คอนเดนเสท (ดรน/น้ำที่ควบแน่น) ที่เกิดขึ้นหลังจากใช้ไอน้ำเสร็จแล้ว ยังคงมีความร้อนอุณหภูมิสูง (ความร้อนสัมผัส) หลงเหลืออยู่ การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ (drain recovery) คือความพยายามในการนำคอนเดนเสทที่ยังอุ่นนี้กลับไปใช้ใหม่ เช่น ส่งกลับเข้าน้ำป้อนของหม้อไอน้ำ แทนที่จะปล่อยทิ้งลงระบบระบายน้ำโดยตรง เมื่ออุณหภูมิน้ำป้อนสูงขึ้น ก็สามารถลดเชื้อเพลิงที่ใช้ในการให้ความร้อนได้ตามส่วนนั้น อีกทั้งยังช่วยลดภาระของน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วและการบำบัดน้ำทิ้งไปพร้อมกันได้ ประโยชน์หลักของการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้อยู่ตรงที่สามารถเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งที่เคยถูกโยนทิ้งให้กลายเป็นการลดเชื้อเพลิงได้ ขนาดของผลลัพธ์จะเปลี่ยนแปลงไปตามความดันไอน้ำ ปริมาณคอนเดนเสท และวิธีการนำกลับมาใช้ ดังนั้นจุดเริ่มต้นคือการทำความเข้าใจปริมาณความร้อนที่สามารถนำกลับมาใช้ได้ในระบบไอน้ำของบริษัทตนเองเสียก่อน
ประเด็นสำคัญของบทความนี้
- คอนเดนเสทของไอน้ำยังมีความร้อนสัมผัสหลงเหลืออยู่ หากปล่อยทิ้งไปเฉย ๆ จะเป็นการสูญเสียภาระด้านความร้อน น้ำ และการบำบัดน้ำทิ้งไปพร้อมกันอย่างเปล่าประโยชน์
- หากส่งคอนเดนเสทกลับเข้าน้ำป้อนหม้อไอน้ำเพื่อเพิ่มอุณหภูมิน้ำป้อน ก็สามารถลดเชื้อเพลิงสำหรับการให้ความร้อนได้ และในบางกรณีตามวิธีการนำกลับมาใช้ ยังสามารถใช้ประโยชน์จนถึงแฟลชสตีมได้ด้วย
- ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงไปตามความดัน ปริมาณคอนเดนเสท และเงื่อนไขของท่อ จึงควรประเมินปริมาณความร้อนที่สามารถนำกลับมาใช้ได้ก่อน แล้วจึงตัดสินใจเลือกวิธีการ เพื่อความแน่นอน
กลไกที่ทำให้ความร้อนเหลือทิ้งกลายเป็นการประหยัดพลังงานด้วยการนำคอนเดนเสทกลับมาใช้
เมื่อไอน้ำปล่อยความร้อนออกและควบแน่นตัว ก็จะกลายเป็นคอนเดนเสทที่มีอุณหภูมิสูงตามอุณหภูมินั้น ยิ่งความดันอิ่มตัวสูง อุณหภูมิของคอนเดนเสทก็ยิ่งสูง และยังคงมีความร้อนสัมผัสอยู่มาก หากปล่อยทิ้งไปในฐานะน้ำเย็น ก็เท่ากับปล่อยทิ้งทั้งความร้อนที่อุตส่าห์ใช้เชื้อเพลิงทำให้อุ่นขึ้น และน้ำที่ผ่านการบำบัดน้ำมาแล้วไปทั้งสองอย่าง
สิ่งที่กำลังโยนทิ้งคือทั้ง “ความร้อน” และ “น้ำ”
เมื่อหม้อไอน้ำระบายคอนเดนเสททิ้ง ก็ต้องอุ่นน้ำเติม (เช่น น้ำประปา) ที่เย็นขึ้นมาใหม่จากอุณหภูมิห้องตามส่วนที่ทิ้งไป จึงสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น หากส่งคอนเดนเสทอุณหภูมิสูงกลับเข้าน้ำป้อน อุณหภูมิน้ำป้อนก็จะสูงขึ้น และลดปริมาณความร้อนที่ต้องใช้จนกลายเป็นไอน้ำได้ พร้อมกันนั้นยังลดภาระของปริมาณน้ำเติม การบำบัดน้ำ และการบำบัดน้ำทิ้งได้อีกด้วย นี่คือเหตุผลที่การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้ถูกเรียกว่าเป็นมาตรการที่ครอบคลุมทั้ง “การนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้” และ “การประหยัดน้ำ”
ปริมาณความร้อนที่นำมาใช้ประโยชน์ได้เปลี่ยนแปลงไปตามวิธีการนำกลับมาใช้
วิธีการนำกลับมาใช้แบ่งได้เป็นสองแบบใหญ่ ๆ คือ แบบเปิด (open type) ที่ส่งคอนเดนเสทกลับไปยังถังความดันบรรยากาศ และแบบปิด (แบบอัดความดัน / closed type) ที่ส่งกลับโดยคงความดันไว้ แบบเปิดมีโครงสร้างที่เรียบง่าย แต่แฟลชสตีม (ไอน้ำที่ระเหยซ้ำ) ที่เกิดขึ้นเมื่อความดันลดลงมักจะรั่วออกสู่บรรยากาศได้ง่าย จึงมักจะสูญเสียความร้อนส่วนนั้นไป ส่วนแบบปิดสามารถนำกลับมาใช้ได้โดยคงความดันและอุณหภูมิของคอนเดนเสทไว้ อีกทั้งยังเปิดโอกาสให้นำแฟลชสตีมไปใช้ประโยชน์กับงานที่ใช้ความดันต่ำได้ จึงทำให้สามารถเพิ่มปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ได้มากขึ้นหากเงื่อนไขเหมาะสม ส่วนแบบใดจะเหมาะสมนั้นเปลี่ยนแปลงไปตามเงื่อนไข เช่น ระยะทางไปยังปลายทางการนำกลับมาใช้ ความต่างระดับความสูง ความดันย้อนกลับ และปริมาณคอนเดนเสท
เกณฑ์การตัดสินใจและข้อควรระวังที่ควรทำความเข้าใจก่อนนำมาใช้
การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้เป็นมาตรการที่ให้ผลลัพธ์สูง แต่หากเพียงต่อท่อเข้าด้วยกันโดยไม่ตรวจสอบเงื่อนไขหน้างาน ก็อาจไม่ได้ผลลัพธ์ตามที่ตั้งใจ หรืออาจก่อให้เกิดปัญหาอื่นได้ ก่อนคัดเลือกวิธีการ จึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องจัดระเบียบเงื่อนไขบางประการไว้ให้เรียบร้อย
ระวังเงื่อนไขที่ทำให้คอนเดนเสท “ไหลกลับได้ยาก”
ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่หรี่ปริมาณความร้อนด้วยวาล์วปรับอุณหภูมิ เป็นต้น เมื่อโหลดต่ำ ความดันไอน้ำภายในเครื่องอาจลดลงจนเสียเปรียบต่อความดันย้อนกลับของท่อนำกลับมาใช้ และไม่สามารถดันคอนเดนเสทออกได้ (สภาวะที่เรียกว่าสตอลล์/stall) หากคอนเดนเสทตกค้างอยู่ภายในเครื่อง ก็อาจทำให้การควบคุมอุณหภูมิไม่เสถียร หรือกลายเป็นสาเหตุของวอเตอร์แฮมเมอร์และการกัดกร่อนได้ ในเงื่อนไขเช่นนี้ การใช้เมคานิคอลปั๊ม (ปั๊มพิงแทรป/pumping trap) ควบคู่ไปกับสตีมแทรป เพื่อส่งคอนเดนเสทไปยังปลายทางการนำกลับมาใช้อย่างแน่นอน จะเป็นวิธีที่ได้ผล
สิ่งที่ควรระวังตรงนี้คือ แม้เมคานิคอลปั๊มจะสามารถส่งคอนเดนเสทออกได้โดยไม่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า แต่ไม่ได้หมายความว่าไม่ต้องใช้กำลังขับเคลื่อนเลย การทำงานจะใช้ไอน้ำหรืออากาศอัดเป็นกำลังขับเคลื่อน (แหล่งพลังงานขับเคลื่อน) ในขณะที่ติดตั้งได้ง่ายแม้ในสถานที่ที่เดินสายไฟไม่ถึง แต่ก็มีการสิ้นเปลืองของไหลสำหรับขับเคลื่อน ดังนั้นการประเมินผลของการนำกลับมาใช้โดยรวมส่วนนี้เข้าไปด้วย จึงเป็นแนวทางที่สอดคล้องกับการปฏิบัติงานจริง
ประเมิน “ปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ได้” ก่อนเป็นอันดับแรก
ผลของการนำกลับมาใช้ถูกกำหนดโดยอุณหภูมิและปริมาณของคอนเดนเสท อัตราการนำกลับมาใช้ ราคาต่อหน่วยของเชื้อเพลิง เป็นต้น และมีความแตกต่างกันไปตามแต่ละหน้างาน แทนที่จะตัดสินใจเลือกวิธีการด้วยความคาดหวังเพียงอย่างเดียว การทำความเข้าใจในเชิงตัวเลขว่าจริง ๆ แล้วสามารถนำความร้อนและน้ำกลับมาใช้ได้เท่าใด คือจุดเริ่มต้น แม้แต่ในเกณฑ์การตัดสินสำหรับผู้ประกอบการภายใต้กฎหมายประหยัดพลังงาน (กฎหมายว่าด้วยการใช้พลังงานอย่างสมเหตุสมผล) ก็ยังระบุให้การนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้เป็นหนึ่งในมาตรการพื้นฐานของการประหยัดพลังงานในโรงงาน หากประเมินปริมาณการนำกลับมาใช้และจำนวนเงินที่ลดต้นทุนได้ในระบบไอน้ำของบริษัทตนเองไว้ล่วงหน้า ก็จะช่วยให้ตัดสินใจลงทุนและจัดลำดับความสำคัญได้ง่ายขึ้น
อนึ่ง ในระบบที่คอนเดนเสทมีความเสี่ยงจะปนเปื้อนด้วยผลิตภัณฑ์หรือสารเคมี เป็นต้น อาจไม่สามารถส่งกลับเข้าหม้อไอน้ำได้โดยตรง เราขอแนะนำให้ตรวจสอบความเป็นไปได้ในการนำกลับมาใช้เป็นรายระบบ
คำถามที่พบบ่อย
Q1. การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้คืออะไร
A1. คือความพยายามในการนำคอนเดนเสท (น้ำที่ควบแน่น) อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นหลังใช้ไอน้ำเสร็จ กลับไปใช้ความร้อนและน้ำซ้ำ เช่น ส่งกลับเข้าน้ำป้อนหม้อไอน้ำ แทนที่จะระบายทิ้ง ทำให้สามารถลดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงสำหรับการให้ความร้อนและน้ำได้พร้อมกัน
Q2. ประหยัดพลังงานได้มากแค่ไหน
A2. ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและปริมาณของคอนเดนเสท อัตราการนำกลับมาใช้ และราคาต่อหน่วยของเชื้อเพลิง จึงไม่สามารถระบุได้แบบเหมารวม หากต้องการทราบค่าประมาณ การประเมินปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ได้และจำนวนเงินที่ลดต้นทุนได้ในระบบไอน้ำของบริษัทตนเอง เป็นวิธีที่แน่นอนที่สุด
Q3. แบบเปิดกับแบบปิด แบบไหนดีกว่ากัน
A3. โดยทั่วไปแบบปิด (แบบอัดความดัน) จะนำความร้อนกลับมาใช้ได้ในปริมาณที่มากกว่า แต่ความเหมาะสมจะเปลี่ยนแปลงไปตามเงื่อนไข เช่น ระยะทางไปยังปลายทางการนำกลับมาใช้ ความต่างระดับความสูง และความดันย้อนกลับ ควรคัดเลือกหลังจากจัดระเบียบเงื่อนไขให้เรียบร้อยแล้ว
Q4. ปั๊มพิงแทรปไม่ต้องใช้กำลังขับเคลื่อนใช่หรือไม่
A4. แม้จะไม่ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า แต่การทำงานจะใช้ไอน้ำหรืออากาศอัดเป็นกำลังขับเคลื่อน ในขณะที่ติดตั้งได้ง่ายแม้ในสถานที่ที่ไม่มีไฟฟ้า แต่ก็มีการสิ้นเปลืองของไหลสำหรับขับเคลื่อน
Q5. สตอลล์คืออะไร เกี่ยวข้องกับการนำกลับมาใช้หรือไม่
A5. คือสภาวะที่ความดันภายในเครื่องเสียเปรียบต่อความดันย้อนกลับของท่อนำกลับมาใช้ เช่น ในช่วงโหลดต่ำ จนไม่สามารถดันคอนเดนเสทออกได้ เมื่อคอนเดนเสทตกค้าง อาจกลายเป็นสาเหตุของการควบคุมอุณหภูมิที่ปั่นป่วนและการกัดกร่อนได้ จึงควรรับมือด้วยการจัดโครงสร้างการนำกลับมาใช้ที่ผสมผสานปั๊มเข้าไปด้วย
Q6. มีข้อมูลอะไรบ้างจึงจะพิจารณาได้
A6. ค่าประมาณได้แก่ ความดันของไอน้ำ ปริมาณคอนเดนเสท ระยะทาง/ความต่างระดับความสูง/ความดันย้อนกลับไปยังปลายทางการนำกลับมาใช้ ชนิดและราคาต่อหน่วยของเชื้อเพลิง เป็นต้น การมีหรือไม่มีการปนเปื้อนก็เกี่ยวข้องกับการตัดสินความเป็นไปได้ในการนำกลับมาใช้ด้วย
สรุป
การนำคอนเดนเสทกลับมาใช้เป็นมาตรการประหยัดพลังงานที่นำความร้อนสัมผัสของคอนเดนเสทที่เคยถูกทิ้งกลับเข้าน้ำป้อนหม้อไอน้ำเพื่อลดเชื้อเพลิง พร้อมกับเชื่อมโยงไปสู่การประหยัดน้ำและการลดภาระการบำบัดน้ำทิ้งได้ด้วย ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงไปตามความดัน ปริมาณคอนเดนเสท วิธีการนำกลับมาใช้ และเงื่อนไขของท่อ จึงจำเป็นต้องคิดโครงสร้างโดยรวมถึงการรับมือกับเงื่อนไขที่ไหลกลับได้ยาก เช่น สตอลล์ในช่วงโหลดต่ำ เข้าไปด้วย แนวทางที่แน่นอนคือ เริ่มจากการประเมินปริมาณความร้อนที่นำกลับมาใช้ได้ก่อน แล้วจึงพิจารณาให้ออกว่าวิธีการใดเหมาะกับบริษัทของตน
หากท่านมีเรื่องกังวลใจ เช่น “อยากประเมินว่าการนำกลับมาใช้จะช่วยลดค่าเชื้อเพลิงได้เท่าใด” “ไม่สามารถตัดสินได้ว่ากำลังเกิดสตอลล์อยู่หรือไม่” “อยากเปลี่ยนจากแทรปที่มีอยู่เดิมไปเป็นการนำกลับมาใช้แบบปิด” “ไม่แน่ใจว่าความดันย้อนกลับหรือขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อนำกลับมาใช้เหมาะสมหรือไม่” ขอเชิญใช้บริการปรึกษาด้านเทคนิคและปรึกษาการคัดเลือกของ Yoshitake เราจะสอบถามเงื่อนไขต่าง ๆ เช่น ความดันไอน้ำ ปริมาณคอนเดนเสท และเงื่อนไขของปลายทางการนำกลับมาใช้ แล้วนำเสนอวิธีการนำกลับมาใช้และวิธีเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะกับหน้างานของท่าน