ทำไมการวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำได้ ?
อุตสาหกรรมหลายแห่งใช้หม้อไอน้ำและเตาหลอมเพื่อให้ความร้อนแก่กระบวนการต่าง ๆ ในการผลิต เพื่อให้หม้อไอน้ำและเตาหลอมทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความแม่นยำของสมดุลออกซิเจนและเชื้อเพลิงจึงมีความจำเป็นสำหรับการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ บทบาทหนึ่งที่สำคัญของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนคือ เป็นส่วนหนึ่งของระบบปรับสมดุลออกซิเจนและเชื้อเพลิง ทำให้เกิดการเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
การควบคุมการเผาใหม้
ในกระบวนการเผาไหม้ มีเงื่อนไขหลายประการที่สามารถส่งผลต่ออัตราส่วนระหว่างออกซิเจนและเชื้อเพลิง เช่น การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ (การเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศ และอุณหภูมิ) องค์ประกอบและคุณภาพของเชื้อเพลิง เพื่อลดความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเผาไหม้ วิศวกรจึงออกแบบหม้อไอน้ำให้ใช้ออกซิเจนส่วนเกินในกระบวนการเผาไหม้ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยภายใต้สภาวะการทำงาน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีขอบเขตด้านความปลอดภัย แต่ถ้าหากใช้แนวทางในการประหยัดเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพในการเผาไหม้ก็จะลดลงด้วย
หากส่วนผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงมีออกซิเจนไม่เหมาะสม หรือไม่เพียงพอ (ปริมาณเชื้อเพลิงมากกว่า) สามารถทำให้เกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และเกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์รวมถึงเขม่าต่าง ๆ ตามมาได้ หากอัตราส่วนของออกซิเจนในอากาศมีมากเกินไป (ปริมาณเชื้อเพลิงน้อย) ก็ส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระบวนการลดลง เนื่องจากสิ้นเปลืองพลังงานจากการเติมออกซิเจนเกินความจำเป็น มีข้อควรพิจารณาหลัก ๆ อยู่ 3 ประการ เพื่อบรรลุการควบคุมการเผาไหม้คือ
- ความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์
- การลดต้นทุนเชื้อเพลิง (เพิ่มประสิทธิภาพ)
- กฎเกณฑ์การควบคุมการปล่อยมลพิษ
ทำอย่างไรถึงจะสามารถรักษาประสิทธิภาพการทำงานของหม้อไอน้ำไว้ได้ ?
ระบบปรับการจ่ายก๊าซออกซิเจน ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจวัดก๊าซออกซิเจนในไอเสียอย่างต่อเนื่อง แล้วส่งค่าที่อ่านได้ไปยังเครื่องควบคุมที่รักษาอัตราส่วนของอากาศและเชื้อเพลิงให้เหมาะสมต่อการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำมากที่สุด
ความสำคัญของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจน (ที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบปรับการจ่ายก๊าซออกซิเจน)
- เพิ่มระดับความปลอดภัย – การตรวจวัดปริมาณก๊าซออกซิเจนที่ใช้ในกระบวนการเผาไหม้ สามารถช่วยลดความเสี่ยงที่อาจเกิดการระเบิดได้ การระเบิดสามารถนำไปสู่การสูญเสียชีวิต หรือเกิดความเสียหายร้ายแรงต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ ถึงแม้ว่าการประเมินต้นทุนทางการเงินให้แม่นยำถือเป็นเรื่องที่สามารทำได้ยาก แต่ความเสียหายต่อทรัพย์สินเนื่องจากการระเบิดของหม้อไอน้ำก็มีมูลค่ามากเช่นเดียวกัน และการสูญเสียชีวิตถือเป็นการสูญเสียที่ยากจะยอมรับได้
- เพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ (ประหยัดเชื้อเพลิงและต้นทุน) – ประสิทธิภาพการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอากาศส่วนเกินที่ตรวจวัดได้ในก๊าซไอเสีย ยกตัวอย่างเช่น หากมีอากาศส่วนเกินเพิ่มขึ้น 5 % (มีก๊าซออกซิเจนมากกว่า 1 %) ซึ่งเกินความจำเป็นสำหรับกระบวนการเผาไหม้ ประสิทธิภาพจะลดลง 5 % โดยประมาณ หากไม่มีการปรับ ก๊าซไอเสียจากหม้อไอน้ำจะมีการผันผวนของปริมาณก๊าซออกซิเจน 2 % ต่อวัน (เพิ่มขึ้นหรือลดลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความหนาแน่นของอากาศ และคุณภาพเชื้อเพลิงที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดทั้งวัน) ซึ่งการผันผวนของก๊าซออกซิเจน 2 % นี้ สอดคล้องกับการสูญเสียประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ 1 % แต่ถ้าหากสามารถรักษาประสิทธิภาพของหม้อไอน้ำ 1 % นี้ไว้ได้กว่า 1 ปี ก็อาจส่งผลให้ประหยัดต้นทุนเชื้อเพลิงได้มหาศาล โดยเฉพาะก๊าซธรรมชาติที่มีราคาสูงขึ้นทั่วโลก หากปกติมีค่าใช้จ่ายสำหรับเชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติ 10,000,000 ดอลลาร์ต่อปี การประหยัดเชื้อเพลิง 1% จะเท่ากับ 100,000 ดอลลาร์ ซึ่งการใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจน และระบบปรับการจ่ายออกซิเจนในการเผาไหม้ มีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อย และสามารถคืนทุนได้ในระยะเวลาอันสั้น
- ลดต้นทุนการบำรุงรักษา – การใช้ระบบปรับการจ่ายก๊าซออกซิเจนแบบเรียลไทม์ ช่วยรักษาอัตราส่วนระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงให้เหมาะสมในกระบวนการเผาไหม้ ซึ่งช่วยลดปริมาณเขม่าที่สะสมอยู่ในห้องทำความร้อนของหม้อไอน้ำ ช่วยลดการอุดตันของท่อไอเสียหรือช่องระบายไอเสีย และลดการเกิดตะกรันภายในเตาเผา รวมถึงการระเบิดเนื่องจากเชื้อเพลิงที่ไม่ถูกเผาไหม้ หรือจากการสะสมของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO)
- ลดการปล่อยก๊าซที่เป็นมลพิษ – หม้อไอน้ำแต่ละขนาด จะมีการกำหนดข้อจำกัดการปล่อยก๊าซที่เป็นมลพิษ และการปฏิบัติตามข้อกำหนดในแต่ละการใช้งาน ระบบปรับการจ่ายออกซิเจนที่ใช้ในการเผาไหม้จะช่วยลดผลพลอยได้จากก๊าซไอเสีย (โดยทั่วไปคือ CO2, CO, NOx, SOx) หรือรักษาให้อยู่ในระดับที่สามารถยอมรับได้ หากเกิดข้อผิดพลาดในการรักษาระดับการปล่อยก๊าซที่กำหนดอาจส่งผลให้เกิดค่าปรับ หรือแม้กระทั่งต้องปิดการผลิตได้
เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนสำหรับควบคุมการเผาไหม้
มีเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนอยู่หลายประเภทที่ใช้ในการควบคุมการเผาไหม้ ตั้งแต่ TDL (เลเซอร์ไดโอดแบบปรับได้) ไปจนถึงเซอร์โคเนียและโลหะออกไซด์ จึงมีหลายปัจจัยที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกประเภทเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจน ประกอบไปด้วย
- ขนาดหม้อไอน้ำและประสิทธิภาพของเชื้อเพลิง หม้อไอน้ำที่ใช้สำหรับเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มีการใช้เชื้อเพลิงในปริมาณมหาศาล (เช่น ก๊าซธรรมชาติ น้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซชีวภาพ) และต้องการให้ระบบการเผาไหม้ได้รับการปรับให้มีประสิทธิภาพสูงสุดและประหยัดเชื้อเพลิง
- อุณหภูมิ สำหรับหม้อไอน้ำ มักจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 400 องศาเซลเซียส ส่วนเครื่องทำความร้อนและเตาเผาสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงสุดถึง 1400 องศาเซียส
- การประเมินพื้นที่ หม้อไอน้ำในพื้นที่อันตรายที่ได้รับการจัดจำแนกตามสภาพแวดล้อมแล้ว จำเป็นต้องมีเครื่องวิเคราะห์การเผาไหม้ตามพื้นที่นั้น
- ค่าใช้จ่าย เป็นอีกปัจจัยนึงที่แม้แต่บริษัทหม้อไอน้ำขนาดใหญ่ยังต้องคำนึงถึงผลตอบแทนสำหรับระบบวิเคราะห์และปรับการจ่ายก๊าซออกซิเจน
- สถานที่ติดตั้ง มีทั้งการติดตั้งโพรบแบบยาวในปล่องควัน หรือติดตั้งเซ็นเซอร์แบบ OEM ขนาดเล็กในเครื่องควบคุมเตาเผา จึงทำให้สามารถติดตั้งได้อย่างยืดหยุ่นในระบบหลายประเภท
กล่าวโดยสรุปคือ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนเป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำ ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบปริมาณก๊าซออกซิเจนแบบเรียลไทม์ให้สามารถปรับกระบวนการเผาไหม้ให้เหมาะสมได้ โดยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนจะวัดปริมาณก๊าซออกซิเจนในท่อไอเสียที่ถูกปล่อยออกมาจากกระบวนการเผาไหม้ หลังจากนั้นเปรียบเทียบกับปริมาณก๊าซออกซิเจนตามทฤษฎีที่มีการเผาไหม้โดยสมบูรณ์ ด้วยข้อมูลการวัดที่แม่นยำ ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับอัตราส่วนระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ดีที่สุด ปริมาณก๊าซออกซิเจนมากหรือน้อยเกินไปในการเผาไหม้ทำให้สิ้นเปลืองทั้งค่าใช้จ่าย หรือเกิดการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก รวมถึงเกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยอื่น ๆ ดังนั้นหากตรวจวัดระดับออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง และรักษาอัตราส่วนระหว่างออกซิเจนและเชื้อเพลิงตามความเหมาะสม ผู้ปฏิบัติงานก็สามารถรักษากระบวนการเผาไหม้ที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพไว้ได้
เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนสำหรับหม้อไอน้ำ
Oxygen Analyzer รุ่น OXY-Flex
เครื่องวิเคราะห์ก๊าซออกซิเจนรุ่น OXY-Flex อาศัยหลักการ Zirconium dioxide มีขนาดกะทัดรัด ใช้สำหรับวัดปริมาณออกซิเจนในกระบวนการเผาไหม้ เช่น ปล่องไอเสียของหม้อไอน้ำ หรือท่อระบายอากาศ ตัวโพรบต่อตรงเข้ากับหัววัดที่เป็นสแตนเลสหรืออลูมิเนียม สามารถติดตั้งได้ง่ายโดยไม่ต้องอาศัยซอฟแวร์เฉพาะทาง ซึ่งโดยทั่วไปเหมาะกับการใช้งาน เช่น การควบคุมการเผาไหม้ของหม้อไอน้ำในอุตสาหกรรม การเผาไหม้น้ำมัน ก๊าซ ถ่านหิน หรือชีวมวล เป็นต้น
Oxygen Analyzer รุ่น OXY-Flex
- ตรวจวัดปริมาณก๊าซออกซิเจนตั้งแต่ 0.1 – 25 % หรือ 0.1 – 100%
- output สามารถเลือกได้ ทั้ง 4-20 mA และ 0-10Vdc หรือ แบบดิจิตอล (RS232)
- ใช้ความเข้มข้นอากาศมาตรฐาน (20.7% O₂) ในการสอบเทียบ หรือ O₂ ความเข้มข้นอื่น ๆ ที่ทราบค่า
- สามารถตรวจวัดในอุณหภูมิได้สูงสุดถึง 400 องศาเซลเซียส
- ตัวเครื่องมีทั้งแบบทำจากอลูมิเนียม และสแตนเลส ระดับการป้องกันน้ำและฝุ่นอยู่ที่ IP66
สนใจผลิตภัณฑ์ติดต่อได้ที่ : คุณวศิกา โทร. 094-462-6616 และ 092-249-8787 Line ID: @entechsi
