เซ็นเซอร์วัดออกซิเจนแบบเซอร์โคเนียทำงานอย่างไรในการวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้

ดีไซน์ที่ยังไม่ได้ตั้งชื่อ (72)

     การวัดค่าออกซิเจนเพื่อประสิทธิภาพการเผาไหม้ (Combustion Efficiency) มีความสำคัญอย่างมากในอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานความร้อน เช่น หม้อไอน้ำ เตาเผา เตาหลอม ฯลฯ เพราะมีผลโดยตรงต่อ ต้นทุนพลังงาน คุณภาพการเผาไหม้ และสิ่งแวดล้อม โดยสามารถอธิบายความสำคัญได้ ดังนี้

  • ควบคุมสัดส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง (Air-to-Fuel Ratio) การเผาไหม้ที่มีออกซิเจนมากเกินไป (excess air) จะทำให้สูญเสียพลังงาน การเผาไหม้ที่มีออกซิเจนน้อยเกินไป (fuel-rich) จะทำให้เกิดเขม่า CO และเกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ การวัดค่า O₂ แบบ Real-time จึงช่วยให้ปรับอากาศให้ “พอดี” ส่งผลให้ประหยัดพลังงาน และได้ความร้อนสูงสุด
  • ลดการปล่อยมลพิษทางอากาศ หากเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ จะเกิดการปล่อยก๊าซพิษ เช่น CO, Hydrocarbons (CxHy), NOx ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ และสิ่งแวดล้อม การควบคุมออกซิเจนในระดับเหมาะสมจะช่วยให้กระบวนการเผาไหม้สมบูรณ์ ลดการเกิดมลพิษ และเป็นไปตามข้อกำหนดของกฎหมายสิ่งแวดล้อม
  • ลดต้นทุนการผลิต เพียงแค่ลดปริมาณอากาศส่วนเกินที่มากเกินไป 5–10% ก็สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงได้หลายเปอร์เซ็นต์ การเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในระยะยาว มี ROI ชัดเจนจากการติดตั้งเซ็นเซอร์วัด O₂ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
  • เพิ่มความปลอดภัยในระบบ ในบางกระบวนการ เช่น เตาเผาขยะ หรือหม้อไอน้ำแรงดันสูง การมีออกซิเจนที่ไม่เหมาะสมอาจนำไปสู่การระเบิด หรือการสะสมของก๊าซพิษ การตรวจวัดค่าออกซิเจนอย่างต่อเนื่องช่วยป้องกันเหตุการณ์ไม่คาดคิดได้
  • เพิ่มประสิทธิภาพของระบบ การวัด O₂ ช่วยให้ระบบควบคุมอัตโนมัติ (เช่น PLC หรือ SCADA) ปรับการจ่ายอากาศ/เชื้อเพลิงได้อย่างเหมาะสม ช่วยยืดอายุอุปกรณ์ เช่น หัวเผา ปล่องไอเสีย และตัวกรอง เป็นต้น

     การเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูงไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดพลังงาน แต่ยังช่วยลดการปล่อยมลพิษทางอากาศ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไนโตรเจนออกไซด์ (NOₓ) และฝุ่นละออง ปัจจัยสำคัญในการควบคุมกระบวนการเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพคือการวัดปริมาณออกซิเจน (O₂) ที่เหลืออยู่ในไอเสีย ซึ่งสามารถสะท้อนถึงสัดส่วนของอากาศต่อเชื้อเพลิง (Air-to-Fuel Ratio) ได้อย่างแม่นยำ

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดออกซิเจนแบบเซอร์โคเนีย

รูปภาพ4

     เซ็นเซอร์แบบเซอร์โคเนียทำงานโดยอาศัยสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของ เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO2) ซึ่งเป็นเซรามิกชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติเสถียรทางเคมีสูง สามารถทำเป็นแผ่นบางที่มีความทนทาน และมีคุณสมบัติพิเศษคือ สามารถนำไอออนของออกซิเจนได้ โครงสร้างที่สำคัญของเซ็นเซอร์ ได้แก่ แผ่นเซอร์โคเนีย และอิเล็กโทรดแพลตตินัมที่ด้านข้างของแผ่นเซอร์โคเนียทั้งสองข้าง ด้านหนึ่งสัมผัสกับก๊าซไอเสียที่ต้องการวัด อีกด้านสัมผัสกับอากาศอ้างอิง เมื่อมีความแตกต่างของความเข้มข้นออกซิเจนระหว่างสองด้านของเซนเซอร์ (ด้านหนึ่งเป็นไอเสียที่มีออกซิเจนต่ำ และอีกด้านคืออากาศบริสุทธิ์ที่มีออกซิเจนสูง) ไอออนของออกซิเจนจะเคลื่อนที่จากฝั่งที่มีความเข้มข้นมากไปยังฝั่งที่มีความเข้มข้นน้อย การเคลื่อนที่ของไอออนออกซิเจนผ่านตัวกลางที่มีอิเล็กโทรดแพลตทินัมจะทำให้เกิด แรงดันไฟฟ้า (Electromotive Force, EMF) ตามสมการของ Nernst ซึ่งค่าแรงดันไฟฟ้าจะมีค่าสัมพันธ์กับความต่างของความเข้มข้นของออกซิเจน

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

      หนึ่งในแบรนด์ที่ได้รับการยอมรับในระดับอุตสาหกรรมสำหรับการวัดออกซิเจนในกระบวนการเผาไหม้คือ ZIROX ซึ่งมีผลิตภัณฑ์หลายรุ่นที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับการวิเคราะห์ก๊าซในกระบวนการ (in-situ analysis)

ดีไซน์ที่ยังไม่ได้ตั้งชื่อ (74)
 
  • ด้วยเป็นเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบ เซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO2) ไม่ต้องปรับเทียบบ่อยครั้ง
  • ตัวเครื่องมีความเสถียรในระยะยาว ไม่ต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง
  • ค่าไม่ drift แม้วัดในบรรยากาศที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์
  • เซ็นเซอร์ มีความทนทาน เหมาะกับการใช้งานแบบต่อเนื่องในโรงงานอุตสาหกรรม

สนใจศึกษาผลิตภัณฑ์ Zirox เพิ่มเติมได้ที่ : https://entechsi.com/brand/zirox-th/

สนใจผลิตภัณฑ์ติดต่อสอบถามเพิ่มเติม : คุณวศิกา โทร. 094-462-6616 และ 092-249-8787 Line ID: @entechsi

Social Share