โรงไฟฟ้าชีวมวลเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่สำคัญในการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไรก็ตาม การเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวมวลก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศที่ต้องได้รับการบำบัดอย่างเหมาะสม ระบบ Packed Tower Wet Scrubber เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสารมลพิษจากอากาศเสียของโรงไฟฟ้าชีวมวล บทความนี้จะนำเสนอแนวทางการประยุกต์ใช้ระบบดังกล่าวอย่างมีประสิทธิภาพ
หลักการทำงานและส่วนประกอบหลักของระบบ Packed Tower Wet Scrubber
- กลไกการดูดซับและกำจัดสารมลพิษในอากาศเสียด้วยของเหลวใน Packed Tower Wet Scrubber
Packed Tower Wet Scrubber ทำงานโดยอาศัยหลักการสัมผัสระหว่างอากาศเสียกับของเหลวที่ไหลสวนทางกัน โดยมีกลไกการกำจัดสารมลพิษดังนี้
- การดูดซับ (Absorption): สารมลพิษที่ละลายน้ำได้ เช่น SO2 และ HCl จะถูกดูดซับเข้าสู่ของเหลว
- การควบแน่น (Condensation): ไอระเหยบางชนิดจะควบแน่นเมื่อสัมผัสกับของเหลวที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า
- การชะล้าง (Impingement): อนุภาคฝุ่นละอองจะถูกชะล้างออกจากกระแสอากาศเมื่อกระทบกับหยดของเหลว
ประสิทธิภาพของการกำจัดสารมลพิษขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างอากาศกับของเหลว เวลาในการสัมผัส และคุณสมบัติทางเคมีของของเหลวที่ใช้
- ชนิดและคุณสมบัติของวัสดุตัวกลาง (Packing Material) ที่ใช้ใน Packed Tower Wet Scrubber
วัสดุตัวกลางในหอสครับเบอร์มีหน้าที่เพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างอากาศเสียกับของเหลว โดยทั่วไปแบ่งเป็น 2 ประเภท
- วัสดุตัวกลางแบบสุ่ม (Random Packing): เช่น Raschig Rings, Pall Rings, Berl Saddles
- วัสดุตัวกลางแบบเป็นระเบียบ (Structured Packing): มีลักษณะเป็นแผ่นหรือตาข่ายที่จัดเรียงเป็นระเบียบ
การเลือกวัสดุตัวกลางต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น พื้นที่ผิวจำเพาะ ความพรุน ความทนทานต่อการกัดกร่อน และราคา สำหรับโรงไฟฟ้าชีวมวล วัสดุตัวกลางควรทนต่อสภาพกรดและอุณหภูมิสูงได้ดี
- การออกแบบหัวฉีดของเหลวและระบบกระจายของเหลวให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
การออกแบบระบบกระจายของเหลวที่ดีจะช่วยให้การสัมผัสระหว่างอากาศเสียกับของเหลวมีประสิทธิภาพสูงสุด ควรพิจารณา
- การเลือกชนิดของหัวฉีด: เช่น Full Cone, Hollow Cone, หรือ Flat Spray Nozzles
- การจัดวางตำแหน่งหัวฉีดให้ครอบคลุมพื้นที่หน้าตัดของหอสครับเบอร์อย่างทั่วถึง
- การออกแบบระบบท่อจ่ายของเหลวให้มีแรงดันสม่ำเสมอทั่วทั้งระบบ
- การติดตั้งตัวกระจายของเหลวเพิ่มเติม (Liquid Redistributors) ในกรณีที่หอสครับเบอร์มีความสูงมาก
การประเมินลักษณะและปริมาณสารมลพิษในอากาศเสียจากโรงไฟฟ้าชีวมวล
- การวิเคราะห์องค์ประกอบของอากาศเสียจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวมวล
อากาศเสียจากโรงไฟฟ้าชีวมวลมักประกอบด้วยสารมลพิษหลัก ได้แก่
- ฝุ่นละออง (Particulate Matter): มีทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก (PM10, PM2.5)
- ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2): ปริมาณขึ้นอยู่กับปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงชีวมวล
- ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx): เกิดจากการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง
- คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO): เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์
- สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs): เช่น ฟอร์มัลดีไฮด์ เบนซีน
การวิเคราะห์องค์ประกอบเหล่านี้ต้องใช้เครื่องมือวิเคราะห์ที่เหมาะสม เช่น เครื่องวัดฝุ่นแบบต่อเนื่อง (Continuous Particulate Monitor) และเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบต่อเนื่อง (Continuous Emission Monitoring System – CEMS)
- การคำนวณอัตราการไหลและความเข้มข้นของสารมลพิษในอากาศเสีย
การคำนวณอัตราการไหลและความเข้มข้นของสารมลพิษต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น กำลังการผลิตของโรงไฟฟ้า ชนิดและคุณภาพของเชื้อเพลิงชีวมวลที่ใช้ ประสิทธิภาพของระบบเผาไหม้ สภาวะการทำงานของโรงไฟฟ้า (เช่น การเดินเครื่องเต็มกำลัง หรือการเดินเครื่องบางส่วน) ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะนำไปใช้ในการออกแบบขนาดและความสามารถของระบบ Packed Tower Wet Scrubber
- การกำหนดค่ามาตรฐานและเป้าหมายในการลดปริมาณสารมลพิษ
การกำหนดเป้าหมายในการลดสารมลพิษต้องพิจารณาทั้งข้อกำหนดทางกฎหมายและเป้าหมายด้านสิ่งแวดล้อมขององค์กร โดยทั่วไปจะต้องปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพอากาศจากปล่องระบายของโรงไฟฟ้าชีวมวล ซึ่งกำหนดค่าสูงสุดของการปล่อยสารมลพิษแต่ละชนิด
การออกแบบและเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ Packed Tower Wet Scrubber ในโรงไฟฟ้าชีวมวล
- การเลือกชนิดและความเข้มข้นของสารดูดซับหรือสารเคมีที่ใช้ใน Water Scrubbing
การเลือกสารเคมีที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกำจัดสารมลพิษ เช่น
- สารละลายด่าง (เช่น NaOH หรือ Ca(OH)2) สำหรับกำจัด SO2 และ HCl
- สารออกซิไดซ์ (เช่น H2O2) สำหรับกำจัด NOx
- สารลดแรงตึงผิว เพื่อช่วยในการดักจับฝุ่นละออง
ความเข้มข้นของสารเคมีต้องปรับให้เหมาะสมกับปริมาณและความเข้มข้นของสารมลพิษ โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพการกำจัดและต้นทุนการดำเนินงาน
- การปรับปรุงรูปแบบการไหลของอากาศเสียและของเหลวใน Packed Tower Wet Scrubber
การออกแบบรูปแบบการไหลที่ดีจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการสัมผัสระหว่างอากาศเสียกับของเหลว ควรพิจารณาการใช้ระบบการไหลแบบสวนทาง (Counter-current Flow) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายเทมวล, การออกแบบทางเข้าอากาศเสียให้มีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ, การติดตั้งแผ่นกั้น (Baffle) เพื่อเพิ่มการปั่นป่วนและการสัมผัสระหว่างอากาศกับของเหลว
- การติดตั้งระบบตรวจวัดและควบคุมอัตโนมัติ
ระบบควบคุมอัตโนมัติจะช่วยให้การทำงานของ Packed Tower Wet Scrubber มีประสิทธิภาพและเสถียรภาพสูง ควรพิจารณาติดตั้ง
- เซนเซอร์วัดคุณภาพอากาศที่ทางเข้าและทางออกของระบบ Water Scrubbing
- ระบบควบคุม pH และอุณหภูมิของน้ำสครับบิ้ง
- ระบบปรับอัตราการไหลของน้ำสครับบิ้งให้เหมาะสมกับปริมาณอากาศเสีย
- ระบบแจ้งเตือนและระบบหยุดการทำงานฉุกเฉินในกรณีที่เกิดความผิดปกติ
ดังนั้น การประยุกต์ใช้ระบบ Packed Tower Wet Scrubber ในโรงไฟฟ้าชีวมวลเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมมลพิษทางอากาศ การออกแบบและการดำเนินงานที่เหมาะสม รวมถึงการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ จะช่วยให้ระบบสามารถกำจัดสารมลพิษได้ตามมาตรฐานที่กำหนด อย่างไรก็ตาม การใช้ Packed Tower Wet Scrubber เพียงอย่างเดียวอาจไม่เพียงพอในการกำจัดสารมลพิษทุกชนิดจากโรงไฟฟ้าชีวมวล ดังนั้น อาจจำเป็นต้องใช้ร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น ระบบดักจับฝุ่นแบบไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitator) หรือระบบ Selective Catalytic Reduction (SCR) สำหรับการกำจัด NOx เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการบำบัดสูงสุด
