ขี้เถ้าเกาะและสแลกในเตาชีวมวล เกิดจากอะไรและคุมยังไง

โรงงานที่เพิ่งเปลี่ยนมาใช้ชีวมวลมักเจอปัญหาเดียวกัน คือขี้เถ้าเริ่มเกาะเป็นก้อนแข็งที่ผนังเตาและบนกริด ทั้งที่ตอนใช้ถ่านหินไม่เคยเป็น สาเหตุอยู่ที่องค์ประกอบของขี้เถ้า

ภาพประกอบ: Adhirej J R Nair บน Unsplash

ทำไมขี้เถ้าไม้ที่ปนดิน ทราย หรือเปลือกถึงหลอมที่อุณหภูมิต่ำลง

เนื้อไม้สะอาดล้วน ๆ มีขี้เถ้าที่เป็นแคลเซียมสูง จุดหลอมใกล้เคียงขี้เถ้าถ่านหิน (ขี้เถ้าไม้สีขาวเริ่มอ่อนตัวที่ราว 1,075°C และไหลที่ราว 1,290°C ส่วนเถ้าลอยถ่านหินอยู่ที่ราว 1,018°C และ 1,320°C)

ปัญหาเกิดจาก โพแทสเซียม ซึ่งขี้เถ้าชีวมวลมี K2O เฉลี่ยราว 19.4% เทียบกับราว 1.6% ในถ่านหิน เมื่อโพแทสเซียมไปเจอซิลิกาจากดิน ทราย เปลือก และกิ่งเล็ก ๆ จะเกิดซิลิเกตของโพแทสเซียมที่เริ่มหลอมที่ราว 600–980°C โพแทสเซียมทำหน้าที่เหมือนฟลักซ์ คือลดจุดหลอมของส่วนผสมทั้งหมด

ผลคือขี้เถ้าเริ่มอ่อนตัวและเกาะกันที่อุณหภูมิต่ำกว่าที่เตาออกแบบไว้สำหรับถ่านหิน เมื่อเกาะแล้วสะสมเป็นชั้นแข็งที่เรียกว่าสแลก

สแลกไม่ใช่แค่เรื่องความสะอาด มันเป็นฉนวนกันความร้อนไม่ให้ถ่ายเทเข้าท่อน้ำ ประสิทธิภาพจึงลดลงเรื่อย ๆ และในกรณีหนักอาจอุดทางลมหรือทำให้กริดเสียหาย

ตัวแปรที่ควบคุมได้

อุณหภูมิห้องเผาไหม้ ตัวแปรตรงที่สุด ถ้าอุณหภูมิสูงเกินจุดอ่อนตัวของขี้เถ้า สแลกจะเกิด การกระจายลมและอัตราป้อนเป็นเครื่องมือหลักในการคุม

สิ่งเจือปนจากดินและทราย ซิลิกาจากดินรวมกับโพแทสเซียมในไม้ ทำให้เกิดสารประกอบที่หลอมง่ายขึ้นไปอีก เชื้อเพลิงที่คัดดินออกดีจึงมีปัญหาน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด

ความสม่ำเสมอของความชื้น ความชื้นที่แกว่งทำให้อุณหภูมิแกว่ง ซึ่งทำให้ควบคุมยาก ล็อตที่แห้งกว่าปกติจะเผาร้อนกว่าที่ตั้งไว้

ขนาดชิ้น ชิ้นละเอียดปนมามากจะไหม้เร็วและเกิดจุดร้อนเฉพาะที่

สิ่งที่มักถูกมองข้าม

ปัญหาสแลกมักถูกโทษว่าเป็นที่เตา ทั้งที่ต้นเหตุจำนวนมากอยู่ที่เชื้อเพลิง

ถ้าเชื้อเพลิงล็อตต่อล็อตมีดินปนไม่เท่ากัน คุณจะไล่ปรับเตาทั้งกะโดยไม่มีวันตั้งได้นิ่ง เพราะตัวแปรต้นทางเปลี่ยนตลอด

การขอสเปคขี้เถ้าเป็นเปอร์เซ็นต์จากซัพพลายเออร์ และขอให้คงที่ จึงมีค่ามากกว่าการต่อราคาลงอีกไม่กี่สิบบาทต่อตัน

แต่ปริมาณขี้เถ้าเป็นเปอร์เซ็นต์อย่างเดียวทำนายสแลกไม่ได้ ควรขอค่าโพแทสเซียมและซิลิกอนในขี้เถ้าด้วย

เช็คลิสต์เมื่อเริ่มเจอสแลก

1. เทียบล็อตเชื้อเพลิงที่ใช้ตอนเกิดปัญหา กับล็อตก่อนหน้า มีอะไรต่าง
2. ดูปริมาณขี้เถ้าที่เก็บได้ต่อตัน เพิ่มขึ้นไหม
3. ตรวจว่ามีดินหรือทรายปนในกองหรือไม่
4. ทบทวนอุณหภูมิและการกระจายลมในช่วงที่เกิด
5. คุยกับซัพพลายเออร์ว่าล็อตนั้นมาจากแหล่งเดิมหรือเปล่า

เชื้อเพลิงที่คัดแยกดีช่วยได้จริง

เราคัดดินและสิ่งเจือปนออกก่อนสับทุกล็อต ไม่ใช่ขั้นตอนเสริมแต่เป็นสิ่งที่ทำให้สเปคคงที่ระหว่างล็อต

ถ้ากำลังเจอปัญหาสแลกและสงสัยว่ามาจากเชื้อเพลิง ส่งข้อมูลมาคุยกันได้ โทร 092-392-2292

ที่มาของข้อมูล

• Miles et al., Alkali Deposits Found in Biomass Power Plants (NREL/TP-433-8142)
• L. J. Roberts, PhD thesis, University of Leeds (2018)