1. บทที่ 5
เครื่องกําเนิดไอน้ํา
(Steam Generator)

2. Steam Generator Boiler
• เครื่องกําเนิดไอน้ํา • หมอไอน้ํา
• ประกอบดวย หมอไอน้ํา อีโคโน • เปนสวนหนึ่งของเครื่องกําเนิด
ไมเซอร เครื่องไอรอนยวดยิ่ง ไอน้ํา
เครื่องใหความรอนซ้ํา เครื่องอุน • ทําใหน้ําอิ่มตัวกลายเปนไออิ่มตัว
อากาศ และอุปกรณเสริมตางๆ • ในบางครั้งมักใชเรียกแทนทั้ง
ระบบ

4. เครื่องกําเนิดไอน้ํา (Steam Generator)
• ทําหนาที่ผลิตไอน้ําความดันสูงสูกังหันไอน้ํา
• มีทั้งแบบความดันสูงและความดันต่ํา
• แบบความดันสูงจะใชกับโรงไฟฟาเชื้อเพลิงฟอสซิล
• แบบความดันต่ําจะใชกับโรงไฟฟานิวเคลียร

5. เครื่องกําเนิดไอน้ํา (Steam Generator)
ประกอบดวย
• หมอไอน้ํา
• อีโคโนไมเซอร
• เครื่องไอรอนยวดยิ่ง
• เครื่องใหความรอนซ้ํา
• เครื่องอุนอากาศ
• ฯ

6. การแบงประเภทของหมอไอน้ํา
• แบงตามความดัน
• แบงตามอัตราการผลิตไอน้ํา
• แบงตามชนิดของของไหลที่ไหลในทอ
• แบงตามลักษณะการหมุนเวียนของน้ํา

7. แบงตามความดัน
• ความดันต่ํา
• ความดันปานกลาง
• ความดันสูง
• ความดันสูงมาก
• ความดันสูงสุด
www.transtechnica.com/.../extraimg/boiler(1).jpg

8. แบงตามอัตราการผลิตไอน้ํา
• อัตราการผลิตต่ํา
• อัตราการผลิตปานกลาง
• อัตราการผลิตสูง
• อัตราการผลิตสูงสุด
http://img1.tradeget.com/southernboilers/XVLRSX101steam_boiler_smoke_tube_boiler.jpg

9. แบงตามชนิดของของไหลที่ไหลในทอ
• ทอไฟ คือ มีไฟวิ่งในทอ โดยมีน้ําอยูรอบๆ แลกเปลี่ยนความรอนกัน น้ํา
จะระเหยกลายเปนไอ
• ทอน้ํา คือ มีน้ําวิ่งอยูในทอ โดยมีไฟใหความรอนอยูรอบนอกทอ
แลกเปลี่ยนความรอนกัน น้ําจะระเหยกลายเปนไอในทอ
http://science.howstuffworks.com/steam2.htm

10. แบงตามลักษณะการหมุนเวียนของน้ํา
• ธรรมชาติ คือ การหมุนเวียนโดยที่อาศัยความแตกตางของความ
หนาแนนของน้ํา
• บังคับหรือควบคุม คือ การหมุนเวียนโดยใชปม

11. อุปกรณหลัก
• หมอไอน้ํา
• ชุดสันดาป ไดแก ชุดควบคุมปริมาณอากาศและเชื้อเพลิงตางๆ
• เตาหรือหองสันดาป เปนหองสันดาปเชื้อเพลิงทําใหเกิดความรอน
• เครื่องระเหย ทําหนาที่ใหน้ําระเหยกลายเปนไอน้ํา
• เครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง ทําใหไอน้ําอิ่มตัวกลายเปนไอรอนยวดยิ่ง

12. อุปกรณเสริมในเครื่องกําเนิดไอน้ํา
• อีโคโนไมเซอรหรือเครื่องประหยัดน้ํามัน เปนเครื่อง
แลกเปลี่ยนความรอนระหวางไอเสียกับเชื้อเพลิง (ใหความรอน
กับเชื้อเพลิงกอนใช)
• เครื่องอุนอากาศ คือ การอุนอากาศใหรอนกอนเขาหองสันดาป
ใชหลักการแลกเปลี่ยนความรอนเชนเดียวกับอีโคโนไมเซอร
• เครื่องอุนน้ําซ้ํา คือ การใหความรอนแกน้ํากอนที่จะปอนน้ํานั้น
เขาสูหมอไอน้ํา ใชหลักการแลกเปลี่ยนความรอนเชนเดียวกับอี
โคโนไมเซอร

13. ทฤษฎีหมอไอน้ํา
• น้ําจะเขาสูหมอไอน้ําที่อุณหภูมิเทากับหรือนอยกวาอุณหภูมิไอน้ําอิ่มตัว
ที่ความดันของหมอไอน้ํา
• เมื่อใหความรอนจนน้ําระเหยกลายเปนไอ ไอน้ําที่ไดจะเปนไอรอน
ยิ่งยวดไดตองอาศัยอุปกรณเสริม คือ เครื่องทําไอรอนยิ่งยวด
• ความรอนที่ใหกับน้ํา มาจากการสันดาปของเชื้อเพลิง
• อัตราการถายเทความรอน ขึ้นกับหลายตัวแปร เชน พื้นที่แลกเปลี่ยน
ความรอน ความแตกตางของอุณหภูมิ คาการนําความรอนของวัสดุที่ใช
เปนตน

14. การไหลเวียนของน้ํา
• พื้นที่อิสระ คือ พื้นที่สําหรับผิวน้ําที่จะระเหยเปนไอ

16. การแยกตัวของไอน้ําจากน้ํา
• การแยกไอน้ําออกจากความชื้นกอนที่จะเขากังหันไอน้ํา คือ การทําใหไอ
น้ํานั้นมีคุณภาพไอดีที่สุด หรือ แหงที่สุด คือ x เขาใกล 1 มากที่สุด
• ผลดีของการทําใหไอน้ําแหง
– ลดการกัดกรอนของทอในเครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง
– ลดการสึกหรอของใบกังหันไอน้ํา
– ใหความรอนสูง ประหยัดพลังงาน

17. สาเหตุของการเกิด carryover (การที่มีไอเปยกมากกวาปกติ)
• น้ําในเครื่องมีความเขมขนของสารละลายมาก
• ขาดการปรับปรุงคุณภาพน้ํากอนเขาเครื่อง
• ทอไอน้ําเล็กเกินไป ความเร็วไอน้ําสูง
• เครื่องผลิตไอไมทัน
• เครื่องเล็กเกินไป
• ไมมีการแยกน้ําที่กลั่นตัวแลวออกจากไอน้ําในทอพักรวม

18. ไซโคลนที่ติดตั้ง เพื่อแยกความชื้น สารแขวนลอยและฟองอากาศ
เพื่อปองกันไมใหเกิดการแครรี่โอเวอร

19. หมอไอน้ํา Drum type Boiler

20. ชนิดของหมอไอน้ําแบบทอน้ํา
• เหมาะสําหรับการ
ผลิตไอน้ําในอัตรา
และความดันสูง
• น้ําจะไหลในทอ และ
ไดรับความรอนจาก
ผนังเตาหรือหอง
สันดาป น้ําจะระเหย
กลายเปนไอ

21. ชนิดของหมอไอน้ําแบบทอน้ํา

23. หมอไอน้ําแบบทอไฟ
• มีขนาดไมใหญมาก มีลักษณะเปนรูป
กระบอกนอน และมีหัวเผาติดอยู
ดานขาง
• ชนิดนี้จะมีไฟวิ่งอยูในทอและมีน้ําอยู
รอบนอก

24. หมอไอน้ําแบบทอไฟ

25. หมอไอน้ําแบบทอไฟ
1 คือ โครงสรางของหมอไอน้ํา
2 คือ แผนเหล็กดานหนา
3 คือ ขอบเตา
4 คือ ทอ 2 และ 3 ทางผาน
5 คือ หองสันดาป
6 คือ พื้นที่อิสระ
7 คือ เครื่องวัดระดับน้ํา
8 คือ สวนบนสุดของพื้นที่แลกเปลี่ยนความรอน
9 คือ จุดยึดโครงสราง
10 คือ จุดยึดทอ
11 คือ จุดเพิ่มความแข็งแรง
12 คือ ประตูดานหลังใชซอมบํารุง
13 คือ ฉนวนปองกันความรอน
14 คือ access door

26. http://www.nauticexpo.com/prod/aalborg-industries/steam-boiler-for-ships-br-horizontal-fire-tube-type-30707-191422.html
http://industrial.hidofree.com/wp-content/uploads/2009/03/fire-tube-boiler.jpg

27. การถายเทความรอนในหมอไอน้ํา
• การนําความรอน
คือ การถายเทความรอนจากที่อุณหภูมิสูงไปสูอุณหภูมิต่ํา โดยผาน
โมเลกุลของวัตถุนั้น
• การพาความรอน
คือ การถายเทความรอนของของไหลที่อุณหภูมิสูงไปสูวัตถุที่มีอุณหภูมิ
ต่ํา มีแบบธรรมชาติ และ แบบบังคับ
• การแผรังสี
คือ การถายเทความรอนโดยการแผรังสีและการดูดซับรังสี ซึ่งวัตถุที่มี
อุณหภูมิสูงจะแผรังสีสูวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ํา

28. อุปกรณอื่นๆ
• อีโคโนไมเซอรและเครื่องอุนอากาศใชกาซไอเสีย
• เครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง
• อุปกรณการสันดาป
• ปลองกาซไอเสีย

29. www.holcombstation.coop/Technology/components.cfm

30. อีโคโนไมเซอรและเครื่องอุนอากาศใชกาซไอเสีย
Economizer and Air Preheater
• หลักการทํางานของอีโคโนไมเซอรและเครื่องอุนอากาศ คือ การ
แลกเปลี่ยนความรอน
• อีโคโนไมเซอรจะแลกเปลี่ยนความรอนระหวางกาซไอเสียกับน้ํามัน
เชื้อเพลิง
• เครื่องอุนอากาศจะแลกเปลี่ยนความรอนระหวางกาซไอเสียกับอากาศ
• ทั้งสองชนิดนี้ ใชเพื่อลดอัตราการใชเชื้อเพลิง เพิ่มประสิทธิภาพภายใน
หองสันดาป

31. เชื้อเพลิงในการสันดาป
น้ํามัน กาซธรรมชาติ
• ขอดีเมื่อเทียบกับถานหิน คือ ตองการ • ขอดีเมื่อเทียบกับน้ํามัน คือ ไมตอง
อากาศสวนเกินนอยกวาในการเกิด ฉีดใหเปนฝอย และไมตองใหความ
การสันดาปสมบูรณ รอนกอนเขาหองสันดาปเพื่อลดความ
• แตตองผานชุดใหความรอน เพื่อลด หนืด
ความหนืด • ไมมีขี้เถา ไมมีกํามะถัน
• ในระบบจายและระบบเก็บตองระวัง
สวนผสมกับอากาศ เพราะอาจเกิด
ระเบิดได

32. ปลองกาซไอเสีย
ขึ้นอยูกับ
• กระแสลมในระบบ : ธรรมชาติ หรือ ทางกล
• ขนาดความสูงและพื้นที่หนาตัดของปลองควัน
• ความเร็วปลายปลอง

33. www.tva.gov/power/images/coalart.gif

34. www.asi.com/images/power-plant-pic3.jpg

35. http://www.holcombstation.coop/Environmental/emission-control-detail.htm

36. • ตัวอยาง 1 ถังพักไอของหมอไอน้ํามี 6 m3 โดย 2 ใน 3 เปนปริมาณของ
น้ํา โดยที่เหลือเปนพื้นที่อิสระ น้ําที่เขามามีอุณหภูมิ 120.23 °C จง
คํานวณหาปริมาณเชื้อเพลิงที่ใชในการทําไอน้ําที่ 8 bar (0.8 MPa) ซึ่งถัง
พักไอมีเมนวาลวปดอยู ประสิทธิภาพการถายเทความรอนของหมอไอ
น้ํา 80% และคาความรอนจําเพาะของเชื้อเพลิง 41,800 kJ/kg

37. ประสิทธิภาพเครื่องกําเนิดไอน้ําและการสมดุลความรอน
แบงการคํานวณไดเปน 2 แบบ
• 1.เครื่องกําเนิดไอน้ํามีการติดตั้งอีโคโนไมเซอรและเครื่องอุนอากาศ
• 2. คํานวณหาความรอนสูญเสียของระบบแตละสวน
Steam generator Energy
hB = x 100
Fossil Energy

38. QH ประสิทธิภาพ
hB =
QF ของเครื่องกําเนิดไอน้ํา
QH = ms é( hg ) - ( hf ) ù
ë steam water û
QF = m f x C p
โดยที่ hB = ประสิทธิภาพของเครื่องกําเนิดไอน้ําโดยรวม
QH = ความรอนที่ไดจากไอน้ํา (kJ/kg)
QF = ความรอนที่ไดจากเชื้อเพลิง (kJ/kg)
ms = มวลของไอน้ําที่หมอไอน้ําผลิตได (kg/hr)
mf = มวลของเชื้อเพลิงที่ใชไปในการสันดาป (kg/hr)
(hg)steam = เอนทาลปของไอน้ําที่ผลิต (kJ/kg)
(hf)water = เอนทาลปของน้ําที่ปอนเขาหมอไอน้ํา (kJ/kg)
Cp = คาความรอนจําเพาะของถานหิน

39. เครื่องกําเนิดไอน้ํามีการติดตั้งอีโคโนไมเซอรและเครื่องอุนอากาศ
ms ( hs - hw ) + mrh ( hrh ,o - hrh,i )
hB = x100
m f QH
โดยที่
hs = เอนทาลปของไอน้ําที่ออกจากเครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง (kJ/kg)
Steam Generator
hw = เอนทาลปของน้ําที่ปอนเขาหมอไอน้ํา (kJ/kg) เครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง
P สูง P ต่ํา
hrh,o = เอนทาลปของไอน้ําที่ออกจากเครื่องใหความรอนซ้ํา (kJ/kg)
hrh,i = เอนทาลปของไอน้ําที่เขาเครื่องใหความรอนซ้ํา (kJ/kg)
อีโคโนไมเซอร หมอไอน้ํา เครื่องอุนอากาศ ใหความรอนซ้ํา
QH = คาความรอนของเชื้อเพลิง (kJ/kg)
ms = อัตราการไหลของไอน้ําที่ออกจากเครื่องทําไอรอนยวดยิ่ง
(kg/h)
คอนเดนเซอร
mrh = อัตราการไหลของไอน้ําที่ผานเครื่องใหความรอนซ้ํา (kg/h) ปมน้ํา
mf = อัตราการใชเชื้อเพลิง (kg/h)

40. คํานวณหาความรอนสูญเสียของระบบแตละสวน
QF - (Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 )
hB =
QF
QH
hB =
QF
โดยที่ QF = ความรอนที่ไดจากเชื้อเพลิง (kJ/kgfuel)
Q1 – Q7 = ความสูญเสียดานตางๆ (kJ/kgfuel)
QH = ความรอนที่ไดจากไอน้ํา (kJ/kgfuel)

41. คํานวณหาความรอนสูญเสียของระบบแตละสวน Q
1. ความรอนที่ถูกหมอน้ําดูดซึมเอาไว
2. ความรอนที่สูญเสียใหกับความชื้นในเชื้อเพลิง
3. ความรอนสูญเสียเนื่องจากน้ําที่เกิดจากการสันดาปของสารไฮโดรคารบอน
4. ความรอนสูญเสียเนื่องถูกไอเสียพาออกไปทางปลองไอเสีย
5. ความรอนสูญเสียเนื่องจากความชื้นในบรรยากาศ
6. ความรอนสูญเสียเนื่องจากการสันดาปไมสมบูรณ
7. ความรอนสูญเสียเนื่องจากเชื้อเพลิงสันดาปไมหมด
8. การสูญเสียความรอนเนื่องจากสาเหตุอื่นๆ

42. น้ําปอนเขาหมอไอน้ําที่ความดัน 50 bar (5 MPa) อุณหภูมิ 120 C
อัตราการผลิตไอน้ํา 30 ton/hr ที่ความดัน 25 bar (2.5 MPa) อุณหภูมิ
300 C คาความรอนจําเพาะของถานหิน 32,000 kJ/kg อัตราการใชถาน
หิน 2.9 ton/hr
ก. จงคํานวณหาประสิทธิภาพโดยรวมของหมอไอน้ํา
ข. ถาอัตราสวนการใชไอน้ําของกังหันตอพลังงานไฟฟาที่ผลิตไดมีคา 5
kg/kWh จงคํานวณหาประสิทธิภาพสุทธิของหมอไอน้ํา
เครื่องบดละเอียดถานหิน 42 kW พัดลมชุดที่ 1 20 kW
พัดลมชุดที่ 2 40 kW พัดลมสําหรับเขมา 720 kW

43. QH
hB =
QF
QH = ms é( hg ) - ( hf ) ù
ë steam water û
QF = m f x C p
โดยที่ hB = ประสิทธิภาพของเครื่องกําเนิดไอน้ําโดยรวม
QH = ความรอนที่ไดจากไอน้ํา (kJ/kg)
QF = ความรอนที่ไดจากเชื้อเพลิง (kJ/kg)
ms = มวลของไอน้ําที่หมอไอน้ําผลิตได (kg/hr)
mf = มวลของเชื้อเพลิงที่ใชไปในการสันดาป (kg/hr)
(hg)steam = เอนทาลปของไอน้ําที่ผลิต (kJ/kg)
(hf)water = เอนทาลปของน้ําที่ปอนเขาหมอไอน้ํา (kJ/kg)
Cp = คาความรอนจําเพาะของถานหิน

44. การบาน
• การหาเปอรเซ็นตอากาศทฤษฎีการสันดาปเชื้อเพลิง CaHb เชื้อเพลิง
ประเภทไฮโดรคารบอนสันดาปกับอากาศ ปรากฎวาเมื่อวิเคราะหสารที่
ไดจากการสันดาปโดยปริมาตรจะได CO2 12%, O2 4.8%, N2 83.2% จง
คํานวณหาสูตรเคมีของเชื้อเพลิงและเปอรเซ็นตอากาศทฤษฎีที่ใช