หัวเผาแบบมลพิษต่ำ (Ultra Low Nox Burner)

โรงกลั่นปิโตรเลียมเป็นโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการแปรรูปและกลั่นน้ำมันดิบ โดยใช้วิธีการกลั่นแบบลำดับส่วน (Fractional distillation) ในการแยกน้ำมันดิบออกเป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันต่าง ๆ ซึ่งระบบเผาไหม้ในเตาเผาจะมีหัวเผาเชื้อเพลิงทำหน้าที่สร้างก๊าซร้อนและถ่ายเทพลังงานความร้อนดังกล่าวผ่านขดลวดที่ติดตั้งอยู่ภายในเตาเผาไปยังน้ำมันดิบหรือก๊าซที่ไหลอยู่ในกระบวนการ


ลักษณะการออกแบบทั่วไปของหัวเผาเชื้อเพลิง

โดยทั่วไปหัวเผาเชื้อเพลิงจะมีลักษณะการทำงานและการออกแบบที่คล้ายกันดังรูป และสามารถจำแนกออกได้หลายประเภท ยกตัวอย่างเช่น Motive force, การปล่อย NOx, รูปทรงของเปลวไฟ, การวางตำแหน่งในเตาเผา, ชนิดการใช้เชื้อเพลิง, วิธีการลด NOx เป็นต้น ซึ่งในปัจจุบันการพัฒนาของเทคโนโลยีประกอบกับการนำเทคนิคขั้นสูงมาใช้ในการปรับปรุงกระบวนการเผาไหม้ ทำให้เกิดนวัตกรรมใหม่ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของเปลวไฟ ในขณะเดียวกันปริมาณการปล่อยก๊าซ NOx และ CO (มลพิษทางอากาศ) ที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ก็ลดลง โดยหัวเผาเชื้อเพลิงชนิดนี้รู้จักกันในชื่อ Ultra-low NOx emission burners ซึ่งได้ถูกพัฒนาต่อยอดกลายมาเป็นหนึ่งในการแก้ไขปัญหาในระบบเผาไหม้ที่ทันสมัยที่สุดในโลก หัวเผาเชื้อเพลิงนี้ถูกนำมาใช้ในหลายขั้นตอนของการกลั่นน้ำมันดิบ โดยลักษณะการทำงานนั้นจะมีการหน่วงระยะเวลาในการเผาไหม้ การเตรียมอากาศหรือเชื้อเพลิงไว้ในหลายๆ โซน การหมุนเวียนก๊าซไอเสียภายใน และการควบคุมการผสมระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศ เป็นต้น

จากประสบการณ์การทำงานของกลุ่มบริษัท บี ปิโตรไทย เราได้เก็บข้อมูลการให้บริการรวมถึงความต้องการของลูกค้า และข้อมูลเชิงลึกที่ได้จากการแลกเปลี่ยนความรู้กับพันธมิตรคู่ค้าของเรา ทำให้เราเป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญด้านระบบเผาไหม้และการแก้ไขปัญหา ยกตัวอย่างตามตารางที่ 1 และ 2 โดยให้ความสำคัญด้านความปลอดภัย การบำรุงรักษาและเกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการใช้งาน ซึ่งประสิทธิภาพของระบบการเผาไหม้และระบบควบคุมนั้น ขึ้นอยู่กับการออกแบบ การติดตั้ง และการทดสอบ รวมไปถึงความแม่นยำในการทำงานของเครื่องวัด อุปกรณ์ป้องกัน และระบบควบคุมทั้งหมด เป็นสิ่งที่เรามุ่งเน้นเพื่อให้เกิดความน่าเชื่อถือของระบบในการที่จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเตาเผาและสร้างความมั่นใจให้กับลูกค้าได้อย่างสูงสุด

ตารางที่ 1 : ผลกระทบที่เกิดจากความเสียหายของชิ้นส่วนหัวเผาเชื้อเพลิง (Impact of imperfect burner part)

ลักษณะความเสียหาย
(Damage)

กระเบื้องหัวเผา (Burner tile)

สาเหตุ
(Cause)
  • ความร้อนจากการเผาไหม้
  • ไอน้ำหรือไอน้ำมันเชื้อเพลิง
  • ผนังวัสดุทนไฟเปราะบาง
ผลกระทบ
(Effect)
  • รูปร่างของเปลวไฟไม่เสถียร
  • ผลิตภัณฑ์ไม่ได้มาตรฐาน
ลักษณะความเสียหาย
(Damage)

กรวย (Cone)

สาเหตุ
(Cause)
  • ความร้อนจากการเผาไหม้
  • จัดวางตำแหน่งไม่ถูกต้อง
ผลกระทบ
(Effect)
  • ไม่สามารถควบคุมอากาศในการเผาไหม้
  • รูปร่างของเปลวไฟไม่เสถียร
ลักษณะความเสียหาย
(Damage)

ตัวจุดเปลวไฟ (Pilot tip)

สาเหตุ
(Cause)
  • ความร้อนจากการเผาไหม้
  • อัตราการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงมากเกินไป
ผลกระทบ
(Effect)
  • จุดไฟไม่ติด
  • รูปร่างของเปลวไฟไม่เสถียร
ลักษณะความเสียหาย
(Damage)<

ปลายหัวเผา (Primary, Staged)

สาเหตุ
(Cause)
  • ความร้อนจากการเผาไหม้
  • น้ำมันเชื้อเพลิงมีการปนเปื้อน
  • เกิดไฟวาบ (Flashback)
  • อัตราการไหลของน้ำมันเชื้อเพลิงมากเกินไป
ผลกระทบ
(Effect)
  • อุณหภูมิเปลวไฟไม่เสถียร
  • ทำให้เกิดการปล่อยก๊าซ NOx and SOx สูงขึ้น
  • สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง

ตารางที่ 2 : การสำรวจระบบการเผาไหม้ (Combustion survey)

อาการที่สามารถพบได้ (Detectable signs)
  • การเรืองแสงและรอยไหม้สามารถสังเกตเห็นได้เมื่อเปลวไฟไม่สมบูรณ์ หรืออาจเกิดจากความเสียหายของชิ้นส่วนอุปกรณ์ภายในหัวเผาเชื้อเพลิง

การเลือกใช้ประเภทของหัวเผาเชื้อเพลิง
(Burner selection)

  • ในการออกแบบระบบเผาไหม้ต้องออกแบบให้สอดคล้องกับลักษณะการใช้งาน ดังนั้นการเลือกระบบเผาไหม้และประเภทของหัวเผาเชื้อเพลิงต้องดำเนินการร่วมกับผู้ผลิต

  • รูปทรงของเตาเผา ชนิดของเชื้อเพลิง ปริมาณความร้อนที่ต้องการ และประสิทธิภาพในการลดการปล่อยมลพิษ เป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาในการเลือกหัวเผาเชื้อเพลิง

  • การเปลี่ยนประเภทของหัวเผาเชื้อเพลิงเป็นแบบ Low NOx หรือ Ultra-low NOx นั้น ต้องมีการพิจารณาเป็นพิเศษถ้าพื้นที่ภายในเตาเผามีจำกัด เนื่องจากขนาดเปลวไฟจะขยายใหญ่ขึ้น

  • การออกแบบและเลือกประเภทของหัวเผาเชื้อเพลิง ควรมีการใช้ Computational Fluid Dynamic (CFD) ศึกษาลักษณะของเปลวไฟที่เกิดขึ้น เพื่อไม่ให้เปลวไฟกระทบกับขดลวดภายในเตาเผา ซึ่งจะทำให้เกิดก๊าซไอเสียที่ไม่พึงประสงค์

  • ควรมีการจำกัดรูปแบบของระบบเผาไหม้และประเภทของหัวเผาเชื้อเพลิง เพื่อให้ง่ายต่อการดูแลบำรุงรักษา และการฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงาน