25 กุมภาพันธ์ 2553

การทำงานของ HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR


บทนำ
ในบทนี้จะกล่าวถึง Boiler แบบ Force Circulation ทั้งหมดซึ่งยึดถือต้นแบบของบริษัทผู้ผลิต 2 บริษัท คือ ABB.CE - HRSG และของบริษัท CMI ซึ่งมีใช้มากในการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย เพื่อให้ได้รายละเอียดที่มากยิ่งขึ้น ซึ่งไม่ว่าจะเป็น Boiler ของบริษัทที่ต่างกัน แต่หลักการต่าง ๆ จะเหมือนกันหมด อาจจะแตกต่างกันบ้างในบางกรณีและบางจุด ซึ่งในบทนี้จะอธิบายเป็นจุด ๆ ไปทีละขั้นตอนเพื่อความเข้าใจของผู้อ่าน และผู้ที่ต้องการจะศึกษาถึงรายละเอียดของการทำงาน ในความจริงแล้ว HRSG นั้น แบ่งออกได้อีก 3 แบบตามระดับของแรงดันไอน้ำที่ทำการผลิต คือ
1. Sing Pressure Level
2. Dual Pressure Level
3. Triple Pressure Level
ตามที่กล่าวไว้แล้ว ไม่ว่าจะเป็น HRSG แบบใดหรือระดับ Pressure เท่าไร ก็จะทำงานอยู่บนหลักการเดียวกัน เพราะฉะนั้นบทนี้จะยึดเอาแบบ Dual Pressure เป็นหลัก



Pressure Section
ใน Boiler แบบ Dual Pressure คือ Boiler ที่มีระดับแรงดันของไอน้ำอยู่ 2 ระดับ คือ
1. Low Pressure Section
2. High Pressure Section
เราไม่สามารถกำหนดตายตัวว่า Pressure เท่าใดเป็น Low Pressure หรือ Pressure เท่าใดเป็น High pressure แต่จะยึดถือเอาว่าถ้าส่วนใดผลิตไอน้ำที่มีแรงดันสูงกว่าจะถือเป็น High Pressure ส่วนที่ผลิตได้แรงดันต่ำกว่าจะเรียกว่าเป็น Low Pressure แต่มีข้อแม้ว่าไม่ว่าจะเป็น High Pressure หรือ Low Pressure ต้องมีสภาวะเป็น Superheated Steam เท่านั้น


Low Pressure Section
หน้าที่ของ Low Pressure Section คือทำการผลิต LP Steam ที่เป็น Superheated Steam ส่งไปให้กับ Steam Turbine หรือ Process Steam หรือ Auxiliary Steam หรือจ่ายให้กับลูกค่าแล้วแต่วัตถุประสงค์ของการใช้งาน LP Section จะประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลัก 5 ส่วน คือ
 LP Economizer หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Condensate Preheater เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่อุ่นน้ำหรือเพิ่มอุณหภูมิของน้ำก่อนส่งเข้า LP Drum หรือถ้าเรียกว่า Condensate Preheater ก็จะส่งเข้าไปที่ Deaerator
 LP Steam Drum ทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำให้กับ HP Feedwater (HRSG บางแบบจะส่งน้ำจาก Deaerator ไปที่ HP Drum โดยตรงเลยก็มี) นอกจากนี้ยังทำหน้าที่รองรับไอน้ำที่ผลิตได้ และทำการแยกน้ำออกจากไอน้ำด้วยก่อนที่จะส่งเข้า Superheated Coil
 LP Circulating Pump ทำหน้าที่ส่งน้ำจาก LP Drum ไปที่ LP Evaporator โดยทั่วไปจะมี Pump อยู่ 2 ตัว โดยทำงานปกติหนึ่งตัว ส่วนอีกตัวเอาไว้เป็น Stand-by Pump กรณี Pump อีกตัวเกิดขัดข้องไม่สามารถทำงานได้ Pump อีกตัวก็จะ Auto Start ขึ้นมาทำหน้าที่แทน นอกจากนี้ LP. Circulating Pump ยังทำหน้าที่เพิ่มอัตราส่วนการหมุนวน (Circulation Ratio) ของ Boiler ด้วย
 LP Evaporator หรือ LP Generator จะทำหน้าที่เป็นพื้นที่รับความร้อนและผลิต LP Steam ในสภาวะที่เป็น Saturated Steam แล้วส่งต่อไปเข้าที่ LP Drum
 LP Superheater ทำหน้าที่เป็นพื้นที่ในการรับความร้อนเพื่อการผลิตไอน้ำที่มีสภาพเป็นไอดงหรือไอร้อนยิ่งยวด (Superheated Steam)


การทำงานของ Low Pressure Section
น้ำ Feedwater ที่ส่งมาจาก LP Feed Pump จะถูกส่งมาเข้าที่ Main Stop Valve (LAB19AA051) แล้วส่งไปเข้า Economizer เพื่ออุ่นน้ำ แต่ก่อนเข้า ECO จะมี By-pass Line อยู่ 1 Line ซึ่งจะมี Stop Valve อยู่ 1 ตัว (LAB19AA054) โดย Line นี้จะถูกใช้งานเมื่อ Gas Turbine ใช้ Fuel Oil เป็นเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมอุณหภูมิของ Exhaust gas ที่จะออกจาก Stack ให้สูงมากกว่าจุด Dew point ของกำมะถัน (Sulphure) เพื่อไม่ให้กำมะถันเกิดการกลั่นตัว (Condent) ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
น้ำที่ออกจาก Economizer จะมีอุณหภูมิสูงขึ้น ส่วนหนึ่งจะถูกแยกออก (Extraction) ไปเพิ่มความร้อนให้กับ Fuel Gas ของ Gas Turbine โดยน้ำที่ออกจาก Economizer ส่วนใหญ่จะถูกส่งไปเข้า LP Drum โดยผ่าน Drum Level Control Valve
น้ำที่อยู่ภายใน LP Drum จะถูก Pump ที่เรียกว่า LP Circulating pump ดูดและส่งไปที่ LP Evaporator เพื่อทำการผลิตไอน้ำ แล้วส่งกลับไปเข้า LP Drum
ไอน้ำเมื่อเข้าไปสู่ LP Drum จะถูกแยกเอาน้ำออกแล้วส่งไปเข้า LP Superheater ซึ่งเป็นแบบ Single pass แล้วออกมาเป็น LP Superheated Steam ที่ความดัน 7.0 bar อุณหภูมิ 240C


High Pressure Section
High Pressure Section คือส่วนที่ทำการผลิต High Pressure Steam ซึ่งส่วนประกอบหลัก ๆ จะมีอยู่ 7 อย่าง ซึ่งจะเป็นส่วนประกอบที่เหมือนกันกับ LP Section คือทำหน้าที่เหมือนกัน เพียงแต่เปลี่ยนจาก Low Pressure เป็น High pressure แต่มี 2 ชนิดที่ LP Pressure Section ไม่มี เรียกว่า Desuperheate หรือบางที่เรียก Attemperature และอีกอย่างคือ HP Feed Pump
Desuperheat หรือ Attemperature คืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ลดอุณหภูมิของไอน้ำลงให้ได้ตามที่กำหนดโดยการนำน้ำ Feedwater จาก HP Feed Pump มาพ่นเข้าไปที่ไอน้ำโดยตรง เพื่อควบคุมอุณหภูมิของไอน้ำ


HP Feed Pump
คืออุปกรณ์ส่งน้ำแรงดันสูงให้กับ HP Section โดยจะรับน้ำโดยตรงมาจาก LP. Drum แล้วส่งไปเข้าที่ HP Economizer เพื่อทำการอุ่นน้ำซ้ำอีกครั้งหนึ่ง แล้วออกจาก Economizer ไปเข้าที่ HP Drum จากนั้นน้ำจะถูกทำให้หมุนวน (Circulate) ผ่าน HP Evaporator ด้วย HP Circulating pump เมื่อออกจาก Evaporator แล้วจะกลายเป็นไอน้ำไปเข้าที่ HP Drum แล้วแยกเอาน้ำออกจากไอน้ำด้วยชุดของ Seperator จากนั้นไอน้ำจะถูกส่งออกทางด้านบนของ HP Drum ไปเข้าที่ชุด Coil ของ HP Superheater ซึ่งเป็นแบบ Double pass ซึ่งจะได้ Superheated Steam ที่มีอุณหภูมิสูงแล้วส่งไปลดความร้อนที่ Desuperheater หรือ Attemperature เพื่อลดอุณหภูมิให้คงที่
ในส่วนของ HP Circulating Pump จะเห็นว่าที่ด้าน Discharge ของ Pump จะมีท่อแยกออกเป็น 2 ท่อ คือท่อที่ส่งน้ำไปที่ HP Evaporator แต่อีกท่อหนึ่งจะถูกส่งไปที่ HP Economizer โดยจะมี Motor Operate Valve อยู่ 1 ตัว ท่อที่แยกออกมานี้เรียกว่า Recirculating Line
วัตถุประสงค์ของท่อ Recirculating Line จะใช้ในช่วงStart upโดยจะมีเปิดอยู่ตลอดถ้าหากว่า HP Drum แรงดันน้อยกว่า 30 bars และจะปิดเมื่อ HP Drum แรงดันมากกว่า 30 bars โดยท่อนี้จะนำน้ำจาก HP Circulating ไปผ่าน HP Economizer เพราะว่าในช่วง Start-up Boiler drum level จะคงที่อยู่ค่าหนึ่ง ซึ่งจะทำให้ระบบควบคุมไม่สั่งเปิด Control valve นำน้ำเข้า HP Drum ซึ่งจะทำให้ไม่มีน้ำผ่าน HP Economizer ซึ่งจะทำให้ชุดของ HP Economizer Coil ไม่มีน้ำไปลดอุณหภูมิ ซึ่งจะทำให้ท่อเกิด Overheat และท่อจะแตกเสียหาย ดังนั้นจึงได้นำน้ำจากด้าน Discharge ของ HP Circulating ไปผ่าน HP Economizerในช่วงแรกแทนก่อนจนกว่า HP Drum แรงดันมากกว่า 30 Bars จึงจะหยุดการส่งน้ำไป โดยปิด Recirculating Valve

2 ความคิดเห็น: