ระบบกระบวนการเผาไหม้...ระบบกระบวนการเผาไหม...

ระบบกระบวนการเผาไหม

• หลกการและเทคโนโลยของเตาเผาไหมและหมอไอน าประเภทตางๆ

• การเกดมลพษและแนวทางการลดและควบคมมลพษ

• ปญหาทเกยวของกบขเถาของชวมวล

1

หลกการและเทคโนโลยของเตาเผาไหมและหมอไอน าประเภทตางๆ

• การเผาไหม (combustion)

– กระบวนการทางความรอนเคม

– การท าปฏกรยาระหวางเชอเพลงแขงและออกซเจน

– ไดน าและแกสคารบอนไดออกไซดเปนผลตภณฑ

– พลงงานความรอนออกมา

• calorific value หรอ heating value

2


• การค านวณปรมาณสารในการเผาไหม

3



4



5


• ทฤษฎของการเผาไหม

6

• การเผาไหมท stoichiometry

การเผาไหมดวยอากาศสวนเกน 20%

222 2 N 3.76 CO 3.76NO C

22222 20512476321 O. N. CO N.O. C

100ษฎอากาศตามทฤ

ษฏอากาศตามทฤ - จรงอากาศทใช กนอากาศสวนเ %


• การเผาไหมในเตา

Primary air

Secondary air

เทคโนโลยการเผาไหม รองศาสตราจารย ดร.สมรฐ เกดสวรรณ8

เพอการเผาไหมทสมบรณ

Time : เวลาทใชในการท าปฏกรยาการเผาไหมตองเพยงพอทจะท าใหเกดการเผาไหม

ทสมบรณ

Temperature : อณหภมทเกดปฏกรยาการเผาไหมตองสงเพยงพอทจะท าใหเกดการ

เผาไหมทสมบรณ

Turbulence : การผสมกนระหวางเชอเพลงและอากาศตองอยภายใตระดบการไหล

แบบอลวนทสงเพยงพอทจะท าใหเกดการเผาไหมทสมบรณ

เทคโนโลยการเผาไหม รองศาสตราจารย ดร.สมรฐ เกดสวรรณ9

เพอการเผาไหมทสมบรณ

•Time

•Temperature

•Turbulent


• การปอนอากาศส าหรบการเผาไหม

ประเภทของระบบเผาไหม

• ระบบเผาไหมแบบเบดนง (fixed bed combustion) ในระบบนเชอเพลงจะเผาไหมอยกบทบนตะกรบ ไดแก ระบบ underfeed, stationary grate, travelling grate, spreader และ vibrating grate เปนตน

• ระบบเผาไหมแบบเบดเคลอนทหรอเบดลอย (transportation bed หรอ moving bed combustion) ในระบบนเชอเพลงจะมลกษณะเปนผงอนภาคเคลอนทขณะลกไหม ไดแก ระบบ pulverised combustion

• ระบบเผาไหมแบบฟลอไดซเบด (fluidized bed combustion) ในระบบนขณะเผาไหมเชอเพลงจะเคลอนทกระจายลอยตวคลายน าเดอด หรอทเรยกวา สภาพฟลอไดซเซชน อยในหองเผาไหม

12

ระบบเผาไหมแบบเบดนง

• การปอนเชอเพลง

13


• Stoker ประกอบดวยระบบปอนเชอเพลงและระบบตะกรบ

14

• ขอดของการใช Stoker

– ปอนเชอเพลงไดตอเนองและ

สมาเสมอ ทาใหประสทธภาพของ

ระบบส

– สามารถควบคมการปอนเชอเพลง

ไดอยางอตโนมต

– สามารถเผาไหมเชอเพลงใหเกด

แกสคารบอนไดออกไซดในแกส

เผาไหมไดสง

– สามารถใชกบตะกรบขนาดใหญ

ได

– คาบารงรกษาตาและการเปลยน

ชนสวนทาไดในเวลาอนสน

• ลกษณะของ Stoker ทด

– สามารถเผาไหมเชอเพลงทม

คณภาพตางกนไดอยางม

ประสทธภาพ

– สามารถปรบการทางานตามภาระ

(load) ทเปลยนแปลงได

– ผควบคมเครองสามารถสงเกตการ

เผาไหมของเชอเพลงในเตาได

– ควบคมแบบอตโนมตได


• ระบบ underfeed firing

15


• ระบบ underfeed firing

16 ใหอตราการเผาไหมเชอเพลงประมาณ 245 kg/m3 hr


• ระบบ overfeed firing

17


• ระบบ overfeed firing : travelling grate

18


• ระบบ overfeed firing : travelling grate

19


• ระบบ overfeed firing : stationary grate stoker

20


• ระบบ overfeed firing : vibrating grate stoker

21


• ระบบ overfeed firing : spreader stoker

22

ระบบ moving bed : pulverized bed combustion

23

FLUIDIZED BED COMBUSTION

24

FLUIDIZED BED COMBUSTION

25

การเกดมลพษและแนวทางการลดและควบคมมลพษ

• แกสคารบอนมอนอกไซดและสารไฮโดรคารบอนทเผาไหมไมหมด

– มสาเหตหลกมาจากการเผาไหมทไมสมบรณเนองจากชวมวลมความชนมากเกนไป ท าใหอณหภมทใชเผาไหมต า

– แนวทางในการลดมลพษ

• การลดความชนของชวมวลใหมากทสดกอนเขาส

กระบวนการเผาไหม

• ใชขนาดชวมวลทเหมาะสมกบเตาเผาเพอใหเกดการเผาไหมทสมบรณ

26


• แกสไนโตรเจนออกไซด

– การควบคมการเผาไหมใหเกด Nox นอยทสด

• การควบคมปรมาณอากาศเกนพอ

• การใชระบบเผาไหมหลายขนตอน (staged combustion)

• การน าความรอนจากแกสเผาไหมทงกลบมาใชในระบบ (flue gas recirculation)

• ก าจดแกสซลเฟอรออกไซด

– การเตมปนขาวเพอจบแกสซลเฟอรออกไซด (SOx) ในระบบเผาไหมแบบฟลอไดซเบด

– การก าจดแกสซลเฟอรออกไซดจากแกสเผาไหมทง (flue gas) โดยใชกระบวนการ Flue gas desulfurization หรอ FGD

27


• ฝ นละออง

– ไซโคลน

• ดกจบอนภาคหรอฝ นทมขนาดใหญกวา 5 ไมโครเมตรขนไป

• ประสทธภาพ ขนอยกบขนาดของไซโคลนและขนาดของอนภาค

• คาบ ารงรกษาต า

• การท างานไดประสทธภาพสงโดยเฉพาะเมออนภาคมขนาดใหญ

• ไมสามารถดกจบอนภาคทมขนาดเลกหรอฝ น

– ถงกรอง

• ประสทธภาพสง แตคาเดนระบบสง

– เครองดกจบอนภาคแบบไฟฟาสถตย (ESP)

• มประสทธภาพสงมาก

• สามารถดกจบฝ นหรออนภาคขนาดเลกมากได (ขนาดอนภาคตงแต 0.01 – 1 ไมโครเมตร)

• ขอเสยคอมราคาแพง และใชพลงงานมาก28

ปญหาทเก ยวของกบขเถาของชวมวล

• ปญหา fouling

29



30



31



32


• ปญหา agglomeration

33


• การกดกรอน (Corrosion)

34


• การกดกรอน (Corrosion)

35

วฏจกรไอน าและการใชประโยชน

• วฏจกรไอน า

• การผลตไฟฟาและความรอนรวม

36

วฏจกรไอน า

37


• ประสทธภาพในการเปลยนพลงงาน

38


• ประสทธภาพในการเปลยนพลงงาน

39


• หลกการของหมอไอน า

40


• การเพมประสทธภาพเชงความรอนของหมอไอน า

41



42



43


• ประเภทของหมอไอน า

44


• หมอไอน าแบบหลอดไฟ

45


• หมอไอน าแบบหลอดไฟ

46


• หมอไอน าแบบหลอดน า

47


• หมอไอน าแบบหลอดน า

48


• หมอไอน าแบบหลอดน าแบบทอตรง

49


• หมอไอน าแบบหลอดน าแบบทอโคง

50


• หมอไอน าแบบตางๆ

51



52



53



54



55



56



57


• หมอไอน าแบบ package boiler

58


• เครองจกรไอน า (Steam engine)

59


• Steam turbine

60


• Steam turbine

61


• Steam turbine

62


• Steam turbine

63

การผลตไฟฟาและความรอนรวม

• co-generation

64


• co-generation

65


• ประเภทของ co-generation

66


• ประเภทของ co-generation

67

การออกแบบและด าเนนการ

• การออกแบบและด าเนนการอยางมประสทธภาพ

• การบ ารงรกษา

• ขอค านงดานความปลอดภย

• กรณศกษาระบบเผาไหมชวมวลเชงอตสาหกรรมในประเทศไทย (ขนาดนอยกวา 10 เมกกะวตต)

68

การเดนเครองและการควบคมระบบ (Operation and control system)

• การเร มเดนระบบ (Start up operation)

– เมอกงหน (turbine) เรมเดนระบบครงแรก อณหภมของชนสวนภายในกงหนจะเพมจากอณหภมหองจนมอณหภมสงขนมากกวา 538 องศาเซลเซยส ในขนตอนนความรอนตองกระจายสม าเสมอตลอดทวกงหน

– เพอปองกนชนสวนของกงหนเสยหายจากการทขยายตวไมสม าเสมอกน ในการเดนเครองกงหนใหมประสทธภาพ จะตองรกษาชองวางทชดกน (close tolerance) ภายในกงหน ดงนนตองมการตดตงอปกรณควบคมทเรยกวา turbine supervisory instrument ซงจะตดตงอยในหองควบคม (control room) หรออยขางตวกงหนกได เพอใหพนกงานควบคมสามารถตรวจสอบอณหภมระหวางการขยายตว

– การหมนตรวจสอบอปกรณจะชวยใหทราบปญหาไดลวงหนาและท าใหการท างานไมตดขด พนกงานควบคมทมความช านาญจะตองสามารถคาดการณถงปญหาลวงหนาไดและพรอมทจะแกไขไดอยางทนทวงท

69


• การเปลยนแปลงภาระ (Load change)

– “load change” หรอการเปลยนแปลงภาระ การเพมหรอลดภาระ ตามความตองการของศนยควบคมระบบไฟฟา

– การท างานของ (governor) โดยการเพมหรอการลดการเปด/ปดของวาลวควบคม (control valve)ตางๆ เชน วาลวปรบอตราปอนน า อตราปอนเชอเพลง และ อตราการไหลของอากาศ ซงขนอยกบสภาพของโรงไฟฟาแตละแหง โดยปกตอตราการเปลยน load จะอยทประมาณ 4-5 เมกะวตตตอนาท

– ในระหวางการเปลยน load พนกงานคมเครองจะตองตรวจสอบอตราการไหลของไอน า อตราปอนน า อตราการปอนเชอเพลง และอตราการปอนอากาศ เพอใหแนใจวาระบบไดถกปรบ load ไดอยางถกตอง

– ถาตรวจสอบพบวาคาทก าลงเปลยนแปลงระหวางการปรบแตง load มแนวโนมผดปกต พนกงานควบคมจะตองคอยปรบแตงคาใหเขาสภาวะปกตเรวทสด หากไมสามารถปรบใหเขาสภาวะปกตได ตองอาศยความร เกยวกบวฏจกรไอน า(steam cycle) เขามาใชในระหวางการควบคมการท างานของระบบ

70


• การปดระบบ (Shutdown operation)

– ขนตอนการปดระบบ (shutdown) คลายกบการเรมเดนเครอง (startup) แตจะตรงขามกน

– การปดระบบจะตองท าใหกงหนเยนลงอยางชาๆ

– ส าหรบสวนอนๆ พนกงานควบคมจะตองตรวจสอบเพอใหแนใจวา turning gear ท างานไดอยางถกตองและ control valve เรมปดอยางชาๆ เพอลด load ของ unit ในขณะเดยวกน ระหวางการปดระบบ drain valves จะถกเปดเพอไมใหมการสะสมของน าทควบแนนในกงหน ในทกขนตอนของการด าเนนงานพนกงานควบคมจะตองตรวจดturbine supervisory instruments อยางสม าเสมอและตองหมนตรวจสอบระบบน ามนหลอลน (lube oilsystem) เพอใหแนใจวามน ามนเขาไปหลอเลยงตาม bearing ตางๆอยางเพยงพอ

– แมวากงหนจะหยดหมนแตturbine shaft ยงตองถกหมนตอดวย turning gear อยางชาๆ ดวยความเรวคงท จนกระทงกงหนนนเยนตวลงอยางสม าเสมอ

71

ปญหาทมกเกดข นระหวางเดนระบบเผาไหมและแนวทางปองกนแกไข

• เตาระเบด (Furnace explosions)

72



73



74


• ระดบน าในหมอไอน าลดหรอเพมอยางรวดเรว

– ถาทอแตกขณะเดนระบบ ระดบน าจะลดลงอยางรวดเรว น ารอนจะทะลกเขาไปในเตาเกดการเปลยนสภาพเปนไอน า (flash) พดพาออกไปยงปลอง (stack) ในสถานการณเชนนพนกงานควบคมเครองจะตองดบเตาและหยดเครองทนท

– การปอนน าทขาดตอน ซงจะท าใหระดบน าในถงกกเกบ (drum) ลดลงอยางรวดเรวภายใน 2-3 นาท

• สาเหตมาจากการท างานของปม (boiler feed pump trip) หรอวาลวควบคมการอตราการไหลของน า (feed water control valve) ท างานผดปกต

• จะตองแกไขใหกลบสสภาพปกตทนท หากไมสามารถปรบใหสสภาวะปกตไดตองหยดการจายน ามนเขาเตาเผา

– ระดบน าในหมอไอน าเพมขน ระบบ “high water level trip” ชวยปองกนไมใหน าปนไปกบไอน าทจะเขาไปในกงหน ทงนเพอปองกนไมใหกงหนเสยหาย

75


• ขดจ ากดของอณหภมโลหะทใชท าหมอไอน า (Boiler metal temperature limitations)

76


• ขดจ ากดของอณหภมโลหะทใชท าหมอไอน า (Boiler metal temperature limitations)

77


• การเพมความดนไอน า (Steam pressure raising)

78

การบ ารงรกษา

• การตรวจสอบสภาพทางกายภาพ

– การตรวจสอบสภาพการสกกรอนของสวนตางๆของอปกรณ เชน ทอทางออก และปลองของอปกรณเผาท าลาย ทงนเนองจากกรดไฮโดรคลอรก (HCl)

• การสงเกตดวยตา

– กรณมควนด าเกดขนบรเวณทอเผาแกสไอเสย แสดงวาการเผาไหมของเชอเพลงเกดไมสมบรณ

• การสงเกตปลอง by pass

– หากพบควนหรอมการรวไหลของสารใดๆ ทางปลอง by pass แสดงวาระบบเผาไหมหลกมความผดปกต

• การบนทกอณหภมของการเผาไหม

– อปกรณในระบบเผาไหมสวนใหญตองท าการบนทกอณหภมตามจดตางๆ อยางตอเนอง โดยเฉพาะบรเวณปลองไอเสย หรอทอแกสทง

79


80

• ชวงเรมเดนระบบ (start up)

– ตรวจวาหวเผาและหวฉดมขนาดถกตองหรอไม

– ตดตงเครองสงอากาศ (เปดเครองเปาลม) โดยตองมนใจวาไมมไอน าหรอแกสกอนทจะเรมจดไฟ

– ตองแนใจวาเปลวไฟจากตวจดไฟอยหนาหวฉด

– เปดตวจายน ามน (ทถกท าใหรอนแลว) กอนทจะจดไฟ ใหระบายน ามนทเยนแลวออกไปเสยกอน

• ชวงด าเนนงาน

– ตรวจสอบอณหภมน ามนทถกตองบรเวณปลายหวเผา (โดยเทยบความหนดกบตารางอณหภม)

– ตรวจความดนอากาศของเตาเผา

– ตรวจวามน ามนหยดในบรเวณใกล ๆ กบหวเผาหรอไม

– ตรวจดการลกของเปลวไฟวานอยหรอมาก

– ตรวจต าแหนงทตงของหวเผา (ตองไมใหเปลวไฟไปถงผนงทนความรอนหรอมประกายไฟ)

– ปรบความสงของเปลวไฟใหเหมาะกบสภาพ (ตองใหแนใจวาเปลวไฟไมลามไปนอกเตาเผา)


81

• ชวงเปลยนแปลง load

– - ใหปรบวาลวอากาศและวาลวน ามนไปพรอมๆ กน (ถาเปนเตาเผาทปรบไดอตโนมต ใหปรบคนโยกปรบอตโนมต

– อยาปรบเฉพาะวาลวในทอน ามน

– ใหปรบหวเผาและจานควบคมอากาศ เพอใหควนทออกจากปลองเปนส

น าตาลออนและมแกสคารบอนไดออกไซดอยางนอยรอยละ 12

• ชวงปดเตาเผา (shutdown)

– ใหปดทอสงน ามนกอน

– หลงจากนน 2-3 วนาท ใหปดเครองเปาลม (ตองแนใจกอนวาไมมแกสอยในหองเผาไหมแลว)

– อยาใหหวฉดทหวเผาโดนความรอนจากเตาเผา (เมอปดน ามนแลวใหน าหวฉด/หวเผา ออก หรอใหสอดแผนฉนวนกนความรอนมาใสกนไวระหวางหวฉดและเตาเผา)

กรณศกษาระบบเผาไหมชวมวลเชงอตสาหกรรมในประเทศไทย (ขนาดนอยกวา 10 เมกกะวตต)

• กรณศกษาระบบเผาไหมดวยเตาเผาแบบเบดนง

82



83



84


• กรณศกษาระบบเผาไหมดวยเตาเผาแบบฟลอไดซเบด

85



86



87



88


• กรณศกษาระบบเผาไหมดวยเตาเผาแบบลอยตว

89


• กรณศกษาระบบเผาไหมดวยเตาเผาแบบลอยตว

90

ปญหาทางเทคนคทมกจะเกดขนและแนวทางการแกปญหา

• ปญหาจากเชอเพลงมความชนสง

91

ปญหาทางเทคนคทมกจะเกดขนและแนวทางการแกปญหา

• ปญหา fouling/agglomeration

• 1. การออกแบบใหต าแหนงของทอ superheater อยในโซนอณหภมแกสไอเสยทสารประกอบอลคาไล-คลอไรดอยในสภาวะของแขง หรอต ากวาประมาณ 650 องศาเซลเซยส

• 2. โดยทวไปกระบวนการทใชในการก าจด fouling ในหมอไอน าในอตสาหกรรมใชวธการกระแทกใหหลดดวยไอน า (soot blowing) ทดงมาจากไอน าทผลตไดจากระบบหมอไอน า ถงแมวาวธการกระแทกดวยไอน าจะมประสทธภาพดแตสามารถก าจดไดเฉพาะเถาทกอตวกนอยางหลวมๆ (loose deposits) ไมสามารถก าจดเถาทกอตวกนอยางแขงแรง (hard deposits) ได

• 3. การใชโลหะแบบพเศษทมคณสมบตตานการกดกรอนส าหรบทอ superheater เชน austenitic stainless steels

• 4. การเผาไหมรวมกบเชอเพลงทมสดสวนองคประกอบซลกา (Si) และอลมนา (Al) สง หรอเตมสารเตมแตง (additive) เพอลดการเกดสารประกอบคลอไรดและเพมอณหภมการหลอมตวของเถา

• 5. การก าจดคลอรนออกจากเชอเพลงกอนเผาไหม เชน การลางดวยน ารอนทอณหภมประมาณ 90 องศาเซลเซยส เพอก าจดคลอรน (สวนทสามารถละลายน าได)92

ระบบกระบวนการเผาไหม้...ระบบกระบวนการเผาไหม...

Documents