วินิจฉัยการเผาไหม้หม้อไอน้ำ (Boiler Combustion)

1. ทำไมต้องคิดจากการสูญเสีย ไม่ใช่จากผลผลิต

วิธีตรง (direct: ไอน้ำที่ผลิตได้ ÷ เชื้อเพลิงที่ใช้) ให้ตัวเลขเดียวและไม่บอกว่าทำไม ส่วนวิธีทางอ้อม (indirect / heat-loss ตาม ASME PTC 4.1) แยกการสูญเสียออกเป็นก้อนๆ ที่แต่ละก้อนมีวิธีแก้ของตัวเอง — ซึ่งเป็นสิ่งที่วิศวกรหน้างานต้องการจริงๆ:

ข้อดีอีกอย่างคือวิธีทางอ้อมไม่ต้องพึ่งมิเตอร์ไอน้ำ ซึ่งในโรงงานไทยหลายแห่งไม่มี หรือมีแต่ไม่ได้สอบเทียบมานาน หน้านี้จึงใช้วิธีทางอ้อมเป็นหลัก และใช้วิธีตรงเป็นตัวกระทบยอดเมื่อมีมิเตอร์ครบ

2. อากาศส่วนเกินจากค่า O₂ — สองทาง และเหตุผลที่ต้องแสดงทั้งคู่

ทางแรกคือสูตรที่ทุกคนจำได้ ซึ่งไม่สนใจว่าเผาเชื้อเพลิงอะไร ทางที่สองคือแก้สมดุลมวล ของผลิตภัณฑ์แห้งจากผลวิเคราะห์เชื้อเพลิงจริง ให้ได้อัตราส่วนอากาศที่ทำให้ O₂ ออกมาตรงกับที่วัดได้ (แก้ด้วยการแบ่งครึ่งช่วง):

สองทางนี้ควรใกล้กันเสมอเมื่อก๊าซที่วัดมาจากการเผาไหม้จริง เมื่อมันห่างกันเกิน 3 จุด นั่นแปลว่าก๊าซที่หัววัดอ่านได้ไม่ใช่ก๊าซเผาไหม้ล้วน — มีอากาศแวดล้อมปนเข้ามา (ปะเก็นรั่ว ท่อเก็บตัวอย่างรั่ว หรือหัววัดอยู่หลังจุดรั่วของ air heater) ข้อวินิจฉัยที่ 7 จับเรื่องนี้โดยเฉพาะ

3. ทำไมเตาแก๊สถึงได้ 81 % และ 90 % พร้อมกัน

ก๊าซธรรมชาติมีไฮโดรเจนราว 23 % โดยมวล เมื่อเผาแล้วได้น้ำประมาณ 2 กิโลกรัม ต่อเชื้อเพลิง 1 กิโลกรัม น้ำก้อนนี้ออกปล่องไปในสภาพไอ พาความร้อนแฝงไปด้วยทั้งหมด:

ค่าความร้อนสูง (HHV) นับความร้อนแฝงก้อนนี้อยู่ในตัวหาร การสูญเสียนี้จึงปรากฏ และมันแก้ด้วยการจูนไม่ได้ (แก้ได้ทางเดียวคือ condensing economiser) ส่วนค่าความร้อนต่ำ (LHV) หักความร้อนแฝงออกจากตัวหารไปแล้ว ตัวเลขจึงดูสูงกว่า หม้อไอน้ำตัวเดียวกัน วันเดียวกัน จึงเป็นได้ทั้ง 81 % และ 90 % — ต่างกันแค่ฐาน เอนทาลปีของไอน้ำและน้ำในสมการนี้ดึงจากตารางไอน้ำ IAPWS-IF97 ตัวเดียวกับ เครื่องมือคำนวณอื่นของเว็บนี้ ไม่ใช่ค่าคงที่ 2465 kJ/kg ที่ใบงานย่อมักใช้

4. ลำดับข้อวินิจฉัย: ทำไม CO ต้องมาก่อนอากาศส่วนเกิน

สองข้อนี้สั่งตรงกันข้าม — “ลดอากาศส่วนเกิน” ถูกต้องเมื่อ O₂ สูงเกินไป แต่กับเตาที่กำลังปล่อย CO อยู่แล้ว มันคือคำสั่งที่ทำให้แย่ลงและอันตราย หน้านี้จึงจัด CO ไว้บนสุดเสมอ และยังลบการ์ด “กรณีที่ทำได้” ทิ้งทั้งใบเมื่อข้อ CO ทำงาน เพราะเป้า O₂ ในการ์ดนั้นคือคำแนะนำให้ลดอากาศ

• ข้อ 6 (โหลดต่ำ) และข้อ 7 (สองวิธีคิดอากาศไม่ตรงกัน) ไม่ได้ชี้สาเหตุ แต่ลดน้ำหนักของข้อ 2 และ 3 — ทำเครื่องหมายว่าความเชื่อมั่นต่ำ ไม่ใช่ลบทิ้ง
• ข้อที่ขาดข้อมูลจะขึ้นว่า “ยังไม่ประเมิน — ขาด …” เสมอ ไม่หายไปเงียบๆ เพราะข้อที่หายไปจะถูกอ่านว่าผ่าน

5. โบลว์ดาวน์ไม่ใช่การสูญเสียของหัวเผา

ความร้อนที่ออกไปกับน้ำโบลว์ดาวน์ถึงน้ำเรียบร้อยแล้ว — การเผาไหม้ทำหน้าที่ครบ แล้วน้ำถูกทิ้ง ถ้าเอาไปรวมในประสิทธิภาพการเผาไหม้ ปัญหาเคมีน้ำจะถูกซ่อนอยู่ ในตัวเลขหัวเผา หน้านี้จึงรายงานแยกบนตัวหารของตัวเอง:

รูปนี้ไม่ต้องใช้อัตราการไหลใดๆ ต้องการแค่ความดันและอุณหภูมิ จึงรายงานได้แม้ในโรงงานที่ไม่มีมิเตอร์

6. ข้อสมมติที่ผลนี้ยืนอยู่ (Assumptions)

• ฐาน HHV — ทุกการสูญเสียคิดเป็น % ของค่าความร้อนสูง ความร้อนแฝงของน้ำที่เกิดจากไฮโดรเจนจึงอยู่ในตัวหารและถูกคิดกลับเป็นการสูญเสีย η_LHV = η_HHV × HHV/LHV เป็นเพียงการแปลงฐาน ไม่ใช่หม้อไอน้ำคนละตัว
• การสูญเสียจากการแผ่รังสีเป็นการอ่านเส้นโค้ง ABMA (interpolate จากตาราง 7 จุด) ไม่ใช่การคำนวณ และแปรผกผันกับโหลด นอกช่วง 0.5–300 MW จะใช้ค่าที่ปลายเส้น ไม่ extrapolate
• ส่วนเผื่อที่อธิบายไม่ได้ตั้งไว้ 0.5 % (แก้ได้ในขั้น C) — เป็นธรรมเนียมของวิธี abbreviated ไม่ใช่ค่าที่วัดได้
• O₂/CO₂ ที่ป้อนเป็นค่าแบบแห้ง (dry basis) ตามที่เครื่องวิเคราะห์ไอเสียทั่วไปรายงาน ถ้าเครื่องของคุณรายงานแบบเปียก ต้องแปลงก่อน
• cp ของไอเสียเฉลี่ยตามช่วงอุณหภูมิและถ่วงน้ำหนักตามองค์ประกอบจริงของก๊าซแห้ง จากสมการเส้นตรงที่ fit ในช่วง 0–600 °C แม่นราว ±1 % — อุณหภูมิปล่องจึงรับได้ไม่เกิน 600 °C และอากาศเผาไหม้ต้องอยู่ในช่วง -40 ถึง 60 °C
• จุดกลั่นตัวของกรดเป็นสหสัมพันธ์ (correlation) ของ Verhoff & Banchero และต้องสมมติสัดส่วน SO₂→SO₃ ที่ 2 % ซึ่งจริงๆ แกว่ง 1–5 % ให้เผื่อ ±10–15 K
• เกณฑ์ของข้อวินิจฉัย: CO > 400 ppm (หรือ > 200 ppm เมื่อ O₂ ต่ำกว่าเป้า) · O₂ > เป้า + 3 จุด · ปล่อง > T_sat + 70 K · ปล่อง < 120 °C บนเชื้อเพลิงมีกำมะถัน · โบลว์ดาวน์ > 5 % · โหลด < 50 % · สองวิธีคิดอากาศส่วนเกินต่างกัน > 3 จุด · กระทบยอด > 5 จุด
• สองเกณฑ์โหลดต่างกันโดยตั้งใจ — ข้อ 6 เตือนเมื่อโหลด < 50 % เพราะสัดส่วนการสูญเสียจากการแผ่รังสีพองขึ้นตาม 1/โหลด ส่วนข้อ 3 (อุณหภูมิปล่อง) จะไม่ตัดสินเลยเมื่อโหลด < 80 % เพราะพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนที่เหลือเฟือตอนโหลดต่ำทำให้ปล่องเย็นลงเอง และกลบคราบสกปรกไปด้วย ที่โหลดระหว่าง 50–80 % ข้อ 6 จึงผ่าน ขณะที่ข้อ 3 ยังขึ้นว่า “ยังไม่ได้ประเมิน” — และแถบสรุปจะเป็น “ตรวจไม่ครบ” ไม่ใช่ผ่าน

7. ขอบเขตและข้อจำกัด (Scope & limits)

• ค่าที่ให้มาในรายการเชื้อเพลิงเป็นค่ากลางของชนิดเชื้อเพลิง ไม่ใช่ของงวดที่คุณซื้อ — กำมะถันในน้ำมันเตาเป็นตัวเลขตามสัญญา ความชื้นไม้สับแกว่ง 20–55 % ตามฤดู และเถ้าแกลบต่างกันตามโรงสี ถ้ามีผลแล็บให้ใช้โหมดกำหนดเอง
• ไม่ทำนาย NOx/SOx ไม่ทำ CFD ของหัวเผา/ห้องเผาไหม้ และไม่ออกแบบขนาด economiser หรือ air preheater (ให้เป็นข้อเสนอแนะเท่านั้น) คิดครั้งละหนึ่งเชื้อเพลิง — การเผาร่วม (co-firing) ต้องทำผลวิเคราะห์รวมของส่วนผสมจริงก่อน
• ผลลัพธ์เป็นการวินิจฉัยจากค่าที่ป้อน ต้องยืนยันกับการตรวจสอบหน้างาน ก่อนตัดสินใจหยุดเดินเครื่อง ล้างผิวแลกเปลี่ยน หรือลงทุนอุปกรณ์