) เป็นหลัก โครงสร้างจะต้องถูกออกแบบตามหลักวิศวกรรมและมาตรฐานสากล โดยไอน้ำที่ผลิตขึ้นมานั้นจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ อาทิเช่น
– นำไปใช้ในการผลิตไฟฟ้า ( Electricity Power )
– นำไปใช้ในการผลิตกำลังทางกล ( Mechanical power from steam turbine )
– นำไปใช้สำหรับอุตสาหกรรมอบแห้ง ( Dry out )
– นำไปใช้เป็นความร้อนในกระบวนการฆ่าเชื้อ หรือพาสเจอไรซ์ต่างๆ
ซึ่งเราจะเห็นได้ว่าหม้อไอน้ำนั้น ค่อนข้างใช้ได้ครอบคลุมในทุกอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมปิโตรเคมี ไปจนถึงอาคารและโรงพยาบาลต่างๆ ซึ่งหม้อไอน้ำเหล่านี้จำเป็นที่จะต้องมีมาตรฐานและการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างถูกต้อง รวมถึงผู้ควบคุมหม้อไอน้ำเหล่านี้ต้องเป็นวิศวกรที่ได้รับการรับรองและตรวจสอบอีกด้วย
– ประเภทของหม้อไอน้ำ 
หม้อไอน้ำนั้นมีมากมาย หลายชนิด แต่ว่าโดยมากแล้วเราจะเป็น 2 แบบ หลักๆ คือ หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ ( Fire Tube Boiler ) และ หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ ( Water Tube Boiler ) และที่เหลืออาจจะเป็นแบบ Hybrid คือ แบบผสมที่เป็นท่อไฟและท่อน้ำ โดยหม้อไอน้ำทั้ง 2 แบบ คือ แบบท่อไฟและท่อน้ำนั้น จะมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมในการใช้งานตามอุตสาหกรรมนั้นๆ
1. หม้อไอน้ำแบบที่ไฟ ( Fire Tube Boiler )
 หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ ( Fire Tube Boiler ) เป็นหม้อไอน้ำที่มีไฟอยู่ในท่อ และมีน้ำอยู่ด้านนอก โดยหม้อไอน้ำชนิดนี้จะมีห้องเผาไหม้และไฟถูกส่งไปตามท่อไฟ จะมีการแลกเปลี่ยนความร้อนจากไฟไปสู่ท่อ และจากท่อไปสู่น้ำ ซึ่งการออกแบบของท่อไฟจะมีแบบไหลทางเดียว ไหลสองกลับ ไหลสามกลับ และแบบไหลสี่กลับ
โดยทั่วไปแล้วความดันของหม้อไอน้ำแบบท่อไฟจะไม่เกิน 150 psi และมีกำลังการผลิตต่ำกว่า 15 ตัน / ชั่วโมง โดยสามาถใช้งานได้ตั้งแต่งานหัวจักรรถไฟ , เรือกลไฟ , โรงสีไฟ , โรงงานกระดาษ , โรงงานอาหารสัตว์ , โรงงานผลไม้กระป๋อง เป็นต้น
ข้อดี ของหม้อไอน้ำแบบท่อไฟ

  • ปริมาณน้ำเยอะ ทำให้การส่งจ่ายไอน้ำค่อนข้างเสถียร

  • ราคาถูก

  • ไม่ต้องการน้ำที่มีคุณภาพดีมากนัก  

ข้อเสีย ของหม้อไอน้ำแบบท่อไฟ

  • การจุดเตาใช้เวลานาน

  • ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำ

  • เนื่องจากมีการสะสมของพลังงานความร้อนในน้ำสูงมาก กรณีเกิดความผิดพลาด เช่น เกิดการระเบิด จะมีอันตรายมาก

  • ไม่สามารถผลิตไอน้ำที่มีความดันและปริมาณสูงได้

2. หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ ( Water Tube Boiler )

โดยมากหม้อไอน้ำที่มีขนาดใหญ่ที่เรามักเห็นกันจะเป็นชนิดหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ โดยหม้อไอน้ำแบบนี้ น้ำจะอยู่ในท่อ และมีไฟอยู่ด้านนอก ซึ่งหลักการทำงาน คือ ในเตาเผาจะมีไฟอยู่ด้านนอก ไฟจะถ่ายเทอความร้อนไปสู่ท่อ และท่อจะถ่ายเทอความร้อนไปยังน้ำที่อยู่ภายในท่อ

หม้อไอน้ำประเภทนี้สามารถทำความดันได้มากกว่า 150 psi และมีกำลังการผลิตที่สูงมาก โดยหม้อไอน้ำประเภทนี้โดยมากจะใช้กับ เครื่องกังหันไอน้ำ , โรงงานน้ำตาล , โรงกลั่นน้ำมัน , ปิโตรเคมี , หรือเรือเดินทะเลต่างๆ เป็นต้น ซึ่งลักษณะการออกแบบหม้อไอน้ำประเภท Water Tube Boiler มีอยู่หลายแบบด้วยกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานความร้อน เช่น แบบท่อน้ำธรรมดา , เตา WHBT , เตา HRSG , เตา Biomass , และเตาปฏิกรนิวเคลียร์ เป็นต้น

ข้อดี ของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ

  • มีระบบการไหลเวียนของน้ำที่ดี

  • ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูง

  • การจุดเตาใช้เวลาสั้น

  • ผลิตความดันได้สูง

  • อัตราการผลิตไอน้ำสูง

  • กรณีเกิดความผิดพลาด เช่น เกิดการระเบิดจะปลอดภัยกว่าแบบท่อไฟ เนื่องจากมีการสะสมพลังงานไม่สูง เพราะ มีท่อหลายเส้น

ข้อเสีย ของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ

  • ราคาสูง

  • ค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาสูง

  • ถ้าการใช้งานไม่คงที่ ไอน้ำจะไม่เสถียรไปด้วย

  • น้ำที่ใช้ต้องมีคุณภาพ เพราะอาจจะเกิดตะกรันได้

    – อุปกรณ์ของหม้อไอน้ำโดยทั่วไป
    หม้อไอน้ำนั้นจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการทำงาน เพื่อประสิทธิภาพการทำงาน รวมถึงความปลอดภัยในการใช้งาน โดยเราจะมาทำความรู้จักกับอุปกรณ์ต่างๆรวมถึงระบบนิรภัยกันจ้า

    1. วาล์วนิรภัย ( Safety Valve ) หรือ PSV ซึ่งจะเปรียบเสมือนเป็นวาล์วนิรภัยในการระบายความดันออกจากหม้อไอน้ำ ในกรณีที่มีความดันเกินค่าที่เราออกแบบไว้ ซึ่งจะต้องออกแบบให้เหมาะสมกับความดัน และปริมาณการระบายออกด้วยเช่นกัน นับว่าเป็นส่วนสำคัญที่สุดสำหรับความปลอดภัยในการใช้งาน

    2. วาล์วจ่ายน้ำ (Main Steam Valve ) เป็นวาล์วใช้ เปิด – ปิด ไอน้ำที่ได้จากการผลิต เพื่อนำไปใช้ในส่วนต่างๆของโรงงาน

    3. วาล์วระบายน้ำทิ้ง ( Blow Down Steam ) เป็นวาล์วระบายน้ำด้านล่าง เพื่อนำเศษตะกรันออกไปจากหม้อไอน้ำ เพื่อทำให้การใช้งานมีประสิทธิภาพ

    4. ปั๊มน้ำเข้า ( Feed Water Pump ) เป็นปั๊มน้ำแรงดันสูงที่คอยป้อนน้ำเข้าไปภายในหม้อไอน้ำ ส่วนใหญ่จะใช้เป็นปั๊มน้ำหลายใบพัด หรือ Multistage Pump

    5. อุปกรณ์ควบคุมระดับน้ำ (Water Level Gauge / Control) ใช้สำหรับมอนิเตอร์ระดับน้ำภายในหม้อน้ำ และคอยควบคุม ระดับน้ำในหม้อไอน้ำ

    6. เกจวัดความดัน (Pressure Guage) เพื่อมอนิเตอร์ความดันหม้อไอน้ำ

    7. สวิตช์ควบคุม (Pressure Switch ) สวิตช์สำหรับควบคุมความดันภายในหม้อไอน้ำ

    8. หัวเผา(Burner) อุปกรณ์หัวเผาจะทำให้เกิดเปลวไฟ ซึ่งเกิดจากการสับดาบระหว่าง เชื้อเพลิงและอากาศ เพื่อที่จะส่งถ่ายความร้อนไปยังน้ำต่อไป

    9. ฉนวน (Insulation) หุ้มเพื่อป้องกันความร้อนรั่วออกจากหม้อไอน้ำ เพื่อลดการสูญเสียและป้องกันอันตรายจากการใช้งาน

    ทั้งนี้การใช้บอยเลอร์หรือเครื่องผลิตไอน้ำนั้น เป็นที่นิยมอย่างกว้างขวางสำหรับโรงงานและกิจการอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงเป็นการประหยัดพลังงานและรักษ์โลกอีกด้วย แต่ในการใช้งานนั้นจำเป็นอย่างมากที่ผู้ใช้งานจะต้องมีความชำนาญ เชี่ยวชาญ และมีความรู้ในการใช้งานอุปกรณ์ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการใช้งานรวมถึงอุบัติเหตุที่จะเกิดขึ้น

เครื่องพ่นไฟคืออะไร

เครื่องพ่นไฟ หรือที่เราเรียกกันว่า หัวเผา เป็นสินค้าอุตสาหกรรมซึ่งทำหน้าที่ป้อนเชื้อเพลิงเหลว (Liquid fuel) หรือ เชื้อเพลิงก๊าซ (Gas Fuel) และอากาศ (Air) เข้าผสมกัน ทำให้เกิดการเผาไหม้ที่เหมาะสมในห้องเผาไหม้ (Combustion Chamber) และได้เป็นพลังงานความร้อนไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง เช่น หม้อไอน้ำ, เตาเผา, บ่อหลอมอลูมิเนียม, เตาหลอมยาง เป็นต้น

เราสามารถแยกเครื่องพ่นไฟตามชนิดเชื้อเพลิงได้เป็น 4 ประเภทหลักๆ

  1. เครื่องพ่นไฟชนิดใช้น้ำมันดีเซล (Light Oil Burner)
  2. เครื่องพ่นไฟชนิดใช้น้ำมันเตา (Heavy Oil Burner)
  3. เครื่องพ่นไฟชนิดใช้แก๊สธรรมชาติ (Natural Gas Burner)
  4. เครื่องพ่นไฟชนิดใช้ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (Liquefied Petroleum Gas or LPG Burner)

นอกจากจะแบ่งประเภทของเครื่องพ่นไฟตามชนิดของเชื้อเพลิงแล้ว ยังสามารถแบ่งได้ตามลักษณะการทำงานของเครื่องพ่นไฟ ซึ่งการควบคุมการทำงานของเครื่องพ่นไฟ คือ การควบคุมปริมาณการป้อนเชื้อเพลิงและอากาศให้เหมาะสมกับพลังงานความร้อนที่จะใช้ ซึ่งการควบคุมเครื่องพ่นไฟที่ดีจะส่งผลถึงการประหยัดเชื้อเพลิงได้อีกด้วย

เครื่องพ่นไฟสามารถแบ่งตามลักษณะการทำงานได้ 3 ประเภทหลักๆ

1. เครื่องพ่นไฟแบบ 1 จังหวะ (Single-Stage Burner or On-Off burner)

มีหลักการทำงานโดยใช้หัวฉีด(Nozzle) เพียงหัวเดียวในการจ่ายเชื้อเพลิง โดยเมื่อหัวเผาเริ่มทำงาน โซลินอยด์วาล์ว ที่หัวปั๊มซึ่งทำหน้าที่เปิด-ปิด วาล์ว จะจ่ายน้ำมันให้แก่หัวฉีด ฉีดเชื้อเพลิงออกด้วยอัตราสูงสุด จึงเรียกสภาวะนี้ว่า On จากนั้นเมื่อความดันไอน้ำ หรืออุณหภูมิเตา ที่ใช้อุปกรณ์ Temperature Control ควบคุมถึงจุดที่ตั้งไว้ โซลินอยด์จะปิดวาล์วการจ่ายเชื้อเพลิง จึงเรียกสภาวะนี้ว่า Off จากนั้นเมื่อความดันไอน้ำ หรืออุณหภูมิเตา ต่ำลงจนถึงจุดที่ตั้งไว้ ณ อุปกรณ์ Temperature Control โซลินอยด์วาล์วก็จะเริ่มจ่ายเชื้อเพลิงอีกครั้ง ซึ่งจะมีลักษณะการทำงานแบบนี้วนเป็น loop ไปเรื่อยๆ หัวเผาชนิดนี้เหมาะกับงานประเภทที่ไม่ต้องการอุณหภูมิที่คงที่มากนัก เพราะอุณหภูมิจะมีการเปลี่ยนแปลงค่อนข้างมาก เนื่องจากการเริ่ม loopใหม่ทุกครั้ง หัวเผาจะใช้เวลา 1 นาที ในการเริ่มทำงานใหม่

2. เครื่องพ่นไฟแบบ 2 จังหวะ (Two-Stage Burner or Low-High Burner)

มีหลักการทำงานโดยใช้หัวฉีด (Nozzle) จำนวน 2 หัวในการจ่ายเชื้อเพลิง โดยหัวเผาจังหวะที่ 1 จะมีลักษณะเป็น Low-Fire จังหวะที่ 2 จะมีลักษณะเป็น High-Fire หัวเผา 2 จังหวะ จะใช้โซลินอยด์วาล์ว 2 ตัว ในการเปิด-ปิด การจ่ายเชื้อเพลิง เมื่อหัวเผาเริ่มทำงาน โซลินอยด์วาล์วตัวที่ 1 จะจ่ายน้ำมันให้หัวฉีดที่ 1 ทำงาน หัวเผาจะมีการทำงานเป็นลักษณะ Low-Fire อุปกรณ์ Temperature Control จะต้องมีลักษณะอ่านค่าได้ 2 outputs สำหรับ Low-Fire และ High-Fire

เมื่อหัวเผาจังหวะที่ 1 ทำงานจนถึงอุณหภูมิที่ตั้งไว้ (Output1) โซลินอยด์วาล์วตัวที่ 2 จะจ่ายน้ำมันเพิ่มเข้าห้องเผาไหม้ หัวเผาจึงทำงานที่ระดับ High-Fire จากนั้นเมื่อความดันไอน้ำ หรืออุณหภูมิเตา ที่ใช้อุปกรณ์ Temperature Control ควบคุมถึงจุดที่ตั้งไว้ (Output2) โซลินอยด์วาลว์ตัวที่ 2 จะปิดวาล์วการจ่ายเชื้อเพลิง หัวเผาจึงทำงานเหลือเป็นลักษณะ Low-Fire จะเห็นได้ว่าหัวเผาแบบ 2 จังหวะ จะมีการควบคุมอุณหภูมิได้ดีกว่า เนื่องจากหัวเผามี Low-fire คอยเลี้ยงอุณหภูมิไม่ให้ตกมากนัก การทำงานจะวนเป็น loop ไปเรื่อยๆ หัวเผาชนิดนี้เหมาะกับงานประเภทที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิให้คงที่มากกว่าการใช้หัวเผาแบบชนิด 1 จังหวะ เช่น ห้องอบขนมปัง, ห้องอบพ่นสี เป็นต้น

3. เครื่องพ่นไฟแบบควบคุมต่อเนื่อง (Modulating Burner)

สามารถควบคุมปริมาณการจ่ายเชื้อเพลิงให้สอดคล้องกับพลังงานความร้อนของหม้อน้ำหรือเตาอบได้อย่างต่อเนื่อง โดยกล่องควบคุม (Control Box)จะสั่งงานเซอร์โวมอเตอร์ให้เปิด-ปิด การจ่ายเชื้อเพลิงจาก Cam Assembly โดยที่ Modulating Burner จะต้องใช้อุปกรณ์ Controller SIEMENS RWF 55.5 (P.I.D. Temperature Controller) ถึงจะสามารถควบคุมอุณหภูมิเป็นแบบต่อเนื่องได้ หัวเผาชนิดนี้เหมาะกับงานประเภทต้องการอุณหภูมิที่คงที่ เช่นการผลิตไอน้ำจากหม้อน้ำ(Boiler) หรือ Hot Oil Boiler