Steam Drum - Part I (Steam separator)
วัตถุประสงค์หลัก
: เพื่อใช้ เป็นที่กักเก็บไอน้ำ หรือ เป็นที่อยู่ของไอน้ำ และแยกส่วนของ ไอ ออกจาก ส่วนผสม (ไอน้ำ+น้ำ) ในขณะที่พร้อมจะรอจ่ายไอน้ำ เพื่อนำไปใช้งาน ไอน้ำก็จะถูกจ่ายออกไปจากตัว steam drum นั่นเอง (โดยทันทีที่มี load หรือ ภาระกรรมทางไอน้ำ ไอน้ำก็จะถูกจ่าย และ ทันทีที่ไม่มี load ไอน้ำก็จะถูกเก็บ ในพื้นที่ steam drum รอเวลาถัดไป) และจากการที่ steam drum จะเป็นที่อยู่ของไอน้ำ จึงทำให้เกิดวัตถุประสงค์รอง ตามมาในหลายข้อ ได้แก่
: เพื่อใช้ เป็นที่กักเก็บไอน้ำ หรือ เป็นที่อยู่ของไอน้ำ และแยกส่วนของ ไอ ออกจาก ส่วนผสม (ไอน้ำ+น้ำ) ในขณะที่พร้อมจะรอจ่ายไอน้ำ เพื่อนำไปใช้งาน ไอน้ำก็จะถูกจ่ายออกไปจากตัว steam drum นั่นเอง (โดยทันทีที่มี load หรือ ภาระกรรมทางไอน้ำ ไอน้ำก็จะถูกจ่าย และ ทันทีที่ไม่มี load ไอน้ำก็จะถูกเก็บ ในพื้นที่ steam drum รอเวลาถัดไป) และจากการที่ steam drum จะเป็นที่อยู่ของไอน้ำ จึงทำให้เกิดวัตถุประสงค์รอง ตามมาในหลายข้อ ได้แก่
วัตถุประสงค์รอง
: เพื่อใช้สำหรับ ติดตั้งอุปกรณ์ หรือ เครื่องมือ สำหรับ แยกส่วนของ ไอน้ำ,steam กับ (น้ำ+ไอน้ำ),steam-water mixture ออกจากกัน (steam separator) ก่อนที่จะนำไอน้ำออกไปใช้งาน ในลำดับถัดไป ไม่ว่าจะเป็นกระบวนการผลิต, ไปเข้า super heater ต่อ, ไปเข้า turbine ต่อไป เป็นต้น เพราะเราไม่ต้องการให้ น้ำ ปะปน ไปกับไอน้ำ ถูกต้องหรือไม่ครับ คือป้องกัน carryover ตามมาอีก ดังนั้นในบางรูปแบบของ drum จึงต้องมีตัวช่วยนั่นเอง
: เพื่อใช้สำหรับ ติดตั้งอุปกรณ์ หรือ เครื่องมือ สำหรับแยก สิ่งไม่พึงประสงค์ต่างๆ เช่น สารปนเปื้อน สารแขวนลอย เศษขี้สนิม เศษสิ่งสกปรก blab bla bla (โดยพวกความหนาแน่น/ความเข้มข้นสูง ก็จะออกไปทาง blowdown line) ที่สามารถ ปะปนมาในระบบ ออกจากไอน้ำ ก่อนที่จะนำไอน้ำออกไปใช้งาน ในลำดับถัดไป
: Steam drum เป็นพื้นที่สำหรับ ระบบน้ำของหม้อไอน้ำ ทั้งน้ำเข้า จากทาง feed water line รวมถึง riser และน้ำวิ่งออก downcomer เพื่อที่จะรักษาระดับของ circulation ratio เอาไว้สำหรับหม้อไอน้ำ หรือ สามารถกล่าวได้ว่า เป็นส่วนหนึ่งของวงจร การไหลวนของระบบน้ำในหม้อไอน้ำ หรือ boiler feed water ตามที่นิยมเรียก
: Steam drum เป็นพื้นที่สำหรับ ระบบบำบัดน้ำด้วยเคมี หรือ chemical treatment สำหรับน้ำ ที่พร้อมวิ่งเข้าระบบน้ำ ในหม้อไอน้ำ (บ้านเรา ส่วนใหญ่ ที่นิยมคือ อัดฟอสเฟส เข้าไป mix/ผสม กันใน steam drum นั่นล่ะครับ) เพื่อนชาวอเมริกันของผู้เขียน มักจะเรียกส่วนนี้ว่าเป็น Chemical feed line นั่นเองครับ
: เพื่อใช้สำหรับ ติดตั้งอุปกรณ์ หรือ เครื่องมือ สำหรับ แยกส่วนของ ไอน้ำ,steam กับ (น้ำ+ไอน้ำ),steam-water mixture ออกจากกัน (steam separator) ก่อนที่จะนำไอน้ำออกไปใช้งาน ในลำดับถัดไป ไม่ว่าจะเป็นกระบวนการผลิต, ไปเข้า super heater ต่อ, ไปเข้า turbine ต่อไป เป็นต้น เพราะเราไม่ต้องการให้ น้ำ ปะปน ไปกับไอน้ำ ถูกต้องหรือไม่ครับ คือป้องกัน carryover ตามมาอีก ดังนั้นในบางรูปแบบของ drum จึงต้องมีตัวช่วยนั่นเอง
: เพื่อใช้สำหรับ ติดตั้งอุปกรณ์ หรือ เครื่องมือ สำหรับแยก สิ่งไม่พึงประสงค์ต่างๆ เช่น สารปนเปื้อน สารแขวนลอย เศษขี้สนิม เศษสิ่งสกปรก blab bla bla (โดยพวกความหนาแน่น/ความเข้มข้นสูง ก็จะออกไปทาง blowdown line) ที่สามารถ ปะปนมาในระบบ ออกจากไอน้ำ ก่อนที่จะนำไอน้ำออกไปใช้งาน ในลำดับถัดไป
: Steam drum เป็นพื้นที่สำหรับ ระบบน้ำของหม้อไอน้ำ ทั้งน้ำเข้า จากทาง feed water line รวมถึง riser และน้ำวิ่งออก downcomer เพื่อที่จะรักษาระดับของ circulation ratio เอาไว้สำหรับหม้อไอน้ำ หรือ สามารถกล่าวได้ว่า เป็นส่วนหนึ่งของวงจร การไหลวนของระบบน้ำในหม้อไอน้ำ หรือ boiler feed water ตามที่นิยมเรียก
: Steam drum เป็นพื้นที่สำหรับ ระบบบำบัดน้ำด้วยเคมี หรือ chemical treatment สำหรับน้ำ ที่พร้อมวิ่งเข้าระบบน้ำ ในหม้อไอน้ำ (บ้านเรา ส่วนใหญ่ ที่นิยมคือ อัดฟอสเฟส เข้าไป mix/ผสม กันใน steam drum นั่นล่ะครับ) เพื่อนชาวอเมริกันของผู้เขียน มักจะเรียกส่วนนี้ว่าเป็น Chemical feed line นั่นเองครับ
Fluid flow ใน steam drum แบบเบสิค
|
หากมองแบบ Control volume พิจารณา mass เข้า/ mass ออก
Mass เข้า = Feed water (สถานะ liquid) + Raiser (สถานะ liquid + ไอ) + Chemical feed Mass ออก = main steam (สถานะไอ) + downcomer (สถานะ liquid) |
กลไก การทำงานของ steam drum
หลังจากที่พวกเรา ทราบถึง วัตถุประสงค์ต่างๆ ของเจ้า steam drum เรียบร้อยแล้ว ทีนี้ เราจะมาดูหลักการทำงานของมัน ที่ค่อนข้างจะเป็น mechanic มากครับ โดยพิจารณาหลักการ แยก steam ออกจาก steam-water mixer ในตัว drum จะอาศัยหลักการที่ว่า ส่วนของ steam ที่ความหนาแน่นต่ำ จะอยู่ด้านบน ส่วนของความหนาแน่นสูง จะอยู่ด้านล่าง หรือ ใช้หลักการของ gravity separation ในการแยกไอน้ำออกมา ตัวที่หนักจะจม ตัวที่เบาก็จะลอยขึ้นสู่ที่สูง
และนี่คือ พื้นฐาน หรือ basic concept ของ Natural gravity separation โดยอาศัยหลักการของอุณหพลศาสตร์ พวกเรา พิจารณา steam property พวกเรา เปิดตาราง A5 Thermodynamic(Saturated steam-Pressure) ไปพร้อมๆกับนายช่างครับ
หลังจากที่พวกเรา ทราบถึง วัตถุประสงค์ต่างๆ ของเจ้า steam drum เรียบร้อยแล้ว ทีนี้ เราจะมาดูหลักการทำงานของมัน ที่ค่อนข้างจะเป็น mechanic มากครับ โดยพิจารณาหลักการ แยก steam ออกจาก steam-water mixer ในตัว drum จะอาศัยหลักการที่ว่า ส่วนของ steam ที่ความหนาแน่นต่ำ จะอยู่ด้านบน ส่วนของความหนาแน่นสูง จะอยู่ด้านล่าง หรือ ใช้หลักการของ gravity separation ในการแยกไอน้ำออกมา ตัวที่หนักจะจม ตัวที่เบาก็จะลอยขึ้นสู่ที่สูง
และนี่คือ พื้นฐาน หรือ basic concept ของ Natural gravity separation โดยอาศัยหลักการของอุณหพลศาสตร์ พวกเรา พิจารณา steam property พวกเรา เปิดตาราง A5 Thermodynamic(Saturated steam-Pressure) ไปพร้อมๆกับนายช่างครับ
10 bar(g) ที่ Saturated temp 179.1 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 5.051 kg/ลบ.ม.
20 bar(g) ที่ Saturated temp 211.4 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 9.901 kg/ลบ.ม.
30 bar(g) ที่ Saturated temp 232.7 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 14.70 kg/ลบ.ม.
50 bar(g) ที่ Saturated temp 263.9 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 25.35 kg/ลบ.ม.
75 bar(g) ที่ Saturated temp 290.5 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 39.47 kg/ลบ.ม.
100 bar(g) ที่ Saturated temp 311.1 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 55.32 kg/ลบ.ม.
20 bar(g) ที่ Saturated temp 211.4 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 9.901 kg/ลบ.ม.
30 bar(g) ที่ Saturated temp 232.7 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 14.70 kg/ลบ.ม.
50 bar(g) ที่ Saturated temp 263.9 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 25.35 kg/ลบ.ม.
75 bar(g) ที่ Saturated temp 290.5 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 39.47 kg/ลบ.ม.
100 bar(g) ที่ Saturated temp 311.1 เซลเซียส จะได้ Steam ที่ density 55.32 kg/ลบ.ม.
ยกตัวอย่าง จาก steam property นั่นคือ ในขณะที่ความดันไม่สูงมากนักใน drum (โดยประมาณ ที่ต่ำกว่า 20 bar) ความดันต่ำ ความหนาแน่นของ steam ต่ำ เมื่อความหนาแน่นต่ำ จึงทำให้การที่ steam มีโอกาสหลุดออกจากพื้นผิวด้านบนของ steam-water mixer ได้โดยง่ายนั่นเอง เพราะมันเบากว่า ถูกต้องหรือไม่ เพราะสาเหตุมาจาก ความหนาแน่นในตัว steam เป็นหลัก โดยจริงๆมันคือ หลักการเดียวกันกับ natural circulation เหมือนกันครับ
ค่อนข้างชัดเจนในตัวครับพวกเรา สำหรับ gravity separation ที่อาศัย ความหนาแน่น ของตัว steam เป็นหลัก ดังนั้นที่ พวก boiler ที่ความดัน ต่ำกว่า 20 bar พวกเราจะเห็นได้ว่า โอกาส หรือ % ที่ steam จะหลุดออก ลอยออก มีมากกว่า ใน drum ที่ ออกแบบมาสำหรับ การใช้งานที่แรงดันสูงๆนั่นเอง และนี่ก็เป็น ส่วนหนึ่ง ที่ช่วย support ว่าทำไม fire tube boiler ส่วนใหญ่ นะ ส่วนใหญ่ ถูกออกแบบมาที่ ความดันต่ำกว่า 20 bar(g) ไม่จำเป็นต้องไปมี drum เพราะด้วยตัวโครงสร้างมันเอง อยู่แล้วที่เป็นที่เก็บ steam ไปในตัว ต่างจาก water tube boiler ที่แรงดันค่อนข้างสูง 20 bar(g) ขึ้นไปในส่วนใหญ่ จึงจำเป็นต้องมีที่กักเก็บ steam เอาไว้เพื่อเตรียมนำไปใช้งาน
ค่อนข้างชัดเจนในตัวครับพวกเรา สำหรับ gravity separation ที่อาศัย ความหนาแน่น ของตัว steam เป็นหลัก ดังนั้นที่ พวก boiler ที่ความดัน ต่ำกว่า 20 bar พวกเราจะเห็นได้ว่า โอกาส หรือ % ที่ steam จะหลุดออก ลอยออก มีมากกว่า ใน drum ที่ ออกแบบมาสำหรับ การใช้งานที่แรงดันสูงๆนั่นเอง และนี่ก็เป็น ส่วนหนึ่ง ที่ช่วย support ว่าทำไม fire tube boiler ส่วนใหญ่ นะ ส่วนใหญ่ ถูกออกแบบมาที่ ความดันต่ำกว่า 20 bar(g) ไม่จำเป็นต้องไปมี drum เพราะด้วยตัวโครงสร้างมันเอง อยู่แล้วที่เป็นที่เก็บ steam ไปในตัว ต่างจาก water tube boiler ที่แรงดันค่อนข้างสูง 20 bar(g) ขึ้นไปในส่วนใหญ่ จึงจำเป็นต้องมีที่กักเก็บ steam เอาไว้เพื่อเตรียมนำไปใช้งาน
Drum แบบ เบสิค พวกเราเห็น raiser จำนวนมากกันหรือไม่ครับ ในบทความต่อไป จะเขียนกล่าว ถึงการวางตำแหน่งของ nozzle หรือ ท่อที่ต่อเข้า/ออก กับตัว drum เพราะมันมีผลกับ การออกแบบ ในส่วนของการรับแรง หรือ pressure part โดยเฉพาะในส่วนของ ความหนา steam drum ในการออกแบบนั่นเอง
ตัวนี้ operate อยู่ที่ 35-40 Bar(g) ไม่เท่าไหร่ เป็น เมด อิน ไชน่า ไม่มีความซับซ้อนอะไร สำหรับระบบเป็น Natural gravity separator ชัดเจนครับ ดังนั้น ในการออกแบบ ปัจจัยหลักๆ พวกเราต้องพิจารณา steam flow, พื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อน, แรงดัน และ ปริมาณ steam ที่เรานำไปใช้งานเป็นหลัก |
ขยับแรงดัน ขึ้นมาอีกสักนิด พวกเรา ตัวนี้อยู่ที่ 45 Bar(g) เชื้อเพลิงชีวมวล ยังคงเป็น Natural gravity separator อยู่นั่นเอง พวกเราเห็น ท่อ raiser ด้านล่างหรือไม่ การออกแบบจะต่างจาก Drum ของ HRSG ในภาพก่อนหน้านี้ โดยรายละเอียกจะกล่าวถึงในลำดับถัดไป
ส่วนท่อที่เห็นด้านขวามือพวกเราเป็นแนวยาวไป (ที่มีรูๆ) นั่น feed water มาจาก economizer นั่นเอง (โดยส่วนใหญ่ เราจะพบเห็น ในลักษณะแบบนี้ สำหรับ feed water line คือ เป็นท่อ น้ำเข้า แล้วเจาะรู ในลักษณะแบบนี้ ใครตอบได้บ้างครับ ว่าเพื่ออะไร เหตุผล?) ส่วนท่อที่ยื่นเอียงๆ โดดมาท่อเดียวนั่น คือ ท่อน้ำล้น หรือ over flow นั่นเอง |
ทีนี้พวกเราลองมองไปที่ ตัว drum ของพวกเรานะครับ ตอบคำถามกันได้แล้วว่า density ของ steam ใน drum ของพวกเรา มีค่าเท่าไหร่ มันเยอะ หรือมันน้อยครับ หาก density น้อย แน่นอนว่า โอกาส หรือ การที่ steam จะออกมาจาก ส่วนผสมของ steam-water mixture มีสูง หรือ ง่ายที่จะออกมา ตามทฤษฎีที่กล่าวไว้ข้างต้นแล้วนั้น หากแต่ในความเป็นจริงของ water tube boiler ของพวกเรา pressure ใน drum เป็นอย่างไรกันบ้างครับ 50 bar(g), 75 bar(g) หรือ 100 bar(g) ขึ้นไป ทีนี้ล่ะ เมื่อ pressure สูง density ของ steam ยิ่งมาก ยิ่งหนักขึ้น หนักขึ้นเรื่อยๆ โอกาสการแยกตัวออกมาของ steam จึงมีน้อยลง/ลดลง (ในขณะที่Boiler ผลิต steam-water mixture ออกมาใน drum ทัน แต่ steam จะแยกตัวออกมา เพื่อเตรียมไปใช้งาน ไม่ทัน) พอโอกาส ในการแยกตัวออกมาของ steam ช้าลง นั่นจึงเป็นเหตุผล ให้พวกเรา จำเป็นจะต้องมี อุปกรณ์ช่วยในการแยก steam ออกมา เพื่อการทำงานของ drum ให้มีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นนั่นเอง ดังที่พวกเรามักจะเห็น ใน drum ของ boiler พวกความดันสูงๆ ว่ามีอะไร ต่อมิอะไร มากมาย ถูกเก็บเอาไว้ในตัว steam drum นั่นล่ะครับ มันคือ เจ้าอุปกรณ์ช่วยเพิ่มความสามารถในการแยกไอ ที่ใส่เพิ่มเข้าไป
ในความหมายเชิงนัยยะคือ ตอนนี้ความดันมันสูงขึ้นนะ ทำให้ density ของ steam มันหนักขึ้น เราจะอาศัย natural gravity separator เพียงอย่างเดียว ไม่ทันกินแน่ๆ หรือหากอยากใช้ natural gravity separator เพียงอย่างเดียว เราก็ต้องเพิ่มขนาดของ พื้นที่ผิวสัมผัส steam-water mixture ให้เพิ่มขึ้น นั่นคือ ขนาด drum ต้องเพิ่มมากขึ้น diameter ใหญ่ขึ้น แน่นอนว่าความหนา เพิ่มขึ้นอีก cost เพิ่มขึ้น ดังนั้นหากเราต้องการ size เดิมของตัว drum เราจึงจำเป็นที่จะต้องมี ตัวช่วยในการ separate มาช่วยอีกแรงนั่นเอง หลายตำราของเพื่อนนายช่าง ชาวอเมริกัน จะเรียกเจ้าตัวช่วย นี้ว่า steam separator แต่โดยส่วนตัวนายช่าง มันคือ การเอาหลักการของ gravity separator มาประยุกต์ เข้ากับอุปกรณ์ทางกล หรือทาง mechanic เพื่อให้เข้ากับรูปแบบของ steam drum นั่นเอง คือ ถ้าไม่มีตัวช่วย มันก็คือ natural gravity separator แต่ถ้ามีตัวช่วย มันก็จะเรียกในชื่อที่เป็น function ของ mechanical steam separator ครับ ยิ่งเขียน ยิ่งสับสน หรือเปล่า? ไปดู รูป ดูอุปกรณ์แต่ละตัวสรุปกันก่อนครับ เวลาไปเที่ยวใน steam drum กับนายช่าง จะได้ไม่ งง เรียกชื่อถูกกัน ตอนไปเห็นของจริง
เริ่มยุ่งยากแล้วนะชีวิต พวกเรา…ถ้าจะต้มน้ำ แค่เอาไอน้ำ ไปนึ่ง ซาลาเปา คงไม่ต้องเรียนกัน ไหนๆเรียนกันมาแล้ว ก็ต้มน้ำ เอาไอน้ำ ไปปั่น steam turbine กันนะพวกเรา
ตัวช่วยตัวแรก Baffle plate separator
ใช้หลักการของ การเปลี่ยนทิศทางการไหล ในการแยก steam ออกมาจาก steam+water mixture โดยที่พวกเรา พบบ่อย ถึงบ่อยมาก จะอยู่ในรูปแบบของ plate ที่กั้น (หรือ) plate ที่แยก (หรือ) baffle plate ตามถนัดเรียก โดยมีหน้าที่หลักคือ steam+water mixture จะวิ่งตรงเข้ามา ปะทะ โดยตรงกับเจ้า baffle plate ดังนั้น เมื่อปะทะปุ๊บ จะเป็นอย่างไรครับ มองในรูปแบบของพลังงาน เมื่อมีการปะทะกับ สิ่งกีดขวาง (มีการเปลี่ยนทิศทางเกิดขึ้น) พลังงานจลน์ หรือ kinetic energy ลดลง อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ถูกต้องหรือไม่พวกเรา มันเปลี่ยนทิศทางอย่างฉับพลัน จากเดิมมา (steam+water mixture) วิ่ง หรือ ไหลมาด้วย ความเร็วที่เท่ากัน พลังงานจลนเท่ากัน พอมาชนกับ baffle plate เท่านั้นล่ะครับ ความเร็วลดลงทันที ส่วนผสมคือ steam และ water เมื่อความเร็วเปลี่ยน พลังงานจลน์เปลี่ยน ส่วนที่หนักกว่า นั่นคือ น้ำ ก็จะตกลงมาด้านล่าง(water drop)ทันที และในทางกลับกัน ส่วนที่เบากว่า ก็คือ steam ก็จะวิ่งไปในทิศทางด้านบนอย่างชัดเจน และนี่คือหลักการของ baffle plate separator
ตัวช่วยตัวที่สอง Turbo separator
Turbo separator หรือ บางตำราเรียก Cyclone separator (เพราะกลไก มันเหมือน cyclone) หรือ เพื่อนชาวอเมริกัน ในบางรัฐ เรียกว่า Vortex separator ส่วนพวกเราจะเรียกอะไร เอาที่สบายใจ เพราะทั้งหมดทั้งมวลนี้ มันคือ หลักการเดียวกัน นั่นคือ ใช้หลักการของ centrifugal force หรือ แรงหนีศูนย์กลาง หรือ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ในการแยก steam ออกจาก steam+water mixture เป็นหลักการที่ง่าย เบสิค ไม่ซับซ้อน แต่อุปกรณ์จะเยอะกว่าแบบ baffle plate separator จะว่ายุ่งยากกว่า นิดหนึ่ง ก็ใช่ แต่ข้อดีมันมีครับ ค่อยมาว่ากัน
Steam+water mixture จะถูกส่งผ่าน หรือ วิ่ง เข้ามายังทางเข้าของ turbo separator หลังจากนั้น เมื่อวิ่งเข้าสู่โครงสร้างด้านในของ separator ส่วนผสมของ steam+water จะถูกบังคับให้วิ่งวน whirling motion เป็นเกลียว เป็น spiral หมุนๆๆๆ และเมื่อมีการเคลื่อนที่ในแนวเส้นโค้งเกิดขึ้น จึงทำให้เกิด แรงหนีศูนย์กลางเกิดขึ้น พิจารณาหลักการของแรงหนีศูนย์กลาง แรงที่กระทำเท่ากับ [ มวลxความเร็ว(กำลังสอง) ] / (รัศมี) นั่นถึงเป็นเหตุผลว่า เมื่อ steam+water mixture วิ่งผ่านเข้ามาใน separator แบบนี้ water จะถูกเหวี่ยงออก จากแรงหนีศูนย์กลาง เหวี่ยงไปชนผนัง ชนขอบของ separator แล้วตกลงมาตาม gravity ที่ด้านล่าง และในส่วนของ steam ที่มวลน้อยกว่า water แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ทำอะไรไม่ได้มาก ก็จะไหลต่อไปตาม direction ของการ flow ที่ตัว separator ออกแบบมา ง่ายๆ หลักการมีเท่านี้เองครับ
มาดู Baffle plate separator กันบ้างครับ รูปนี้ ค่อนข้างชัดเจน หากพวกเราพิจารณา บนสุดคือ scrubber หรือ screen dryer ติดตั้งตำแหน่งตรงกลาง drum เลย ถ้ามองภาคตัดขวางก็ ตำแหน่ง 90 องศา
ทีนี้ พอตัดกลับมา ที่ขอบทางด้านขวา ของ scrubber (ในรูป) ชัดเจนครับ Baffle plate เป็นกำแพงขนาดยักษ์ วางตัวในแนว หัว-ท้าย ของ drum ลูกนี้ ดังนั้น ตำแหน่งของ raiser ต้องอยู่ทางด้านขวาสุด ท่อเข้า drum ทางขวาสุดนั่นเอง ต่างจากตัวก่อนนี้ raiser ขึ้นมาด้านล่าง แต่ตัวนี้ raiser เข้าด้านข้าง น่าสนใจดีครับ พวกเรา ส่วนท่อกลางรูป ในแนวยาว เหมือนเดิมคือ feed water line เช่นเคย/ และที่เป็น ทรงกรวย ที่ท่านเห็นในตำแหน่ง ใกล้กับ feed water line นั่นก็คือ over flow เหมือนเดิมครับ เริ่มมองภาพออกกันแล้วนะครับ พวกเรา |
Cyclone separator กับ HP Drum ตัวนี้ 82 Bar(g) และ 539 องศาเซลเซียส แบบนี้เป็น Superheat ไหมครับ พวกเราตอบนายช่างให้ชื่นใจหน่อยครับ Pressure เยอะแบบนี้ density เป็นอย่างไรครับ ย่อมหนักแน่นอน ดังนั้น cyclone separator จึงเข้ามาเป็นตัวช่วยนั่นเอง
ชัดเจนว่า ด้านล่าง หรือ มองภาคตัดขวาง ที่ 270 องศา จะไม่มี raiser ในรูปแบบนี้ เพราะส่วนของ feed จะถูกบังคับด้วย plate ที่พวกเราเห็น (โค้ง ตามแนวด้านซ้าย) ส่วนผสม steam+water mixture ก็จะวิ่งเข้า cyclone ที่พวกเราเห็น วางเรียงกันเป็นแนว ร่วมๆ 20 ชุด สวยงามมากครับตัวนี้ พวกเรา พิจารณา ส่วน บน-ขวา ของภาพ แนวของ water level ค่อนข้างชัดเจน ประมาณกลาง drum |
บทสรุปของ Drum Part I
ไม่ยาก และไม่ง่าย สำหรับ Part I นี้ ไม่มีรายการคำนวณอะไรเลยครับพวกเรา เน้นไปที่ความเข้าใจ ในตัว Thermodynamics และ basic mechanical ล้วนๆเลย ทีนี้พวกเราพอจะ เข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของตัว steam drum และหลักการ การแยกไอ ออกจาก steam+water mixture แล้วนะครับ เราจะใช้หลักการนี้มาตลอด ตั้งแต่ boiler ถูกประดิษฐ์คิดค้น ขึ้นมาบนโลกนี้ สมัยก่อนเป็นอย่างไร ทุกวันนี้เป็นอย่างนั้น เพียงแต่จะไปเน้น ในการพัฒนาทางด้านวัสดุมากขึ้นนั่นเอง
Natural gravity separator |
Mechanical steam separator |
- พบเห็นมากในพวก low rate steam boiler 20-30 ตัน/ชั่วโมง จะนิยมใช้ เนื่องจากประหยัดค่าอุปกรณ์ ไม่ยุ่งยากซับซ้อน |
Baffle Plate
- ในการออกแบบ ส่วนของ Pressure drop จะมีค่าที่น้อยกว่า เมื่อเทียบกับ separator แบบ Cyclone
- รวมถึง อุปกรณ์ การติดตั้ง ไม่ยุ่งยากซับซ้อน - พบเห็นได้ถึง 130 Bar(g) |
Turbo separator
- สามารถพบเห็น หรือ เป็นที่นิยม ในพวก แรงดันสูงๆ สูงถึง 210 Bar(g) หรือ ในพวก sub-critical boiler
- อุปกรณ์ จะวุ่นวายในการออกแบบ พอสมควร รวมถึง pressure drop ที่มากกว่า |
Steam drum Internal Inspection
|
พวกเรามีโอกาส ที่จะเข้าไปดู หรือเข้าไปศึกษา ลักษณะ โครงสร้าง ของ steam drum ได้ไม่กี่ครั้ง หลังจากที่ Boiler ได้เดินเครื่อง หนึ่งในนั้น คือ การเปิด drum เวลาที่พวกเราทำการตรวจสอบ ประจำปี เพื่อที่จะ inspection ด้านใน ทีนี้เวลาที่ผมไปตรวจสอบ boiler ให้กับพวกเรา เวลาที่มุดกันเข้าไปใน drum พวกเราต้องตอบคำถามผมให้ได้ แล้วนะครับ นี่ท่ออะไร นั่นท่ออะไร โน่นเรียกว่าอะไร
ผู้เขียนอยากให้พวกเรา ลองศึกษา เจ้าตัว steam drum ของพวกเราครับ โครงสร้างเป็นแบบไหน ใช้หลักการทำงานแบบไหน ด้านในมีท่ออะไรบ้าง ท่อไหนเข้า ท่อไหนออก ท่อนี้ไหลมาจากไหน ท่อนี้ไหลออกไป ลงไปที่ไหน เวลาที่พวกเราตรวจสอบประจำปี boiler นั่นล่ะครับ เหมาะสมที่สุด สอบถามทางวิศวกรที่มาตรวจสอบ boiler ให้เราก็ได้ครับ ลองแยบๆถามดู ผมรับประกันว่า ในแต่ละลูกของ boiler พวกเรานั้น ไม่เหมือนกันสักลูกครับ แต่หลักการพื้นฐานเดียวกัน ทีนี้พอหลักการพื้นฐานพวกเราได้แล้ว จะประยุกต์ จะดัดแปลง จะเล่นอะไรกับมัน ไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไปครับ ณัฐพงศ์ ไชยสิทธิ์ วุฒิวิศวกรเครื่องกล วก.958 |