BioOil เชื้อเพลิงจากของเสีย

biooil-flask

ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีพลังงานทางเลือกมากมายที่ยังเป็นโปรเจคกันอยู่เพื่อทำให้ชีวิตประจำวันของพวกเรานั้นสามารถมีพลังงานเพียงพอไม่ว่าจะเป็นการผลิตไฟฟ้าและการเดินทาง นอกจากตอบสนองความต้องการของมนุษย์แล้วยังต้องรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย อย่างที่เรารู้กันว่าปัจจุบันโลกเราร้อนขึ้นทุกวันเนื่องจากสภาวะเรือนกระจก จากก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SOx) ที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทฟอสซิล

bio-oil1_f

 

เข้าเรื่องกันเลยเจ้า BioOil นั้นได้มาจากการเผาไหม้ ของเสียที่เรียกว่าวัสดุชีวมวล เช่น เศษไม้ ของเสียจากการเกษตร โดยการผลิตจะต้องนำไปให้ความร้อนสูงมากๆจนทำให้เกิดการระเหยเป็นไอจากนั้นผ่านการเย็นตัวควบแน่นลงกลายเป็นของเหลว เรียกเทคโนโลยีนี้ว่า Thermolysis สิ่งที่จะได้จากการทำปฎิกิริยาก็คือ ถ่าน ก๊าซ ไอ และสารแขวนลอยในอากาศ ทุกสิ่งจะเกิดอยู่ในเตาปฏิกรณ์โดยมีทรายรองอยู่เป็นพื้นเตาเพื่อใช้ทรายสะท้องความร้อนในเตาเพื่อให้ความร้อนกระจายตัวได้อย่าทั่วถึง วัสดุชีวมวลก่อนที่จะที่จะนำมาผลิต BioOil นั้นจะต้องทำให้แห้งจนมีความชื้นไม่เกิน 10 เปอร์เซนและจะต้องนำไปย่อยให้เป็นชิ้นเล็กเพื่อง่ายต่อการเผาไหม้

คุณสมบัติ BioOil เปรียบเทียบกับน้ำมันดีเซล

 

คุณสมบัติ BioOil ดีเซล
ค่าความร้อน (เมกะจูล/กิโลกรัม)
ค่าความหนืด (เซนติสโต๊ก)*
ค่าความเป็นกรด (pH)**
น้ำ (ร้อยละของน้ำหนัก)
ของแข็ง (ร้อยละของน้ำหนัก)
ขี้เถ้า (ร้อยละของน้ำหนัก)
ค่าความเป็นด่าง (โซเดียม + โปแตสเซียม)
(ส่วนในล้านส่วน)
15-20
3-9 ที่อุณหภูมิ 80oC
2.3-3.3
20-25
<0.1
<0.02
5-100
42.0
2-4 ที่อุณหภูมิ 20oC
5
0.05 ร้อยละของปริมาตร (combined)
0.01
<1

 

 

 

หมายเหตุ * 1 เซนติสโต๊ก = 10-6 ตารางเมตรต่อวินาที
** pH การบอกความเป็นกรดของสารละลาย ถ้า pH มีค่าน้อยกว่า 7 หมายความว่าเป็นกรด ถ้าค่าสูงกว่า 7 หมายความว่าเป็นด่าง

ข้อดี

  • เนื่องจากชีวมวลไม่มีสารประกอบซัลเฟอร์ ดังนั้นในขณะเผาไหม้ จึงไม่ก่อให้เกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SOx)
  • ไม่ก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเรือนกระจก (greenhouse gas) เพราะ BioOil ได้มาจากชีวมวลซึ่งเป็นสารอินทรีย์ (organic waste)
  • ใช้วัสดุชีวมวลของเสียในการผลิตได้ ทำให้ที่ความหลากหลายในการผลิตมากกว่าและสามารถเพิ่มคุณค่าของเสียได้
  • การผลิต BioOil สามารถผลิตได้ในทุกประเทศที่มีของเสียจากสารอินทรีย์ในปริมาณที่มาก

ข้อเสีย

  • ต้องใช้การควบคุมอุณหภูมิอย่างละเอียดเพื่อกันการแตกตัวของ BioOil ในขณะควบแน่น
  • ต้องใช้งบการสร้างสูงเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดในการเผาไหม้ในความร้อนสูง
  • ยังไม่มีการสร้างเครื่องยนต์ที่เหมาะสมกับการใช้ BioOil โดยตรง

การผลิต BioOil บริษัท DynaMotive ได้นำเทคโนโลยีเตาเผาที่มีตัวกลางไหลหมุนเวียนเพื่อช่วยในการเผาไหม้ (bubbling fluidized bed) มาใช้ร่วมกับเทคโนโลยีใหม่ของบริษัท Resource Transforms International Ltd. ข้อดีของเทคโนโลยีที่ DynaMotive ใช้ก็คือ ต้นทุนในการลงทุนและต้นทุนการดำเนินงานต่ำ แต่ให้ผลผลิตสูงขึ้น คุณภาพของ BioOil ดีขึ้น และใช้ได้กับวัตถุดิบหลายประเภท เช่น เศษไม้ วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร

 

การใช้งาน BioOil

Imperial 1

จากการนำ BioOil มาทดสอบใช้กับเครื่องกังหันก๊าซเพื่อการอุตสาหกรรม OGT 2500 ขนาดกำลังผลิต 2.5 เมกะวัตต์ ผลปรากฏว่าเทคโนโลยี OGT 2500 มีข้อได้เปรียบเทคโนโลยีอื่น เนื่องจากได้รับการออกแบบมา ให้มีความทนทานและมีน้ำหนักเบา นอกจากนี้ ระบบการเผาไหม้ที่มีลักษณะรูปทรงกระบอก (silo) ทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบและดัดแปลงระบบการเผาไหม้ทั้งหมด ซึ่งเป็นระบบหนึ่งที่สำคัญในการดัดแปลงเครื่องยนต์ เพื่อให้สามารถใช้กับ BioOil ได้ และเมื่อเปรียบเทียบระบบการเผาไหม้ของเครื่องกังหันก๊าซที่ใช้ BioOil กับ น้ำมันดีเซลแล้วให้ผลลัพธ์ใกล้เคียงกัน ถึงแม้ว่าการใช้ BioOil จะปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และฝุ่นละออง (Particulate) สูงกว่าน้ำมันดีเซล แต่การปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ มีปริมาณเพียงครึ่งหนึ่งของดีเซลเท่านั้น และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีน้อยมาก จนเครื่องมือตรวจวัดไม่สามารถวัดค่าได้

BioOil มีความหนาแน่นเพียงครึ่งหนึ่งของน้ำมันดีเซล ดังนั้นเพื่อให้สามารถใช้กับกังหันก๊าซ OGT 2500 ได้ อัตราการไหลของ BioOil ต้องเพิ่มเป็นสองเท่า ด้วยการออกแบบระบบเชื้อเพลิงให้มีอัตราการไหลเพิ่มสูงขึ้น และดัดแปลงหัวจ่ายเชื้อเพลิงให้ใหญ่ขึ้น เครื่อง OGT 2500 จึงถูกออกแบบมาให้สามารถปรับใช้ได้กับอัตราการไหลของเชื้อเพลิงที่ไม่เท่ากัน หากเชื้อเพลิงมีค่าความหนืดสูง จะทำให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ ให้กลายเป็นละอองลดลง และจะทำให้การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ การทำให้เชื้อเพลิงกลายเป็นละอองมี 3 วิธี คือ

  1. ออกแบบระบบเชื้อเพลิงให้ใช้กับแรงดันที่สูงขึ้น ซึ่งเชื้อเพลิงจะกลายเป็นละอองได้ดีขึ้น เมื่อผ่านหัวจ่ายเชื้อเพลิง
  2. อุ่นเชื้อเพลิงเพื่อลดความหนืด
  3. ออกแบบหัวจ่ายเชื้อเพลิงให้เป็นระบบฉีดฝอย เพื่อช่วยเพิ่มการกลายเป็นละอองของเชื้อเพลิง การทำให้เชื้อเพลิงกลายเป็นละอองดีขึ้นนั้น ช่วยทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ และช่วยลดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ อย่างไรก็ตาม BioOil มีน้ำเป็นองค์ประกอบจึงช่วยในการลดแรงหนืดได้

คุณสมบัติของ BioOil มีค่าความเป็นกรดสูง ดังนั้นวัสดุที่ใช้ต้องทนกรดได้ รวมทั้งของแข็งที่เป็น องค์ประกอบอยู่ใน BioOil คือ ขี้เถ้า และถ่านละเอียด จะทำให้ BioOil มีความเหนียวหลังการเผาไหม้ จึงก่อให้เกิดฝุ่นละออง (Particulate) สะสมอยู่ในท่อทางเดินก๊าซ และทำให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ลดลง ดังนั้น จึงต้องควบคุมระดับของแข็งที่ผสมอยู่ใน BioOil ให้น้อยกว่าร้อยละ 0.1 โดยน้ำหนัก ปกติขี้เถ้าเป็นสิ่งที่มีอยู่ใน BioOil ซึ่งไม่สามารถเผาไหม้ได้ จะสะสมอยู่ในท่อทางเดินก๊าซ และจะส่งผลให้ประสิทธิภาพ ของกังหันก๊าซลดลง วิธีการแก้ปัญหาก็คือ ให้มีระบบทำความสะอาดกังหันก๊าซ โดยมีระบบสองระบบแยกจากกัน โดยระบบที่หนึ่งใส่สารที่ช่วยขจัดการสะสมของขี้เถ้า ในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์ ซึ่งจะช่วยให้กังหันก๊าซสะอาด โดยไม่ต้องหยุดเดินเครื่องเพื่อทำความสะอาด ส่วนระบบที่สองเป็นการหยุดกระบวนการผลิต ในระหว่างทำความสะอาดเครื่อง และเมื่อแล้วเสร็จจึงเริ่มเดินเครื่องใหม่

ในขี้เถ้ามีด่างเป็นส่วนประกอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งใน BioOil มีสารโซเดียมและโปแตสเซียม เป็นสารประกอบที่มีผลกระทบสำคัญ ซึ่งมีผลต่อการผุกร่อนในท่อทางเดินก๊าซร้อน สารประกอบเหล่านี้จะหลอมละลายในอุณหภูมิต่ำ และจะติดอยู่ในระบบท่อ ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้ แต่ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยเติมสาร เติมแต่งเชื้อเพลิง (Additives) เข้าไปในระบบทำความสะอาด ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้กับน้ำมันเตา เป็นเวลาหลายสิบปีแล้ว และเนื่องจากคุณสมบัติของ BioOil มีการจุดระเบิดยาก จึงจำเป็นต้องออกแบบระบบการจุดระเบิดเฉพาะสำหรับ BioOil และเพื่อเป็นการแก้ไขปัญหานี้ ระบบ OGT 2500 จึงใช้วิธีจุดระเบิดโดยใช้น้ำมันดีเซล ผ่านเข้าไปในช่องทางแรกในหัวจ่ายเชื้อเพลิง หลังจากการอุ่นเครื่องแล้ว BioOil จะถูกเติม เข้าไปในช่องทางที่สอง ในอัตราที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่การไหลเวียนของน้ำมันดีเซล จะค่อยๆ ลดลง จนกระทั่งใช้ BioOil เต็ม 100 %

 

 

ขอขอบคุณสาระดีๆจาก กระทรวงพลังงาน

แสดงความคิดเห็นใน BioOil เชื้อเพลิงจากของเสีย
Our Facebook Fan Page
Lastest Content
เลือกให้ดีเลือกที่เป็นตัวเอง Vios 2014 VS City 2014
ความโดดเด่น All-New Ford Ranger 2015
ความเปลี่ยนแปลง Toyota Revo 2015
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและแรงม้า
เปรียบเทียบ All-New Toyota Corolla Altis 2014 กับ Altis 2013
รีเลย์ในรถยนต์
การทำงานหม้อน้ำ
Review :: Honda City 2014 จัดเต็มทุกการขับขี่
VDO Clip
เลือกให้ดีเลือกที่เป็นตัวเอง Vios 2014 VS City 2014
ความโดดเด่น All-New Ford Ranger 2015
ความเปลี่ยนแปลง Toyota Revo 2015
ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและแรงม้า
เปรียบเทียบ All-New Toyota Corolla Altis 2014 กับ Altis 2013
รีเลย์ในรถยนต์
การทำงานหม้อน้ำ
Review :: Honda City 2014 จัดเต็มทุกการขับขี่