มาตรฐานการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำ (Boiler Performance Testing Standards)

มาตรฐานการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำ (Boiler Performance Testing Standards)

ดร.ศุภชัย  ปัญญาวีร์  อ. ธิปพล  ช้างแย้ม  อ. นันฐกานต์  กลิ่นสังข์

บริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด

ลงวันที่ 30 มิถุนายน 2568

                                                                                                                                                               

บทนำ

หม้อน้ำ (Boiler) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตไอน้ำและให้พลังงานความร้อนในภาคอุตสาหกรรม เช่น โรงไฟฟ้า โรงงานเคมี และระบบทำความร้อนในอาคาร เพื่อให้มั่นใจว่าหม้อน้ำทำงานได้ตามมาตรฐานและมีประสิทธิภาพสูง การตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะของหม้อน้ำจึงเป็นสิ่งสำคัญ

การใช้มาตรฐานการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำช่วยให้สามารถ ประเมินประสิทธิภาพพลังงาน ลดการใช้เชื้อเพลิง และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ได้อย่างแม่นยำ

วัตถุประสงค์ของมาตรฐานการตรวจวัดหม้อน้ำ

1. กำหนดแนวทางการทดสอบที่เป็นมาตรฐานเดียวกัน
      o  ใช้เกณฑ์ที่สามารถเปรียบเทียบได้ระหว่างหม้อน้ำประเภทต่างๆ

2. วัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานของหม้อน้ำ
      o  คำนวณค่าการสูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพการเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นพลังงานความร้อน

3. ช่วยให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพหม้อน้ำ
      o  ลดการใช้เชื้อเพลิง ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และลดต้นทุนพลังงาน

4. สร้างมาตรฐานสำหรับการบำรุงรักษาและการปฏิบัติงานที่ปลอดภัย
      o  ป้องกันการเสียหายและลดความเสี่ยงในการใช้งาน

มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำ

1. ASME PTC 4 – Fired Steam Generators

• เป็นมาตรฐานของ American Society of Mechanical Engineers (ASME)
  
• ใช้สำหรับการทดสอบหม้อน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงแข็ง เชื้อเพลิงเหลว และเชื้อเพลิงก๊าซ
• กำหนดวิธีคำนวณประสิทธิภาพของหม้อน้ำโดยใช้ Heat Input-Output Method

2. BS 845 – Boiler Efficiency Testing

• เป็นมาตรฐานของอังกฤษที่ใช้ในการวัดประสิทธิภาพของหม้อน้ำ
• แบ่งออกเป็น 2 ส่วน:

         o  BS 845-1: ใช้วิธีทางอ้อม (Indirect Method)
         o  BS 845-2: ใช้วิธีทางตรง (Direct Method)

3. ISO 3977 – Gas Turbines and Combined Cycle Plants

• ใช้สำหรับการทดสอบหม้อน้ำที่ใช้กับระบบกังหันก๊าซ
• เน้นการวัดสมรรถนะด้านความร้อนและการใช้พลังงาน

4. EN 12952 – Water-tube Boilers and Auxiliary Installations

• เป็นมาตรฐานยุโรปที่กำหนดข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและสมรรถนะของหม้อน้ำแบบท่อน้ำ (Water-tube Boiler)

5. EN 303-5 – Heating Boilers

• ใช้สำหรับหม้อน้ำที่ใช้เชื้อเพลิงชีวมวลและระบบทำความร้อนในอาคาร

วิธีการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำ

1. วิธีทางตรง (Direct Method) – ASME PTC 4 และ BS 845-2

         สูตรคำนวณประสิทธิภาพหม้อน้ำแบบทางตรง:

         Efficiency(%) = Heat Output (kJ/h) / Heat Input (kJ/h) × 100     

• ·ข้อดี: วัดค่าได้โดยตรงและง่ายต่อการคำนวณ
• ข้อเสีย: ไม่สามารถระบุปริมาณการสูญเสียพลังงานในแต่ละจุดได้

2. วิธีทางอ้อม (Indirect Method) – ASME PTC 4 และ BS 845-1

         สูตรคำนวณประสิทธิภาพหม้อน้ำแบบทางอ้อม:

         Efficiency(%) = 100 - (Sum of Heat Losses) 

         โดยวัดค่าการสูญเสียพลังงาน เช่น
               o   การสูญเสียผ่านไอเสีย (Flue Gas Loss)
               o   การสูญเสียทางผิวหม้อน้ำ (Radiation Loss)
               o   การสูญเสียผ่านเถ้าและกากเชื้อเพลิง     

• ข้อดี: สามารถระบุจุดที่ต้องปรับปรุงได้ชัดเจน
• ข้อเสีย: ใช้เวลาวิเคราะห์มากกว่าวิธีทางตรง

พารามิเตอร์ที่ใช้ในการตรวจวัดสมรรถนะหม้อน้ำ

   1. ปริมาณไอน้ำที่ผลิตได้ (Steam Output Rate)

• ปริมาณไอน้ำที่หม้อน้ำสามารถผลิตได้ต่อหน่วยเวลา
• หน่วยที่ใช้:

               o   กิโลกรัมต่อชั่วโมง (kg/h)

   2. อุณหภูมิและความดันของไอน้ำ (Steam Temperature & Pressure   

• วัดความร้อนที่ผลิตได้และแรงดันของไอน้ำที่ส่งออก

   3. การใช้เชื้อเพลิง (Fuel Consumption Rate)

• ปริมาณเชื้อเพลิงที่ใช้ในการผลิตไอน้ำ
• หน่วยที่ใช้:

               o    กิโลกรัมต่อชั่วโมง (kg/h) สำหรับของแข็ง
               o    ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m³/h) สำหรับก๊าซ

   4. การสูญเสียความร้อน (Heat Losses)

• วัดปริมาณพลังงานที่สูญเสียผ่านไอเสีย การแผ่รังสี และกากเชื้อเพลิง

   5. อุณหภูมิไอเสีย (Flue Gas Temperature)

• อุณหภูมิของก๊าซที่ออกจากปล่องไอเสีย
  
• หากอุณหภูมิสูงเกินไป แสดงถึงการสูญเสียพลังงาน

   6. ค่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจก (CO₂ Emission Level)

• ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากการเผาไหม้

แนวทางในการเพิ่มประสิทธิภาพของหม้อน้ำ

1. ใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิและความดันอัตโนมัติ
       o    ปรับแต่งการเผาไหม้ให้เหมาะสมเพื่อป้องกันการใช้พลังงานเกินจำเป็น

2. ลดอุณหภูมิไอเสีย
       o    ใช้ Economizer หรือ Heat Recovery System เพื่อดึงพลังงานกลับมาใช้

3. ตรวจสอบและบำรุงรักษาหม้อน้ำเป็นประจำ
       o    ทำความสะอาดท่อหม้อน้ำและตรวจสอบวาล์วควบคุมไอน้ำ

4. ใช้เชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพสูง
       o    เช่น เปลี่ยนจากถ่านหินเป็นก๊าซธรรมชาติ หรือเชื้อเพลิงชีวมวล

5. ปรับปรุงระบบหมุนเวียนน้ำและไอน้ำ
       o    ลดการสูญเสียความร้อนในระบบท่อและฉนวน

สรุป

มาตรฐานการตรวจวัดและวิเคราะห์สมรรถนะหม้อน้ำ เช่น ASME PTC 4, BS 845, และ ISO 3977 มีความสำคัญในการควบคุมคุณภาพและประสิทธิภาพของหม้อน้ำ การนำมาตรฐานเหล่านี้มาใช้ช่วยให้สามารถลดต้นทุนพลังงาน ลดการใช้เชื้อเพลิง และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้