วัชระ มั่งวิทิตกุล
realyouenergy@yahoo.com

การตรวจวัดการใช้พลังงานของอุปกรณ์หลักที่ใช้พลังงานในโรงงานเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อให้ทราบข้อมูลว่าพลังงานถูกใช้ไปที่ไหนบ้าง เท่าไร เมื่อไร และอย่างไร เหมาะสมหรือยัง การตรวจวัดการใช้พลังงานควรจะทำให้ถูกต้อง มิฉะนั้นข้อมูลที่ได้จะเป็นขยะข้อมูล ใช้งานไม่ได้ และหลายครั้งทำให้เกิดความเสียหายหากนำเอาไปใช้

การตรวจวัดให้ถูกต้อง ประการแรก คือ ต้องรู้ว่าจะตรวจไปทำไม เพื่อปรับปรุงการเดินเครื่องจักร เพื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ เพื่อการวิจัยและพัฒนา วัตถุประสงค์ต่างกันระดับความถูกต้องอาจจะแตกต่างกัน

ตรวจวัดเพื่อเปลี่ยนเครื่องจักรต้องตรวจให้ถูกต้องแม่นยำกว่าการตรวจวัดเพื่อปรับปรุงการเดินเครื่องจักร การตรวจวัดเพื่อการวิจัยและพัฒนาจะใช้เครื่องมือตรวจวัดแตกต่างจากการตรวจวัดเพื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ เป็นต้น แต่ทั้งนี้ไม่ใช่หมายความว่าตรวจวัดเพื่อปรับปรุงการเดินเครื่องให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นจะไม่สนใจเรื่องความถูกต้องเอาเสียเลย แต่หมายความถึงการตรวจให้ถูกต้องในระดับที่ยอมรับได้มากกว่า

เช่นอาจจะผิดพลาด  5% หรือ  10% จากการตรวจวัดในห้องปฏิบัติการที่สามารถควบคุมสภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อการใช้พลังงานได้ หรือผิดพลาดจากการสุ่มตรวจวัดเฉพาะจุด หรือบางช่วงเวลาการใช้งาน เป็นต้น การตรวจวัดให้ถูกต้องประการที่สอง คือ ต้องเลือกเครื่องมือตรวจวัดให้เหมาะสม เช่น ต้องการตรวจวัดอุณหภูมิในช่วง 5-15 ^oC ท่านก็ควรเลือกใช้หัวตรวจวัดให้เหมาะสม หรือต้องการวัดโหลดขนาดเล็กไม่เกิน 5 แอมป์ แต่ไปใช้แคลมป์แอมป์ขนาด 100 แอมป์ เป็นต้น

การตรวจวัดให้ถูกต้องประการที่สาม คือ ตรวจวัดในเวลาที่เหมาะสม เช่น ในช่วงที่มีการใช้งานจริง ไม่ใช่เห็นว่าเครื่องหยุดทำงาน ก็สั่งให้เดินเครื่องเพื่อตรวจวัด โหลดอาจจะไม่มี หรือต่ำเกินไป ผลก็ไม่ถูกต้อง

เนื่องจากการตรวจวัดต้องมีค่าใช้จ่าย การตรวจวัดถูกต้องอย่างเดียวไม่ใคร่จะประสบความสำเร็จสักเท่าไร ผู้ประกอบการส่วนใหญ่มองว่าค่าใช้จ่ายการตรวจวัดสูงเกินไป ไม่รู้จะได้ผลคุ้มค่าหรือไม่ ทำให้การตรวจวัดการใช้พลังงานไม่ได้รับการสนับสนุนเท่าไหร่ ดังนั้นนอกจากจะตรวจวัดให้ถูกต้องแล้วเราต้องตรวจวัดให้ถูกใจด้วย

การตรวจวัดให้ถูกใจคือ ตรวจวัดเท่าที่จำเป็นไม่ใช่ตรวจวัดอุปกรณ์ทุก ๆ ตัว ใช้เวลาตรวจวัดให้น้อยที่สุด หลีกเลี่ยงการหยุดเดินเครื่อง และใช้เครื่องมือประหยัดที่สุด และยิ่งถ้ามีประสบการณ์มาก ๆ ไม่ต้องใช้เครื่องมือได้ก็ยิ่งถูกใจ เช่น แค่ใช้สายตา อาศัยการสังเกต หรือฟังเสียงก็สามารถบอกได้แล้วว่ามีศักยภาพจะปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานหรือไม่  

เช่น ใช้เครื่องมือตรวจวัดค่าความส่องสว่างของแสงสว่างบ่อย ๆ จนกระทั่งมีความชำนาญพอที่จะบอกได้ด้วยตาเปล่าว่าความสว่างน่าจะประมาณเท่าไร หรือท่านอาจจะลองสำรวจตัวเองว่าเป็นคนช่างสังเกตหรือไม่ ง่าย ๆ ก็ลองคิดดูว่านาฬิกาข้อมือที่ท่านใส่อยู่ทุกวัน เป็นเวลาหลายปี ท่านดูเวลาวันหนึ่ง ๆ ก็หลายต่อหลายครั้ง รวม ๆ แล้วตั้งแต่ใช้มาอาจจะดูมากว่า หมื่นครั้งแล้ว

ท่านพอจะบอกรายละเอียดได้หรือไม่ว่า นาฬิกาของท่านมีหน้าปัดสีอะไร เข็มนาฬิกาเป็นเหลี่ยม หรือ กลม มีเข็มวินาทีหรือไม่ สีอะไร ตัวเลขบอกเวลาเป็นเลขโรมัน เลขอารบิก หรือเป็นขีด หรือมีเฉพาะเลข 12 มีวันที่แสดงหรือไม่ ถ้ามี อยู่ที่ตำแหน่งเลข 3 หรือ เลข 6 เป็นเลขชนิดไหน เป็นต้น ถ้าท่านสามารถเขียนรายละเอียดปลีกย่อยของนาฬิกาท่านได้แสดงว่าท่านเป็นคนช่างสังเกต

การจะให้ผู้ประกอบส่งเสริมสนับสนุนให้ตรวจวัดการใช้พลังงาน ต้องตรวจวัดให้ถูกต้องและถูกใจ
สำหรับในฉบับนี้ ขอนำเสนอวิธีการตรวจวัดและวิเคราะห์การใช้พลังงานสำหรับ เตาอุตสาหกรรม-อบเหล็ก เพื่อเป็นแนวทางไปประยุกต์ใช้ตามความเหมาะสม

รูปที่ 1 การตรวจวัดเตาอุตสาหกรรม-อบเหล็ก

จากข้อมูลการตรวจวัด เราสามารถใช้สำหรับวิเคราะห์หาประสิทธิภาพเตาอุตสาหกรรม และวิเคราะห์จุดสูญเสียเพื่อหาวิธีปรับปรุงให้ถูกจุด

การหาสมดุลมวล  

                       Mbi + Mf + Ma = Mbo+ Msc + Mg + M’g
โดย
Mbi  = ปริมาณวัตถุดิบเข้า (ตันวัตถุดิบ)
Mf    = เชื้อเพลิงเข้า (กิโลกรัม/ตันวัตถุดิบ)
Ma   = มวลอากาศป้อน (กิโลกรัม/ตัน)
Mbo = มวลผลผลิตออก (กิโลกรัม/ตันวัตถุดิบ)
Msc  = มวลของ Scale หรือสิ่งเจือปน (กิโลกรัม/ตันวัตถุดิบ)
Mg    = มวลไอเสียออกปล่อง (กิโลกรัม/ตัน)
M’g   = มวลไอร้อนจากการเปิดเตา และอื่น ๆ (กิโลกรัม/ตัน)

1. วัตถุเข้า Mbi = 1 ตัน หรือ 1,000 กิโลกรัม
2. เชื้อเพลิงเข้า Mf = อัตราการใช้เชื้อเพลิง mf/อัตราการป้อนวัตถุดิบ mbi 
                          = 665 กิโลกรัม/ชั่วโมง/(15 ตัน/ชั่วโมง)
                          = 44.3 กิโลกรัม/ตันวัตถุดิบ

เมื่อวิเคราะห์สมดุลมวลแล้ว ต่อไปทำการวิเคราะห์สมดุลพลังงาน 
        Qi     = Qo + Q Loss MJ/ตันวัตถุดิบ

จากสมการพื้นฐาน Q = M * H
โดย M คือ มวล H คือ ค่าเอนทาลปี = C * (T – Ta)
โดย C คือ ความจุความร้อนจำเพาะ Ta คือ อุณหภูมิอากาศรอบ ๆ เตา

1. หา Qc = Mf * LHV ของเชื้อเพลิง กรณีนี้ใช้น้ำมันเตาที่ LHV 40.8 MJ/kg
        Qc = 44.3 * 40.8 = 1807.4 MJ/ตันวัตถุดิบ

7.    QLsc = Msc * Cpsc * (Tbo –Ta) 
       โดย Cpsc = 0.9 kJ/kg C
                      = 10.5 * 0.9 * (1056 –41)/1000 = 9.6 MJ/ตัน

• ถึงแม้ว่ามีการนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ แต่พลังงานสูญเสียในไอเสียยังสูง ควรพิจารณานำความร้อนกลับให้มากขึ้นโดยการปรับปรุงชุดรีคัปเปอร์เรเตอร์ และปรับหัวเผาให้อัตราส่วนอากาศและเชื้อเพลิงเหมาะสมเพื่อให้การเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

• พลังงานสูญเสียจากการเปิดเตาค่อนข้างสูง ดังนั้นจึงควรลดความสูญเสียส่วนนี้โดยบริหารจัดการการป้อนวัตถุดิบ กำหนดปริมาณวัตถุดิบในแต่ละครั้งให้มีประสิทธิภาพ

• พลังงานสูญเสียอื่น ๆ สูง แต่เนื่องจากเป็นการสูญเสียจากการออกแบบเตาซึ่งค่อนข้างยากที่จะปรับปรุงและถ้าต้องการปรับปรุงก็ยากที่จะคุ้มทุนสำหรับเตาที่ติดตั้งใช้งานอยู่แล้ว จึงควรเลือกซื้อเตาที่มีประสิทธิภาพดีตั้งแต่ลงทุนเริ่มแรก

• วัชระ มั่งวิทิตกุล กระบวนการและเทคนิค การลดค่าใช้จ่ายพลังงาน พิมพ์ครั้งที่ 2, 297 หน้า พ.ศ. 2548
• Kazuki Tanabe, Energy saving diagnostic technology and practice for heating furnaces, 2001
• Jeeradej S., Process Modeling for Energy Management in Steel Manufacturing Industry, 1990