กลับมาอีกครั้งสำหรับซีรี่ย์หม้อไอน้ำกันนะครับผม ตอนนี้เราเดินทางมาถึง EP.3 แล้วนะครับ….ตอนนี้เราจะมาเล่าสุดยอดหม้อไอน้ำขนาดยักษ์ที่สามารถผลิตไอน้ำได้มหาศาล (ถึง 500 kg/s) ความดันไอน้ำที่มากถึง 160 barg และ Superheated steam ได้ถึง 550 °C ซึ่งหม้อไอน้ำที่สามารถทำได้ก็ต้องเป็นแบบ ท่อน้ำ หรือ Water Tube Boiler เท่านั้นนะครับ!!! (ท่อไฟจะได้แค่ย่านต่ำๆกับกลางๆนะครับ)
กลับไปอ่านบทความ หม้อไอน้ำ Boiler [EP.2] : หม้อไอน้ำแบบท่อไฟ Fire Tube Boiler
ซึ่งเจ้าหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำนั้นก็จะมีความปลอดภัยกว่าแบบท่อไฟมากๆเลยนะครับ (เพราะถ้าเกิดท่อแตกก็จะเฉพาะ Tube เล็กๆด้านใน) โดยหลักการทำงานคือ น้ำอยู่ในท่อ และไฟอยู่ด้านนอกนะครับ
แต่หม้อไอน้ำชนิดนี้ก็จะพบตามโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น โรงไฟฟ้า โรงปิโตรเคมี โรงซีเมนต์ และโรงกลั่นน้ำมัน เป็นต้นนะครับ (แต่ตามอาคารใหญ่ๆจริงๆ น่าจะมีนะครับ แต่นายช่างไม่เคยเห็น ^^)
แต่เท่าที่เกริ่นๆมาก็ดูจะมีแต่ข้อดีๆใช่มั้ยหละครับ แต่ข้อเสียหลักๆก็มีนะครับ คือต้องการการดูแลและบำรุงรักษาที่มาก และราคาค่าใช้จ่ายสูงนะครับผม งั้นเราลองไปดูหลักการ และพื้นฐานของหม้อไอน้ำชนิดนี้กันนะครับผม
หลักการพื้นฐานของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ (Principle of water tube boiler)
สำหรับหลักการขอหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ เป็นหลักการที่เบสิค และน่าสนใจมากๆนะครับ เริ่มต้นด้วยส่วนประกอบแบบเบสิคกันก่อนนะครับ ซึ่งสา่วนประกอบหลักๆของเจ้าหม้อไอน้ำชนิดนี้จะประกอบด้วย 3 ส่วนหลักๆนั่นคือ
- Steam drum หรือ ถังพักไอน้ำ (ด้านบน) ทำหน้าที่เก็บพักและแยกไอน้ำ ซึ่งจะอยู่ด้านบนของ Boiler
- Mud drum หรือ ถังโคลน (ด้านล่าง) จะทำหน้าที่เก็บกักตะกอน ตะกรันของเสีย ซึ่งจะอยู่ด้านล่างของ Boiler
- Water tube หรือ ท่อน้ำ (ช่วงท่อตรงกลาง) จะทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนกับไฟที่อยู่ด้านนอกท่อ และไหลเวียนพลังงานความร้อนภายใน Boiler ซึ่งก็แบ่งเป็นท่อ Downcomer และ ท่อ Riser ที่ทำหน้าที่ส่งน้ำขึ้น และลง ตามลำดับ
จากในภาพ Diagram ด้านบนอยากให้เพื่อนสังเกตเฉพาะตัวที่ highlight สีแดง ที่เป็นส่วนประกอบหลักกันก่อนนะครับ โดยหลักการคือ เมื่อน้ำในท่อถูกให้ความร้อนจากด้านนอก น้ำก็จะร้อนขึ้น (ตามหลักการทางฟิสิกส์ น้ำที่อุณหภูมิสูงจะเบากว่าน้ำที่อุณหภูมิต่ำ; จากทฎษฎีความหนาแน่นนะครับ) ดังนั้นน้ำที่มีอุณหภูมิสูงจะวิ่งขึ้นไปตามท่อ water tube (Riser tube) ไปยังถังพักไอหรือ Steam drum
จากนั้นในถังพักไอจะแยกระหว่างน้ำ และไอน้ำออกจากกัน ไอน้ำก็จะวิ่งเข้าสู่ช่วง Superheater เพื่อผลิตไอดง (หรือ superheated steam ที่มีความเป็นไอน้ำที่แห้ง) และนำไปใช้ประโยชน์ต่อไปในระบบ
และในขณะเดียวกันน้ำร้อนบริเวณด้านล่าง steam drum ก็จะนอนก้นอยู่ด้านล่างและน้ำที่มีอุณหภูมิเย็นกว่าก็จะหนักกว่าและวิ่งไปถังพักน้ำด้านล่างไปพร้อมๆกับเศษตะกรัน หรือสิ่งแปลกปลอมต่างๆด้านล่างเพื่อนำไปแยกทิ้งต่อไป
แต่ถึงอย่างไร Water tube boiler ก็ยังแบ่งออกเป็นหลายชนิดนะครับ ซึ่งถ้าเป็น package ขนาดเล็กก็จะเป็นสำเร็จรูปมาเลย แต่ถ้าเป็น Boiler ขนาดใหญ่ก็จะ Fabricate ให้เหมาะสมกับ ณ โรงงานอุตสาหกรรมนั้นๆ หรือตามที่ Licensor ออกแบบมาครับ แต่สำหรับตัวอย่างก็จะเป็นหลักการเบื้องต้นเท่านั้นนะครับ ซึ่งรายละเอียดด้านในก็ยังมีให้ศึกษาอีกเยอะเลยครับ
ส่วนประกอบของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ (Water Tube Boiler Component)
เราลองมาดูส่วนประกอบอื่นๆของหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ หรือ Water Tube Boiler กันนะครับ
3 ลำดับแรกของ copy ของเดิมมาก่อนนะครับ
- Steam drum หรือ ถังพักไอน้ำ (ด้านบน) ทำหน้าที่เก็บพักและแยกไอน้ำ ซึ่งจะอยู่ด้านบนของ Boiler
- Mud drum หรือ ถังโคลน (ด้านล่าง) จะทำหน้าที่เก็บกักตะกอน ตะกรันของเสีย ซึ่งจะอยู่ด้านล่างของ Boiler
- Water tube หรือ ท่อน้ำ (ช่วงท่อตรงกลาง) จะทำหน้าที่แลกเปลี่ยนความร้อนกับไฟที่อยู่ด้านนอกท่อ และไหลเวียนพลังงานความร้อนภายใน Boiler ซึ่งก็แบ่งเป็นท่อ Downcomer tube และ Riser tube (ในภาพเขียน Water Tube นะครับ) ที่ทำหน้าที่ส่งน้ำขึ้น และลง ตามลำดับ
- Safety valve หรือ วาล์วนิรภัยทำหน้าที่ระบายแรงดัน (ตัวนี้สำคัญที่สุดเลยนะครับ) เพราะเมื่อเกิดการ overpressure โดยวาล์วจะเปิดระบายไอน้ำบางส่วนออกจาก boiler ไป ป้องกันไม่ให้เกิดอุบัติเหตุจากความดันเกินในระบบและทำให้หม้อไอน้ำเสียหาย
- Fuel (Burner) หรือแหล่งกำเนิดความร้อน ซึ่งก็มีได้มากมายหลายแบบเลยนะครับ ตั้งแต่ เชื้อเพลิงแข็ง เชื้อเพลิงเหลว และเชื้อเพลิงก๊าซ ซึ่งถ้าเป็นดังรูปจะใช้เชื้อเพลิงเหลว หรือก๊าซ ผ่านหัวเผา หรือ burner ในการจุดไฟ และให้ความร้อนสู่หม้อไอน้ำนะครับ แต่สำหรับบางที่อาจจะใช้เช้อเพลิงของแข็ง เช่น ถ่านหิน ฟืน ถ่านไม้ แกลบ ขี้เรื่อยเป็นต้น ที่นำมาเผาเป็นแหล่งกำเนิความร้อน
- Level Sight glass (ในภาพไม่มี) ซึ่งเป็นกระจกทำหน้าที่คอยดูระดับในหม้อไอน้ำ ซึ่งอาจจะติดเป็นสัญญาณ monitoring ต่างๆเข้าไปดูใน control room ได้นะครับ
- Pressure gauge (ในภาพก็ไม่มีอีกเช่นกัน) ตัวนี้ถือว่าสำคัญมากๆเลยนะครับ เพราะจะเป็นตัวช่วยดู และ monitor ความดันภายในหม้อไอน้ำ ซึ่งก็ควรมีการ calibrate ตามรอบระยะเวลานะครับ
หลังจากเราทราบหลักการทำงานเบื้องต้น และส่วนประกอบหลักๆของ Water Tube Boiler แล้ว เราลองรับชมวีดีโอแสดงการทำงานของ water tube boiler ในลักษณะของโรงงานอุตสาหกรรมกันนะครับ
หม้อไอน้ำแบบท่อน้ำประเภทต่างๆ (Type of water tube boiler)
หม้อไอน้ำชนิดนี้มีน้ำไหลในท่อดังนั้นคุณภาพในการใช้จึงต้องปรับปรุงคุณภาพให้เหมาะสมอยู่เสมอ ถ้าไม่อย่างนั้นอายุการใช้งานของหม้อไอน้ำจะมีอายุใช้งานสั้นแน่นอน และอาจจะเปลืองพลังานบวกกับประสิทธิ์ภาพที่ลดลง ดังนั้นหม้อไอน้ำแบบท่อน้ำ จึงแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักคือ ชนิดท่อตรง และ ชนิดท่อโค้ง ซึ่งแต่ละชนิดมีรายละเอียดดังนี้นะครับ
1. หม้อไอน้ำชนิดท่อตรง (Straight Tube Boiler)
หม้อไอน้ำชนิดนี้จะมีท่อลักษณะตรง แต่สามารถติดตั้งในลักษณะวางตั้ง วางขวาง หรือ วางเอียงก็ได้ครับ
1.1 หม้อน้ำตั้งท่อวางตั้ง (Simple vertical boiler)
ลักษณะวางหม้อน้ำแบบตั้ง และการเรียงตัวของท่อน้ำเป็นแบบวางตั้ง และขดเป็นก้นหอย ระหว่างท่อก็เป็นฉนวนเพื่อทำเป็น Path ทางวิ่งของก๊าซเชื้อเพลิงและวิ่งออกไปทางปล่องเตาต่อไปครับผม
1.2 หม้อน้ำตั้งท่อวางขวาง (Vertical Cross Tube Boiler)
โดยหม้อไอน้ำชนิดนี้มีลักษณะวางตั้ง ส่วนท่อวางขวาง โดยด้านเปลือกหม้อน้ำจะเจาะช่องไว้เพื่อทำความสะอาด ส่วนมากมีการนำมาใช้โรงงานทำเส้นก๋วยเตี๋ยว
1.3 หม้อน้ำตั้งท่อวางเอียง (Babcock and Wilcox Boilers)
หม้อน้ำตั้งท่อวางเอียงเป็นหม้อน้ำที่มีกำลังผลิตตั้งแต่ปานกลางจนถึงใหญ่ ซึ่งถูกประดิษฐ์โดย Babcock และ Wilcox (ซึ่งแทบจะเรียกว่าเป็น commercial boiler แบบแรกของลูกเลยนะครับ) โดยหลักการทำงานคือ เชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้ใต้ช่วงท่อน้ำ จากนั้นก๊าซร้อนก็จะลอยตัวกลับไปด้านบนและถูกบังคับให้วกมาให้ความร้อนอีกรอบนึง และจากนั้นจึงออกปล่องออกไปสู่บรรยากาศ
2. หม้อไอน้ำชนิดท่องอ (Bent – Tube Boiler)
หม้อน้ำชนิดนี้มีตั้งแต่กำลังผลิตเล็กๆ จนไปถึงกำลังผลิตขนาดใหญ่จนมากกว่า 500 Tons/hr ซึ่งจุดเด่นที่สุดคือ สามารถสร้างไอน้ำความดันสูงๆได้ดี
2.1 หม้อน้ำชนิดท่องอบางส่วน
หม้อไอน้ำชนิดนี้เป็นที่นิยมมากๆในอุตสาหกรรม ขนาดปานกลาง ถึง ใหญ่มาก ซึ่งเป็นที่นิยมใช้ในโรงไฟฟ้า เป็นค้น โดยหลักการของประเภทนี้ก็จะเหมือนตัวอย่างที่เรายกมาตอนแรกเลยนะครับ ที่ว่ามี steam drum, mud drum และ water tube ซึ่งหากแบ่งเจ้าหม้่อไอน้ำลูกนี้จะแบ่งได้ตามลักษณะของ flow เช่น natural flow, forced flow หรือ ตามการจัดเรียงตัวของท่อนะครับผม
2.2 หม้อน้ำชนิดท่อน้ำขด (หรือนิยมเรียก Package Boiler)
หม้อไอน้ำชนิดนี้ส่วนมากมีขนาดเล็กไปจนถึงปานกลาง และ สามารถผลิตไอน้ำที่มีอัตราสูง เรียกว่า พกพา เคลื่อนย้ายได้ง่ายครับ แต่ก็มีการดูแลและซ่อมแซมค่อนข้างลำบากครับ
ข้อดี-ข้อด้อย ของหม้อไอน้ำชนิดท่อน้ำ
เราขอมาสรุปแบบเนื้อเน้นๆถึงข้อดี ข้อด้อยของ water tube boiler กันนะครับ
ข้อดี
- ใช้ภายใต้ความดันได้สูง
- ผลิตไอน้ำได้รวดเร็วกว่า (อัตราการผลิตสูง)
- มีความปลอดภัยในการใช้งานสูง
- ตรวจสภาพท่อภายนอกได้ง่าย
ข้อเสีย
- ราคาแพง
- ค่าดูแลและซ่อมบำรุงสูง เนื่องจากการเกิดตะกรันภายในท่อ
- ต้องการน้ำคุณภาพดีมาก
- ถ้าในระบบมี load ที่ไม่นิ่ง ความดันก็จะไม่คงที่ตามไปด้วย
ก็จบไปแล้วสำหรับหม้อไอน้ำ EP.2 กันนะครับ หากผิดพลาดประการใด หรือเพื่อนๆมีประสบการณ์มาแชร์กัน ก็สามารถทักหาได้ทาง Facebook page โดยตรงได้เลยนะครับ เรามีทีมวิศวกรที่เชี่ยวชาญมาคอยอธิบาย หรือตอบคำถามให้เพื่อนๆกันนะครับ สำหรับวันนี้ขอบ๊ายบายยยย see u กันใหม่ใน EP หน้านะค้าบบบ สวัสดีครับ -/\-
==================================================
และสุดท้ายนี้ขอขอบคุณสปอนเซอร์ใจดีจาก “บริษัท โปรเฟสชั่นแนล บอยเลอร์ จํากัด” ผู้แทนจําหน่ายเครื่องกําเนิดไอนํ้า IHI อย่างเป็นทางการ
หากเพื่อนๆสนใจรายละเอียดเพิ่มเติม สามารถคลิกเข้าไปดู
ติดต่อฝ่ายขาย เบอร์โทรศัพท์ 092-223-7742 E-mail : [email protected]
หรือสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่เบอร์ 02-321-3650 E-mail : [email protected]
Website : www.oncethroughboiler.com
Facebook page : facebook.com/oncethroughboiler
==================================================
แล้วพบกับสาระความรู้ทางด้านงานช่าง และงานวิศวกรรมได้ในโพสต์ถัดๆไปนะครับ หรือสามารถตามสื่อตามๆของเราด้านล่างเลยนะครับ
Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit : https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g
Reference
https://www.spiraxsarco.com/learn-about-steam/the-boiler-house/water-tube-boilers
https://www.electrical4u.com/water-tube-boiler-operation-and-types-of-water-tube-boiler/
http://xn--q3cbvai3ckfa5c1m6be0d.com/
https://www.elprocus.com/water-tube-boiler-working-principle-types-of-water-tube-boilers/
https://www.mechanicalbooster.com/2017/01/babcock-and-wilcox-boiler.html
