Articles

เทคโนโลยีพลังงานชีวมวล
            ชีวมวลเป็นสารอินทรีย์ที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติและสามารถนำมาใช้ผลิตพลังงานได้ สารอินทรีย์เหล่านี้ได้มาจากพืชและสัตว์ต่างๆ เช่น เศษไม้ ขยะ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร ชีวมวลเหล่านี้มีแหล่งที่มาต่างๆ กัน อาทิ พืชผลทางการเกษตร เศษวัสดุเหลือทิ้งทาง ไม้และเศษไม้ หรือของเหลือจากอุตสาหกรรมและชุมชน       เช่น แกลบ ชานอ้อย  เศษไม้ กากปาล์ม กากมันสำปะหลัง ซังข้าวโพด กาบและกะลามะพร้าว และส่าเหล้า เป็นต้น 

1. ศักยภาพพลังงานชีวมวล
       พลังงานชีวมวล (Bio-energy) หมายถึง พลังงานที่ได้จากชีวมวลชนิดต่างๆ โดยกระบวนการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ จากสาเหตุที่ประเทศไทยทำการเกษตรกันอย่างกว้างขวางเพราะฉะนั้นวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร เช่น แกลบ ขี้เลื่อย ชานอ้อย กากมะพร้าว ฯลฯ ซึ่งมีอยู่เป็นจำนวนมาก (เทียบได้กับน้ำมันดิบปีละไม่น้อยกว่า 6,500 ล้านลิตร )  ทั้งนี้รวมถึงการใช้ไม้ฟืนจากโครงการปลูกไม้โตเร็วในพื้นที่นับล้านไร่ อนึ่งสำหรับผลิตผลจากชีวมวลในลักษณะอื่นที่ยังใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ เช่น แอลกอฮอล์จากมันสำปะหลัง ก๊าซจากฟืน ( Gasifier ) ก๊าซจากการหมักเศษวัสดุเหลือใช้จากการเกษตร ( Bio Gas ) หรือจากขยะ เป็นต้น


2. เทคโนโลยีการแปรรูปชีวมวลไปเป็นพลังงาน      
2.1 การเผาไหม้โดยตรง (combustion) การเผาไหม้โดยตรง หรือ การสันดาป เป็นปฏิกิริยาการรวมตัวกันของเชื้อเพลิงกับออกซิเจนอย่างรวดเร็วพร้อมเกิดการลุกไหม้และคายความร้อน ในการเผาไหม้ส่วนใหญ่จะไม่ใช้ออกซิเจนล้วนๆ แต่จะใช้อากาศแทนเนื่องจากอากาศมีออกซิเจนอยู่ 21% โดยปริมาณ หรือ 23% โดยน้ำหนัก เมื่อนำชีวมวลมาเผา จะได้ความร้อนออกมาตามค่าความร้อนของชนิดชีวมวล ความร้อนที่ได้จากการเผาสามารถนำไปใช้ในการผลิตไอน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูง ไอน้ำนี้จะถูกนำไปขับกังหันไอน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้าต่อไป ตัวอย่างชีวมวลประเภทนี้คือ เศษวัสดุทางการเกษตรและเศษไม้ สำหรับระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็ง แบ่งออกได้ดังนี้              
        1.ระบบการป้อนเชื้อเพลิงโดยใช้แรงงานคน
เป็นระบบที่มีใช้อยู่ดั้งเดิมโดยการใช้คนตักเชื้อเพลิงป้อนเข้าสู่เตา ประสิทธิภาพของระบบจะขึ้นอยู่กับความชำนาญและความเอาใจใส่ของแรงงาน

       
        2.ระบบการป้อนเชื้อเพลิงแบบสโตกเกอร์ (Stoker) เป็นระบบที่ใช้เครื่องจักรป้อนเชื้อเพลิงแทนแรงงานคนโดยมีกลไกที่ไม่ซับซ้อนมากนัก มีราคาถูกและสามารถออกแบบให้ใช้ได้กับเชื้อเพลิงแข็งหลายๆชนิด หลายขนาด แต่มีข้อเสียคือระบบสโตกเกอร์มีขีดความสามารถในการผลิตไอน้ำต่ำ ระบบสโตกเกอร์แบ่งออกได้ตามลักษณะการป้อนเชื้อเพลิงคือ ระบบสโตกเกอร์ที่มีการป้อนเชื้อเพลิงทางด้านบน (Overfeed Stoker) ซึ่งเป็นแบบตะกรับเลื่อน (Traveling Grate Stoker) และระบบสโตกเกอร์ที่มีการป้อนเชื้อเพลิงทางด้านล่าง (Underfeed Stoker)
       
       3.ระบบพัลเวอร์ไรซ์ (Pulverized)
การเผาไหม้เชื้อเพลิงของระบบพัลเวอร์ไรซ์จะเกิดขึ้นในลักษณะเชื้อเพลิงที่ถูกแขวนลอย ดังนั้น ขนาดของเชื้อเพลิงที่ถูกป้อนเข้าสู่เตาจะต้องมีขนาดเล็กสามารถแขวนลอยอยู่ได้ในอากาศ อากาศส่วนแรกที่ถูกป้อนเข้าสู่เตาจะถูกอุ่นก่อนเพื่อช่วยในการอบแห้งเชื้อเพลิง อากาศส่วนที่สองจะถูกส่งเข้าสู่เตาโดยตรงเพื่อช่วยทำให้เกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ ขี้เถ้าที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยออกมากับไอเสีย

        ​4.ระบบไซโคลน (Cyclone) ระบบนี้ได้พัฒนาขึ้นมาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของการเผาไหม้เชื้อเพลิงของระบบพัลเวอร์ไรซ์ เชื้อเพลิงที่ถูกป้อนเข้าสู่เตาอาศัยแรงโน้มถ่วงเช่นเดียวกับระบบพัลเวอร์ไรซ์ แต่ไม่จำเป็นต้องบดเชื้อเพลิงให้มีขนาดเล็ก สามารถลดค่าใช้จ่ายของการบดเชื้อเพลิงลงได้ การเผาไหม้ระบบไซโคลน (Cyclone) จะใช้หัวเผาแบบ Horizontal water-cooled ขนาดเล็กทำให้เตาเผาระบบไซโคลนมีขนาดเล็กกว่าเตาเผาระบบพัลเวอร์ไรซ์ เมื่อคิดต่อหน่วยปริมาตรอากาศที่เข้าสู่เตาจะอยู่ในแนวสัมผัสกับผนังของห้องเผาไหม้ ซึ่งจะทำให้เชื้อเพลิงเคลื่อนที่แบบปั่นป่วน (Turbulence) ในห้องเผาไหม้ทำให้การเผาไหม้เป็นไปอย่างทั่วถึงและสมบูรณ์ยิ่งขึ้น อุณหภูมิของการเผาไหม้จะสูงถึง 1650 องศาเซลเซียส ทำให้ 30-50 เปอร์เซนต์ของเถ้าหลอมเป็นขี้โลหะเหลว (Liquid Slag) ส่วนที่เหลืออีก 70-50 เปอร์เซนต์จะเป็นเถ้าลอยปนมากับก๊าซไอเสีย 

    5.ระบบฟลูอิดไดซ์เบด (Fluidized Bed) ระบบฟลูอิดไดซ์เบดนั้นอากาศจะไหลผ่านชั้นของเชื้อเพลิง เมื่อเพิ่มอัตราความเร็วของอากาศถึงจุดหนึ่งเชื้อเพลิงจะลอยตัวขึ้นมีลักษณะคล้ายของไหลโดยจะมีสารเฉื่อย (Inert Material) เช่น ทรายหรือสารทำปฏิกิริยา (Reaction Material) เช่น หินปูนเป็นเบด เมื่อเริ่มติดเตาเบดจะได้รับความร้อนจากภายนอกจนอุณหภูมิถึงจุดติดไฟของเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าสู่เตาอย่างสม่ำเสมอ โดยมีเบดช่วยในการถ่ายเทความร้อนและทำความสะอาดภายในเตา 

2.2 การผลิตก๊าซ (gasification)
            กระบวนการ Gasification เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่มีอยู่ในชีวมวลที่สำคัญกระบวนการหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงแบบ Thermal Conversion โดยมีส่วนประกอบของ Producer gas ที่สำคัญได้แก่ ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจน (H2) และมีเทน (CH4) กระบวนการการผลิตก๊าซเชื้อเพลิงหรือ Gasification Technology เป็นกระบวนการเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งหรือชีวมวลให้เป็นก๊าซเชื้อเพลิง โดยการนำชีวมวลมาเผาไหม้ในอุปกรณ์หรือเตาปฎิกรณ์ที่มีการควบคุมอากาศแบบจำกัด ก๊าซเชื้อเพลิงที่ได้จากการเผาไหม้จะผ่านอุปกรณ์ทำความสะอาดเพื่อกรองและขจัดสิ่งเจือปนออก โดยก๊าซที่ได้นี้เรียกว่า “ก๊าซชีวมวล” ซึ่งก๊าซชีวมวลจะมีองค์ประกอบของก๊าซมีเทน (CH4) ก๊าซไฮโดรเจน (H2) และก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เป็นหลัก

 
2.3 การหมัก (fermentation)
            การหมัก เป็นการนำชีวมวลมาหมักด้วยแบคทีเรียในสภาวะไร้อากาศ ชีวมวลจะถูกย่อยสลายและแตกตัวเกิดแก๊สชีวภาพ (biogas) ที่มีองค์ประกอบของแก๊สมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ แก๊สมีเทนใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สำหรับผลิตไฟฟ้า
2.4  การผลิตเชื้อเพลิงเหลวจากพืช
            1)   กระบวนการทางชีวภาพ ทำการย่อยสลายแป้ง น้ำตาล และเซลลูโลสจากพืชทางการเกษตร เช่น อ้อย มันสำปะหลัง ให้เป็นเอทานอล เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลวในเครื่องยนต์เบนซิน
            2)   กระบวนการทางฟิสิกส์และเคมี โดยสกัดน้ำมันออกจากพืชน้ำมัน จากนั้นนำน้ำมันที่ได้ไปผ่านกระบวนการ transesterification เพื่อผลิตเป็นไบโอดีเซล
            3)   กระบวนการใช้ความร้อนสูง เช่น กระบวนการไพโรไลซิส เมื่อวัสดุทางการเกษตรได้ความร้อนสูงในสภาพไร้ออกซิเจน จะเกิดการสลายตัวเกิดเป็นเชื้อเพลิงในรูปของเหลวและแก๊สผสมกัน

 

3. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวมวลผลิตความร้อนสำหรับชุมชน
เตาชีวมวล
            เตาชีวมวลเป็นเตาที่จัดสร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับการหุงต้มอาหารในครัวเรือน โดยใช้เศษไม้และเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรเป็นเชื้อเพลิง โดยมีหลักการทำงานแบบการผลิตแก๊สเชื้อเพลิงจากชีวมวล (Gasifier) แบบอากาศไหลขึ้น (Updraf Gasifier) เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงในที่ที่จำกัดปริมาณอากาศให้เกิดความร้อนบางส่วน แล้วไปเร่งปฏิกริยาต่อเนื่องอื่นๆ เพื่อเปลี่ยนเชื้อเพลิงแข็งให้กลายเป็นแก๊สเชื้อเพลิงที่สามารถติดไฟได้ ได้แก่ แก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แก๊สไฮโดรเจน (H2) และแก๊สมีเธน (CH2) เป็นต้น

 

 

 

       แก๊สชีวมวล AIT เป็นการเปลี่ยนเชื้อเพลิงชีวมวล ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงแข็งให้เป็นเชื้อเพลิงก๊าซ ด้วยการเผาไหม้ในที่ที่มีอากาศจำกัด หลักการทำงานเป็นแบบอากาศไหลตามขวาง (crossdrift gasifier) เชื้อเพลิงที่ใช้เป็นประเภทชีวมวล เช่น เศษไม้ฟืนชนิดต่างๆ และวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร เช่น ซังข้าวโพด กะลามะพร้าว เป็นต้น

 

         เตา SME พัฒนามาจากเตา AIT มีการกรองลดมลพิษจากเขม่าควันพิษด้วยม่านไอน้ำ สามารถรองรับภาชนะได้หลายขนาด มีหัวเตาสำหรับทอดและหัวเตาสำหรับการอุ่นแบบต่อเนื่องประหยัดเชื้อเพลิง ใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด เช่น ซังข้าวโพด เหง้ามันสำปะหลัง เศษไม้ทุกชนิด เชื้อเพลิง 10 กิโลกรัม สามารถหุงต้มอาหารในครัวเรือนอุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาดใหญ่


 

 

        เตามหาเศรษฐี (เตาซุปเปอร์อั้งโล่) เป็นเตาที่ได้พัฒนาขึ้นมาทดแทนเตาท้องตลาดที่ใช้อยู่ทั่วไป มีประสิทธิภาพเชิงความร้อนเฉลี่ย 29% ซึ่งมากกว่าเตาท้องตลาดที่ใช้อยู่ทั่วไปที่มีประสิทธิภาพเชิงความร้อนเฉลี่ย 19% ด้วยปัจจุบันมีการใช้เชื้อเพลิงหุงต้มจากไม้ฟืน-ถ่านไม้ในเขตชนบทจำนวนมาก ถ้าครัวเรือนหันมาใช้เตามหาเศรษฐีจะสามารถประหยัดไม้ฟืน-ถ่านไม้ประมาณ 120 กก./ปี เป็นเงิน 1,200 บาท/ปี ราคาต้นทุนเตาละ 180 บาท คืนทุนภายใน 55 วัน

 

รูป 4.3.1.9-11 เตา SUN SUN

            เตา SUN SUN เป็นเตาที่พัฒนามาจากเตากัมมันดุ วางภาชนะได้หลายขนาด มีระบบการต้ม การทอดและการอุ่นแบบต่อเนื่อง มีระบบกรองมลพิษจากเขม่าและควันพิษด้วยม่านไอน้ำ 2 ขั้น มีระบบต้มน้ำโดยใช้ความร้อนจากปล่องควัน ใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด เช่น ซังข้าวโพด เหง้ามันสำปะหลัง เศษไม้ทุกชนิด เชื้อเพลิง 9 กิโลกรัม สามารถหุงต้มอาหารได้ 2-3 ชั่วโมง เหมาะสมกับการหุงต้มในครัวเรือน อุตสาหกรรม
ขนาดกลางและขนาดใหญ่


 

รูป 4.3.1.9-13 เตาบาร์บีคิว

         เตาบาร์บีคิวประหยัดถ่านความร้อนสูง เตาบาร์บีคิว คือ เตาย่างไก่ที่พัฒนาเพื่อลดการสูญเสียพลังงานความร้อนผ่านผนังเตาก๊าซไอเสีย ความชื้นของเชื้อเพลิงและพฤติกรรมการใช้เตา โดยสามารถประหยัดถ่านได้จากเดิมถึง 83% และมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนจาก 6.22% เป็น 35.94% เตาย่างไก่เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการอบและเผา ย่างไก่ ปลา เนื้อเพื่อการปรุงอาหารในครัวเรือนและเชิงพาณิชย์ได้ 

รูป 4.3.1.9-14 เตาเศรษฐกิจ

            เตาเศรษฐกิจเป็นเตาแกลบแบบมีปล่องเป็นเตาที่สร้างขึ้นเพื่อใช้แกลบและวัสดุเหลือใช้จากเกษตรอื่นๆ เช่น ซังข้าวโพด ขี้เลื่อย เป็นเชื้อเพลิง ตัวเตาทำด้วยดินเหนียวผสมขี้เถ้าแกลบขึ้นรูปเตาด้วยแม่พิมพ์ปูนหรือไม้ ตากดินให้แห้งหมาดๆ แล้วนำไปเผาในเตาที่มีอุณหภูมิพอเหมาะ ปล่องเตาสูง 1-2.5 เมตร ทำให้เกิดแรงดูดอากาศ ช่วยให้การเผาไหม้แกลบดีขึ้น ด้านหน้าเตาเป็นช่องใส่แกลบ เป็นเตาที่ใช้ในครัวเรือน สามารถใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด

 

รูป 4.3.1.9-15 เตาเผาผลิตถ่านแบบถัง 200 ลิตร

          เตาเผาผลิตถ่านแบบประหยัดพลังงานขนาด 200 ลิตร ชนิดปล่องขนานข้างเตา เป็นเตาที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นจากวัสดุที่หาง่ายในท้องถิ่น (ถังน้ำมันขนาด 200 ลิตร) โดยได้ปรับปรุงและพัฒนาจนมีประสิทธิภาพการเผาไหม้ดียิ่งขึ้น ทำให้ถ่านที่ผลิตได้มีคุณภาพดี ประหยัดเวลา และที่สำคัญสร้างประกอบง่าย ราคาถูก เหมาะสำหรับครัวเรือนชนบทที่มีการใช้ถ่านเป็นพลังงานในการหุงต้มประกอบอาหาร อีกทั้งยังมีผลพลอยได้คือ ได้น้ำส้มควันไม้จากการเผาถ่าน สำหรับนำไปเป็นยาฆ่าแมลงกำจัดศัตรูพืช

Copyrights © 2014 & All Rights Reserved by ENCOS Co.,Ltd.