ประหยัดพลังงานด้วย flash steam และ condensate recovery

Steam หรือไอน้ำนั้นมีลักษณะใส ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เกิดจากการเปลี่ยนสถานะของน้ำจากของเหลวไปเป็นแก๊ส (vaporization) ถูกผลิตขึ้นจากหม้อไอน้ำ (boiler) โดยในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้มีการใช้ไอน้ำเป็นตัวกลางในการถ่ายความร้อนในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมน้ำตาล อุตสาหกรรมซักรีด หรือโรงพยาบาล เป็นต้น หลังจากแลกเปลี่ยนความร้อน ไอน้ำจะสูญเสียความร้อนทำให้เกิดการควบแน่น (condensation) ทำให้ไอน้ำกลายเป็นของเหลวที่เราเรียกว่า คอนเดนเสท (condensate) โดยคอนเดนเสทจะถูกระบายออกจากระบบไอน้ำทันทีด้วยกับดักไอน้ำ (steam trap) เพื่อให้การแลกเปลี่ยนความร้อนของระบบไอน้ำมีประสิทธิภาพสูงสุด

ซึ่งคอนเดนเสทนั้น ความจริงแล้วจะยังมีความร้อนอยู่ภายในตัว และมักจะถูกละเลยโดยการทิ้งทันทีและไม่มีการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ใหม่ (condensate recovery) เพียงเพราะว่าคอนเดนเสทนั้นมีแรงดันที่ต่ำและไม่เพียงพอจะดันกลับไปยังส่วนผลิตไอน้ำหรือ boiler house ได้

การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ใหม่นั้น สามารถลดการใช้เชื้อเพลิง น้ำ และค่าใช้จ่ายในการปรับสภาพน้ำ ซึ่งการลดการใช้เชื้อเพลิงยังช่วยลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย โดยเราสามารถนำคอนเดนเสทมาใช้ใหม่ได้หลากหลายวิธี เช่น

– นำคอนเดนเสทมาเพิ่มแรงดันและส่งกลับไปที่ส่วนของการผลิตไอน้ำ (deaerator หรือ boiler)

– นำคอนเดนเสทที่สกปรกหรือปนเปื้อนเกินกว่าจะนำกลับไปใช้ใหม่ได้ โดยไปแลกเปลี่ยนความร้อนกับผลิตภัณฑ์สำหรับการ pre-heat และจึงค่อยทิ้งคอนเดนเสทไป

– นำคอนเดนเสทที่มีอุณหภูมิและความดันสูง ไปลดแรงดันเพื่อผลิต flash steam

ทั้งนี้แต่ละวิธีขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของกระบวนการผลิต โดยในวันนี้จะมาโฟกัสในส่วนของการนำคอนเดนเสทไปลดแรงดันเพื่อผลิตเป็น flash steam โดยวิธีนี้สามารถช่วยในการประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ำได้ถึง 10% และมีระยะเวลาคุ้มทุนเฉลี่ยอยู่ที่ 1.1 ปีเท่านั้น[1]

flash steam คือไอน้ำที่เกิดจากการลดความดันของคอนเดนเสทที่ความดันสูงอย่างกะทันหันที่ flash tank โดยที่ปริมาณของ flash steam จะขึ้นกับ ความแตกต่างระหว่างความดันของคอนเดนเสทกับความดันของ flash steam

ในส่วนของการนำคอนเดนเสทที่เหลือหลังจากผ่านกระบวนการทำให้เกิด flash steam ไปแล้วนั้น จะต้องถูกส่งกลับไปยังส่วนการผลิตไอน้ำแต่ด้วยแรงดันที่ต่ำมากของ flash tank ทำให้คอนเดนเสทส่วนนี้นั้น จะต้องใช้ปั๊มในการเพิ่มความดัน ซึ่งโดยทั่วไปในระบบนี้จะใช้เป็นปั๊มแมคคานิค (Mechanical Pump)

แต่เอ๊ะ!! แล้ว Mechanical Pump คืออะไร แตกต่างจากปั๊มไฟฟ้า (electric pump) ที่ใช้ตามบ้านเรือนยังไง ? ก่อนอื่น เรามารู้จักนิยามของปั๊มกันก่อน ปั๊ม (pump) คืออุปกรณ์เพิ่มแรงดันเพื่อส่งของเหลวจากที่ที่มีความตันต่ำไปยังที่ที่มีความดันสูงได้ด้วยการเพิ่มแรงดัน แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ ปั๊มไฟฟ้า และปั๊มแมคคานิค โดยปั๊มไฟฟ้าคือปั๊มที่ใช้ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนมอเตอร์และทำให้ใบพัดหมุนเพื่อเพิ่มแรงดันให้กับของเหลว โดยอาศัยแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ปั๊มชนิดนี้เรียกว่า ปั๊มแบบแรงเหวี่ยง (centrifugal pump) หรือปั๊มไฟฟ้าอีกชนิดหนึ่งคือ ปั๊มแบบปริมาตรแทนที่เชิงบวก (positive displacement pump) อาศัยการแทนที่ของๆเหลวภายในปั๊มอย่างต่อเนื่อง ทำให้อัตราการไหลของของเหลวคงที่ Mechanical Pump หรือ pumping trap ของ Armstrong ใช้กลไกลูกลอยในการ เปิด-ปิด วาล์วไอน้ำหรืออากาศแรงดันสูง โดยจะใช้ไอน้ำหรืออากาศในการเพิ่มแรงดันให้กับของเหลวที่อยู่ภายในปั๊มเป็นสเต็ปหรือแบบ pulse มีหลักการทำงานดังนี้ [1] คอนเดนเสทจะถูกเติมเข้าสู่ถังเก็บภายในปั๊ม ผ่านทาง check valve inlet และ steam/air outlet อยู่ในสถานะเปิดเพื่อระบายไอน้ำหรืออากาศออก ดังรูปที่ 2-1 [2] เมื่อคอนเดนเสทถูกเติมเข้ามาทำให้ลูกลอยลอยตัวขึ้นจนถึงระดับ ทำให้การทำงานของวาล์ว steam/air สลับกันจากขั้นตอนที่ [1] ทำให้ steam/air inlet เปิด เพื่อให้ไอน้ำหรืออากาศเข้ามาเพิ่มแรงดันให้กับคอนเดนเสท (steam/air outlet-closed) โดยคอนเดนเสทจะออกทาง check valve outlet ดังรูปที่ 2-2 [3] เมื่อคอนเดนเสทถูกปั๊มไปแล้ว ทำให้ลูกลอยตกลงมาทำให้การทำงานของวาล์ว steam/air สลับหน้าวาล์วกันอีกครั้งนึง ทำให้ไอน้ำหรืออากาศไหลออกไปทาง steam/air outlet ที่เปิดอยู่ (ส่วน steam/air inlet กลับมาเป็นสถานะปิดอีกครั้ง) ดังรูปที่ 2-3 [4] เมื่อไอน้ำหรืออากาศออกไปแล้วทำให้ความดันภายในถังเก็บลดลง ทำให้คอนเดนเสทไหลเข้ามาเติมได้ ดังรูปที่ 2-4 และจะเป็นเกิดเป็นรอบๆแบบนี้ต่อไปเรื่อยๆ

เครดิต อ่านเพิ่มเติมได้ที่

https://www.alphagroup.co.th/condensate-recovery-flash-steam/?fbclid=IwAR27AT_D1JQ5FbZatqmJtdtJyCjp0qlN3GhK4m-3cfGYQrk9HfQAkbyEEDc