Buener/Boiler

Burner	ข้อมูลที่ต้องทราบก่อนเปลี่ยนมาใช้ก๊าซธรรมชาติ
Boiler	ตัวอย่างการคำนวณ
การเปลี่ยนมาใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติ

Burner

ประเภทของเครื่องพ่นไฟ แบ่งได้เป็น 3 ประเภทใหญ่ ตามชนิดเชื้อเพลิง

1.OIL BURNER

เชื้อเพลิงเป็นของเหลว เช่น น้ำมันเตา, ดีเซล

นิยมใช้กันมาก เพราะเชื้อเพลิงราคาถูก (น้ำมันเตา)

หลักการของการทำงาน คือ " ให้น้ำมันแตกตัวมากที่สุด เพื่อให้การเผาไหม้มีประสิทธิภาพสมบูรณ์ที่สุด "

แบ่งเป็น 3 ชนิด ตามลักษณะการกระจายน้ำมันที่หัวฉีด

1.1 Air Atomizing

ใช้ลมแรงดันประมาณ 9-20 Psi ในการผสมกับเชื้อเพลิงเหลวในห้องเผาไหม้ เพื่อให้น้ำมันแตกตัวรวมกับอากาศ และได้ประสิทธิภาพสูงสุด ระบบนี้ต้องใช้แก๊ส LPG นำร่องในช่วงจุดเริ่มต้น

นิยมใช้ในบอยเลอร์ของสหรัฐอเมริกา

1.2 Pressure Atomizing

ใช้ปั๊มน้ำมันแรงดันสูง สูบอัดน้ำมันให้เป็นฝอย ด้วยแรงดัน 10-30 bar

Recommended Viscosity at Nozzle head equal 10 CST ( Temp. 120-130°C )

เนื่องจาก น้ำมันถูกฉีดเป็นฝอยละอองเล็กมาก จึงสามารถจุดลุกไหม้ได้ โดยมิต้องใช้ Gas จุดนำร่อง

เครื่องพ่นไฟชนิดนี้ ผู้ผลิตบางราย สามารถปรับ Primary Air ที่ Combustion head เพื่อปรับอากาศส่วนเกินได้ จึงทำให้มีประสิทธิภาพ การเผาไหม้ที่ดี ( Excess Air ประมาณ 15 % และ CO₂ ประมาณ 13.5% )

นิยมใช้ในบอยเลอร์ของประเทศทางยุโรป

1.3 Rotary Cup

ไม่ใช้หัวฉีดเหมือน 2 แบบแรก แต่จะใช้ลูกถ้วยเหวี่ยง (Rotary Cup) ที่ความเร็วรอบสูงมาก เพื่อให้น้ำมันแตกตัวเป็นฝอย

ฝอยละอองของน้ำมันแบบนี้ จะไม่ละเอียดเท่า 2 แบบแรก เพราะแรงอัดของน้ำมันไม่สูงมาก รวมทั้งไม่มีอากาศส่วน 2 (Secondary air) มาผสมในห้องเผาไหม้

ต้องใช้แก๊สจุดนำร่องเช่นเดียวกับแบบที่ 1

2. GAS BURNER

เชื้อเพลิงที่ใช้ในบ้านเรามี 2 ชนิดใหญ่ ๆ คือ Natural Gas และ LPG Gas
ให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้สูงสุด เนื่องจากสามารถให้ CO₂ ถึง 15% ที่ Flue Gas
ตัวแปรที่มีผลต่อการเตรียมเชื้อเพลิงก่อนเข้าห้องเผาไหม้ มีน้อยมาก (คุณภาพเชื้อเพลิงสม่ำเสมอ)
ให้มลพิษและเขม่าจากการเผาไหม้น้อยสุดในจำนวนเชื้อเพลิงที่ใช้ทั้ง 3 ประเภท
อุปกรณ์ที่ใช้ จะมีระบบป้องกันการรั่วของแก๊สก่อนเข้าห้องเผาไหม้ เช่น Double Solenoid Valve (วาล์วไฟฟ้าปิดแก๊ส 2 ชั้น) Valve Proving (ตัวเช็คการรั่วไหลของหน้าสัมผัสวาล์วไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ) เป็นต้น
สามารถทดสอบการรั่วของแก๊สได้โดยใช้ระบบ Sound Ness Test
อุปกรณ์ที่ใช้ในระบบ ไม่ยุ่งยากเหมือนกับระบบน้ำมัน
ชนิดต่าง ๆ ของ Gas Burner

- ชนิด Low Pressure Gas (0 - 50 mbar) / Atmospheric Air

- ชนิด High Pressure Gas (2 bar) / Atmospheric Air

- ชนิด Pressure Air (25 mbar) / Low Pressure Gas หรือ Air Blast (0 Psi)

- ชนิด Pressure Air / Pressure Gas

- ชนิดอื่น ๆ ได้แก่ Already Mix, Premix, Partial Premix

3. DUAL BURNER

เป็นเครื่องพ่นไฟที่สามารถใช้ได้ทั้งน้ำมันเหลว และแก๊ส ในเครื่องเดียวกัน

ใช้ระบบ Magnetic Clutch ในการปลดและต่อปั๊มน้ำมันเตา เข้าในระบบ กรณีสับ-เปลี่ยนเชื้อเพลิง ซึ่งค่อนข้างง่ายมาก

ระบบจะเหมือนกับนำ Oil และ Gas Burner มาใช้รวมกัน โดยแยกท่อน้ำมัน และแก๊ส เป็น 2 ท่อ

สะดวกในกรณีเชื้อเพลิงชนิดใดชนิดหนึ่งมีปัญหา

ราคาแพงกว่า 2 ชนิดแรกมาก

การบำรุงรักษาหัวพ่นไฟให้เกิดการประหยัด

เป็นสิ่งที่จำเป็นเพราะการบำรุงรักษาอุปกรณ์เครื่องพ่นไฟ ถ้าได้รับการดูแลรักษา และตรวจตามระยะเวลาอย่างสม่ำเสมอแล้ว จะช่วยลด
ค่าใช้จ่ายสำหรับเชื้อเพลิง และงานซ่อมบำรุงรักษาลงได้มาก

เราสามารถแบ่งการบำรุงรักษาเครื่องพ่นไฟได้ตามชนิดงานเป็น 3 ชนิดคือ

1. งานทำความสะอาด (Cleaning)
2. งานตรวจเช็คสภาพและทดสอบการทำงาน (Condition Check and Function Test)
3. งานตรวจวัดและปรับแต่ง (Measuring and adjusting)

1. งานทำความสะอาด (Cleaning)

ควรทำทุก ๆ สัปดาห์ สำหรับกรณีสภาพแวดล้อมปกติ

ควรทำ 2 – 3 ครั้ง/สัปดาห์ กรณีสภาพแวดล้อมมีฝุ่นละอองมาก

ควรทำทุกวัน กรณีสภาพแวดล้อมมีฝุ่นละอองมาก และมีส่วนผสมจากละอองเคมี หรือไอกรด

2. งานตรวจเช็คและทดสอบการทำงาน (Condition Check and Function Test)

งานตรวจเช็ค จะรวมถึงการจดบันทึกค่าต่าง ๆ ที่อ่านได้จากอุปกรณ์, เกจย์วัดค่าต่าง ๆ , มิเตอร์ และลงในใบบันทึกผลประจำวัน

งานตรวจเช็คที่ทำได้ทุก 1 เดือน

จากตาราง เป็นข้อมูลการตรวจเช็คและทดสอบการทำงาน รวมทั้งการทำความสะอาดและหล่อลื่นใน Burner ชนิดแก๊ส และน้ำมัน ( ดูตารางที่ 1 , 2 )

GAS BURNER MAINTENANCE

Work list per month
No.	Cleaning list
1.	Clean Ignition Electrode
2.	Clean inside control panel
3.	Clean blower slot
4.	Clean regulating sleeve of control segment
5.	Clean gas filter

No.	Cleaning list
1.	Function test for gas pressure switch
2.	Function test for flame detector
3.	Function test of air pressure switch
4.	Function test for Burner control
5.	Condition check of terminal and Elec. Connection
6.	Condition check for servo motor
7.	Condition check for pressure regulator
8.	Condition check for gas butterfly valve
9.	Function test for valve proving
10.	Soundness test phase 1,3
11.	Soundness test phase 2 (double solenoid valve)

No.	Measuring and adjusting ( if necessary ) list
1.	Measuring flue gas temperature
2.	Measuring of flue gas with carbon monoxide
3.	Report conclusion of combustion efficiency
4.	Excess air measuring
5.	Measuring flue gas CO₂ for natural gas

OIL BURNER MAINTENANCE

Work list per month
No.	Cleaning list
1.	Clean oil filter
2.	Clean nozzle head
3.	Clean Ignition electrode
4.	Clean inside control panel
5.	Clean blower fan slot
6.	Clean regulating sleeve of control segment
7.	Clean flame sightless
8.	Clean burner body

No.	Cleaning list
1.	Function test for preheater thermostat
2.	Function test for flame detector
3.	Function test for heating catridge and NTC. Sensor
4.	Condition check for oil leakage of Oil regulating
5.	Function test for burner control
6.	Condition check of terminal and Elec. Connection
7.	Condition check for servo motor

No.	Measuring and adjusting ( if necessary ) list
1.	Measuring flue gas CO₂ for heavy oil
2.	Measuring flue gas temperature
3.	Measuring of flue gas with carbon monoxide
4.	Report conclusion of combustion efficiency
5.	Excess air measuring

งานบำรุงรักษาผิวสัมผัสในเครื่องทำความร้อน (Heating Appliance)

เครื่องทำความร้อนในบ้านเราแบ่งได้เป็น 3 ชนิดใหญ่ ๆ ดังนี้

1. Steam Boiler แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ แบบท่อไฟและแบบท่อน้ำ

แบบท่อไฟ

การบำรุงรักษา ควรหมั่นตรวจผิวสัมผัส 2 ส่วน คือ

ผิวสัมผัสไฟ ควรหมั่นทำความสะอาดท่อไฟด้วยแปรงแยงท่อ โดยหมั่นดู เขม่าตรวจการรั่วของปะเก็นทนไฟในกรณีที่ทำได้ ควรทำทุก 3 เดือน หรืออย่างน้อยปีละ 2 ครั้ง

ผิวสัมผัสน้ำ ควรหมั่นปล่อยตะกอนก้นเตาออกทิ้งเพื่อลดความเข้มข้นของสารละลายในน้ำ และตรวจสอบคุณภาพของน้ำป้อนหม้อไอน้ำให้อยู่ในคุณภาพที่ได้มาตรฐาน

ตารางที่ 3 แสดงคุณภาพน้ำมาตรฐานในหม้อไอน้ำ

ค่าน้ำ (Parameter)	แรงดันใช้งานหม้อน้ำ
ค่าน้ำ (Parameter)	มากกว่า 1 bar	1.5 - 22 bar	2.4 - 44 bar
Conductivity at 25 degreeไมโครซีเมนต์ / ตร.ซม.	<=5000	<=5000	<=5000
pH at 25 degree	11.0 - 12.0	11.0 - 12.0	10.7-11.7
Density	<0.25	<0.30	<0.25

ควรหมั่นตรวจผิวสัมผัสน้ำ โดยการเช็คตะกรัน โดยดูที่ความหนา, ชนิดของตะกรัน แล้วนำผลการวิเคราะห์เพื่อล้างตะกรันออก เพื่อให้การถ่ายเทความร้อนเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพหมั่นดูอุณหภูมิปล่อง ถ้าสูงขึ้นเป็นสิ่งแสดงผลอย่างหนึ่งว่า การถ่ายเทความร้อนไม่ดี

2. Hot Oil Boiler

ภายในจะเป็นลักษณะคอยด์ขดม้วนเป็นวง และมีช่องว่างให้ไฟวิ่งผ่านโดยส่วนมากจะเป็น 2 – 3 กลับ

การบำรุงรักษาผิวสัมผัสไฟ

- ควรหมั่นทำความสะอาดด้วยแปรง เช่นเดียวกับหม้อไอน้ำทุก ๆ 3 เดือน

- ตรวจสอบการรั่วของปะเก็นหน้าและหลัง เพื่อป้องกันความร้อนสูญเสีย

- หมั่นตรวจอุณหภูมิปล่อง เช่นเดียวกับหม้อไอน้ำ

3.Hot Gas (Direct Fire) Type

เครื่องทำความร้อนชนิดนี้ จะใช้แก๊สพ่นตรงไปสู่ผลิตผล เช่น Spray dryer, โซโล, เครื่องอบ

การบำรุงรักษา

หมั่นตรวจสีของควันที่ปล่อง ถ้ามีควันขาวหรือดำ อาจเป็นผลมาจากการเผาไหม้ของหัวพ่นไฟไม่สมบูรณ์

หมั่นตรวจเช็คอุณหภูมิปล่องทิ้ง เพื่อป้องกันอุณหภูมิสูงจากการถ่ายเทความร้อนไม่ได้ เช่นเดียวกัน

Boiler

ข้อดีของการใช้ก๊าซธรรมชาติใน Boiler

การเผาไหม้ NG ให้การเผาไหม้ดีมาก ไม่มี Unburned Carbon มี CO. SOx, NOx ปริมาณต่ำมาก การผุกร่อน High-Low
Temperature Corrosion ไม่มีเนื่องจากไม่มี SO₃ และ V₂ O₅จึงลดการใช้ Chemical เข้าไปช่วยลดค่าใช้จ่ายทั้งค่า Operating
Cost และ Maintenance Cost

ขี้เถ้า ปริมาณขี้เถ้าไม่มี เนื่องจากไม่มี Si-Ca, AL, P, และ Na. เหมือนกับน้ำมันเตา ทำให้ไม่ต้องติดอุปกรณ์ล้าง Heating Surface
(Soot Blower) และอุปกรณ์เก็บขี้เถ้า

หม้อน้ำขนาดลดลง เนื่องจาก ข้อ 1 และ ข้อ 3

ไม่มี Pump เนื่องจาก NG มี Pressure ในตัว เพียงแต่มี Regulator ลดความไหม้ (0.2-0.6) ดันจนถึงหัวBurner เพื่อให้เหมาะสม
กับการผสมAir ในการเผา

BURNER ให้เหมาะสมกับการผสม Air ในการเผา

ลดพลังงานเพื่ออุ่นน้ำมัน เดิน Pump (ค่าไฟฟ้า)

ลด Flue Gas Outlet temp ลงจาก 145-105°C ทำให้ลด Heat Loss (เพิ่มประสิทธิภาพ)

ไม่ต้องมีถังเก็บกับน้ำมัน

การเปลี่ยนแปลงจากเตาที่ใช้น้ำมันเตาเป็นเชื้อเพลิงมาใช้ก๊าซธรรมชาติแทน จะต้องมีอุปกรณ์ดังนี้

หัว Burner พร้อมระบบ Control ทั้งชุดที่ให้ความร้อนเท่าต้องทำการ OVER HAUL ภายในเตาก่อนใช้ NG

Pipe line พร้อม Metering Gas เข้าชุด Burner

ปรับปรุงอาคารบริเวณหม้อน้ำให้มีอากาศถ่ายเท

ต้องทำการ over haul ภายในเตาอบก่อนใช้ NG

การใช้เชื้อเพลิงในหม้อน้ำขนาดเล็ก 5 - 10 Ton/hr. และมีความดัน 6 - 10 Bar

มี FO Tank, FO Pump

มี FO Heater เป็นไฟฟ้าและไอน้ำ หรือไฟฟ้าอย่างเดียว

ใช้ Aditive ช่วย Combustion และ Anti-Corosion

มีการหยุดเพื่อทำความสะอาด Fire Tube บ่อย (ทุก 7 วัน)

ใช้พื้นที่บริเวณ Boiler มากกว่า

มีความสกปรกถ้าเกิดเขม่า ขี้เถ้า และน้ำมันรั่ว

มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมบริเวณใกล้เคียง จากควันออกปล่องในรูปของ Fly Ash และ SO2 - SO3

ถ้าใช้ NG เป็นเชื้อเพลิงข้อความดังกล่าวข้างต้นทั้ง 7 ข้อ จะไม่มี

การเปลี่ยนมาใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติ

Simple Conversion

หลักการทั่วไป

การ Conversion จาก น้ำมันเป็น Natural Gas

การ Conversion จาก LPG เป็น Natural Gas

หลักการทั่วไป

เนื่องจากเชื้อเพลิงแต่ละชนิดให้ค่าความร้อนที่ต่างกัน ดังนั้น

ปริมาณความร้อนก่อน และหลังการ Conversion มาเป็น Natural Gas จะต้องเท่าเดิม ไม่ว่าเดิม

จะเป็นเชื้อเพลิงชนิดใด

ต้องคำนึงถึง Fluid handling capability ของ Burner เดิม และระบบ control ต่างๆ value รวมถึง

ขนาดของท่อก๊าซเดิม ว่าเพียงพอหรือไม่

Stability ของ Burner

Equal Heat Input Rate

1. กรณี Burner เดิม เป็น Heavy/Light Oil Burner

เปลี่ยน Oil burner เป็น Gas Burner โดย Sizing ให้มี heat capacity เท่าเดิม และติดตั้งชุด Gas train เพื่อควบคุม
แรงดันก๊าซที่จ่ายให้หัว Burner

2. กรณี Burner เดิมเป็น LPG Burner

ปรับ LPG Burner นั้นให้ได้ Heat capacity เท่าเดิม
- เพิ่มแรงดันก๊าซ เพื่อให้ได้ heat rate เท่าเดิม
- เปลี่ยน nozzle ของ LPG Burner ให้ใหญ่ขึ้น

การทำ Conversion สำหรับ Boiler

การ Conversion Steam Boiler มีลำดับขั้นตอนดังนี้

ถอดหัว Oil Burner เก่าออก

ติดตั้ง Gas Burner ตัวใหม่เข้าไปแทนที่

ติดตั้งชุด Gas Train

เปลี่ยนแปลง program burner control

Rewiring

Atmosferic burners

ก๊าซเมื่อผ่าน nozzle จะมีความเร็วสูงขึ้น บริเวณคอคอดของ Venturi อากาศรอบข้างจะถูกดูดเข้าไป เพื่อใช้ในการเผาไหม้

ถ้าอัตราการ flow ของก๊าซมากขึ้น combustion air ก็จะถูกดูดเข้าไปมากขึ้นเป็น

Conversion atmosferic burners

E = energy flow through a nozzle
D = diameter nozzle
p = pressure
W = Wobbe Index

Conversion from LPG to NG

ถ้าต้องการให้ ความดัน (P) คงที่
ดังนั้น จะต้องเปลี่ยน Nozzle diameter

ถ้าต้องการให้ขนาด nozzle (D) เท่าเดิม
ดังนั้น จะต้องต้องเพิ่มแรงดันก๊าซ (p)

Fluid handling capability

กรณี Conversion จาก LPG เป็น NG หากจำเป็นควรพิจารณาสิ่งเหล่านี้

เปลี่ยนขนาดของท่อ และ วาล์ว

เปลี่ยนระบบ Control

เปลี่ยน Burner หรือ Nozzle

Gas train

Gas train composition :-

Ball value

Gas filter

Gas pressure regulator

Safety blow off value

Pressure switch

Solenoid value

Value proving system

Burner stability

เปลวไฟที่ออกจาก burner จะ stable เมื่อ flame front คงที่ หยุดนิ่งไม่เคลื่อนไหว เนื่องจากเปลวไฟเคลื่อนที่มายัง burner
ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วของ fuel-air mixture ที่ปล่อยออกจาก burner

ถ้า fuel-air mixture ที่ปล่อยออกจาก burner มีความเร็วสูงเกิน ดังนั้น flame จะ blow off และดับ

ถ้า fuel-air mixture ที่ปล่อยออกจาก burner มีความเร็วต่ำเกิน ดังนั้น เปลวจะ flashback กลับมาที่ burner

Conversion of ovens

Conversion of ovens :-

สำหรับ Oven ที่ติดตั้ง forced draught oil-burner, การ Conversion สามารถทำโดยเปลี่ยน oil burner เดิมมาเป็น
forced draught gas burner

สำหรับ Oven ที่เป็น LPG-burner เดิม, การ Conversion เป็น NG สามารถทำโดยง่ายโดยเปลี่ยน injector หรือ Burner
pressure หาก gas equipment เดิมรวมถึงท่อก๊าซมีขนาดใหญ่เพียงพอ

Direct and indirect drying systems

Direct system :

ข้อดีของ NG คือเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาด ทำให้สามารถ direct fire ได้

ทำให้ลดปริมาณ fuel consumption ลงได้ประมาณ 30 ถึง 40 % เทียบกับ indirect system

เนื่องจาก :-

efficiency increase

no start-up and shut-down losses

lower investments in many cases

elimination of distribution losses

less maintenance costs

Conversion of an indirect drying system

Radiant heating for drying

Specific drying processes :

paper, card board industries
textile and carpet industries
special paint drying systems

Other processes :

polymerization

melting

food processing

ข้อมูลที่ต้องทราบก่อนเปลี่ยนมาใช้ก๊าซธรรมชาติ

1. Utility ได้แก่ Boiler , Hotoil , Gas Turbine

ข้อมูลที่ต้องการจากการสำรวจ

1.1 กำลัง ? หัว Burner ที่ KW , Btu/hr. , Kcal / hr. ?
1.2 การใช้เชื้อเพลิง ? กรณี LPG แรงดันเท่าไร
1.3 ถ้ามี Gastrain ต้องรู้ขนาด = ? ยี่ห้อ ? โดย 1.1-1.3 ต้องจด Nameplate เพื่อติดต่อ Supplier

2. เครื่องจักรในขบวนการผลิต ได้แก่ เครื่องอบแห้ง , Spray Dryer , Hot Air ที่ใช้กับทุกขบวนการผลิต ฯลฯ

2.1 ถ้าเป็น Burner สำเร็จรูปก็ทำเช่นเดียวกันกับข้อ 1.1-1.3
2.2 ถ้าเป็น แบบแยกส่วนต้องขยายสัดส่วนที่เหมาะสม

- ลมที่ใช้ CFM = ?

- เชื้อเพลิงที่ใช้ = ?

ตัวอย่างการคำนวณ

Boiler 3 T/hr. ต้องการหาพลังงานกี่ KW , และหาปริมาณการใช้ก๊าซ

วิธีทำ

1 Ton ( 1,000 kg ) Stream/hr. = 750 KWเพราะฉะนั้น 3 T/hr. = 750x 3 = 2,250 KW

ประสิทธิภาพของ Boiler ให้หาจากการวัดประสิทธิภาพการเผาไหม้ที่ปล่อง = 85 %

เพราะฉะนั้น Sizing Load = 2,650 KW

ปริมาณ NG ที่ใช้ = 2,650KW/8.83 KWHr/m3 = 300 m3/hr.

จากนั้นให้ Supplier จัดการ Burner ให้ใช้ NG 300 m3/hr. และทำให้เหมาะกับ Boiler