การผลิตไอน้ำจากแก๊สเสีย
ภาพโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม
Heat Recovery Steam Generator คือ เครื่องกำเนิดไอน้ำแบบดึงความร้อนกลับมาใช้ใหม่ ทำหน้าที่เป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่นำก๊าซไอเสียร้อนจากการทำงานของกังหันก๊าซ (Gas Turbine) มาต้มน้ำจนกลายเป็นไอน้ำ เพื่อนำไปขับกังหันไอน้ำ (Steam Turbine) ผลิตกระแสไฟฟ้าต่อในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (Combined Cycle)
หน้าที่หลัก
นำพลังงานความร้อนทิ้ง (Waste Heat) จากกังหันก๊าซมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของโรงไฟฟ้าและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
ส่วนประกอบหลัก
ประกอบด้วยท่อส่งน้ำและท่อครีบถ่ายเทความร้อน (Fin Tube) โดยทั่วไปแบ่งเป็นส่วนประหยัดเชื้อเพลิง (Economizer), ส่วนระเหย (Evaporator), และส่วนซูเปอร์ฮีทเตอร์ (Superheater)
การใช้งาน
เป็นอุปกรณ์หลักในโรงไฟฟ้า Combined Cycle Power Plant (CCPP) และอุตสาหกรรมที่ต้องใช้ไอน้ำจำนวนมาก
ประโยชน์
ช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มหาศาล เนื่องจากไม่ต้องเผาไหม้เชื้อเพลิงใหม่เพื่อผลิตไอน้ำโดยตรง
โครงสร้างกระบวนการผลิตของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม
ความร้อนที่ทิ้ง → ผลิตไอน้ำ → พลังงานไฟฟ้าหรือความร้อนเพิ่มเติม
หลักการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ
- กังหันก๊าซทำงาน
• เผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
• ปล่อยก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงมาก (~500–650°C) - ไอเสียเข้าสู่ HRSG
• ก๊าซร้อนจะไหลผ่านท่อแลกเปลี่ยนความร้อน
ภาพละเอียดชิ้นส่วนสำคัญของ HRSG
- การถ่ายเทความร้อน
- น้ำดูดซับความร้อน
- เปลี่ยนเป็นไอน้ำ
ภาพการถ่ายเทความร้อนภายใน HRSG
- การใช้งานไอน้ำ
- ใช้ขับกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าเพิ่ม
- หรือใช้ในระบบให้ความร้อนและกระบวนการอุตสาหกรรม
ส่วนประกอบสำคัญของ HRSG
Economizer
ใช้ในการอุ่นน้ำป้อน (Feedwater) ล่วงหน้า (Pre-heat)
Evaporator
เปลี่ยนน้ำให้กลายเป็นไอน้ำอิ่มตัว
Superheater
เพิ่มอุณหภูมิไอน้ำให้สูงกว่าจุดอิ่มตัว (Saturated steam) เป็น Superheat steam
Drum (Steam Drum)
แยกน้ำและไอน้ำออกจากกัน เพื่อนำไอน้ำไปใช้งาน
Duct Burner (อุปกรณ์เสริม)
เป็นการเพิ่มพลังความร้อนจากเชื้อเพลิงเข้าระบบ การเผาไหม้จากเชื้อเพลิงเพิ่มเติมทำให้ผลิตไอน้ำได้มากขึ้น
ประเภทที่ออกแบบใช้งานของ HRSG
- Horizontal HRSG
- ก๊าซไหลในแนวนอน
- เป็นรูปแบบที่นิยมใช้มากที่สุด
- Vertical HRSG
- ก๊าซไหลในแนวตั้ง
- ใช้พื้นที่ติดตั้งน้อย
- Once-Through HRSG
- ไม่มี Steam Drum
- เหมาะสำหรับโรงไฟฟ้าที่ต้องการเริ่มเดินเครื่องรวดเร็ว
- Multi-Pressure HRSG
- มีระบบแรงดันสูง (HP)
- แรงดันกลาง (IP)
- แรงดันต่ำ (LP)
- ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกู้คืนความร้อนสูงสุด
ประเภทการใช้งานต่างๆ
โรงไฟฟ้าแบบ Combined Cycle (CCPP)
• ระบบผลิตไฟฟ้าและความร้อนร่วม (CHP/Cogeneration)
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ
• โรงกลั่นน้ำมัน
• โรงงานเคมี
และที่ หรือโรงงานที่มีความร้อนเหลือที้งจำนวนมาก
ประโยชน์
- เพิ่มประสิทธิภาพโรงไฟฟ้า ได้สูงถึงประมาณ 60-70%
- ลดการใช้เชื้อเพลิง
- ลดการปล่อยมลพิษ
- นำพลังงานความร้อนทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์
ไม่มี HRSG (Open cycle):
ประสิทธิภาพกังหันก๊าซ ≈ 35%
มี HRSG + กังหันไอน้ำ (Combined cycle):
ประสิทธิภาพระบบ Combined Cycle ≈ 55–62%
ใช้เชื้อเพลิงเท่าเดิม แต่ผลิตไฟฟ้าได้มากขึ้นมาก
ปัญหาทีพบอยู่ และต้องแก้ไขต่อไป
- การเกิดคราบสกปรกและการกัดกร่อนจากสิ่งเจือปนในแก๊ส
- ความเค้นจากความร้อนระหว่างการเริ่มและหยุดเดินเครื่อง
- การบำรุงรักษาพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat exchanger)