Transcript บทที่ 3 ระบบความร้อนและอุปกรณ์ที่ใช้ไอน้ำ

ระบบความร้อนและอุปกรณ์ทใ่ี ช้ไอน้า
1.1 ระบบหม้ อไอนำ้
1.1.1 โครงสร้ ำงของหม้ อไอนำ้
1.1.2 ประเภทของหม้ อไอนำ้
1.1.3 ควำมจุ (Capacity) กับประสิทธิภำพของหม้ อไอนำ้
1.1.4 อุปกรณ์ เสริมที่สำคัญของหม้ อไอนำ้
1.1.5 กำรควบคุมคุณภำพนำ้ ของหม้ อไอนำ้
1.1.6 กำรบำรุ งรักษำหม้ อไอนำ้
หม้ อไอนำ้ (Boiler)
เป็ นอุปกรณ์ ท่ ีทำงำนด้ วยกำรเผำไหม้ เชือ้ เพลิง แล้ วถ่ ำ ยเทควำม
ร้ อนที่เกิดขึน้ ให้ กับนำ้ ในภำชนะอัดควำมดัน เพื่อกำเนิดไอนำ้ ที่มีควำมดัน
และอุณหภูมิท่ กี ำหนด
1.1.1 โครงสร้ ำงของหม้ อไอนำ้
ส่ วนประกอบของหม้ อไอนำ้
 ภำชนะอัดควำมดันสำหรับบรรจุนำ้ และไอนำ้ (ตัวหม้ อไอนำ้ )
 อุปกรณ์ เผำไหม้ สำหรับเผำไหม้ เชือ้ เพลิง
 เตำไฟ
 Economizer
 Air Preheater สำหรับนำควำมร้ อนทิง้ ในก๊ ำซไอเสียกลับมำใช้ งำน
 Super Heater
 Reheater สำหรับเพิ่มอุณหภูมิของไอนำ้ ให้ สูงขึน้ ไปอีก
 มีอุปกรณ์ ควบคุมหม้ อไอนำ้ อัตโนมัตหิ รือมีอุปกรณ์ ควำมปลอดภัยต่ ำงๆ
1.1.2 ประเภทของหม้ อไอนำ้
1. Cylindrical boiler




vertical boiler
flue boiler
fire tube boiler
flue & fire tube boiler
2. Water tube boiler
 natural circulation boiler
 forced circulation boiler
 once-through boiler
3. Special Boiler



หม้ อไอนำ้ เชือ้ เพลิงพิเศษ
หม้ อไอนำ้ ของเหลวพิเศษ
fluidized bed boiler
 waste-heat boiler
 cast iron boiler
1.1.2.1 Cylindrical Boiler
ข้ อดี-ข้ อเสีย ของ Cylindrical Boiler
ข้ อดี
 โครงสร้ ำงไม่ ซับซ้ อน
 กำรบังคับควบคุม-เดินเครื่ องทำได้ สะดวก
 ต้ นทุนเครื่ องจักรค่ อนข้ ำงถูก
 กินพืน้ ที่ตดิ ตัง้ น้ อย
 หำกปริมำณกำรใช้ ไอนำ้ เปลี่ยนไป ควำมดันไอนำ้ ก็จะเปลี่ยนแปลงไปน้ อย
ข้ อเสีย
 ไม่ เหมำะสำหรั บกำเนิดไอนำ้ ควำมดันสูง
 ไม่ เหมำะสำหรั บกำเนิดไอนำ้ ปริมำณมำก
 ใช้ เวลำนำนนับตัง้ แต่ เริ่มเดินเครื่ องจนสำมำรถกำเนิดไอนำ้ ตำมที่กำหนดได้
1.1.2.2 Water Tube Boiler
ข้ อดีของ Water Tube Boiler
 สำมำรถออกแบบให้ มีท่อนำ้ จำนวนมำก จึงมีพนื ้ ที่ถ่ำยเทควำมร้ อนมำก
และสำมำรถสร้ ำงหม้ อไอนำ้ ขนำดใหญ่ ได้
 สำมำรถออกแบบหม้ อไอนำ้ ให้ ท่อนำ้ และ drum มีเส้ นผ่ ำนศูนย์ กลำงขนำด
เล็กกว่ ำหม้ อไอนำ้ แบบอื่นๆ จึงเหมำะกับกำรกำเนิดไอนำ้ ควำมดันสูง
 สำมำรถออกแบบให้ ท่อนำ้ เรี ยงกันอย่ ำงหนำแน่ นในก๊ ำซเผำไหม้ จึงสำมำรถ
กำเนิดไอนำ้ ได้ จำนวนมำกต่ อพืน้ ที่ถ่ำยเทควำมร้ อนหนึ่งหน่ วย
 มีควำมยืดหยุ่นในกำรจัดเรี ยงท่ อนำ้ สูง จึงสำมำรถออกแบบรู ปร่ ำงของ
ห้ องเผำไหม้ และหม้ อไอนำ้ ได้ อย่ ำงอิสระมำกขึน้
 สำมำรถรั กษำประสิทธิภำพของหม้ อไอนำ้ ให้ อยู่ในระดับสูงได้
ข้ อเสียของ Water Tube Boiler
 เนื่องจำกนำ้ ในหม้ อจะไหลผ่ ำนท่ อนำ้ ซึ่งมีขนำดเล็ก จึงต้ องใช้ นำ้ ที่มีคุณภำพสูง
และต้ องมีระบบบำบัดนำ้ ที่ดี
 เทียบกับพืน้ ที่ถ่ำยเทควำมร้ อน ส่ วนที่เป็ นนำ้ จะมีขนำดเล็กแต่ กำเนิดไอนำ้ ใน
ปริมำณมำก ดังนัน้ เมื่อภำระไอนำ้ เปลี่ยนแปลงไป ควำมดันและอุณหภูมขิ อง
ไอนำ้ จะเปลี่ยนแปลงค่ อนข้ ำงมำก
 เนื่องจำก drum มีขนำดเล็ก พืน้ ที่ผิวนำ้ จะมีขนำดเล็กเทียบกับส่ วนที่เป็ นนำ้
ดังนัน้ จึงเกิด priming ได้ ง่ำย
 มีโครงสร้ ำงซับซ้ อน ต้ องใช้ ควำมระมัดระวังในกำรใช้ งำน
เปรียบเทียบ cylindrical boiler กับ water tube boiler
ข้ อดี
ข้ อเสีย





 ไม่ เหมำะสำหรับกำเนิดไอนำ้ ควำมดันสูง
 ไม่ เหมำะสำหรับกำเนิดไอนำ้ ปริมำณมำก
 ใช้ เวลำนำนนับตัง้ แต่ เริ่มเดินเครื่ องจน
สำมำรถเนิดไอนำ้ ตำมที่กำหนดได้
โครงสร้ ำงไม่ ซับซ้ อน
กำรบังคับควบคุม-เดินเครื่ องทำได้ สะดวก
ต้ นทุนเครื่ องจักรค่ อนข้ ำงถูก
กินพืน้ ที่ตดิ ตัง้ น้ อย
หำกปริมำณกำรใช้ ไอนำ้ เปลี่ยนไป ควำม
ดันไอนำ้ ก็จะเปลี่ยนแปลงไปน้ อย
1.1.2.3 Special Boiler
Fluidized Bed Boiler
Waste Heat Boiler
ประสิทธิภำพของหม้ อไอนำ้
ประสิทธิภำพของหม้ อไอนำ้ แสดงได้ ด้วยปริมำณควำมร้ อนที่ต้องใช้
ในกำรกำเนิดไอนำ้ หำรด้ วยปริมำณควำมร้ อนที่เกิดขึน้ ในกำรเผำไหม้ สมบูรณ์
ของเชือ้ เพลิงที่ใช้ ไป
1 
โดยที่
h0
h1
W
G
HL
W (h 1  h 0 )
GH
L
คือ เอนทัลปี ของนำ้ เลีย้ ง [kJ/kg]
คือ เอนทัลปี ของไอนำ้ ที่กำเนิด[kJ/kg]
คือ ปริมำณไอนำ้ ของหม้ อไอนำ้ [kg/h]
คือ ปริมำณเชือ้ เพลิงที่ใช้ ไป [kg/h]
คือ ค่ ำควำมร้ อนต่ำของเชือ้ เพลิง [kJ/kg]
ควำมร้ อนสูญเสียในหม้ อไอนำ้
 ควำมร้ อนสูญเสียในก๊ ำซไอเสีย
 ควำมร้ อนสูญเสียจำกกำรเผำไหม้ ไม่ สมบูรณ์
 ควำมร้ อนสูญเสียจำกเชือ้ เพลิงที่ไม่ เผำไหม้ เช่ น เขม่ ำ
 ควำมร้ อนสูญเสียจำกกำรแผ่ รังสี
 ควำมร้ อนสูญเสียอื่นๆ เช่ น blow down หรือ drain ของนำ้ ในหม้ อ
ไอนำ้ หรือจำกไอนำ้ รั่ว ฯลฯ
1.1.3 อุปกรณ์ เสริมที่สำคัญของหม้ อไอนำ้
Superheater
เครื่ อง superheater ประกอบด้ วยท่ อสำหรั บให้ ควำมร้ อนไอนำ้ และเฮด
เดอร์ สำหรั บมัดรวมท่ อเหล่ ำนีเ้ ข้ ำด้ วยกัน เครื่ อง superheater แบ่ งออกตำม
ควำมสัมพันธ์ ของทิศทำงกำรไหลของไอนำ้ และก๊ ำซเผำไหม้ ได้ เป็ นแบบ parallel flow
แบบ reverse flow และแบบ mixed flow
Reheater
ทำให้ ไอนำ้ ซึ่งมีสภำพใกล้ เคียงกับไอนำ้ อิ่มตัว กลับไปเป็ นไอดงอีกครั ้ง และ
นำไปขยำยตัวที่กังหันไอนำ้ ซึ่งจะช่ วยเพิ่มประสิทธิภำพของระบบ และป้องกัน
กำรผุ ก ร่ อนของใบพั ด กั ง หั น ไอน ำ้ เนื่ อ งจำกไอน ำ้ ชื น้ อุ ป กรณ์ นี ้มี โ ครงสร้ ำง
เหมือนกับ superheater
Economizer
Economizer เป็ นอุปกรณ์ ท่ นี ำควำมร้ อนทิง้ ในก๊ ำซเผำไหม้ ท่ ผี ่ ำน
superheater และ reheater มำแล้ วกลับมำใช้ ในกำรอุ่นนำ้ เลีย้ งหม้ อไอนำ้
Air Preheater
เครื่ อง air preheater เป็ นอุปกรณ์ นำควำมร้ อนทิง้ มำใช้ ใหม่ โดยใช้ ค วำม
ร้ อนทิง้ ในก๊ ำซท่ อไอเสี ยมำอุ่ น อำกำศสำหรั บกำรเผำไหม้ ในหม้ อไอน ำ้ กำรทำให้
อำกำศสำหรั บเผำไหม้ มีอุณหภูมสิ ูง จะทำให้ เชือ้ เพลิงติดไฟง่ ำยขึน้ และประสิทธิภำพ
กำรเผำไหม้ สูงขึน้ ส่ วนใหญ่ จะติดตัง้ ไว้ หลังจำก enonomizer
1.1.4 กำรควบคุมคุณภำพนำ้ ของหม้ อไอนำ้
1.1.4.1 กำรบำบัดนำ้ ของหม้ อไอนำ้
 กำรบำบัดนำ้ นอกหม้ อไอนำ้
 กำรบำบัดนำ้ ภำยในหม้ อไอนำ้
1.1.4.2 ควำมเสียหำยที่เกิดจำกคุณภำพนำ้ และมำตรกำรป้องกัน
 กำรผุกร่ อน
 กำรเกิดตะกรั น
 carry over