Condensate Recovery

Condensate Recovery

       จากกราฟด้านบนแสดงให้เห็นว่าพลังงาน (Enthalpy) ในน้ำคอนเดนเซทซึ่งเป็นพื่นที่สีแดง หากเราไม่นำกลับมาใช้ใหม่จะทำให้สูญเสียพลังงานดังกล่าวนี้ไป สำหรับประโยชน์ในการนำน้ำคอนเดนเซทกลับมาใช้ใหม่สามารถสรุปได้ดังนี้

1. ลดพลังงานที่สูญเสียไป
2. ลดปริมาณน้ำสำหรับเติมให้กับหม้อต้ม
3. ในการเติมน้ำใหม่เข้าหม้อต้มประสิทธิภาพของหม้อต้มจะลดลง
4. ลดการถ่ายน้ำออกจากหม้อต้ม (blow down) (สำหรับการถ่ายน้ำออกเพื่อลดความเข้มข้นของน้ำที่อยู่ในระบบเนื่องจากน้ำที่ใช้เติมปกติจะมีสารละลายหรืออนุภาคต่าง ๆ เมื่อน้ำบางส่วนระเหยเป็นไปสารดังกล่าวไม่ได้ระเหยไปด้วยจึงเกิดการสะสมของสารเคมีในน้ำที่อยู่ภายในหม้อต้ม) และ ลดพลังงานที่จะสูญเสียไปพร้อมกับการถ่ายน้ำออก
5. ลดปริมาณสารเคมีที่ใช้ในการบำบัดน้ำสำหรับเติมเข้าระบบ
6. ลดค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำ Condensate ก่อนปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

ตัวอย่าง   สำหรับหม้อต้มที่ไม่มีการนำคอนเดนเซทกลับมาใช้ใหม่ ใช้การเติมน้ำที่อุณหภูมิปกติแทน

โจทย์กำหนดให้          อุณหภูมิน้ำคอนเดนเซท      90ºC

                          อุณหภูมิน้ำเติมเข้าระบบ       30ºC

                          ค่าพลังงานของน้ำมัน (calorific value) 41.1 MJ/liter

                          ค่าพลังงานสะสมในน้ำ (specific heat) 4.186 kJ/kg K.

- ด้านการประหยัดพลังงานเชื้อเพลิง

พลังงานสำหรับทำให้น้ำ 1 kg มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเท่า 60ºC เท่ากับ

                1 kg x 60ºC x 4.186 kJ/kg K = 251.16 kJ

สมมุติหม้อต้มสามารถผลิตไอน้ำ 1000 kg/h และ มีน้ำคอนเดนเซทที่ไม่ได้นำกลับมาใช้ใหม่เท่ากับ 30% (300 kg/h) ดังนั้นพลังงานที่ทำให้น้ำ 300 kg/h มีความร้อนเท่ากับ 90ºC เท่ากับ

               251.16 kJ/kg x 300 kg/h = 75.35 MJ/h

ถ้าทำงาน 7 วัน เป็นเวลา 1 ปี คิดเป็น 8400 ชั่วโมง ดังนั้นต้องใช้พลังงานในการให้ความร้อนแก่น้ำทั้งหมดเท่ากับ

               75.35 MJ/h x 8400 h = 633 GJ/per annum

ที่ค่าพลังงานของน้ำมันเตาเท่ากับ 42.5 MJ/litre และสมมุติว่าประสิทธิภาพหม้อต้มเท่ากับ 80% ปริมาณพลังงานที่ได้เท่ากับ

               0.8 x 42.5 = 34 MJ/litre

ดังนั้นต้องใช้ปริมาณน้ำมันเตาสำหรับให้ความร้อนเท่ากับ

               (633 GJ/Year) / (34 MJ/litre) = 18617 litre/Year

ราคาเชื้อเพลิงน้ำมันเตา 16 บาท/litre ดังนั้นคิดเป็นมูลค่า

               18617 litre/year x 16 บาท/litre = 297872 บาท/year

- ด้านการประหยัดน้ำ

ปริมาณน้ำทั้งหมดที่ต้องเติมเพิ่มสำหรับน้ำที่ไม่ได้นำกลับมาใช้ใหม่

               (8400 h/year x 300 kg/h) / 1000 kg/m³ = 2520 m³/year

ค่าน้ำอยู่ที่ประมาณ 13 บาท/m³  ดังนั้นต้องเสียค่าใช้จ่ายในการเติมน้ำเท่ากับ

               2520 m³/year x 13 บาท/m³ =  32760 บาท/year

- ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำคอนเดนเซท

ค่าบำบัดน้ำเพื่อปรับค่า TDS และ สารเคมีบำบัดน้ำประมาณ 0.015 บาท/kgสำหรับน้ำปริมาณ 2520 m³/year คิดเป็นเงินเท่ากับ

     2520 m³/year x 1000 kg/m³  x 0.015 บาท/kg = 37800 บาท/year

- รวมค่าใช้จ่ายที่สามารถประหยัดได้ในกรณีน้ำน้ำคอนเดนเซทกลับมาใช้ใหม่

      ด้านการประหยัดพลังงานเชื้อเพลิง       297,872 บาท/year

      ด้านการประหยัดน้ำ                            32,760 บาท/year

      ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำคอนเดนเซท     37,800 บาท/year

                                 รวมทั้งสินต่อปี      363,392 บาท

           

การนำคอนเดนเซทที่สกปรกมาใช้ใหม่

         ในบางครั้งน้ำคอนเดนเซทอาจไม่สามารถนำกลับมาใช้อีกรอบได้เนื่องจากมีสิ่งสกปรกซึ่งอาจเกิดจากท่อระบายที่เกิดการผุกกร่อนทำให้น้ำมันจากภายนอกรั่วเข้ามาในท่อระบาย แต่เนื่องจากยังมีพลังงานหลงเหลืออยู่ในน้ำ condensate จึงต้องนำพลังงานดังกล่าวมาใช้ให้ได้มากที่สุด

         จากภาพเป็นตัวอย่างเป็นการนำน้ำคอนเดนเซทกลับมาใช้ใหม่โดยผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน โดยปล่อยให้น้ำร้อนไหลลงถังพัก น้ำร้อนจะลอยอยู่ด้านบนน้ำเย็นจะอยู่ด้านล่างดังนั้นจึงต่อท่อระบายน้ำออกโดยให้ท่อยาวถึงก้นถังเพื่อให้น้ำเย็นระบายออก สำหรับน้ำที่จะใช้เติมเข้าสู่ระบบจะไหลผ่าน คลอย์ดเพื่อแลกเปลี่ยนความร้อนก่อนเข้าสู่หม้อต้ม

          จากภาพน้ำคอนเดนเซทจะถูกแยกไอน้ำ(flash steam) ออกอีกครั้งหนึ่งโดยไอน้ำดังกล่าวจะผ่านคอยล์เพื่อทำให้น้ำในถังพักมีอุณหภูมิสูงขึ้นก่อนนำไปใช้งาน

     

การหาพลังงานที่ได้จากน้ำคอนเดนเซท

ค่าพลังงานจาก Saturated water (170.5 ^๐c) at 7 bar

Enthalpy คอนเดนเซทที่ 7 bar (170.5 ^๐c)  = 721.4 kJ/kg

Enthalpy คอนเดนเซทที่ 0 bar (100 ^๐c)     = 419 kJ/kg

พลังงานที่ได้ = 721.4 – 419 = 302.4 kJ/kg

Enthalpy ของน้ำเป็นไอน้ำที่ 0 bar (100 ^๐c) = 2257 kJ/kg

ดังนั้นสัดส่วนไอน้ำ 0 bar ที่ได้ต่อปริมาณคอนเดทเซท 7 bar เท่ากับ

Proportion of flash steam = 302.4/2257

                                                       = 0.134 kg/kg of condensate

จากตัวเลขที่ได้แสดงว่าน้ำคอนเดนเซทที่ 7 bar จำนวน 1 kg เมื่อปล่อยสู่บรรยากาศจะได้ไอน้ำจำนวน 0.134 kg

    

พลังงานจาก Sub-cooled water (170.5 ^๐c – 15.0 ^๐c) at 7 bar

Enthalpy ของน้ำที่ 7 bar อุณหภูมิ 155^๐c = 721.4 – 4.18(15) = 658 kJ/kg

Enthalpy คอนเดนเซทที่ 0 bar (100 ^๐c)  = 419 kJ/kg

พลังงานที่ได้ = 658 – 419 = 239 kJ/kg

Enthalpy ของน้ำเป็นไอน้ำที่ 0 bar (100 ^๐c) = 2257 kJ/kg

ดังนั้นสัดส่วนไอน้ำ 0 bar ที่ได้ต่อปริมาณคอนเดทเซท 7 bar ที่อุณหภูมิ 155^๐c เท่ากับ

Proportion of flash steam = 239/2257

                                                          = 0.106 kg/kg of condensate

จากตัวเลขที่ได้แสดงว่าน้ำคอนเดนเซทที่ 7 bar ที่อุณหภูมิ 155^๐cจำนวน 1 kg เมื่อปล่อยสู่บรรยากาศจะได้ไอน้ำจำนวน 0.106 kg