ประเภทของระบบน้ำหล่อเย็น (Cooling Water System) ในโรงงานอุตสาหกรรม

ในทุกๆรูปแบบของกระบวนการผลิต หรือ การทำงานของเครื่องจักร จะมีเรื่องราวของความร้อน (Heat Transfer) มาเกี่ยวข้องเสมอ เช่น กระบวนการกลั่น กระบวนการผลิตที่มีปฎิกิริยาคายความร้อน (Exothermic Reaction) หรือ แม้กระทั่งการทำงานของปั๊มก็สามารถเกิดความร้อนได้เช่นกัน ความร้อนเหล่านี้ที่เกิดขึ้นมา “จำเป็นต้องถ่ายเทความร้อนออก” ด้วยวิธีการ “หล่อเย็น (Cooling)” เพื่อให้อุปกรณ์หรือ Unit ของเราไม่ได้รับความเสียหายจากความร้อน โดยวิธีการ หรือระบบที่มีความเรียบ ,ง่ายที่สุด และ ใช้งานมากที่สุด นั่นคือ “ระบบน้ำหล่อเย็น” (Cooling Water)

โดยวันนี้ทางนายช่างจะขอมาเล่าเรื่องราวของประเภทของ “ระบบน้ำหล่อเย็น” ว่ามีแบบไหนบ้าง ทำไมบางอุปกรณ์หรือบางกระบวนการจะต้องเลือกระบบที่ถูกต้อง ข้อดีและข้อเสียของแต่ละระบบ 

น้ำหล่อเย็นระบบเปิดและระบบปิด (Opened loop vs Closed loop System)

ในตำรามีการแบ่งประเภทหลายแบบ แต่นายช่างมาแชร์ขอแบ่งระบบน้ำหล่อเย็นแบบเข้าใจง่ายๆ และใช้จริงในโรงงานที่เจอบ่อยๆ ซึ่งจะมี 2 ประเภท คือ
1.ระบบเปิด (Opened Loop) และ 2. ระบบปิด (Closed loop)  ทั้งนี้สามารถสังเกตได้จากการใช้การแลกเปลี่ยนความร้อนโดยใช้ “อากาศสัมผัสกับน้ำหล่อเย็น” ที่หอน้ำหล่อเย็น แต่ถ้าเป็นระบบปิด “น้ำหล่อเย็นจะวิ่งวนทั้งระบบอยู่ในท่อเท่านั้น”

1. ระบบน้ำหล่อเย็นแบบระบบเปิด (Opened Loop Cooling Water System)

จากรูป Unit นี้จะใช้อากาศมาดึงเอาความร้อนออกจากน้ำร้อนที่มาจากกระบวนการ (Warm water หรือ Return water) เพื่อผลิตเป็นน้ำเย็น (Cool water หรือ Cooling water supply) โดยน้ำร้อนจากกระบวนการผลิตจะไหลวนกลับมาที่ด้านบนของ Cooling tower ผ่านหัวสเปรย์ (Spray nozzle) เพื่อกระจายตัวเป็นหยดน้ำอย่างทั่วๆภายใน หอหล่อเย็น

แล้วตกลงมาสวน กับอากาศที่ถูกดูดขึ้นไปโดยใช้ใบพัดลม (Air Fan) เมื่ออากาศสัมผัสกับหยดน้ำร้อน จะเกิดการทิ้งความร้อนจากหยดน้ำร้อนไปสู่อากาศ โดยการระเหยของหยดน้ำเล็กน้อยแล้วไปเป็นความชื้นในอากาศ เรียกความร้อนแบบนี้ว่า Latent heat (จะมีการสูญเสียน้ำประมาณ1-2% ระเหยไปจนกว่าความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศจะอิ่มตัว) แล้วจึงกลายเป็นน้ำเย็น จากนั้นปั๊มน้ำเย็นไปหล่อเย็นในกระบวนการผลิตผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนทั่วทั่งโรงงาน ดังนั้น น้ำในระบบจะระเหยออกสู่อากาศเรื่อยๆน้ำจึงหายออกจากระบบ

แต่แร่ธาตุและไอออนต่างๆไม่ยังคงอยู่ ทำให้ความเข้มข้นมากขึ้นจนเกินสเปค (Specification) ที่จะสามารถเข้าไปหล่อเย็นอุปกรณ์ได้เนื่องจากจะกัดกร่อน หรือไปตกตะกอนอุดตัน หรือ เป็นตะกรันเกาะท่ออุปกรณ์ต่างๆได้ จึงต้องมีการส่งตรวจวัดผลแลบและเปิดน้ำทิ้งออกจากระบบ (Blowdown) เพื่อลดความเข้มข้อนของระบบ จากการที่น้ำระเหยและมีการ Blowdown จึงต้องมีการเติมน้ำในระบบ (Make-up water) 

2. ระบบน้ำหล่อเย็นแบบระบบปิด (Closed Loop Cooling Water System)

ส่วนใหญ่ระบบปิดจะมี System volume เล็กกว่า Opened loop system เพราะไม่ต้องมีหอหล่อเย็น (Cooling tower) มีอุปกรณ์ที่สำคัญคือ ถังน้ำที่ใช้หมุนวน (Circulation tank) ปั๊มส่งน้ำ (Circulation pump) อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat exchanger) และอุปกรณ์ระบายความร้อน (Closed loop cooler) เช่น Cooling exchanger หรือ Air fan cooler เพื่อนำความร้อนออกจากระบบ Closed loop system

หลักการคือ น้ำจะวิ่งออกจากถังแล้วผ่านอุปกรณ์ทำความเย็น (Closed loop cooler) จากนั้นจะไปที่ Users ต่างๆ โดยที่น้ำหล่อเย็นทั้งหมดจะไหลในระบบปิด ระบบนี้ความเข้มข้นของแร่ธาตุในน้ำจะไม่เพิ่มขึ้นเนื่องจากไม่มีน้ำระเหยออกบรรยากาศ

เพื่อเป็นการสรุปความเข้าใจ “นายช่างมาแชร์” ขอสรุปความแตกต่าง ดังตารางนะครับ

ทำไมเราต้องเลือกใช้งานให้ถูกประเภทของระบบน้ำหล่อเย็น? แล้วถ้าใช้ผิดผลกระทบคืออะไร?

อุปกรณ์ที่ใช้น้ำหล่อเย็นจะต้องมีความแน่นอน (Reliability) คือ ไม่รั่ว ไม่ Failure เพราะถ้าหากไม่สามารถหล่อเย็นได้ มีโอกาสที่ความร้อนในระบบจะสูงขึ้นจนไม่สามารถควบคุมได้ และเกิดความเสียหายต่อกระบวนการผลิต หรือแม้กระทั่งเกิดหายนะได้

ถ้าใช้น้ำหล่อเย็นอุปกรณ์ที่ทำงานที่อุณหภูมิ 50 ^oC ขึ้นไป ถ้าหากน้ำที่ใช้หล่อเย็นมีแร่ธาตุ โดยเฉพาะ Calcium ที่มีอยู่ในน้ำตามธรรมชาติ อุณหภูมิที่สูงจะเร่งตกตะกอนเป็นตะกรัน (Fouling) และอุดตันตามอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน ทำให้อุปกรณ์ไม่สามารถหล่อเย็นได้และต้อง Shutdown ระบบ หรือ mechanical seal pump แตกบ่อยๆ จากตะกรันที่ไปอุด ถ้านึกไม่ออกก็ขอยกตัวอย่างหม้อต้มน้ำที่บ้านจะมีตะกรันดำๆติดที่ก้นหม้อ ซึ่งปัญหานี้กว่าจะมีคนเจอ Mechanism ในอดีต ก็มีหลายโรงงานที่ไม่ได้ใช้ระบบ Closed loop ต้อง Shutdown บ่อยๆ และระบบไม่มี Reliability  

จากปัญหา High fouling at high temperatures จึงมีคนคิดใช้น้ำ Demineralized water หรือนำไร้แร่ เพื่อป้องกันแร่ธาตุตกตะกอนเป็นตะกรัน จนนำไปสู่การออกแบบระบบ Closed loop system 

แต่ระบบ Closed loop ต้นทุนการดำเนินการ (Operating cost) จะสูงมากเนื่องจาก Chemical Treatment Program จะแพงกว่าระบบ Opened loop ที่ปริมาณน้ำเท่ากัน ดังนั้นในการออกแบบโรงงานจึงต้องออกแบบให้มีทั้ง Opened loop และ Closed loop  

ในบทความนี้เล่าแบบเข้าใจง่ายๆ ผู้อ่านจะได้เข้าถึงและสามารถคุยด้วยความเข้าใจกับคนในอุตสาหกรรมได้อย่างมั่นใจ แต่ถ้าอยากรู้ละเอียดก็สามารถเปิด Text book อ่านเพิ่มเติมต่อยอดได้ สำหรับโรงงานไหนอยากปรับปรุงหรือต้องการลดต้นทุนระบบน้ำหล่อเย็น หรือติดตั้ง Cooling system ที่ทันสมัย

=============================================================

ขอแนะนำ Baltimore Aircoil Company (BAC) ผู้เชี่ยวชาญและขายเทคโนโลยีหอหล่อเย็นที่สามารถช่วยให้ทางโรงงานเพื่อนๆลดค่าใช้จ่ายด้านงานซ่อมบำรุง ปรับปรุงประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น การันตีด้วยรางวัล World Best Cooling Tower จากประเทศสหรัฐอเมริกาอีกด้วยนะครับ

สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมด้านล่างนะครับ

หากสนใจเพื่อนๆสามารถติดต่อทางช่องทาง บริษัท Synergy Service ผู้เชี่ยวชาญด้าน Cooling Tower มากกว่า 17 ปี และได้มาตรฐาน CTI

ให้บริการครบวงจรตั้งแต่การออกแบบ ก่อสร้าง ติดตั้ง ตรวจสอบ และการซ่อมบำรุงรักษา ด้วยอะไหล่และอุปกรณ์ที่ได้มาตรฐาน ด้วยความไว้วางใจจากทางบริษัทชั้นนำของประเทศไทย เช่น PTTGG, SCGC, TRRP เป็นต้น

ติดต่อทาง: คุณเครน , Technical and Sales Engineer
Tel: 065-414-4814
Email: [email protected]

Website: www.synergyservices.co.th
Facebook: https://www.facebook.com/synergycoolingtower
LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/synergyservicesth
LINE official: https://page.line.me/synergyservices

===================================================================

#นายช่างมาแชร์ #Synergy #CoolingTower #FillPack #หอหล่อเย็น