โครงสร้างของเตาอบแบบท่อ และวัสดุทนไฟที่ใช้

Thread Content

ภายในถังที่มีฉนวนกันความร้อนนั้น มีท่อเหล็กคุณภาพสูงหรือท่อเหล็กผสมจำนวนมากที่เชื่อมต่อกันอยู่ โดยมีสารที่ใช้ในการให้ความร้อนไหลผ่านท่อเหล็กเหล่านี้ด้วยอัตราความเร็วสูง ส่วนเชื้อเพลิงก็จะถูกเผาไหม้ภายในถัง ทำให้เกิดควันร้อนขึ้น ควันร้อนนี้จะถ่ายเทความร้อนไปยังสารที่ใช้ในการให้ความร้อนผ่านกระบวนการแผ่รังสี การพาความร้อน และการนำความร้อน ทำให้สารดังกล่าวมีอุณหภูมิสูงขึ้นจนถึงระดับที่กำหนดไว้ในกระบวนการผลิต หรือเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีตามที่ต้องการ； อุปกรณ์ประเภทนี้เรียกโดยรวมว่าเตาอบแบบท่อ เตาอบแบบท่อที่เรากำลังพูดถึงในวันนี้ คือเตาอบสำหรับใช้ในกระบวนการผลิตน้ำมันและผลิตภัณฑ์ปิโตรเคมี โดยเรียกกันสั้นๆ ว่าเตาอบสำหรับกระบวนการปิโตรเคมีนั่นเอง. http://www.znhcl.com/uedits/c029a71236c5454cabf957f3dc755142.jpg เตาอบแบบท่อสำหรับกระบวนการผลิตปิโตรเคมีประกอบด้วยส่วนต่างๆ เช่น ห้องรังสี ห้องการไหลของอากาศ อุปกรณ์สำหรับการกู้คืนความร้อนที่เหลือ ตัวเผาไหม้ ระบบจ่ายอากาศ และระบบระบายควัน เป็นต้น ห้องรังสี คือส่วนที่มีบทบาทสำคัญในการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีในเตาอบ เนื่องจากเป็นบริเวณที่มีเปลวไฟอยู่โดยตรง จึงเป็นส่วนที่มีอุณหภูมิสูงที่สุดในเตาหลอม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงองค์ประกอบของวัสดุที่ใช้ ความแข็งแรง ความหนา และโครงสร้างทางกลของวัสดุเหล่านั้น นอกจากนี้ ในแง่ของการทำงานแล้ว ความร้อนประมาณ 70–80% ของความร้อนทั้งหมดในเตาหลอมจะถูกดูดซับไปที่ห้องรังสีนั่นเอง ในเตาที่มีการเกิดปฏิกิริยาและการแยกสลายของของไหล โดยทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยาและการแยกสลายเหล่านี้จะเกิดขึ้นภายในห้องรังสีทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องเกินจริงเลยที่จะบอกว่าคุณภาพของห้องรังสีนั้นเป็นตัวกำหนดคุณภาพของเตาอบได้ 2. ห้องการถ่ายเทความร้อนด้วยการพัดลม เป็นส่วนที่มีบทบาทสำคัญในการถ่ายเทความร้อนด้วยการพัดลมในเตาอบ โดยภายในห้องนี้จะมีท่อจำนวนมากเรียงกันอย่างหนาแน่น โครงสร้างดังกล่าวช่วยเพิ่มความเร็วของไอควันที่ไหลผ่านท่อเหล่านี้ ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนด้วยการพัดลมได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้ว ห้องการถ่ายเทความร้อนจะดูดซับความร้อนประมาณ 20–30% ของความร้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเตาเผา ห้องการไหลเวียนสามารถติดตั้งไว้ด้านบนของห้องรังสีได้ ； สามารถติดตั้งบนพื้นดินได้เช่นกัน โดยใช้ท่อควันเชื่อมต่อกับตัวเตา แต่หลักการทำงานก็ยังเหมือนเดิม ในห้องการถ่ายเทความร้อน สามารถใช้ท่อแบบหัวตะปูหรือท่อแบบมีใบพัดได้ 3. อุปกรณ์สำหรับเก็บความร้อนส่วนเกิน อุปกรณ์นี้คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บความร้อนจากไอควันที่ออกมาจากห้องการถ่ายเทความร้อน หรือในกรณีที่ไม่มีห้องการถ่ายเทความร้อน ก็จะใช้เพื่อเก็บความร้อนจากไอควันที่ออกมาจากห้องการแผ่รังสีโดยตรง ในปัจจุบัน โรงกลั่นน้ำมันทั้งในและต่างประเทศมีวิธีการนำความร้อนที่เหลือมาใช้ประโยชน์อยู่หลายแบบ ได้แก่: ก. การพิจารณาจากกระบวนการผลิตและสมดุลโดยรวมของอุปกรณ์ โดยการใช้อากาศเย็นเพื่ออุ่นอากาศและน้ำมันที่มีอุณหภูมิสูง ข. เมื่อพิจารณาจากการปรับปรุงและทำให้ระบบการหมุนเวียนมีความเรียบง่ายขึ้น ก็สามารถใช้ตัวนำความร้อนในการหมุนเวียนได้ เช่น น้ำมันร้อนหรืออากาศร้อนเพื่ออุ่นอากาศ รวมถึงการหมุนเวียนตัวนำความร้อนแบบวงจรเปิดและวงจรปิดด้วย ค. หากพิจารณาจากการเพิ่มอุปกรณ์สำหรับการรีไซเคิลแล้ว มีทางเลือกดังนี้: ① แบบท่อเหล็ก ； ②ท่อแก้ว ； ③แบบหมุน ； ④ท่อเหล็กหล่อ ； ⑤แบบใช้องค์ประกอบสร้างกระแสลมรบ ； ⑥แบบท่อความร้อน ； ⑦เครื่องทำความร้อนอากาศแบบแผ่น ฯลฯ ด. เมื่อพิจารณาถึงการประหยัดพลังงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ แล้ว มีทางเลือกดังนี้: ① เตาไอน้ำที่ใช้ความร้อนส่วนเกิน ； ②การผลิตไฟฟ้าและความร้อนพร้อมกัน 4. เครื่องเผาไหม้ เป็นส่วนประกอบสำคัญของเตาอบ คุณภาพทางเทคนิคของเครื่องเผาไหม้ รวมถึงความเหมาะสมกับข้อกำหนดด้านกระบวนการผลิตของเตาอบ โครงสร้างของเตา และลักษณะการถ่ายเทความร้อน ล้วนมีผลโดยตรงต่อการทำงานของเตาอบ การใช้พลังงาน และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมด้วย การเลือกเครื่องเผาไหม้ที่มีคุณสมบัติทางเทคนิคสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านกระบวนการใช้เตาอบ โครงสร้างของเตา และลักษณะการถ่ายเทความร้อน มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันให้เตาอบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำงานได้อย่างยาวนาน ปลอดภัย มั่นคง และเต็มประสิทธิภาพ 5. อุปกรณ์ระบายอากาศ หน้าที่ของอุปกรณ์ระบายอากาศคือการนำอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้เข้ามา ในขณะเดียวกันก็ช่วยขับไอเสียออกไปข้างนอกเตา โดยแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การระบายอากาศแบบธรรมชาติ และการระบายอากาศแบบบังคับ อันแรกอาศัยแรงดันลมจากปล่องควัน ； อันหลังใช้พัดลมดูดเพื่อดูดควันออกไปอย่างแรง โดยทั่วไป หากความสูญเสียแรงดันภายในเตามีค่าน้อย มักจะใช้วิธีการระบายอากาศแบบธรรมชาติผ่านปล่องควัน โดยปล่องควันจะถูกติดตั้งอยู่ด้านบนของเตา และเชื่อมต่อเข้ากับเตาอบไว้ด้วยกัน ความสูงของปล่องควันควรเพียงพอที่จะชดเชยความสูญเสียแรงดันภายในเตา และช่วยให้มีการระบายอากาศที่เพียงพอด้วย เตาอบที่มีโครงสร้างซับซ้อน หรือเตาอบที่มีการสูญเสียแรงดันภายในเตาสูง รวมถึงเตาอบที่มีอุปกรณ์สำหรับกู้คืนพลังงานความร้อนที่เหลือ มักจะมีการติดตั้งเครื่องดูดอากาศเพื่อช่วยในการระบายอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ 6. ท่อเผาและหัวเชื่อมท่อ เป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในเตาอบแบบท่อ โดยคิดเป็นสัดส่วน 40% ของปริมาณเหล็กทั้งหมดที่ใช้ในการสร้างเตาอบแบบท่อ และคิดเป็น 60% ของต้นทุนการลงทุนโดยรวมด้วย เนื่องจากต้องทนต่อแรงดัน ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่อความร้อนจากเปลวไฟโดยตรง เพื่อให้สามารถปฏิบัติภารกิจทางเทคนิคและรักษาความปลอดภัยในการผลิตได้ จึงมีการออกแบบท่อเตาตามมาตรฐานต่อไปนี้: ความยาวและจำนวนท่อโดยรวมจะถูกกำหนดตามขนาดของพลังงานความร้อนที่เตาใช้ ประสิทธิภาพในการให้ความร้อน และโครงสร้างของเตานั้นเอง เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและจำนวนชั้นท่อ จะถูกกำหนดตามปริมาณการไหล ความสูญเสียความดันที่อนุญาต และเวลาที่ของเหลวอยู่ในท่อ ความหนาของผนังถูกกำหนดโดยแรงดันภายใน แรงเครียดจากความร้อน น้ำหนักที่กระทำต่อผนัง อุณหภูมิของผนังท่อ ความแข็งแรงของวัสดุ (รวมถึงคุณสมบัติการยืดตัวในอุณหภูมิสูงและความเปราะหักด้วย) และความสามารถในการต้านการกัดกร่อน เป็นต้น คุณสมบัติของวัสดุนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่สามารถรับได้ ความแข็งแรงในอุณหภูมิสูง (รวมถึงความแข็งแรงจากการเปลี่ยนรูปตามเวลา) ความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อการกัดกร่อน และความเปราะหั ใช้ท่อเตาที่ทำจากเหล็กคาร์บอนเมื่ออุณหภูมิของท่อเตาต่ำกว่า 500℃ ； เมื่ออุณหภูมิของท่อเตาอยู่ระหว่าง 500℃ ถึง 700℃ ควรใช้ท่อเตาที่ทำจากเหล็กผสมชนิดมีโลหะผสมน้อย (T9–T22) ； เมื่ออุณหภูมิของท่อเตาอยู่ระหว่าง 700°C ถึง 800°C ควรใช้ท่อเตาที่ทำจากสแตนเลส (304, 316) ； ใช้ท่อเตารุ่น 309 เมื่ออุณหภูมิของท่อเตาอยู่ที่ 800℃ ถึง 900℃ ； เมื่ออุณหภูมิของท่อเตาสูงกว่า 900°C ควรใช้ท่อเตาที่ผลิตจากเหล็กกล้าอัลลอยคุณภาพสูง โดยวิธีการหล่อด้วยแรงเหวี่ยง (HK-40) หม้อเผาแบบท่อใช้ท่อรังสีแบบท่อโปร่ง ส่วนห้องการถ่ายเทความร้อนใช้ท่อแบบหัวตะปูหรือท่อมีปีก วิธีการเชื่อมต่อท่อเตากับหัวเลี้ยวมีอยู่สองแบบ คือ การเชื่อมด้วยไฟฟ้า และการเชื่อมด้วยแรงดันความร้อน เมื่อใช้วิธีการเชื่อม จะใช้หัวเลี้ยวที่ถูกขึ้นรูปจากท่อในเตา โดยหัวเลี้ยวที่พบบ่อยคือแบบเลี้ยว 180° ส่วนหัวเลี้ยวที่ผลิตด้วยวิธีหล่อนั้นมีไม่มากนัก เมื่อใช้วิธีการเชื่อมด้วยแรงดัน จะต้องใช้หัวเชื่อมที่มีฝาปิด โดยจะต้องถอดฝาปิดออกก่อน จึงจะสามารถทำความสะอาดส่วนที่มีคราบได้ด้วยเครื่องมือ ข้อเสียคือมีราคาแพง และวัสดุก็เหมือนกับวัสดุที่ใช้ทำท่อเผาไหม้ หากน้ำมันที่ใช้ในการให้ความร้อนมีความหนาแน่นต่ำ ท่อเผาไหม้ก็จะไม่เกิดการสะสมของคราบตะกอน หรือในเตาที่มีเทคโนโลยีการกำจัดคราบตะกอนแบบออนไลน์ ก็สามารถใช้หัวเชื่อมที่มีความโค้งรุนแรงได้ทั้งหมด แต่หากน้ำมันที่ใช้มีความหนาแน่นสูง ท่อเผาไหม้ก็จะเกิดการสะสมของคราบตะกอนได้ง่าย และในเตาที่ไม่มีเทคโนโลยีการกำจัดคราบตะกอนแบบออนไลน์ ก็สามารถใช้หัวเชื่อมแบบหล่อในส่วนของห้องรังสีได้ 7. ตัวรองรับท่อและโครงสร้างช่วยรับน้ำหนักของท่อที่ใช้ในการให้ความร้อนภายในเตา และนำน้ำหนักดังกล่าวไปสู่โครงสร้างของเตาอบด้วย เงื่อนไขที่ตัวรองรับท่อควรมี ได้แก่ คุณสมบัติในการป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม รวมถึงความแข็งแรงในอุณหภูมิสูง นอกจากนี้ ตัวรองรับท่อยังต้องสามารถขยายหดตัวได้อย่างอิสระตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของท่อได้อีกด้วย วัสดุที่ใช้สำหรับท่อรองรับนั้น ในห้องรังสีและบริเวณด้านล่างของห้องการถ่ายเทความร้อน จะใช้เหล็กชนิด 25Cr—12Ni หรือ 25Cr—20Ni ส่วนด้านบนของห้องการถ่ายเทความร้อนนั้น ใช้เหล็กหล่อแบบ HR และเหล็กกล้าผสม 5Cr ปัญหาของการใช้เหล็กโครเมียมสูงคือความเปราะหักที่อุณหภูมิสูง รวมถึงการกัดกร่อนที่เกิดจากแวนาเดียมและกำมะถันในเชื้อเพลิงด้วย ในสถานการณ์เช่นนี้ โครงสร้างของแผ่นรองควรออกแบบมาให้สามารถเปลี่ยนถ่ายได้ สำหรับปัญหาความเปราะหักที่เกิดจากอุณหภูมิสูง ควรใช้เหล็กฟีริตในการลดปัญหาดังกล่าว ส่วนปัญหาการกัดกร่อนของแวนาเดียม สามารถแก้ไขได้โดยการใช้ชั้นป้องกันที่เทลงไป โดยทั่วไปแล้ว ในห้องรังสีจะใช้ตัวรองรับท่อแบบมีด ส่วนในห้องการถ่ายเทความร้อนจะใช้ตัวรองรับท่อแบบมีรู ส่วนโครงสร้างที่ใช้รองรับท่อนั้นมีหน้าที่เพียงแค่ช่วยนำทางท่อเท่านั้น 8. วัสดุทนไฟ วัสดุทนไฟเป็นวัสดุจำเป็นสำหรับเตาอบ โดยแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ วัสดุที่มีรูปร่างแน่นอน และวัสดุที่ไม่มีรูปร่างแน่นอน ก. วัสดุทนไฟที่มีรูปร่างแน่นอน วัสดุทนไฟประเภทนี้ได้แก่ อิฐทนไฟชนิดมีน้ำหนักมาก อิฐทนไฟชนิดมีน้ำหนักเบา และอิฐฉนวนความร้อน เป็นต้น อิฐทนไฟชนิดมีน้ำหนักมากนั้นมีคุณสมบัติทนไฟสูง จึงถูกนำมาใช้ในช่องเผาไหม้ของเครื่องเผา หรือใช้เป็นวัสดุปูผิวด้านที่สัมผัสกับความร้อนสูงในเตาอบ อิฐทนไฟชนิดเบามีคุณสมบัติทั้งทนไฟและกันความร้อน มักถูกนำมาใช้กับผนังด้านข้างและหลังคาของเตา อิฐกันความร้อนมีความทนต่อความร้อนได้ต่ำมาก จึงมักถูกนำมาใช้เป็นวัสดุปูพื้นและผนังด้านในของเตาเท่านั้น โดยใช้ในปริมาณที่ไม่มากนัก สำหรับผู้ที่ต้องการวัสดุกันไฟ เช่น อิฐกันไฟ สามารถเข้าไปดูที่เว็บไซต์ http://www.znhcl.com ได้เลยค่ะ มีผู้ผลิตจากทั่วประเทศที่พร้อมจัดส่งสินค้าโดยตรง รองรับการชำระเงินผ่าน Alipay และสามารถรับสินค้าได้ทันทีพร้อมชำระเงินสดด้วยค่ะ. ข. วัสดุทนไฟแบบไม่มีรูปร่างที่แน่นอน โดยทั่วไปหมายถึงวัสดุทนไฟที่ทำจากวัสดุเติมแต่งและซีเมนต์ ซึ่งนำมาผสมกับน้ำเพื่อใช้ในการก่อสร้าง เหมือนกับคอนกรีต โดยเรียกวัสดุชนิดนี้ว่า “วัสดุเทหล่อ” แบ่งออกเป็นวัสดุฉีดเทที่มีคุณสมบัติทนไฟเป็นหลัก พร้อมมีคุณสมบัติกันความร้อนในระดับหนึ่ง (วัสดุฉีดเทชนิดหนัก) และวัสดุฉีดเทที่มีคุณสมบัติกันความร้อนเป็นหลัก (วัสดุฉีดเทชนิดเบา) ส่วนวิธีการติดตั้งนั้นมีอยู่ 3 วิธี ได้แก่ การฉีดเข้าไป การทา และการพ่น สำหรับเตาอบแบบท่อ ควรใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติทนไฟเป็นหลัก พร้อมทั้งมีคุณสมบัติในการกันความร้อนด้วย โดยวัสดุดังกล่าวจะถูกนำมาใช้กับส่วนด้านบน ด้านข้าง และด้านล่างของเตาอบ ส่วนฉนวนของท่อไอเสียและปล่องควัน รวมถึงฉนวนบริเวณผนังด้านข้าง จะใช้วัสดุฉนวนที่สามารถหล่อเป็นรูปร่างต่างๆ ได้ แผ่นซีเมนต์ไฟเบอร์ ผ้าใยหิน และสารที่ฉีดพ่นด้วยไฟเบอร์ซีเมนต์ ก็ถือเป็นวัสดุทนไฟที่ไม่มีรูปร่างแน่นอนเช่นกัน 9. โครงเตา ผนังด้านข้าง และแพลตฟอร์ม เป็นโครงสร้างเหล็กที่ใช้รับน้ำหนักทั้งหมดของเตาอบ โดยวัสดุที่ใช้คือเหล็กคาร์บอนธรรมดา ซึ่งมักจะใช้เหล็ก I-beam และเหล็กชนิดอื่นๆ ด้วย แผ่นปิดด้านข้างก็คือแผ่นเหล็กที่อยู่บนพื้นผิวด้านนอกของผนังเตา มีหน้าที่ป้องกันฝนและฝุ่น รวมถึงป้องกันไม่ให้อากาศที่ไม่จำเป็นเข้าไปในเตา โดยตามหน้าที่แล้ว สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ แผ่นที่ช่วยรับน้ำหนักของโครงสร้างเหล็ก และแผ่นที่มีหน้าที่เพียงแค่ปกคลุมเท่านั้น แพลตฟอร์มและบันไดถูกสร้างขึ้นเพื่อการปฏิบัติงานและบำรุงรักษา โดยใช้สำหรับการทำงาน การบำรุงรักษา และการตรวจสอบในชีวิตประจำวัน