Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-1
บทท 8 หอผงนา
8.1 องคประกอบของระบบ
หอผงนา เปนสวนหนงของระบบทาความเยนทระบายความรอนดวยนา ทาหนาทระบายความรอนใหกบนาท
ใชหลอเยนคอนเดนเซอร หอผงนาหลอเยนทมประสทธภาพสง จะทาใหอณหภมควบแนนของสารทาความเยนตาลง ม
ผลตอการประหยดพลงงานในระบบทาความเยน และความสามารถในการทาความเยนสงขน นบไดวา หอผงนาหลอ
เยนเปน อปกรณทสาคญในการทางานของระบบทาความเยน โดยสามารถแยกไดเปนประเภท 2 ประเภท ไดดงน
8.1.1 นาและอากาศไหลสวนกน (Counter Flow)
หอผงนาชนดนจะปลอยนาทอณหภมสงไหลลงมาจากดานบน และดดอากาศเขาทางดานลาง ทาใหนาและ
อากาศไหลสวนทางกน ดงรป
รปท 8.1 หอผงนา แบบนาและอากาศไหลสวนทาง (Counter Flow)
รปท 8.2 ลกษณะการถายเทความรอน แบบนาและอากาศไหลสวนทาง (Counter Flow)
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-2
8.1.2 นาและอากาศไหลแบบตงฉากกน (Cross Flow)
หอผงนาชนดนจะปลอยนาอณหภมสงไหลลงมาจากดานบน และดดอากาศเขาจากดานขางทาใหนาและ
อากาศไหลตงฉากน ดงรป
รปท 8.3 หอผงนา แบบนาและอากาศไหลแบบตงฉากกน (Cross Flow)
รปท 8.4 ลกษณะการถายเทความรอน แบบนาและอากาศไหลแบบตงฉากกน (Cross Flow)
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-3
องคประกอบของหอผงนา ประกอบดวย
1. ตวถง (Casing) ทาหนาท เปนโครงสรางของ หอผงนา
2. แผงรงผง (Filling) ทาหนาท กระจายนารอนใหละเอยด เพอประโยชนในการถายเทความรอน
3. ถาดนารอนบน (Hot Water Basin) ทาหนาท รบนารอนจากระบบเพอกระจายลงบนแผงรงผง
4. พดลม (Fan) ทาหนาท ดดอากาศรอบๆ หอผงนาเพอแลกเปลยนความรอนระหวาง อากาศกบนารอน
5. ถาดนาเยนลาง (Cold Water Basin) ทาหนาท รบนาทผานการระบายความรอน จากแผงรงผง
6. ชองอากาศเขา (Air in let) ทาหนาท เปนชองทางเขาของอากาศเขาส แผงรงผงเพอแลกเปลยนความรอนกบนา
7. ชองอากาศออก (Air out let) ทาหนาท เปนชองทางระบายอากาศ ทผานการแลกเปลยนความรอนแลว
8.2 นยามประสทธภาพหรอสมรรถนะ
8.2.1 อณหภมกระเปาะเปยก (Wet bulb Temperature) คออณหภมท อากาศมปรมาณไอนาอมตว ท
ความชน 100 % RH
8.2.2 อณหภมกระเปาะแหง (Dry bulb Temperature) หมายถง คาอณหภมทสภาวะปกต
8.2.3 ประสทธภาพการแลกเปลยนความรอน )( CT หมายถง อตราสวนระหวางผลตางของนาเขาและออกจาก
หอผงนา กบผลตางระหวางอณหภมนาเขาหอผงนาและอณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ
100
wbWin
WoutWinCT
TT
TT
โดยท
CT = ประสทธภาพการแลกเปลยนความรอน (%)
WinT = อณหภมนาเขา (oC / oF)
WoutT = อณหภมนาออก (oC / oF)
wbT = อณหภมกระเปาะเปยก (oC / oF)
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-4
8.3 กฎหมายทเกยวของ
ปจจบนไมมกฎหมายเกยวกบการสารวจ ตรวจวด หรอวเคราะหประสทธภาพหรอสมรรถนะ
8.4 แนวทางการสารวจและการเกบขอมลวเคราะหประสทธภาพ
เครองมอหรอมาตรวดทตองใชในการตรวจวดและวเคราะหหาประสทธภาพ
- เครองมอวดอณหภมและความชนสมพนธของอากาศ
- เครองมอวดอณหภมนา
- Psychometric Chart ทระดบความดนบรรยากาศ 101.3 kPa. หรอ โปรแกรมในการชวยคานวณหา
อณหภมกระเปาะเปยก
8.4.1 การตรวจวดและวเคราะห
1. ตรวจวดคาอณหภมนาเขาหอผงนา (TWin) บรเวณถาดบนของหอผงนาในหนวยของ oC หรอ oF
2. ตรวจวดคาอณหภมนาออกหอผงนา (TWout) บรเวณถาดลางของหอผงนาในหนวยของ oC หรอ oF
3. ตรวจวดคาอณหภมและความชนสมพนธของอากาศบรเวณทอากาศเขาหอผงนา
4. นาคาอณหภมและความชนสมพนธของอากาศในขอ 3 หาคาอณหภมกระเปาะเปยก (Twb) ใน
Psychrometric Chart โดยมขนตอนการหา ดงน
- นาคาอณหภมและความชนของอากาศไป Plot ลงบน Psychrometric Chart โดยเรมจากนาคา
อณหภมอากาศทวดไดจากขอ 3 ลากเสนขนไปในแนวดง ไปตดกบเสนความชนสมพนธทวดได (จากขอ 3) แลว
ลากเฉยงขนไปใหขนานกบเสนอณหภมกระเปาะเปยกแลวอานคา ตวอยางเชน อณหภมกระเปาะแหง 33.0 oC
ความชนสมพนธ 50.0 % จะสามารถหาอณหภมกระเปาะเปยกเทากบ 24.5 oC ดงรป 8.5
5. นาคาทไดจากการตรวจวดและ Psychrometric Chart มาคานวณหาประสทธภาพหอผงนา
ดงสมการตอไปน
100
wbWin
WoutWinCT
TT
TT
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-5
รปท 8.5 แผนภมไซโครเมตรก (Psychrometric Chart)
33.0 oC
50 %
24.5 oC
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-6
ตวอยางตารางเกบขอมลและวเคราะห
หนวย สญลกษณ No. …….. แหลงทมา
- -
- -
- - ขอมล เปด-ปด
- - ปทตดตง
- - Name Plate
- - Name Plate
- - ชวงเวลาการบ ารงรกษา
คาพกด Cooling Capacity TR - Name Plate
จ านวนพดลม ชด - Name Plate
ก าลงไฟฟาของพดลม kW - Name Plate
อตราการไหลของน า L/min - Name Plate
อตราการไหลของลม m3/min - Name Plate
อณหภมน าเขา oF - Name Plate
อณหภมน าออก oF - Name Plate
อณหภมอากาศเขา WB oF - Name Plate
ประสทธภาพการแลกเปลยนความรอน % - Name Plate
คาการตรวจวด อณหภมอากาศเขา oF Tain ตรวจวด
ความชนอากาศเขา %RH RHain ตรวจวด
อณหภม Ambient oF AT ตรวจวด
ความชน Ambient %RH ARH ตรวจวด
อณหภมกระเปาะเปยก Ambient oF TWb ค านวณ หรอ Psychrometric Chart
ความเรวลม m/s V ตรวจวด
พนทหนาตดพดลม m2 A ตรวจวด
อตราการไหลน าหลอเยน L/min F ตรวจวด
อณหภมน าเขา oF TWin ตรวจวด
อณหภมน าออก oF TWout ตรวจวด
TC Ton Qc Qc=Fc x (TWin - TWout) / 24
ไฟฟา V Volt V ตรวจวด
A1 Amp I1 ตรวจวด
A2 Amp I2 ตรวจวด
A3 Amp I3 ตรวจวด
kW kW W ตรวจวด
P.F. - PF ตรวจวด
%
ยหอ
รน/ประเภท (Cross Flow , Counter Flow)
ลกษณะ/ระยะการบ ารงรกษา
ประสทธภาพการแลกเปลยนความรอน
หมายเหต
ปทตดตงใชงาน
ตารางการตรวจวด Cooling Tower
รายการ
หมายเลขเครอง
สถานทใชงาน
เวลาเปดใชงาน
CT )/()( wbWinWoutWinCT TTTT
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-7
8.5 ตวอยางการวเคราะหประสทธภาพการใชพลงงาน
ตวอยางท 1 : หอผงนาขนาด 600 Ton แบบ Counter Flow มคาพกดและคาตรวจวด ดงตอไปน
Name CT-02 Data Maker Liangchi
Model 600 RT
Cooling Capacity 2,340,000 kcal/hr
Water Flow Rate 7,500 lpm
Air Flow Rate 3,750 m3/min
Water Temp Inlet 37.8 oC
Water Temp Outlet 32.2 oC
Wet Bulb Temp 28.3 oC
Thermal Transfer Eff. 58.9%
Fan Motor 15 hp Audit 15-07-2009 @ 14.00 น.
Air Flow Rate 2,562 m3/min
Water Temp Inlet 36.7 oC
Water Temp Outlet 32.7 oC
Inlet Air Temp 32.3 oC
%RH 77.9 %
Fan Motor 11.2 kW
การคานวณหาคาอณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ ดวย Psychrometric Chart 1. คาอณหภมอากาศ เทากบ 32.3 ºC / 77.9% RH 2. ลากเสนบนแผนภม อณหภม 32.3 ºC ขนไปในแนวดง จนตดกบคาความชนสมพนธ 77.9 %
RH ขดเสนในแนวเฉยงขนไปจนตดกบเสนไอนาอมตว 3. อานคาอณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ ไดเทากบ 29.0 ºC 4. คานวณหาคาประสทธภาพการแลกเปลยนความรอน
จากสมการ
100
wbWin
WoutWinCT
TT
TT
1006.287.36
7.327.36
CT
4.49CT %
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-8
รปท 8.6 รปภาพแสดงการหาคาอณหภมกระเปาะเปยกของอากาศ
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-9
8.6 ตวอยางมาตรการทประสบความสาเรจ
ตวอยางท 1 : การปรบปรงประสทธภาพเครองทานาเยนโดยการลดอณหภมนาหลอเยน
ความเปนมาและลกษณะการใชงาน
ในกระบวนการ Evaporation มการดงนาหลอเยนบางสวนจากระบบทานาเยน (จากหอผงนา) มาใชในการ
หลอเยนกบผลตภณฑกอนจะปลอยกลบเขาสหอผงนาเพอลดอณหภมแลวนากลบมาใชใหมอกครงดงรป
รปท 8.7 ระบบหลอเยนทใชงานในสวนของเครองทานาเยนและสวนของ Evaporation (กอนปรบปรง)
ปญหาของอปกรณ/ระบบกอนปรบปรง จากสภาพการทางานของระบบหลอเยนในลกษณะดงกลาว ทางโรงงานพบวาอณหภมของนาหลอเยนหลง
ผานกระบวนการ Evaporation มาแลวนน จะมอณหภมทสงขนประมาณ 45oC ซงเมอนากลบมาผสมกบนาหลอเยน
ในระบบทานาเยนแลว จะมผลทาใหอณหภมของนาหลอเยนของทงระบบโดยรวมสงขน นนคออณหภมของนาหลอ
เยนในสวนทนาไประบายความรอนในเครองทานาเยนกจะสงขนเชนกน (ประมาณ 37oC) ทาใหเครองทานาเยนมการ
ใชพลงงานไฟฟาตอหนวยความเยนทเพมขน
นอกจากน นาหลอเยนทออกจากกระบวนการ Evaporation นนมสวนผสมของสาร Aroma ปะปนมาดวย
ทาใหเกดผลกระทบตอคณภาพนาหลอเยน ความสะอาดของชดคอนเดนเซอร และหอผงนา ซงเปนเหตให
ความสามารถในการระบายความรอนของระบบมปญหาเกดขนจนกระทงเกดการนอคของเครองทานาเยนตามมาและ
สงผลกระทบตอระบบปรบอากาศและสวนของการผลต โดยในกรณดงกลาวนทางโรงงานจะทาการ Bypass นาหลอ
เยนในสวนนทงออกไปทนท และทาการลางทาความสะอาดชดคอนเดนเซอรและหอผงนาใหกลบมาเปนปกต จากนน
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-10
จงคอยเปดนานาหลอเยนสวนททงนกลบมาใชใหมอกครง (เนองจากนาหลอเยนทปลอยทงมปรมาณคอนขางมาก
ดงนนทางโรงงานจงกลวในเรองของคาใชจายดานนาประปาทเกดขนหากตองปลอยทงออกไปทงหมด)
รปท 8.8 อณหภมนาหลอเยนกอนเขาเครองทานาเยน (กอนปรบปรง)
แนวคดและขนตอนการดาเนนการ
เพอแกไขปญหาดงกลาว ทางโรงงานไดมแนวทางในการปรบปรงระบบทอนาหลอเยนใหมโดยการแยกวงจร
นาหลอเยนในสวนของเครองทานาเยนและ Evaporation ออกจากกน (ดงรป ) ทงนในสวนของ Evaporation นน
จะตองเพมเตม (ตดตงเพม) ในสวนของหอผงนาสาหรบใชระบายความรอนนาหลอเยนทหมนเวยนในกระบวนการดวย
สภาพหลงปรบปรง
ภายหลงการปรบปรงพบวาอณหภมของนาหลอเยนในสวนทใชกบเครองทานาเยนนนมคาลดลงจาก 37oC
เหลอเพยง 32oC และชวยใหเกดการประหยดพลงงานในสวนของเครองทานาเยน โดยดจากอณหภม /ความดนของ
สารทาความเยน นอกจากนยงเปนการแกปญหาในเรองของสาร Aroma ปะปนมาในนาอนเปนสาเหตหลกของความ
สกปรกและประสทธภาพการระบายความรอนทลดลงของระบบทานาเยนไดอกดวย
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-11
รปท 8.9 ระบบหลอเยนทใชงานในสวนของเครองทานาเยนและสวนของ Evaporation (หลงปรบปรง)
สภาพหลงปรบปรง
ภายหลงการปรบปรงพบวาอณหภมของนาหลอเยนในสวนทใชกบเครองทานาเยนนนมคาลดลงจาก 37oC
เหลอเพยง 32oC และชวยใหเกดการประหยดพลงงานในสวนของเครองทานาเยน โดยดจากอณหภม /ความดนของ
สารทาความเยน นอกจากนยงเปนการแกปญหาในเรองของสาร Aroma ปะปนมาในนาอนเปนสาเหตหลกของความ
สกปรกและประสทธภาพการระบายความรอนทลดลงของระบบทานาเยนไดอกดวย
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-12
วธการคานวณผลการอนรกษพลงงาน
จากการตรวจวดคาแรงดนนายา R-22 ของเครองทานาเยน No.1 และ No.2 ทงกอนและหลงปรบปร ง เพอ
คานวณคา COP ของระบบทาความเยนบน P-h Diagram ดวยโปรแกรม Refrigeration Utilities Version 2.84 จะ
ไดผลการวเคราะหตามตาราง
หมายเหต : 1. No.1 เปน Base Unit และ No.2 เปน Partial Unit
2. ขอมลกอนปรบปรง ณ วนท 2/11/2550
3. ขอมลหลงปรบปรง ณ วนท 15/11/2550
4. รายละเอยดการคานวณคา COP ของโปรแกรมฯดตามเอกสารทายมาตรการ
จากการตรวจวดการใชพลงงานไฟฟาของเครองทานาเยน (กอนปรบปรง)
เครองทานาเยน No.1 = 55.9 kW x 8,760 ชวโมง/ป x 80%
= 375,648 kWh/ป
เครองทานาเยน No.2 = 31.9 kW x 8,760 ชวโมง/ป x 80%
= 214.268 kWh/ป
% Safety Factor = 80%
พลงงานไฟฟาทสามารถประหยดได = (375,648 x 32.2% + 214,268 x 11.3%) x 80%
= 116,052 kWh/ป
คดเทยบเปนนามนดบได = 116,052 kWh/ป x 3.6
42,244,000
= 0.00989 ktoe/ป
คดเปนคาใชจายทประหยดได = 116,052 kWh/ป x 3.06 บาท/kWh
= 355,120 บาท/ป
เงนลงทน = 110,000 บาท
ระยะเวลาคนทน = 0.31 ป
No. %Saving
Before (psig) After (psig) Before After (COP Increase)
No.1 65 / 280 70 / 215 4.26 6.28 32.2%
No.2 65 / 225 65 / 205 5.57 6.28 11.3%
Refrigerant Pressure (Suct./Disc.) COP
คมอฝกอบรม การประเมนศกยภาพการอนรกษพลงงาน
บทท 8 หอผงนา
หนา 8-13
ตวอยางท 2 : มาตรการ เปลยนใบพดลมของ Cooling tower เปนชนดประหยดพลงงาน
แนวคดและขนตอนดาเนนการ
Cooling tower ทใชในกระบวนการผลตของโรงงานเปน Cooling tower มขนาดใหญ ใชพลงงานไฟฟาสง
โดยใบพดของ Cooling tower ของโรงงานเดมเปนชนด Fiberglass Reinforced Vinyl Easter ซงเปนชนดทม
นาหนกคอนขางมากทาใหตองใชกาลงในการขบ (Torque) สง ทาใหสนเปลองพลงงาน ดงนนเพอใหเกดการ
ประหยดพลงงานโรงงานจงไดดาเนนการเปลยนชนดของใบพดใหมเปนชนด Fiberglass Reinforced Plastic
(FRP) ซงมนาหนกเบา รวมกบ Epoxy เพอลดแรงเสยดทาน และยงมการปรบระยะของใบพดใหเหมาะสมเพอให
ไดปรมาณลมมากขนดวย ซงมขนาดมอเตอรขบของใบพดเทากบ 160 kW
รปท 8.10 หอผงนาทดาเนนการ
รปท 8.11 แสดงการเปลยนใบพดหอผงนา