Deaerator มีความสำคัญอย่างไร

“หน้าที่ของ deaerator” โดยปกติแล้วภายในน้ำจะมี ออกซิเจน และ คาร์บอนไดออกไซด์ ละลาย ปะปนอยู่ ซึ่งก๊าซทั้งสองเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนภายใน บอยเลอร์ ระบบท่อ และอุปกรณ์ต่าง ๆ  ออกซิเจน ที่ละลายอยู่ในน้ำ จะเร่งทำให้ เหล็กด้านที่สัมผัสกับ น้ำเกิดสนิมแบบ pitting ทำให้เกิด corrosion อย่างรวดเร็ว ส่วน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ละลาย อยู่ในน้ำจะทำให้เกิด carbonic acid ทำให้ค่า PH ต่ำลง และทำให้น้ำมีคุณสมบัติเป็นกรด และเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อระบบได้ (น้ำป้อนบอยเลอร์ที่เหมาะสมควรมีค่า PH ประมาณ 8-9)
ดังนั้น การลด และควบคุมประมาณก๊าซออกซิเจน และ คาร์บอนไดออกไซดิ์ ที่ละลาย อยู่ในน้ำจะสามารถช่วยลดการกัดกร่อน และยืดอายุการใช้งานของบอยเลอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ ได้ และนี่คือหน้าที่ของ “deaerator”

หลักการ และทฤษฎี

ในการลดปริมาณ ก๊าซออกซิเจน และ คาร์บอนไดออกไซดิ์ มีอยู่ด้วยกัน 2 วิธี คือ chemical method และ Mechanical Method ซึ่งในทางปฏิบัติ เราต้องใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน chemical method คือ การเติมสารเคมี ลงไปในน้ำเพือ ทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน และ คาร์บอนไดออกไซด์ เพื่อทำให้เกิดเป็นสารประกอบอื่นที่ไม่เป็นอันตรายต่อ บอยเลอร์ ส่วนอีกวิธีหนึ่ง คือ กระบวนการ deaeration โดยการเพิ่ม อุณหภูมิให้กับน้ำ และ ทำให้เกิด การกำจัดก๊าซ และ ออกซิเจน ที่ละลาย อยู่ในน้ำออกไป จากทฤษฎีของ Henry’s Law ซึ่งได้อธิบายความ สำพันธ์ ระหว่าง อุณหภูมิ ความดัน และ ความสามารถในการละลาย ของ สารละลาย ไว้ดังนี้ ความสามารถ ในการละลาย ของแก๊ซ ในสารละลาย จะลดลง เมื่อความดันของก๊าซที่อยู่เหนือสารละลายลดลง  (gas partial pressure above the solution decreases that gas solubility in solution decreases ) และ ในความสัมพันธ์ ระหว่างอุณหภูมิ กับความสามารถในการละลายของสารละลาย คือ เมื่ออุณหภูมิของสารละลายสูงขึ้นความสามารถในการละลายของแก๊ซในสารละลายจะลดลง และยิ่งอุณหภูมิสูงจนเข้าใกล้อุณหภูมิอิ่มตัว (saturation temperature) ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งลดลงมากขึ้น ดังนั้น deaerator จึงใช้หลักการทั้งสองนี้มาประยุกต์ใช้ในการกำจัดก๊าซออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซ อื่น ๆ (non-condensable gas) ออกจากน้ำก่อนนำมาใช้ป้อนให้กับบอยเลอร์

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ ออกซิเจนในน้ำ และอุณหภูมิของน้ำ 

หลักการทำงาน

น้ำจะถูก spray ให้เป็นม่านน้ำบาง ๆ ในส่วนด้านบน dome และทำให้เป็นหยดน้ำขนาดเล็กเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสกับไอน้ำ ในขณะที่ไอน้ำก็จะถูกป้อนเข้ามาพร้อม ๆ กันในปริมาณที่เหมาะสม และหยดน้ำที่ถูก spray ให้เป็นละอองขนาดเล็กก็จะรับความร้อนจากไอน้ำอย่างรวดเร็วจนมีอุณหภูมิเข้าใกล้ไอน้ำอิ่มตัว ซึ่งในกระบวนการนี้จะทำให้ก๊าซที่ละลายอยู่ในน้ำถูกปล่อยออกมา โดยจะออกมาในรูปของ flash steam และถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศต่อไป และน้ำส่วนที่เหลือจะก็จะไหลลงมาเก็บไว้ข้างล่างในส่วนของ storage section และถือว่าเป็นน้ำที่ผ่านกระบวนการ deaeration มาแล้ว .
ในการเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำกับไอน้ำ โดยส่วนมากแล้วเราจะใช้หัวฉีด spray nozzle หรือ perforated tray (แผ่น plate เจาะรูวางเรียงกันเป็นชั้น) เพื่อช่วยทำให้น้ำเป็นม่านน้ำบาง ๆ และเป็นละอองฝอยให้หยดน้ำมีขนาดเล็กที่สุดเพื่อทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนระหว่างไอน้ำกับน้ำอย่างรวดเร็ว ทำให้น้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้น และก๊าซออกซิเจนก็จะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศมาทาง vent valve ในรูปของ flash steam

ตัวอย่าง diagram แสดงอุปกรณ์ที่ใช้กับ deaerator

ลักษณะและรูปร่างโดยทั่วไป

โดยทั่วไปแล้ว deaerator ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนหลักๆ คือ ส่วนด้านบน (dome) ซึ่งจะทำหน้าที่รับน้ำ (make up water) ที่ผ่านกระบวนการ treatment มาแล้ว และอีกส่วนนึง คือส่วนด้านล่าง (storage section) ที่จะทำหน้าที่เก็บน้ำที่ผ่านกระบวนการไล่อากาศมาแล้ว ซึ่งโดยส่วนมากในส่วนด้านบนจะมีรูปร่างอยู่สองแบบคือ แบบทรงตั้ง vertical type และแบบทรงนอน horizontal type
vertical deaerator
โดยปกติแล้วเราจะควบคุมอุณหภูมิของน้ำใน deaerator ให้อยู่ที่ประมาณ 105 C เพื่อให้ออกซิเจนเหลือน้อยที่สุด การที่อุณหภูมิของน้ำสูงขึ้นผลกระทบที่ตามมา คือน้ำที่บริเวณด้าน suction pump จะมีโอกาศเดือดกลายเป็นไอ และไอดังกล่าวก็จะเป็นสาเหตุของการเกิด cavitation และสร้างความเสียหายที่ตัว pump และอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ดังนั้นในการอออกแบบเราควรพิจรณาถึงตำแหน่งความสูงของ feed tank ให้มีความสูงที่เพียงพอจนสร้าง NPSH ของระบบ ให้มากกว่า NPSH ที่ต้องการของ pump
การนำ condensate กลับมาใช้ก็จะสามารถช่วยให้เราประหยัดพลังงานได้เนื่องจากน้ำ condensate ที่กลับมายังมีอุณหภูมิที่สูงอยู่ ทำให้เราประหยัดทั้งน้ำ และไอน้ำที่นำมาให้ความร้อนกับ make up water นอกจากจะช่วยประหยัดพลังงานแล้ว ยังสามารถช่วยลดการใช้สารเคมีที่เติมเข้าไปเพื่อปรับสภาพน้ำอีกด้วย เนื่องจากน้ำ condensate ที่กลับมาได้ผ่านการบำบัดทางเคมีมาแล้ว
SEC ให้คำปรึกษา ผลิต และจำหน่าย Deaerator ลิก
Steam Engineering and Construction Co. Ltd.