ECOMax_HE Automatic Heat Exchanger Tube Cleaning System (ATCS)
ECOMax_HE ออนไลน์โซลูชั่นสำหรับการแก้ไขและป้องกันปัญหาการสะสมตัวของคราบตะกรัน หรือสิ่งสกปรกต่างๆ บนผิวท่อในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบ Shell & Tube เช่น คอนเดนเซอร์ (Condenser) ของชิลเลอร์ (Chiller) รักษาสภาพพื้นผิวด้านในของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนให้สะอาดอยู่ตลอดเวลาด้วยการใช้ลูกบอลฟองน้ำขัดทำความสะอาดผิวท่อ ทำงานอัตโนมัติทุกๆ ช่วงระยะเวลาตามทำที่กำหนดไว้ ระบบ ATCS ไม่ต้องการการดูแลรักษาเป็นพิเศษ ออกแบบมาเพื่ออายุการทำงานที่ยาวนานและไร้ปัญหาในการทำงาน
ใช้ได้กับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อทุกประเภท (Shell & tube heat exchanger) ทั้งในอุตสาหกรรมการผลิต ปิโตรเคมี ตลอดจนคอนเดนเซอร์ (Condenser) ของ ชิลเลอร์ (Chiller) ทำความเย็นขนาดใหญ่ ที่ใช้ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยน้ำ ที่ใช้ในอาคารขนาดใหญ่หรือโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ทำความสะอาดท่อคอนเดนเซอร์ Chiller อัตโนมัติ รักษาผิวท่อให้สะอาดตลอดเวลา ทำให้ระบบถ่ายเทความร้อนได้ประสิทธิภาพสูงสุด และลดการใช้พลังงานในระบบ
หลักการทำงาน
กระบวนการการส่งลูกบอลฟองน้ำเข้าระบบ Injection Cycle :
เมื่อวาล์วควบคุมการปล่อยลูกบอลเปิดขึ้น ปั๊มน้ำสำหรับส่งลูกบอลจะเริ่มทำงาน โดยปั๊มจะดูดน้ำฝั่งขาเข้าจากท่อที่ต่อมาจากท่อส่งน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์และเพิ่มแรงดันในอุปกรณ์เก็บลูกบอล (ball collector) ซึ่งเป็นที่เก็บสะสมลูกบอลทั้งหมดไว้ เมื่อความดันของน้ำในอุปกรณ์เก็บลูกบอลเพิ่มขึ้น แรงดันน้ำก็จะไหลพาลูกบอลส่งเข้าไปในฝั่งขาเข้าของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนด้านที่เป็นท่อแลกเปลี่ยนความร้อนอย่างต่อเนื่อง โดยลูกบอลจะกระจายตัวกันไหลเข้าไปในท่อแลกเปลี่ยนความร้อนแบบสุ่มตำแหน่ง พร้อมกันนั้นในระหว่างที่ลูกบอลไหลผ่านท่อไปก็จะทำการขัดทำความสะอาดเอาคราบตะกรันที่เกาะสะสมตัวบนผิวท่อออกไปด้วย หลังจากที่ลูกบอลผ่านท่อนำความร้อนแล้วก็จะถูกดักเก็บด้วยอุปกรณ์ดักเก็บลูกบอล (ball trap) และรอสำหรับกระบวนการเก็บสะสมลูกบอลต่อไป
กระบวนการเก็บสะสมลูกบอล Collection Cycle :
กระบวนการเก็บสะสมลูกบอล เริ่มด้วยการเปิดของวาล์วควบคุม พร้อมกันนั้นปั๊มน้ำฝั่งควบคุมการเก็บลูกบอลก็จะเริ่มทำงาน โดยปั๊มจะดูดน้ำและลูกบอลที่ถูกดักเก็บไว้ที่อุปกรณ์ดักเก็บลูกบอล (ball trap) ซึ่งติดตั้งอยู่ที่ท่อน้ำคูลลิ่งทาวเวรอร์ฝั่งขาออกจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน จากนั้นน้ำก็จะถูกปั๊มน้ำส่งกลับเข้าไปยังท่อน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์ฝั่งขาออกเหมือนเดิม
กระบวนการส่งและเก็บลูกบอลฟองน้ำกลับนี้ ทำงานเป็นช่วงเวลาอย่างอัตโนมัติควบคุมการทำงานด้วยระบบ PLC โดยทั่วไปจะตั้งให้ระบบทำงานสองสามครั้งในหนึ่งชั่วโมง ปั๊มส่งและเก็บสะสมลูกบอลนี้จะทำงานประมาณ 1-2 นาที ต่อรอบของการทำงาน
คุณสมบัติเด่น :
- ทำงานอย่างอัตโนมัติ ไม่ต้องใช้คนคอยควบคุมตลอดเวลาการทำงาน
- สามารถทำความสะอาดผิวท่อได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องหยุดการทำงานของระบบแลกเปลี่ยนความร้อน
- ป้องกันการสูญเสียลูกบอลฟองน้ำออกจากระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่มีลูกบอลหลุดรอดจากระบบออกไปสู่คูลลิ่งทาวเวอร์
- มั่นใจ 100% ในความสะอาดของผิวท่อนำความร้อน
- สามารถประยุกต์การใช้งานระบบได้กับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนได้หลายตัวที่มีขนาดท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเท่ากัน ที่ตั้งอยู่ในบริเวณเดียวกัน
- ระบบอัจฉริยะ สามารถแจ้งเตือนให้ทราบเมื่อถึงเวลาที่ต้องเปลี่ยนลูกบอลฟองน้ำ
- ทำงานอัตโนมัติในขณะที่ระบบของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนกำลังทำงาน
- ระบบควบคุมแบบสั่งงานผ่านหน้าจอ graphic user interface GUI ใช้งานง่าย
- จอสีควบคุมระบบแบบทัขสกรีน
- สามารถแสดงข้อมูลจำนวนรอบของการทำงานสำหรับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละตัว
- สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์แม้ในขณะที่ระบบอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนหยุดทำงาน
- ไม่มีการสูญเสียน้ำออกจากระบบแลกเปลี่ยนความร้อน
- ไม่มีการปะปนกันของน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์ในระบบแลกเปลี่ยนความร้อนจากก่อนเข้าและหลังออกจากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
- สูญเสียความดันในระบบน้อยมากเนื่องจากอุปกรณ์ดักเก็บลูกบอล
- ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยมากสำหรับปั๊มส่งและสะสมลูกบอล
- ระบบมีความเสถียรสูง ใช้วาล์วควบคุมน้อย
- ไม่มีการสัมผัสกันระหว่างลูกบอลฟองน้ำและใบพัดของปั๊ม
- ระบบมีขนาดกะทัดรัด ใช้พื่นที่ติดตั้งน้อย
- ไม่มีการหลุดลอดของลูกบอลออกจากระบบ ในขณะที่มีการไล่อากาศออกจากอุปกรณ์สะสมลูกบอล
- สามารถตรวจสอบจำนวนและสภาพของลูกบอลฟองน้ำได้จากกระจกมองข้างของอุปกรณ์สะสมลูกบอล
- ไม่จำเป็นต้องหยุดการทำงานของระบบในโรงงานเพื่อการติดตั้ง
- เทคโนโลยีเพื่อรักษาสิ่งแวดล้อม
ผลประโยชน์ที่ได้รับ :
- สามารถช่วยประหยัดพลังงานในระบบทำความเย็นได้ถึง 20%
- สามารถช่วยเพิ่มผลผลิตพลังงานได้ถึง 5% ในระบบการผลิตพลังงานไฟฟ้า
- เพิ่มความสามารถในการทำความเย็นของระบบชิลเลอร์
- ยืดอายุการใช้งานของท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
- ยืดอายุการใช้งานของคอมเพรสเซอร์ระบบทำความเข็น
- หลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายเนื่องจากปัญหาการชัทดาวน์ของระบบ
- ไม่ต้องหยุดการทำงานของระบบเพื่อทำความสะอาดอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
- แทนที่การใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายในการทำความสะอาดผิวท่อ
- ลดคาร์บอนฟุตปรินท์
- เทคโนโลยีช่วยลดต้นทุนและเพิ่มอัตราผลตอบแทนการลงทุน โดยทั่วไปสามารถคุ้มทุนได้ภายในไม่ถึงหนึ่งปี
ปัญหาของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน Problem of Shell & Tube Heat Exchanger
ตะกรันสะสม เป็นปัญหาที่พบได้โดยทั่วไปในอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบ shell & tube heat exchanger เกิดจากการสะสมของสะสารที่ไม่ต้องการบนผิวแลกเปลี่ยนความร้อนทำให้ระบบลดประสิทธิภาพในการทำงานงานหรืออาจสร้างความเสียหายต่อระบบการทำงานโดยรวมได้ ตะกรันสะสมอาจจะอยู่ในรูปแบบของคราบของแข็งเกาะติด ตะไคร่น้ำ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กต่างๆ หรือเมือกเกาะ ซึ่งล้วนแต่มีผลต่อประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนของพื้นผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อนอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน
ประเภทของตะกรัน Types of fouling:
ตะกรันจากสารเคมี Scaling/Chemical fouling :
น้ำในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์มักประกอบด้วยผลึกเกลือของแคลเซี่ยมและแมกนีเซี่ยม เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ผลึกเกลือของแคลเซี่ยมและแมกนีเซี่ยมจะเกาะตัวบนผิวของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน และการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของสารเคมีในของเหลวจะทำให้ตะกรันเหล่านี้แข็งตัวเกาะบนผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ตัวอย่างที่เห็นได้อย่างชัดเจนคือ ตะกรันที่เกาะบนผิวหม้อต้มน้ำ ที่เกลือตะกรันเกิดการแข็งตัวเกาะผิวหม้อต้มน้ำ เนื่องจากคุณสมบัติการละลายน้ำลดลงเมื่อมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังสมการทางเคมีที่แสดงต่อไปนี้
Mg(HCO3)2 + Heat = MgCO3 (Deposit) + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 + Heat = CaCO3 (Deposit) + CO2 + H2O
ตะกรันชนิดนี้สามารถกำจัดได้ด้วยการใช้สารเคมีและกำจัดทางกล เช่น การขัดพื้นผิว เป็นต้น
สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก Biological fouling :
สิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก เช่น สาหร่ายเซลเดียว เชื้อรา หรือตะไคร่น้ำ สามารถสะสมตัวเกาะผนังของผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและแผ่น shell plate ก่อนเข้าท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ทำให้การไหลผ่านของน้ำเข้าไปในท่อไม่เต็มที่ ตลอดจนลดความสามารถในการแลกเปลี่ยนความร้อนของพื้นผิว สิ่งมีชีวิตเหล่านี้สามารถเติบโตเพิ่มขึ้นในระบบหมุนเวียนน้ำคูลลิ่งทาวเวอร์และสะสมตัวเกาะกับพื้นผิวต่างๆ ในที่สุด ตะกรันชนิดนี้สามารถกำจัดได้ด้วยการใช้สารเคมีและการกำจัดด้วยวิธีทางกล เช่น แปรงขัด หรือฉีดน้ำแรงดันสูง เป็นต้น
ฝุ่นผง ขี้โคลน สนิมเหล็ก Deposition fouling :
อนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ สามารถปะปนเข้ามาในระบบน้ำแลกเปลี่ยนความร้อนของคูลลิ่งทาวเวอร์ที่ส่วนใหญ่เป็นระบบเปิด ในสภาวะที่เหมาะสมซึ่งความเร็วของน้ำอยู่ในระดับต่ำ อนุภาคเหล่านี้สามารถสะสมตัวในบางจุดของอุปกรณ์ เช่น จุดอับจากการการไหลวนของของไหล เป็นต้น แม้ว่าจะมีการจัดการคุณภาพที่ดีของสภาวะแวดล้อมภายในสถานประกอบการก็ตาม ตะกรันประเภทนี้โดยทั่วไปจะใช้วิธีการกำจัดด้วยวิธีทางกล เช่น แปรงขัด หรือฉีดน้ำแรงดันสูง เป็นต้น
ตะกรันจากการกัดกร่อน Corrosion fouling :
การกัดกร่อนผิวของวัสดุโลหะที่ใช้สร้างอุปกรณ์สามารถเกิดได้จากสารเคมี โดยอากาศหรือกาซภายในระบบหมุนเวียนน้ำแลกเปลี่ยนความร้อนจะไปทำปฏิกิริยากับโลหะ แล้วเกิดสารสะสมตัวเกาะพื้นผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อน โดยทั่วไปชั้นของตะกรันสะสมเหล่านี้จะมีความต้านทานการถ่ายเทความร้อนสูง
ผลกระทบของตะกรันต่อระบบชิลเลอร์ทำความเย็น Effect of Fouling on HVAC Chillers
ตะกรันที่เกาะผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อนจะทำให้เกิดความต้านทานการถ่ายเทความร้อน ซึ่งส่งผลกระทบทำให้ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการเดินเครื่องระบบมากขึ้น รวมทั้งเป็นการลดประสิทธิภาพของระบบ
พลังงานไฟฟ้าที่ต้องใช้เพิ่มมากขึ้นจะถูกนำไปใช้ที่คอมเพรสเซอร์ โดยตะกรันที่เกิดขึ้นทำให้เพิ่มความต้านทานการถ่ายเทความร้อนของพื้นผิวและเป็นผลทำให้สารทำความเย็นในสถานะกาซมีอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งกาซจะมีความดันสูงขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นคอมเพรสเซอร์จึงต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการอัดกาซสารทำความเย็น การลดการใช้พลังงานส่วนที่เพิ่มขึ้นนี้ต้องอาศัยการตรวจสอบอัตราการใช้พลังงานไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์เป็นประจำทุกวัน ในตัวเลขสัดส่วนของการใช้พลังงานไฟฟ้าต่อตันความเย็นที่ผลิตได้ ซึ่งจะช่วยให้เราสามารถทราบได้ว่าเริ่มมีตะกรันสะสมบนผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อนเมื่อค่าสัดส่วนการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น
ผู้ผลิตอุปกรณ์ระบบทำความเย็นส่วนใหญ่จะออกแบบคอนเดนเซอร์และอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนของชิลเลอร์ที่ความต้านทานการถ่ายเทความร้อนสูงสุดที่ค่าสัมประสิทธิ์เนื่องจากตะกรันที่ 0.0005 ซึ่งในสถานการณ์จริง ตะกรันที่สะสมตัวหนา 0.3” หรือ 0.75 มม. สามารถสร้างผลกระทบทำให้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการนำพลังงานไฟฟ้าเพิ่มเข้าไปใช้ในระบบถึงเกือบ 30 เปอร์เซนต์
พลังงานไฟฟ้าเพิ่มเข้าไปใช้ในระบบถึงเกือบ 30 เปอร์เซ็นต์นี้ สาเหตุทั่วไปมักเกิดจากตะกรันของแคลเซี่ยมคาร์บอเนต ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนจริงจะขึ้นอยู่กับว่ามีส่วนผสมของวัสดุชนิดใดบ้างในตะกรันนั้นๆ ตะกรันเหล็กจะมีค่าความเป็นฉนวนความร้อนสูงกว่าและมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำกว่าเหล็กโดยทั่วไปที่ความหนาเท่ากัน
ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นเนื่องจากผลกระทบของตะกรันสะสม เราสามารถตรวจสอบได้ว่าผิวท่อของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนมีการสะสมตัวของตะกรันหนามากน้อยเพียงใด โดยเปรียบเทียบอัตราการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นกับช่วงความหนาของตะกรันที่มีผลต่อเปอร์เซนต์ประสิทธิภาพ
ตารางการใช้พลังงานเนื่องจากตะกรัน Cost Effect Chart for Fouling
ผลกระทบของตะกรันต่อระบบแลกเปลี่ยนความร้อนของโรงผลิตไฟฟ้าและโรงงานต่างๆ Effect of Fouling on Power Plant and Various Process Condensers
ปัญหาหลักอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นกับอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนแบบ Shell & Tube คือ การเกิดสุญญากาศขึ้นเนื่องจากตะกรันภายในท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ถึงแม้ว่าโดยทั่วไปจะมีการปรับปรุงคุณภาพของน้ำในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์อยู่แล้วก็ตาม ตะกรันก็ยังสามารถเกิดขึ้นและสะสมที่พื้นผิวท่อแลกเปลี่ยนความร้อนได้ เป็นผลในเพิ่มค่าใช้จ่ายในโรงงานเนื่องจากทำให้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนลดลงและเพิ่มการใช้พลังของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง เช่น ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ เป็นต้น กราฟต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของภาวะสูญญากาศต่อประสิทธิภาพของกังหันไอน้ำและอัตราการใช่ไอน้ำในกังหันไอน้ำ
ภาพงานติดตั้งอุปกรณ์ระบบทำความสะอาดท่อแลกเปลี่ยนความร้อน ECOMax_HE
สามารถติดตั้งแบบให้ระบบทำงานกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบหลายตัวในพื้นที่เดียวกัน ด้วยระบบควบคุมศูนย์กลางและการปล่อยลูกบอลจากอุปกรณ์ส่งที่จุดเดียว และกระจายให้ระบบทำงานไปทำความสะอาดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแต่ละตัวอย่างอัตโนมัติควบคุมด้วยระบบ PLC สะดวกด้วยการสั่งการผ่านหน้าจอควบคุม
