เครื่องกรองน้ำอ่อน (Softener) กับการ Bleed Off มีความจำเป็นหรือสำคัญแค่ไหน
หลายๆ ท่านอาจจะมีความเข้าใจว่าระบบระบายความร้อนเพื่อให้น้ำยากลั่นตัว (Condensing) ของระบบทำความเย็น เปรียบเทียบกันระหว่างระบบที่ใช้ Cooling Tower กับระบบที่ใช้ Evaporative Condenser หลายท่านอาจจะเข้าใจว่าระบบ Cooling Tower ไม่ได้เปลืองน้ำเนื่องจากเห็นแค่คำศัพท์ ของคำว่า Evaporative เลยรู้สึกว่าระบบ Evaporative Condenser ต้องใช้น้ำเยอะกว่า
ด้วยความเป็นจริงการนำพาความร้อนออกทุกชนิดน้ำบางส่วนจะต้องระเหยกลายเป็นไอ และทำให้น้ำที่หมุนเวียนส่วนที่เหลือยังรักษาอุณหภฺมิให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิกระเปาะเปียก (wet Bulb) ต่อไปได้ ความร้อนที่ทำให้น้ำระเหยคือ 970 Btu/Lb. หรือ 539 Kcal/kg. หรือถ้าจะใช้จำง่ายๆ คือน้ำจะระเหยออกไปด้วยปริมาณ
วิธีที่ 1 : 3 GPM ต่อ 100 ตันความเย็น หรือ
วิธีที่ 2 : kW of heat rejection /2,322 = L/s หรือ
วิธีที่ 3 : 1.8 liters per 1,000 kcal of heat rejection หรือ
วิธีที่ 4 : 1.8 liters per 4,180 kJ of heat rejection
น้ำที่ระเหยออกจะเป็นน้ำที่บริสุทธิ ส่วนสิ่งแปลกปลอมเช่นหินปูน คลอไรด์ กรดต่างๆ ฯลฯ ก็จะสะสมในอ่างมากขึ้นเรื่อยๆ
- เกิดการกัดกร่อน (Corrosion)
- การเกิดตะกรันหินปูน (Lime Scale)
- การเกิด เชื้อรา เชื้อ Legionella ตะไคร่น้ำ เมือก (Biological Fouling)
จากข้อมูลของผู้ผลิต Condenser ที่มีชื่อเสียงพบว่า ถ้าหากมีตะกรันจับที่ผิวท่อหนาขึ้น 1/32” (0.8 mm)
- จะทำให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของ Evaporative Condenser ลดลง 27% หรือ
- สามารถกล่าวได้ว่าระบบจะต้องใช้พลังงานมากขึ้น 7%
- ความสามารถในการทำความเย็น (ตันความเย็น) ก็จะลดลง 1% ภาพรวมแล้วจะต้องเดินเครื่องนานขึ้นหรือนำเครื่องอื่นมาเสริมค่าตันความเย็นที่ได้ขาดหายไปจะทำให้สิ้นเปลืองค่าไฟเพิ่มขึ้น 25% ต่อปี
ดังนั้นการ Bleed off น้ำออก เพื่อลดปริมาณสะสมของหินปูนหรือของคลอไรด์ หรือ ของความเป็นกรด จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง
มีสูตรในการคำนวณหาปริมาณน้ำ Bleed off ที่จำเป็นดังนี้
B = E/(N-1)
B = Bleed Rate in L/s
E = Evaporation rate in L/s
N = Number of cycles of concentration = Makeup Rate/Bleed Rate
ตารางที่ 1 คุณภาพน้ำเติมและน้ำหมุนเวียนใน Evaporative Condenser
| รายการ | รายละเอียด | เกณท์น้ำเติม (Makeup) | เกณท์ควบคุมสูงสุดของน้ำหมุนเวียน สำหรับ Galvanize | เกณท์ควบคุมสูงสุดของน้ำหมุนเวียน สำหรับ Stainless-304 Coil & Casing |
|---|---|---|---|---|
| 1 | ชนิดของน้ำ | น้ำอ่อน (Soft water) | Clear Water | Clear Water |
| 2 | pH | 6.5 to 7.5 | 7.0 to 8.0 | 6.5 to 9.2 |
| 3 | Hardness as CaCo3 | 20 ppm Max. | 300 ppm Max. | 500 ppm Max. |
| 4 | Alkalinity as CaCo3 | 100 ppm Max | 500 ppm Max. | 500 ppm Max. |
| 5 | Total Dissolved solids (TDS) | 350 ppm Max | 1,500 ppm Max. | 1,500 ppm Max. |
| 6 | Conductivity | 500 μ S /cm | 2,000 micromhos | 3,000 micromhos |
| 7 | Chlorides as Cl | 50 ppm Max | 150 ppm Max. | 250 ppm Max. |
| 8 | Chlorides as NaCl | 50 ppm Max | 150 ppm Max. | 250 ppm Max. |
| 9 | Sulfates as SO4 | 50 ppm Max | 150 ppm Max. | 250 ppm Max. |
| 10 | Silica as SiO2 | 10 ppm Max | 150 ppm Max. | 250 ppm Max. |
| 11 | Anti-scale & Corrosion chemical (PO4 Base) | 20-40 ppm | 10-25 ppm | |
| 12 | Anti Biocide | 200-500 ppm | ||
| 13 | Total suspend solids | 25 ppm Max | 25 ppm Max |
ตัวอย่าง
Evaporative condenser ชนิดที่ใช้วัสดุเป็น SS-304 ทั้งตัวเสื้อและ Heat exchanger coil มีขนาด 2,500 kW heat reject และมีเงื่อนไข Make up water มีค่า Chlorides as Cl 50 ppm และค่า Total dissolved solids (TDS) Hardness 350 ppm อยากทราบว่าต้องการน้ำ Bleed off อย่างน้อยปริมาณเท่าใด และต้องการน้ำเติมทั้งหมดปริมาณเท่าใด
จากตารางที่ 1 คุณภาพน้ำในเวียน ที่ต้องการคือ
ค่า Chlorides as Cl สูงสุดอนุญาตได้ไม่เกิน 400 ppm และค่า Total dissolved solids (TDS) Hardness 1,500 ppm ดังนั้นค่า Number of circulation rate (N) คำนวนได้ดังนี้
- ถ้าเอาปริมาณ Chloride มาคิด จะได้ N = 400/50 = 8 เท่า
- ถ้าเอาปริมาณ TDS มาคิด จะได้ N = 1,500/350 = 4.29 เท่า
ในกรณีนี้เราเลือกข้อ 2 คือ N = 4.29 เนื่องจากค่า N นี้เป็นตัวหาร ถ้าค่ายิ่งน้อยจะต้องใช้น้ำ Bleed off จำนวนมากเพื่อรักษาคุณภาพน้ำให้อยู่ในเกณท์ ถ้าค่า N = 2 เท่าก็หมายความว่าเราต้องเติมน้ำใหม่เป็น N = (2-1) = 1 เท่าของการระเหยคือจะต้องเติมน้ำใหม่เข้าตลอดเนื่องจากคุณภาพน้ำเติมไม่ดี
- Evaporation Rate = 2,500/2,322 = 1.0766 L/s (3.876 m3/hr.)
- B = E/(N-1) = 1.0766/(4.29-1) = 0.3270L/s (1.18 m3/hr.)
- Bleed off เป็นค่าที่น้อยมากเมื่อเทียบกับค่า Evaporation Rate กับ Bleed off rate รวมกัน
Water makeup rate = 1.0766 + 0.327 + 0 = 1.40 L/s (5.04 m3/hr.)
Table 2 Cycles of concentration vs. Water & Chemical Treatment requirement (From IIAR Technical Paper #1 2010)
| Cycles | Water Use | Chemical Use | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bleed (GPD) | Makeup (GPD) | Annual water cost | % Reduction water cost | Inhibitor (lb./day) | Annual Inhibitor cost | % Reduction Inhibitor Cost | ||
| 3 | 10,800 | 32,400 | $59,130 | Base Line | 10.8 | $15,768 | Base Line | |
| 4 | 7,200 | 28,800 | $52,560 | 11.1% | 7.2 | $10,512 | 33.3% | |
| 5 | 5,400 | 27,000 | $49,275 | 16.7% | 5.4 | $7,884 | 50.0% | |
| 6 | 4,320 | 25,920 | $47,304 | 20.0% | 4.3 | $6,307 | 60.0% | |
| 8 | 3,086 | 24,686 | $45,052 | 23.8% | 3.1 | $4,506 | 71.4% | |
| 10 | 2,400 | 24,000 | $43,800 | 25.9% | 2.4 | $3.504 | 77.8% | |
ปริมาณน้ำ 21,600 GPD ของ Evaporation Rate ค่าน้ำ $5.00/1,000Gallon. ค่าน้ำยาเคมี (Inhibitor Dosage) = 120 ppm. ราคา Inhibitor $4.00/lb.
ภาพที่ 3 Langelier Saturation Index, The ideal range for Balance water is -0.3 to +3
ตัวอย่าง
ค่าน้ำที่เก็บตัวอย่างมาได้ pH = 7.5, TDS = 320 mg/L, Calcium = 150 mg/L(หรือก็=ppm) as CaCo3Alkalinity = 34 mg/L(หรือก็=ppm) as CaCo3
LSI = pH – pH8s
pHs = (9.3+A+B)-(C+D) เมื่อ
- A = Log10(TDS)-1/10 = 0.15
- B = -13.12xLog10 (°C+273)+34.55 = 2.09 ที่ 25°C และ 1.09 ที่ 82°C
- C = Log10 (Ca2+ as CaCO3)-0.4 = 1.78
- D = Log10 (Alkalinity as CaCo3) = 1.53
คำนวณค่า LSI ที่ 25°C
pHs = (9.3+0.15+2.09) - (1.78+1.53) = 8.2
LSI = 7.5-8.2 = -0.7 ดังนั้นจะไม่เกิดตะกรัน แต่จะมีการกัดกร่อน
คำนวณค่า LSI ที่ 82°C
pHs = (9.3+0.15+1.09) - (1.78+1.53) = 7.2
LSI = 7.5-7.2 = +0.3 ดังนั้นจะเริ่มเกิดตะกรันขึ้น แต่จะไม่มีการกัดกร่อน
สรุป
ระบบการกรองน้ำที่ดี จะเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิบัติงานที่ช่วยในการประหยัดค่าไฟฟ้า ประหยัดน้ำ (เนื่องจาก Bleed off น้อยลง) ระบบทำความเย็นเองก็จะเดินใช้งานมีประสิทธิภาพที่ดี กระบวนการผลิตของโรงงานก็จะราบรื่น อีกทั้งสามารถช่วยลดมลภาวะสิ่งแวดล้อมลงได้ ดังนั้นคุ้มค่าต่อการลงทุนระบบการกรองน้ำที่ดีอย่างยิ่ง<< กลับหน้ากิจกรรมทั้งหมด