การตัดสินใจเพื่อทำการล้างอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน Heat Exchanger

สวัสดีครับเพื่อนๆพี่น้องแฟนเพจนายช่างทุกท่าน วันนี้ผมขอแชร์เรื่องใกล้ตัวของเหล่าวิศกรโรงงานครับ เกี่ยวกับการดูแล Heat exchanger ว่าเมื่อไรสมควรล้างได้แล้วและควรล้างวิธีใด ผลกระทบจากการอุดตัน สามารถดูได้ง่ายๆจาก “ผลการใช้พลังงานเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ” หรือ “อาจเริ่มเกิดปัญหา Pressure drop แล้วทำให้ Throughput หรือ Feed capacity ลดต่ำลง” ถ้าหากเวลาผ่านไปอาจส่งผลกระทบต่อกระบวนการผลิตในที่สุด

การติดตามประสิทธิภาพของ Heat Exchanger

Heat exchanger หรือเรียกสั้นๆว่า HeatX เป็นอุปกรณ์ที่มีอยู่ทั่วไปในโรงงาน ทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้ไอน้ำ เชื้อเพลิง และอื่นๆ ถ้าHeat exchanger รันไปนานๆจะมีตะกรัน (Fouling) เกิดขึ้นในบริเวณต่างๆของ Heat exchanger ซึ่งจะทำให้พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนลดลง รวมถึงตะกรันบางชนิดเป็นฉนวนทำให้ไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อน

แน่นอนครับ วิธีกำจัด Fouling ที่เกิดขึ้นเหล่านี้ทำได้ง่ายๆโดยการล้าง ไม่ว่าจะเป็น Hi-pressure water jet หรือใช้เป็น Chemical cleaning เพื่อกำจัด Fouling และทำให้ประสิทธิภาพของ Heat exchanger กลับมาดีใกล้เคียงกับของใหม่ วิศวกรที่ดูแลHeat exchanger เขาจะต้อง Monitor ตัวแปรที่สำคัญอย่างใกล้ชิด เช่น อัตราการไหลของทั้งสายร้อนและสายเย็น อุณหภูมิทั้งสายร้อนขาเข้า ขาออก  อุณหภูมิสายเย็นทั้งขาเข้าและขาออกแล้ว

ทำความเปรียบเทียบดูความต่างของอุณหภูมิขาเข้าและขาออกว่ายังยอมรับได้หรือไม่ ถ้าเป็นโรงงานใหญ่ๆก็จะดึงข้อมูลผ่าน DCS หรือใช้ Process software ออกมาเป็น trend กราฟได้เลย ก็จะรู้ได้ว่า Performance เริ่มไม่ไหว ต้อง clean ได้แล้ว โดยวิศวกรจะใช้ parameter ต่างๆในตารางเพื่อ track ดู Performanceของ heat exchanger

แต่ถ้าวิศวกรแค่ Monitor performance อย่างเดียว จะทำให้เกิด unplan shutdown เพื่อล้าง heat exchanger ได้ รวมถึงอาจสิ้นเปลืองพลังงานมากกว่าและไม่คุ้มค่าเมื่อเทียบกับการล้าง heat exchanger แต่เนิ่นๆ นะครับ

Cleaning cycle Economic analysis method

ผมขอเสนอวิธี Cleaning cycle Economic analysis ที่จะเลือกเวลาในการล้างที่เหมาะสมที่สุดและเกิดประโยชน์สูงสุด

โดยผมได้ Method นี้ มาจากบริษัท Orange ที่ใช้ Solvent cleaning (ติดตามย้อนหลังได้ใน ep1) ซึ่งมีหลายโรงงานทำตามแล้วได้ Benefit มากกว่าวิธีการล้างเมื่อเกิดปัญหาแล้ว โดยวิธี Cleaning cycle Economic analysis สามารถ Simulate ปัจจัยที่สำคัญได้ในทุก Heat exchanger โดยมีปัจจัยที่สำคัญดังนี้

1. ค่าคนงาน ค่าอุปกณ์ ค่าจ้างการล้าง ค่าใช้จ่ายจากการ shutdown รวมถึงการกำจัดของเสียที่เกิดจากการล้างต้องคำนวณอย่างครบถ้วน
2. ผลกระทบจากการ Shutdown heat exchanger ตัวที่จะล้าง เช่น จะทำให้เตาใช้เชื้อเพิ่มขึ้น คิดเป็นต้นทุนที่เสียออกมา
3. คำนวณ Benefit ที่เกิดขึ้นหลังจากล้างแล้วเช่น efficiency ดีขึ้น จะลดพลังงานคิดเป็นต้นทุนออกมา

โดยการวิเคราะห์จะเอา Benefit ที่ได้เทียบกับค่าใช้จ่ายทั้งหมดแล้วคิดช่วงเวลาจนถึงตอนที่ Heat exchanger จะกลับมา Fouling อีกครั้ง จะนับเป็น 1 cycle ดังกราฟด้านล่าง

ซึ่ง Model นี้จะต้องใช้เวลาก่อนการล้าง และดู Fouling profile เพื่อทำนายช่วงเวลา เช่น ข้อมูลเก่าบอกว่า หลังจากล้างแล้ว 2 ปีก็ foul อีก ถ้ามีข้อมูลแบบนี้ก็สามารถทำนายได้แม่นยำมากขึ้น เมื่อเราได้ time cycle แล้ว ก็ลอง Simulate ดู จะได้ข้อมูลในลักษณะกราฟด้านล่าง

หลังจากเรารู้วิธีการ Monitor ตัว Heat exchanger ว่าควรล้างเมื่อไร วิธีการล้างก็สำคัญเช่นกัน วิธีการล้าง Heat exchanger ก็มีหลายระดับและหลายวิธี แต่ส่วนใหญ่จะแบ่งได้เป็น 2 แบบ ได้แก่  Mechanical cleaning และ Chemical cleaning

1. Mechanical cleaning หรือการล้างเชิงกล เป็นวิธีที่ใช้การฉีดน้ำอัด เช่น High pressure water jet จะล้างได้แค่ Heat exchanger ที่เป็น Shell&tube เท่านั้น ไม่สามารถล้างพวก Plate heat exchanger ได้

2. Chemical cleaning เป็นวิธีการล้างที่มีต้นทุนที่สูงกว่า Mechanical cleaning แต่กำจัด Fouling ได้มากกว่า หากใช้ Solvent ที่มีคุณภาพ นอกจากนี้ยังสามารถล้าง Heat exchanger ประเภทที่ไม่สามารถเปิดอุปกรณ์ออกได้ เช่น Welded plate heat exchanger, K-bloc heat exchanger เป็นต้น โดยจะมีอุปกรณ์ที่สำคัญดังนี้

• Recirculating pump ปั๊มทำการไหลวน Solvent ให้เข้า Heat exchanger
• ถังพัก Solvent เมื่อ Solvent ออกมาจาก Heat exchanger ก็มาพักที่ถังนี้
• ถัง waste เมื่อล้าง Heat exchanger จะเกิด Waste และต้อง drain ลงถัง Waste เท่านั้น

• Solvent อันนี้สำคัญที่สุด เพราะจะทำให้ตะกรันหรือ Fouling หลุดออก ต้องเลือกให้เหมาะสม ให้เหมาะสม บริษัท Orange ซึ่งเป็นผู้จำหน่าย Solvent มาหลายสิบปี ได้ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์มากเกี่ยวกับ Solvent ซึ่งเจ้า Solvent คือตัวทำละลายที่จะละลายสิ่งสกปรกออกตามหลักของ Like dissolve like คือสารจะละลายกันในสารที่เป็นประเภทที่เหมือนกัน เช่น น้ำเป็นสารมีขั้ว จะละลายสิ่งสกปรกได้เฉพาะสารที่มีขั้วเท่านั้น เช่น ตะกรันที่เป็นสารอนินทรีย์ หรือถ้าเป็นตะกรันจากน้ำมันดิบ ก็ต้องใช้ Solvent ที่ไม่มีขั้วในการล้าง เช่น Toluene เนื้อหาเหล่านี้ สามารถดูรายละเอียดที่ลึกได้ในด้านล่างนี้นะครับได้ครับ

น้ำยาอเนกประสงค์ [EP.1]: ประโยชน์ของสาร Solvent ในโลกอุตสาหกรรม

น้ำยาอเนกประสงค์ [EP.2]: เจาะลึก 3 ประเภทของสารทำละลาย (Solvent) ในอุตสาหกรรม

ดังนั้นการเลือก Solvent ที่ดีในแง่ของประสิทธิภาพการล้างสิ่งสกปรก และคราบต่างๆออกจากอุปกรณ์ heat exchanger จึงเป็นปัจจัยที่สำคัญมากๆในการคืนประสิทธิภาพ Heat Exchanger ให้กลับมาทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ และยังเป็นการลดต้นทุนในการผลิตอีกด้วย

ขอขอบคุณสปอนเซอร์ใจดีจากทาง

Orange-sol น้ำยา Organic solvent วัตกรรมในปัจจุบัน ซึ่งสมัยนี้มีสารทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่มีปฏิกิริยาต่อเนื้อวัสดุชิ้นงาน และ ไม่ทำอันตรายคนทำงาน และที่สำคัญ สารละลายสามารถเลือกให้เหมาะสมที่สุด ในการเข้าไปกำจัดคราบสกปรก (หรือ ตัวถูกละลาย) เพื่อให้มีประสิทธิ์ภาพการล้างเครื่องจักร และอุปกรณ์มากที่สุด โดดเด่นด้านงานล้างในอุตสาหกรรม Oil&Gas มามากกว่า 30 ปี

สามารติดต่อทดลองใช้ฟรี ได้ทาง บริษัท Global Seal

ติดต่อ (คุณพรเทพ) Tel. 081-624-4111 email [email protected]