การวิเคราะห์การใช้พลังงานในกระบวนการต้มแผ่นอะคริลิก

Energy Analysis in Acrylic Sheet Boiling Process

Name: อัมรินทร์ วงษ์พันธุ์

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะพลังงานสิ่งแวดล้อมและวัสดุ. สาขาวิชาเทคโนโลยีการจัดการพลังงาน

Name: Amarin Wongphan

Organization : King Mongkut's University of Technology Thonburi. School of Energy Environment and Materials. Energy Management Technology

keyword: การวิเคราะห์การใช้พลังงาน

; Energy Consumption Analysis

Abstract: โครงการการศึกษาวิจัยนี้ เป็นการศึกษาการใช้พลังงานของโรงงานผลิตแผ่นอะคริลิก เพื่อวิเคราะห์การใช้พลังงานและหาแนวทางการปรับปรุงการใช้พลังงานในกระบวนการผลิต แผ่นอะคริลิก โรงงานผลิตแผ่นอะคริลิก มีกำลังการผลิตประมาณ 4,200 ตัน/ปี มีค่าการใช้พลังงานรวมจำเพาะเฉลี่ย 13,546 เมกะจูล/ตันผลผลิต แบ่งเป็นพลังงานไฟฟ้า 10 เปอร์เซ็นต์ และพลังงานความร้อนจากถ่านหินบิทูมินัส 90 เปอร์เซ็นต์ เพื่อผลิตไอน้ำจ่ายให้กระบวนการผลิตในอัตรา 2.14 ตัน/ชั่วโมง ที่ความดัน 6.5 บาร์ โดยไอน้ำ 52 เปอร์เซ็นต์ของไอน้ำที่ผลิต จะถูกฉีดเข้าไปในบ่อความร้อนเพื่อให้ความร้อนกับน้ำยาอะคริลิกที่อยู่ในแม่พิมพ์ ซึ่งกระบวนการนี้เรียกว่า “กระบวนการต้ม” และควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 63.5 องศาเซลเซียส โดยมีบ่อต้มทั้งหมด 7 บ่อ ซึ่งทำงานเป็นงวด ดังนั้นในการวิเคราะห์การใช้พลังงาน จึงเน้นไปในส่วนของการวิเคราะห์การใช้พลังงานความร้อนในกระบวนการต้ม ผลการวิเคราะห์กระบวนการผลิตอะคริลิกพบว่า การใช้พลังงานจำเพาะเฉลี่ยสำหรับกระบวนทั้งหมดอยู่ในช่วง 9,226 ถึง 13,674 เมกะจูล/ตันผลผลิต ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนของผลิตภัณฑ์ ในช่วง 675 ถึง 334 ตัน/เดือน ตามลำดับ ในขณะที่การใช้พลังงานจำเพาะของกระบวนการต้มอยู่ในช่วง 3,741 ถึง 6,383 เมกะจูล/ตันผลผลิต ที่อัตราการผลิตของบ่อต้มอยู่ในช่วง 19.24 ถึง 11.37 ตัน/วัน ตามลำดับ จากการวิเคราะห์พบว่า มีการสูญเสีย ความร้อน มวลน้ำและไอน้ำ จากการที่ฉีดไอน้ำเข้าไปในบ่อต้ม ดังนั้นจึงได้เสนอแนวทางที่จะปรับปรุงการใช้พลังงาน เป็น 3 วิธี โดยวิธีแรก คือ การจัดการด้านพลังงาน พบว่า ถ้าบ่อต้มสามารถผลิตแผ่นอะคริลิกในปริมาณที่มากกว่า 17.58 ตัน/วัน ขึ้นไป จะทำให้ค่าพลังงานความร้อนจำเพาะต่ำกว่า 4,210 เมกะจูล /ตันผลผลิต วิธีที่ 2 คือ การลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานโดยการติดตั้งอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนในกระบวนการต้ม ซึ่งให้ความร้อนแก่บ่อต้มโดยฉีดไอน้ำผ่านท่อทองแดงที่ติดตั้งในบ่อต้ม โดยจะได้คอนเดนเสทกลับไปอุ่นน้ำป้อนหม้อไอน้ำและต้องเติมน้ำดิบเข้า บ่อต้ม เพื่อรักษาระดับน้ำในบ่อต้ม จากการวิเคราะห์ พบว่า เมื่อเติมน้ำดิบทดแทนไอน้ำในอัตรา 1.1147ตัน/ชั่วโมง ซึ่งเท่ากับปริมาณไอน้ำในระบบก่อนปรับปรุง จะสามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 136,474 บาท/ปี ระยะเวลาคืนทุน 1.80 ปี แต่จากการตรวจสอบระดับน้ำในบ่อต้มพบว่า มีระดับน้ำ ในบ่อต้มสูงเกินความจำเป็นประมาณ 20 เซนติเมตร ดังนั้นจึงทำการปรับลดระดับน้ำลง 50 เปอร์เซ็นต์ สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 335,122 บาท/ปี ระยะเวลาคืนทุน 0.65 ปี ถ้าปรับลด ระดับน้ำลง 75 เปอร์เซ็นต์ สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 444,123 บาท/ปี ระยะเวลาคืนทุน 0.48 ปีและถ้าปรับลดระดับน้ำลง 100 เปอร์เซ็นต์ สามารถลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ 548,848 บาท/ปี ระยะเวลาคืนทุน 0.39 ปี และวิธีที่ 3 คือการนำคอนเดนเสทจากกระบวนการอื่นๆ มาใช้แทนไอน้ำบางส่วนในกระบวนการต้มซึ่งพบว่า แนวทางดังกล่าวไม่สามารถลดค่าใช้จ่าย ด้านพลังงานลงได้

Abstract: The energy analysis of the cast acrylic sheet factory whose capacity is approximately 4,200 ton per year was conducted in this study. The current average total specific energy consumption is 13,546 MJ/ton of product, which consists of 10% of electricity and 90% of bituminous coal for generating saturated steam of 2.14 ton/h at 6.5 bar. About 52% of generated steam was directly injected into the hot-water bath for heating the acrylic solution within the mold called “boiling process”, and the water temperature was controlled at around 63.5 0C. Thus the energy analysis was focused on the boiling process. There are 7 water baths, all are operated as batch process. The analysis results showed that specific energy consumption (SEC) for the whole processes which, as expected, inversely related to the production rate. It was reduced from 13,674 to 9,226 to MJ/ton of product, when the monthly production was increased from 334 to 675 ton/month, respectively. While the SEC of boiling process was in the range of 3,741 to 6,383 MJ/ton of product for the production rate from 19.24 to 11.31 ton/day, respectively. The high energy cost, as analyzed in this study, came from the opportunity loss of condensate return of the direct steam injection that was used in the hot water bath. To reduce the energy cost three methods of improving boiling process were proposed. The first was well production planning, if the existing boiling process could operate at higher rate of 17.58 ton/day, the SEC could be reduced to around 4,210 MJ/ton of product. The second was heating the water bath by injection steam through the copper pipes installed in the water baths. The discharged condensate was then returned to boiler feed tank. To maintain the water level of water baths, the makeup water was required. The evaluation results of energy cost saving showed that in the second method with the amount of makeup water the same as existing steam injection rate of 1.1147 ton/h, the energy cost could be reduced by 136,474 bath/y and payback period of 1.8 years. Since the water level in the bath was approximately 20 cm higher than its requirement, the makeup water could be reduced. In the case of reducing of the exceed water level of 50%, 75% and 100%, the energy cost saving and payback period were 335,122 bath/y and 0.65 year, 444,123 bath/y and 0.48 year, and 548,848 bath/y and 0.39 year, respectively. The third method was the bath heating by using the condensate from the other processes, and we found that it could not reduce the energy cost.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: วารุณี เตีย

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Name: Warunee Tia

Role: Advisor

Created: 2549

Modified: 2553-12-18

Issued: 2552-02-13

CallNumber: EM369

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีการจัดการพลังงาน

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights

ใช้เวลา

0.014119 วินาที