ระบบการปกคลุมด้วยแก๊สไนโตรเจน (Nitrogen/Inert Gas Blanketing)

ในโรงงานอุตสาหกรรมหลายๆโรงงาน มักจะมีถังขนาดใหญ่เต็มไปหมด เคยสงสัยไหมว่าทำไมเขาต้องใช้แก๊สไนโตรเจนอัดไปในถังตลอดเวลา ถ้าไม่มีหรือระบบอัดไนโตรเจนขัดข้อง….จะเกิดอะไรขึ้น ทำไมฝนตกหรืออากาศเย็นจะต้องใช้แก๊สไนโตรเจนเยอะ ทำไมแดดร้อนๆจึงใช้แก๊สไนโตรเจนน้อย

นายช่างจึงมาแชร์ความรู้ “ระบบการปกคลุมด้วยแก๊สไนโตรเจน (Nitrogen/inert gas blanketing)” ที่ต้องแยกเป็น Episodes ย่อยๆ เพราะนายช่างอยากให้เพื่อนๆอ่านได้เข้าใจอย่างละเอียด เพื่อที่จะนำไปใช้ประโยชน์ได้.

ทำไมเราต้องใช้แก๊สไนโตรเจนปกคลุมถัง???

ในโรงงานส่วนใหญ่จะมีสารไวไฟที่พร้อมจะติดไฟและเกิดหายนะได้ทุกเมื่อ อย่างที่ทุกคนรู้ว่าองค์ประกอบของการติดไฟประกอบด้วย 3 อย่างคือ

1. เชื้อเพลิงหรือสารเคมีที่สามารถติดไฟได้  (Fuel)
2. แก๊สออกซิเจนในอากาศ
3. ความร้อนหรือประกายไฟ(Heat/Ignition source)

ในการกักเก็บสารไวไฟหรือสารที่ติดไฟได้ในถังซึ่งเป็นเชื้อเพลิงอยู่แล้ว สิ่งที่จะป้องกันการติดไฟได้คือต้องไม่ให้ครบเงื่อนไขการติดไฟของ ข้อ2และข้อ3 สำหรับข้อ3 ในโรงงานก็มีมาตรการป้องกัน เช่น ห้ามอุกปรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้า จำกัด Scope งาน Hot work ต่างๆ แต่บางครั้งก็มีสิ่งที่มองไม่เห็น หรือ มีสิ่งที่เหนือความคาดหมาย เช่น ไฟฟ้าสถิต ฟ้าผ่า หรืออื่นที่ทำให้เกิดประกายไฟได้

ดังนั้น เพื่อความชัวร์จึงต้องต้องตัดข้อ2 ที่เป็นแก๊สออกซิเจนในอากาศออก หนึ่งในวิธีที่ได้รับการยอมรับและใช้กันอย่างกว้างขวางคือ ระบบการปกคลุมด้วยแก๊สไนโตรเจน (Nitrogen/inert gas blanketing) คือใช้แก๊สไนโตรเจนอัดและ Purge ไล่อากาศออก โดยจะ Set pressure ที่ถังไว้ ทำให้ Oxygen content ในถังเป็น 0% และทำให้สารเคมีในถังไม่สามารถติดไฟได้

ทำไมฝนตกหรืออากาศเย็นจะต้องใช้แก๊สไนโตรเจนเยอะ ทำไมแดดร้อนๆจึงใช้แก๊สไนโตรเจนน้อย?

ถ้าใครสังเกตอัตราการใช้แก๊สไนโตรเจนตามถังต่างๆ จะพบว่าแต่ละช่วงเวลาใช้ปริมาณไม่เท่ากัน เหตุการณ์นี้สามารถอธิบายได้ตามปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การหายใจ (Breathing) พอแปลเป็นไทยแล้วรู้สึกแปลกๆ555555

Breathing หรือการหายใจ จะมี 2 ทิศทางคือ ถังหายใจเข้า (In-breathing ) คือ ถังดูดอากาศเข้า และ ถังหายใจออก (Out-breathing) คือ ถังจะระบายแก๊สภายในออก

การที่ถังมีการจะดูดอากาศข้างนอกเข้าหรือจะคายก๊สในถังออก สามารถแบ่งได้จาก 2 สาเหตุคือ

Liquid transfer effect เกิดจากปั๊มสารเข้าถังและปั๊มสารออกถัง

1. In-breathing เกิดจากเรามีการปั๊มของเหลวในถังออก (Pump-out) ทำให้ปริมาตรช่องว่างของแก๊สในถังมากขึ้นและถังจึงดูดกากาศจากภายนอกเข้าถัง (Vacuum)
2. Out-breathing เกิดจากเรามีการปั๊มของเหลวเข้าในถัง (Pump in) ทำให้ปริมาตรช่องว่างในถังลดลง และแก๊สที่อยู่ในถังจะถูกระบายออก

Thermal effect เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิภายนอกถัง (ปัจจัยนี้จะมีผลน้อยถ้าถังมีฉนวนที่หนาและกันความร้อนได้ดี) นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับภูมิอากาศของแต่ละประเทศอีกด้วย

1. In-breathing อากาศภายนอกเย็น เช่น ฝนตก หรือในตอนกลางคืน จะทำให้แก๊สในถังหดตัว และถังจะดูดอากาศภายนอกเข้าถัง (Vacuum)
2. Out-breathing อากาศภายนอกร้อน เช่น แดดแรงๆ จะทำให้แก๊สภายในถังขยายตัว และต้องระบายออกข้างนอก

จากปรากฏการณ์ Breathing และต้องใช้แก๊สไนโตรเจนมาแทนที่ ทำให้ถังต้องติดอุปกรณ์อย่างน้อย 3 อย่าง เพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงในถัง ดังนี้

Breather valve เป็นวาล์วควบคุมความดันในถัง เพื่อป้องกันในระดับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆน้อย และทำให้ถังไม่ได้รับความเสียหาย จะติดที่หลังคา (roof) ของถัง

Emergency hatch มีไว้เพื่อระบายความดันในถังในกรณีที่ถังมี Pressure สูงขึ้นจนไม่สามารถระบายได้ด้วย Breather valve เช่น มีไฟไหม้บริเวณถัง (Fire case) ถ้าความดันถึง Setting point ฝา Hatch จะเปิดเพื่อระบายความดันในกรณีฉุกเฉิน เพื่อป้องกันถังระเบิดจากความดันสูง

Pressure control valve (PCV) อันนี้เป็นValve ที่ใช้ควบควบการอัดแก๊สไนโตรเจนเข้าถัง เพื่อไม่ให้มีแก๊สออกซิเจนเข้ามาที่ถัง และจะ Set pressure ไว้ เช่น +/-5 mbarg หมายถึง ถ้าความดันของถัง > set point pressure ตัว PCV จะปิดเพื่อไม่ให้ความดันเกิน แต่ถ้าความดันต่ำกว่า Set point ตัวPCV จะเปิดเพิ่ม เพื่อยังคง Condition ที่ถูกออกแบบไว้ ซึ่งการออกแบบPCV จะมีอธิบายอย่างละเอียดใน [EP:02]

แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ได้ในเพจนายช่างมาแชร์นะครับ หากมีคำถามสามารถ inbox มาได้ในเพจโดยตรงเลยนะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare

#นายช่างมาแชร์