แผ่นสรุปวันที่ 4 · การอนุรักษ์พลังงานภาคความร้อน

ตัวเลขและจุดที่ต้องจำ ดึงจากหัวข้อย่อยในสื่อการสอนแต่ละหัวข้อ · อ่านรายละเอียดเต็มในหน้าหัวข้อ

3.1 เครื่องมือวัดทางความร้อน

0 · 100 °C= 32 · 212 °F (น้ำเยือกแข็ง · เดือด)

500–1,600 °Cช่วงของ Radiation Pyrometer

12%ระยะจากผนังถึงจุดความเร็วเฉลี่ย (ของเส้นผ่านศูนย์กลาง)

14.7 psi · 60 °Fสภาวะมาตรฐานของก๊าซ

100 psigเกณฑ์เลือกไดอะแฟรม/เทอร์ไบน์มิเตอร์

× 0.7TDS (ppm) จากการนำไฟฟ้า (µS/cm)

pH 7 · 5–9เป็นกลาง · แหล่งน้ำดิบตามองค์การอนามัยโลก

1%ความแม่นยำมิเตอร์ก๊าซรุ่นใหม่

6 ปัจจัยเลือกเครื่องมือวัด

ความร้อนวัดทางอ้อมจากอุณหภูมิ ความชื้น ความดัน และอัตราการไหล
เทอร์โมคัปเปิล: ถูก ทน ติดตั้งง่าย ตอบสนองเร็ว แต่แรงดันต่ำ
Radiation Pyrometer เหมาะกับอุณหภูมิสูง 500–1,600 °C
ความชื้น + อุณหภูมิ ⇒ คำนวณเอนทาลปีของอากาศ
จุดวัดความเร็วเฉลี่ยในท่อ ห่างผนังประมาณ 12% ของเส้นผ่านศูนย์กลาง
แบบผลต่างความดันที่นิยมที่สุดคือ Orifice
สภาวะมาตรฐานของก๊าซ: 14.7 psi และ 60 °F
TDS (ppm) = การนำไฟฟ้า (µS/cm) × 0.7
วัด O₂/CO₂ และอุณหภูมิไอเสีย ⇒ การสูญเสียทางปล่อง
ความคลาดเคลื่อนจากระบบ รู้สาเหตุแล้วชดเชยได้
เลือกเครื่องมือ 6 ปัจจัย: น่าเชื่อถือ ราคา ความถี่ ค่าบำรุงรักษา ย่านวัด พกพา
ค่าใช้จ่ายในการเก็บข้อมูลต้องไม่สูงกว่ามูลค่าพลังงานที่ประหยัดได้

3.2 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับระบบไอน้ำ

70–80%ประสิทธิภาพหม้อไอน้ำทั่วไป

14.37 : 1อากาศต่อดีเซลตามทฤษฎี

200 ppmCO สูงสุดเมื่อปรับอากาศ

15–20% · 2%เชื้อเพลิงเพิ่มต่อเขม่า · ตะกรันหนา 1 mm

95%ฉนวนลดการสูญเสียทางผิว

7,000 µS/cmน้ำในหม้อไม่เกิน (น้ำป้อน < 400)

0.5–1.0 bargความดันผลิตเผื่อเหนือที่อุปกรณ์ต้องการ

60 °Cอุณหภูมิผิวหม้อและอุปกรณ์ไม่เกิน

3 MWขนาดหม้อที่ติด Economizer คุ้ม

ระบบไอน้ำ 4 ส่วน: หม้อไอน้ำ · ส่งจ่าย · อุปกรณ์ใช้ไอน้ำ · นำกลับคอนเดนเสท
ต้องการ 260 °C ⇒ หม้อต้มน้ำมันร้อน (ไอน้ำต้อง 47 bar)
ภาระไอน้ำเปลี่ยนตลอดเวลา ⇒ หม้อไอน้ำท่อน้ำ
หม้อท่อไฟ: จำนวนกลับมาก ประสิทธิภาพสูง
ภาระไอน้ำคงที่ใช้หัวเผาไฟตัด-ต่อ · เปลี่ยนตลอดใช้แบบเผาต่อเนื่อง
ฟลูอิไดซ์เบด เผาที่ประมาณ 850 °C ใช้ได้กับเชื้อเพลิงแข็งทุกชนิด
อากาศต่อน้ำมันดีเซลตามทฤษฎี 14.37 : 1
เชื้อเพลิงเหลว: อากาศส่วนเกิน 15–20% · O₂ ในไอเสีย 3–4%
ระบายมากไปเสียความร้อน · ระบายน้อยไปเกิดตะกรัน
น้ำในหม้อไอน้ำ ค่าการนำไฟฟ้าไม่เกิน 7,000 µS/cm
ท่อไอน้ำหลัก ใช้กับดักไอน้ำแบบเทอร์โมไดนามิกส์ (จาน)
อุปกรณ์แต่ละตัวควรมีกับดักไอน้ำแยก ไม่ใช้ตัวเดียวร่วมกัน
ประสิทธิภาพวิธีอ้อม = 100 − (ปล่อง + แผ่รังสี + โบลว์ดาวน์ + อื่น ๆ)
หม้อไอน้ำทั่วไปมีประสิทธิภาพ 70–80%
เขม่าหนา 1 mm เชื้อเพลิงเพิ่ม 15–20% · ตะกรันหนา 1 mm เพิ่ม 2%
ปรับอากาศจน CO ไม่เกิน 200 ppm และไม่มีเขม่าดำ
หุ้มฉนวนลดการสูญเสียทางพื้นผิวได้ประมาณ 95%
วาล์วเทียบเท่าท่อ 1.2 m · หน้าแปลน 0.4 m
คอนเดนเสทสะอาดและร้อน นำกลับเป็นน้ำป้อน ลดค่าน้ำและเชื้อเพลิง
คอนเดนเสท 10 barg ลดเป็น 0 barg เกิดไอน้ำแฟลช 15.9%
ความดันไอน้ำที่ผลิตสูงกว่าที่อุปกรณ์ต้องการเพียง 0.5–1.0 barg
เชื้อเพลิงเหลว ไอน้ำต่อเชื้อเพลิงประมาณ 13–14 : 1

3.3 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับเตาอุตสาหกรรม

51–54%สูญเสียทางไอเสีย

20–40%พลังงานที่ชิ้นงานได้รับ

21 ÷ (21 − O₂)อัตราส่วนอากาศ

1.30อัตราส่วนอากาศมาตรฐานเตาส่วนใหญ่

1 mm H₂Oความดันในเตาเหนือบรรยากาศ

30% · 50%หัวเผาอุ่นตัวเอง · รีเจนเนอเรทีฟ

55–85%ประสิทธิภาพหลอมด้วยเหนี่ยวนำ

200 ppmCO สูงสุด

20 °Cผิวฉนวนสูงกว่าตอนใหม่ ⇒ เสื่อม

เตาอุตสาหกรรมสูญเสียทางก๊าซไอเสียมากที่สุด ประมาณ 51–54%
ชิ้นงานได้รับพลังงานเพียงประมาณ 20–40%
เตาเหนี่ยวนำความถี่ต่ำ ร้อนลึก ใช้หลอม · ความถี่สูง ร้อนตื้น ใช้อบผิว
หลอมด้วยเหนี่ยวนำ ประสิทธิภาพ 55–85% · ใช้เชื้อเพลิง 15–25%
เตาคิวโปลาหลอมเหล็กหล่อด้วยถ่านโค้ก
เตาสะท้อนความร้อน ถ่ายเทด้วยการแผ่รังสีจากเปลวและเพดานเตา
พลังงานป้อน = อัตราการใช้เชื้อเพลิง × ค่าความร้อนต่ำ
ความดันในเตาควรสูงกว่าภายนอกเล็กน้อย กันอากาศรั่วเข้า
อัตราส่วนอากาศ m = 21 ÷ (21 − O₂)
อัตราส่วนอากาศมาตรฐานของเตาส่วนใหญ่ 1.30
ภาระเปลี่ยนมาก ใช้หัวเผา Turn-Down Ratio สูง แทนการเปิด-ปิด
หัวเผาอุ่นตัวเองประหยัดได้ถึง 30% · รีเจนเนอเรทีฟถึง 50%
ฉนวนเสื่อมเมื่อผิวสูงกว่าตอนติดตั้งใหม่เกิน 20 °C
ผิวเตาเสียความร้อนทั้งการพาและการแผ่รังสี
ความดันในเตาสูงกว่าบรรยากาศประมาณ 1 mm H₂O
ลดช่องเปิดให้เล็กที่สุด และอุดรูรั่วทั้งหมด
น้ำระบายความร้อนมากเกินไป เสียทั้งความร้อนและไฟปั๊ม
ความร้อนในน้ำระบาย = อัตราไหล × Cp × ผลต่างอุณหภูมิ
ควันดำ ลดเชื้อเพลิง · ควันขาวหรือไม่มีสี ลดอากาศ
ป้อนชิ้นงานเต็มเตา และไม่ปล่อยให้เตาเย็นระหว่างรอ

3.4 การอนุรักษ์พลังงานสำหรับการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่

> 650 °Cความร้อนทิ้งอุณหภูมิสูง

230–650 °Cอุณหภูมิปานกลาง

< 230 °Cอุณหภูมิต่ำ

50% · 30%หัวเผาสะสมความร้อน · รีคูเพอเรทีฟ

70–90%ประสิทธิภาพเครื่องสะสมความร้อน

80%หม้อไอน้ำความร้อนทิ้ง

5–7%ประสิทธิภาพเพิ่มเมื่อติด Economizer

180 °Cไอเสียต่ำสุดถ้าเชื้อเพลิงมีกำมะถัน

100 เท่าท่อความร้อนเทียบทองแดง

ความร้อนทิ้งอุณหภูมิสูง > 650 °C · ปานกลาง 230–650 °C · ต่ำ < 230 °C
ไอเสียหม้อไอน้ำเป็นความร้อนทิ้งอุณหภูมิปานกลาง
ประเมินความร้อนทิ้งจากอัตราการไหล อุณหภูมิ และองค์ประกอบ
ประเมินเบื้องต้น ความคลาดเคลื่อน 10% เพียงพอ
ไม่ควรนำความร้อนทิ้งกลับมา ถ้ายังไม่รู้ว่าจะนำไปใช้ที่ไหน
คุ้มที่สุด: ใช้ในกระบวนการเดิมทันทีขณะยังร้อน
หัวเผาสะสมความร้อนประหยัดได้ประมาณ 50% · รีคูเพอเรทีฟประมาณ 30%
หม้อไอน้ำความร้อนทิ้งประสิทธิภาพสูงถึง 80% คืนทุน 2–3 ปี
แบบแผ่น: ต่ำกว่า 200 °C ประสิทธิภาพ 40–60%
แบบเปลือกและท่อ ถอดล้างง่าย เหมาะกับก๊าซสกปรก
รีคูเพอเรเตอร์แบบแผ่รังสี ทนก๊าซสกปรก แต่ประสิทธิภาพเพียง 10–20%
หัวเผาเซลฟ์-รีคูเพอเรทีฟ ต้องใช้กับก๊าซทิ้งที่สะอาด
เครื่องสะสมความร้อน ประสิทธิภาพ 70–90% สูงกว่ารีคูเพอเรเตอร์
ท่อความร้อนถ่ายเทความร้อนได้มากกว่าทองแดง 100 เท่า
ติด Economizer ประสิทธิภาพรวมเพิ่ม 5–7% คืนทุน 6 เดือนถึง 3 ปี
เชื้อเพลิงมีกำมะถัน ไอเสียหลังนำไปใช้ไม่ควรต่ำกว่า 180 °C
ไอเสียที่ยังร้อนหลังอุ่นอากาศ ใช้ทำน้ำร้อนต่อได้อีก
เปลี่ยนรีคูเพอเรเตอร์เป็นรีเจนเนอเรเตอร์ อุ่นอากาศได้ร้อนกว่ามาก
ทำมาตรการบำรุงรักษาและค่าใช้จ่ายต่ำก่อน แล้วจึงลงทุนนำความร้อนทิ้งกลับ
ระวังการอุดตันและการกัดกร่อนจากกรดควบแน่น

สรุปจากตำราและเอกสารฝึกอบรมของ พพ. · โปรแกรมโรงงานจำลองเพื่อการเรียนรู้ Con Engineering · con-en.com/training/prep/