Flash Steam คืออะไร วิธีคำนวณปริมาณไอน้ำที่ประหยัดได้ฟรีจากคอนเดนเสท
ไอน้ำ (Steam) คือหัวใจของกระบวนการผลิตในหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นปิโตรเคมี กระดาษ น้ำตาล ซักรีด หรือโรงพยาบาล แต่หลังจากไอน้ำแลกเปลี่ยนความร้อนเสร็จแล้ว จะควบแน่นกลายเป็นคอนเดนเสท (Condensate) ซึ่งความจริงแล้วยังมีพลังงานความร้อนเหลืออยู่ในตัวมันเอง วิธีหนึ่งที่นำพลังงานส่วนนี้กลับมาใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพคือการผลิต Flash Steam บทความนี้จะพาไปทำความเข้าใจว่า Flash Steam คืออะไร คำนวณปริมาณอย่างไร และทำไมโรงงานควรพิจารณาลงทุนในระบบนี้
Flash Steam คืออะไร
Flash Steam คือไอน้ำที่เกิดขึ้นเมื่อคอนเดนเสทความดันสูงถูกลดความดันลงอย่างกะทันหันภายใน Flash Tank ปริมาณของ Flash Steam ที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับส่วนต่างระหว่างความดันของคอนเดนเสทก่อนเข้า Flash Tank กับความดันของ Flash Steam ที่ต้องการ ยิ่งส่วนต่างความดันมาก ก็ยิ่งได้ปริมาณ Flash Steam มากตามไปด้วย
งานวิจัยระบุว่าการนำคอนเดนเสทมาผลิต Flash Steam สามารถช่วยประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ำได้สูงสุดถึง 10% และมีระยะเวลาคืนทุนเฉลี่ยเพียง 1.1 ปีเท่านั้น [1]
วิธีคำนวณปริมาณ Flash Steam
วิศวกรสามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ของ Flash Steam ที่เกิดขึ้นได้จากสูตร:
% Flash Steam = ((SH − SL) / H) × 100
โดยที่ SH คือความร้อนสัมผัส (Sensible Heat) ของคอนเดนเสทที่ความดันสูง, SL คือความร้อนสัมผัสของคอนเดนเสทที่ความดันต่ำ และ H คือความร้อนแฝง (Latent Heat) ของคอนเดนเสทในการกลายเป็นไอที่ความดันต่ำ ซึ่งค่าทั้งสามนี้สามารถหาได้จากตารางคุณสมบัติของไอน้ำอิ่มตัว (Saturated Steam Table) โดยเทียบจากค่าความดันสัมบูรณ์ (bar abs.)
ตัวอย่างการคำนวณ: คอนเดนเสทที่ความดัน 9 barg (เทียบเท่าประมาณ 10 bar abs. จุดเดือด 179.88°C) เข้าสู่ Flash Tank ที่ความดัน 0.5 barg (เทียบเท่าประมาณ 1.5 bar abs.) มีขั้นตอนคำนวณดังนี้
- เปิดตารางไอน้ำอิ่มตัวที่ 10 bar abs. จะได้ค่าความร้อนสัมผัส SH = 762.61 kJ/kg
- เปิดตารางไอน้ำอิ่มตัวที่ 1.5 bar abs. จะได้ค่าความร้อนสัมผัส SL = 467.13 kJ/kg และค่าความร้อนแฝง H = 2226.2 kJ/kg
- แทนค่าในสูตร: % Flash Steam = ((762.61 − 467.13) / 2226.2) × 100 = 13.3%
ผลลัพธ์คือเกิด Flash Steam 13.3% โดยน้ำหนัก และเหลือคอนเดนเสท 86.7% โดยน้ำหนัก ซึ่ง Flash Steam ส่วนนี้สามารถนำไปแลกเปลี่ยนความร้อนภายในโรงงานเพื่อลดการใช้ไอน้ำใหม่ ส่วนคอนเดนเสทที่เหลือก็นำไป Pre-heat ผลิตภัณฑ์ หรือส่งกลับไปยัง Boiler เพื่อผลิตไอน้ำต่อไปได้อีกครั้ง ซึ่งขั้นตอนการส่งคอนเดนเสทกลับนี้จำเป็นต้องใช้ปั๊มเพิ่มแรงดันโดยเฉพาะ อ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่บทความ Condensate Recovery คืออะไร ทำไมต้องใช้ Mechanical Pump
ลองคำนวณด้วยตัวเอง
ป้อนความดันคอนเดนเสทของหน้างานจริงเพื่อดูปริมาณ Flash Steam ที่จะได้ทันที ระบบจะค้นหาค่าจากตารางไอน้ำอิ่มตัวให้อัตโนมัติด้วยวิธี Interpolation
เครื่องคำนวณปริมาณ Flash Steam
ป้อนความดันคอนเดนเสทก่อนเข้า Flash Tank และความดันของ Flash Tank (หน่วย bar absolute) ระบบจะค้นหาค่า Sensible Heat และ Latent Heat จากตารางไอน้ำอิ่มตัวให้อัตโนมัติ
ตารางที่ 1 คุณสมบัติของไอน้ำอิ่มตัว (Saturated Steam Table)
| Pressure P (bar abs.) |
Temperature T sat (°C) |
Specific Volume Vg (m³/kg) |
Specific Mass ρ (kg/m³) |
Sensible Heat hf (kJ/kg) |
Latent Heat hfg (kJ/kg) |
Total Enthalpy hg (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.25 | 64.99 | 6.204 | 0.1612 | 271.99 | 2346.4 | 2618.3 |
| 0.3 | 69.12 | 5.229 | 0.1912 | 289.3 | 2336.1 | 2625.4 |
| 0.4 | 75.89 | 3.993 | 0.2504 | 317.65 | 2319.2 | 2636.9 |
| 0.45 | 78.74 | 3.576 | 0.2796 | 329.64 | 2312 | 2641.7 |
| 0.5 | 81.35 | 3.24 | 0.3086 | 340.56 | 2305.4 | 2646 |
| 0.55 | 83.74 | 2.964 | 0.3374 | 350.61 | 2299.3 | 2649.9 |
| 0.6 | 85.95 | 2.732 | 0.3661 | 359.93 | 2293.6 | 2653.6 |
| 0.65 | 88.02 | 2.535 | 0.3945 | 368.62 | 2288.3 | 2656.9 |
| 0.7 | 89.96 | 2.365 | 0.4229 | 376.77 | 2283.3 | 2660.1 |
| 0.75 | 91.79 | 2.217 | 0.4511 | 384.45 | 2278.6 | 2663 |
| 0.8 | 93.51 | 2.087 | 0.4792 | 391.72 | 2274 | 2665.8 |
| 0.85 | 95.15 | 1.972 | 0.5071 | 393.63 | 2269.8 | 2668.4 |
| 0.9 | 96.71 | 1.869 | 0.535 | 405.21 | 2265.6 | 2670.9 |
| 0.95 | 98.2 | 1.777 | 0.5627 | 411.49 | 2261.7 | 2673.2 |
| 1 | 99.63 | 1.694 | 0.5904 | 417.51 | 2257.9 | 2675.4 |
| 1.5 | 111.37 | 1.159 | 0.8328 | 467.13 | 2226.2 | 2693.4 |
| 2 | 120.23 | 0.8854 | 1.129 | 504.7 | 2201.6 | 2706.3 |
| 2.5 | 127.43 | 0.7184 | 1.392 | 535.34 | 2181 | 2716.4 |
| 3 | 133.54 | 0.6056 | 1.651 | 561.43 | 2163.2 | 2724.7 |
| 3.5 | 138.87 | 0.524 | 1.908 | 584.27 | 2147.4 | 2731.6 |
| 4 | 143.62 | 0.4622 | 2.163 | 604.67 | 2133 | 2737.6 |
| 4.5 | 147.92 | 0.4138 | 2.417 | 623.16 | 2119.7 | 2742.9 |
| 5 | 151.84 | 0.3747 | 2.669 | 640.12 | 2107.4 | 2747.5 |
| 5.5 | 155.46 | 0.3426 | 2.92 | 655.78 | 2095.9 | 2451.7 |
| 6 | 158.84 | 0.3155 | 3.17 | 670.42 | 2085 | 2755.5 |
| 6.5 | 161.99 | 0.2925 | 3.419 | 684.12 | 2074 | 2758.8 |
| 7 | 164.96 | 0.2727 | 6.667 | 697.06 | 2064.9 | 2762 |
| 7.5 | 167.75 | 0.2554 | 3.915 | 709.29 | 2055.5 | 2764.8 |
| 8 | 170.41 | 0.2403 | 4.162 | 720.94 | 2046.5 | 2767.5 |
| 8.5 | 172.94 | 0.2268 | 4.409 | 732.02 | 2037.9 | 2769.9 |
| 9 | 175.36 | 0.2148 | 4.655 | 742.64 | 2029.5 | 2772.1 |
| 9.5 | 177.66 | 0.204 | 4.901 | 752.81 | 2021.4 | 2774.2 |
| 10 | 179.88 | 0.1943 | 5.147 | 762.61 | 2013.6 | 2776.2 |
*แถวที่ไฮไลต์คือค่าที่ใช้ในตัวอย่างการคำนวณด้านบน (10 bar abs. และ 1.5 bar abs.)
สรุป: ประโยชน์ของการผลิต Flash Steam
เราสามารถนำคอนเดนเสทที่มีแรงดันสูงหรือมีปริมาณมากมาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ด้วยวิธีลดแรงดันเพื่อผลิต Flash Steam เพียงแค่นำคอนเดนเสทที่เหลือกลับไปใช้ใหม่แทนการปล่อยทิ้ง ก็สามารถช่วยลดต้นทุนและทรัพยากรที่ใช้ในการผลิตไอน้ำลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ทั้งยังช่วยลดภาระด้าน Water Treatment และลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกไปพร้อมกัน สำหรับคอนเดนเสทส่วนที่เหลือหลัง Flash Tank ซึ่งมีแรงดันต่ำมาก จำเป็นต้องอาศัยปั๊มเฉพาะทางในการส่งกลับไปยัง Boiler อ่านรายละเอียดต่อได้ที่บทความ Condensate Recovery คืออะไร ทำไมต้องใช้ Mechanical Pump
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับ Flash Steam
Flash Steam แตกต่างจากไอน้ำที่ผลิตจาก Boiler อย่างไร
Flash Steam เกิดจากการลดความดันของคอนเดนเสทความดันสูงอย่างกะทันหันภายใน Flash Tank ไม่ได้ผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิงใน Boiler โดยตรง จึงถือเป็นไอน้ำที่ได้มาแบบ "ฟรี" จากพลังงานความร้อนที่เหลืออยู่ในคอนเดนเสท สามารถนำไปใช้แลกเปลี่ยนความร้อนในกระบวนการผลิตอื่นได้ทันที ช่วยลดภาระการผลิตไอน้ำใหม่จาก Boiler
คำนวณปริมาณ Flash Steam ที่จะได้อย่างไร ต้องใช้ข้อมูลอะไรบ้าง
ใช้สูตร % Flash Steam = ((SH − SL) / H) × 100 โดยต้องทราบค่าความร้อนสัมผัสของคอนเดนเสทที่ความดันสูงและความดันต่ำ (SH, SL) และค่าความร้อนแฝง (H) ที่ความดันต่ำ ซึ่งหาได้จากตารางคุณสมบัติไอน้ำอิ่มตัว (Saturated Steam Table) ยิ่งส่วนต่างความดันระหว่างต้นทางและ Flash Tank มาก ปริมาณ Flash Steam ที่ได้ก็ยิ่งสูงตาม
Flash Steam ที่ได้นำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง
Flash Steam สามารถนำไปแลกเปลี่ยนความร้อนภายในโรงงานเพื่อลดการใช้ไอน้ำใหม่จาก Boiler เช่น ใช้ในระบบ Pre-heat น้ำป้อนหม้อไอน้ำ (Feedwater) หรือ Deaerator หรือใช้กับกระบวนการอื่นที่ต้องการความร้อนที่ความดันต่ำ ช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงของ Boiler ได้โดยตรง
ลงทุนระบบผลิต Flash Steam คุ้มทุนภายในกี่ปี
จากงานวิจัยพบว่าการนำคอนเดนเสทมาผลิต Flash Steam ช่วยประหยัดพลังงานในการผลิตไอน้ำได้สูงสุดถึง 10% โดยมีระยะเวลาคืนทุนเฉลี่ยเพียงประมาณ 1.1 ปี ทำให้เป็นหนึ่งในโครงการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงาน (Energy Efficiency) ที่คุ้มค่าและให้ผลตอบแทนเร็วที่สุดในโรงงานอุตสาหกรรม สำหรับข้อมูลจำเพาะของแต่ละหน้างาน แนะนำให้ทีมวิศวกรของ Alpha Group เข้าไปสำรวจและคำนวณให้เหมาะกับระบบไอน้ำของโรงงานท่านโดยเฉพาะ
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมหรือขอคำปรึกษาจากทีมวิศวกร Alpha Group ได้ที่ LINE OA: @ALPHAGROUP โทร. 0-2792-9333 หรืออีเมล sales@alphagroup.co.th
เอกสารอ้างอิง [1] M.C. Barma, R. Saidur, S.M.A. Rahman et al., "A review on boilers energy use, energy savings, and emissions reduction," Renewable and Sustainable Energy Reviews 79 (May 2017): 970-983.
Alpha Group ผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ระบบไอน้ำและคอนเดนเสท เช่น Armstrong ในประเทศไทย พร้อมทีมวิศวกรให้คำปรึกษาออกแบบระบบ Flash Steam และ Condensate Recovery ให้เหมาะกับโรงงานของท่าน
LINE OA: @ALPHAGROUP | โทร. 0-2792-9333 | อีเมล sales@alphagroup.co.th