การลดการใช้พลังงานโดยการดึงความร้อนหลังจากการเผาไหม้เพื่อช่วยในการอุ่นอากาศ

เตาเผาไหม้เป็นที่มีการใช้พลังงานเชื้อเพลิงจำนวนมาก โดยการใช้อากาศในการช่วยในการเผาไหม้ พอหมดกระบวกการเผาไหม้แล้วก็จะปล่อยอากศสู่ภายนอก นั้นแสดงว่าเป็นการใช้พลังงานงานทั้งทางตรงและทางอ้อม และเป็นการสิ้นเปลืองพลังงานยิ่งเตาเผาไหม้ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือใช้เผาวัสดุที่ทนความร้อนสูง จะทำให้ยิ่งใช้พลังงานสูงขึ้นกว่าเดิมหลายเท่าตัว ดังนั้นการลดใช้พลังงานโดยการดึงความร้อนหลังจากการเตาเผาไหม้เป็นทางเลือกที่มีความน่าสนใจอยน่างยิ่ง เพื่อนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่เป็นการลดการใช้พลังงานในรูปแบบหนึ่ง รูปแบบที่ได้รับความนิยมกันมากโดยการนำความร้อนที่ได้จากอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน แล้วนำมาอุ่นกาศในขาเข้าก่อนที่จะนำอากาศเขาเตาเผา ระหว่างท่ออากาศทั้งหมดทั้งขาออกและขาเข้านั้นจะมีการหุ้มฉนวนอย่างดีเพื่อลดการสูญเสียควสามร้อนออกภายนอกและการเดินท่อนั้นคำนึงถึงการไหลของอากาศด้วย ซึ่งเป็นการประหยัดทั้งเวลา เชื้อเพลิง อีกทางหนึ่ง แต่ยังมีปัจจัยอื่นที่ควรคำนึงถึงเช่น รูปแบบเตาเผา สถานที่ตั้งเตา ระยะของท่ออากาศ ฉนวน ประตูเตา มุมของหัวฉีด (เตาบางประเภท) สภาพอากาศในช่วงนั้น ซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยที่จะทำให้เตาเผานั้นทำงานได้อย่างไม่เต็มประสิทธิภาพ

เตาเผาไหม้

            เตาเผาไหม้นั้นมีความหลากหลาย ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมในลักษณะการใช้งานและพื้นที่ของการติดตั้ง ขนาดของเตาเผา ซึ่งอาจทำให้รูปทรงนั้นมีการเปลี่ยนแปลงไป นอกจากนั้นยังมีอุณหภูมิทำงานที่แตกต่างกัน (แยกตามลักษณะการใช้งาน) อุณหภูมิภายในเตา (°C)

1. อบเหล็ก อุณหภูมิการใช้งานจะอยู่ที่ 600-1,100 (°C)

2. หลอมแก้ว อุณหภูมิการใช้งานจะอยู่ที่ 1,000-1,300 (°C)

3. เผาเซรามิคส์ อุณหภูมิการใช้งานจะอยู่ที่ 700-1,100 (°C)

4. เผาซีเมนต์ อุณหภูมิการใช้งานจะอยู่ที่ 650-700 (°C)

5. เผากำจัดของเสีย อุณหภูมิการใช้งานจะอยู่ที่ 650-1,000  (°C)

            ซึ่งแต่เตาเผาละลักษณะนั้นใช้พลังงานแตกต่างกันไป โดยจะมีผลิตภัณฑ์เป็นตัวกำหมดว่าจะใช้เตาลักษณะไหน มีรูปทรงอย่างไร และอุณหภูมิที่ต้องการ ซึ่งปัจจัยเล่านี้ต้องผ่านการคำนวนออกแบบมาป็นอย่างดีเพราะเตาที่มีอุณหภูมิสูงนั้นอันตราต่อชีวิต และสิ่งแวดล้อมรอบข้างอย่างยิ่ง โดยทั่วไปเตาเผาอุตสาหกรรมที่ต้องการอุณหภูมิสูงไม่ต่ำกว่า 600 องศาเซลเซียส ใช้พลังงานเชื้อเพลิงและพลังงานไฟฟ้าสูงและเกิดการสูญเสีย ความร้อนสูง เมื่อเทียบกับ เตาที่มีใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า

 

เชื้อเพลิง

            เชื้อเพลิงที่นำมาใช้เปลี่ยนให้อยู่ในรูปพลังงานงานความร้อนที่นิยมกันมากคือ การใช้ น้ำมันเตา ถ่ายหิน และไฟฟ้า เปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนเพื่อใช้การเผาไหม้ในเตาเผาไหม้ โดยเชื้อเพลิงแต่ละชนิดนั้นก็มีความเหมาะสมกับการใช้งานกับเตาเผาที่แตกต่างกันออกไป เช่น

               การใช้ไฟฟ้า เหมาะกับงานที่ใช้เวลาสั้น อุ่นอากาศ อุณน้ำมัน หรืองานที่ต้องการปรับอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและสามารถควบคุมอุณภูมิได้อย่างเสถียร รวมถึงการไหลเวียนของอากาศภายในเตาเผาไหม้

การใช้น้ำมันเตาและถ่านหินนั้นเหมาะกับการใช้งานที่ต้องการอุณหภูมิสูง ระยะเวลาการเผาไหม้ที่นาน เพราะมีราคาเชื้อเพลิงที่ถูกกว่าการใช้ไฟฟ้ามาก ตัวอย่างการใช้งานเช่นงานหล่อ หลอม

  ซึ่งการใช้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดนี้ก็จะมีปัจจัยเรื่องการปรับอัตราส่วนระหว่างอากาศเข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อที่จะให้เชื้อเพลิงสามารถเผาไหม้ได้อย่างสมบูรณ์

 

อัตราส่วนระหว่างอากาศและเชื้อเพลิง

            อัตราส่วนระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากในการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง เพื่อที่จะให้เชื้อเพลิงสามารถเผาไหม้ได้อย่างสมบูรณ์ อัตราส่วนนั้นจะต้องมีความเหมาะสมกัน ซึ่งวิธีสังเกตุเบื้อต้นคือถ้าเผาไหม้สมบูรณ์จะมีเถ้าถ่ายหลงเหลือน้อยมาและเป็นตะกอนสีเทา ถ้ามีการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์จะมีเถ้าถ่ายเยอะและยังดูเหมือนเป็นก้อนเชื้อเพลิงอยู่ เนื่องจากปริมาณอากาศที่ประกอบไปด้วยออกซิเจนนั้นเข้าไปไม่เพียงพอ

 

ฉนวนกันความร้อน

            ฉนวนกันความร้อนเป็นปัจจัยหนึ่งที่สำคัญในการลดการสูญเสียพลังงาน โดยฉนวนนั้นมีอายุการใช้งานที่ยาวนานและมีความแข็งแรงคงทน แต่การหุ้มฉนวนนั้นก็ต้องมีการใช้วัสดุที่แต่ต่างกันไป เช่น อิฐ ไฟเบอร์ อลูมิเนี่ยม ฟลอย และอื่นๆ เพราะแต่ละวัสดุนั้นมีความทนทานต่อความร้อนที่ไม่เท่ากันและโครงสร้างของวัสดุก็เช่นกัน บางชนิดตั่งได้ บางชนิดยึดเกาะได้ดี บางชนิดขาดได้ง่าย ขึ้นอยู่ที่ความเหมาะกับลักษณะการใช้งาน

 

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

            เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในบัจจุบันนี้นิยมใช้กันมากและมีหลากหลายรูปแบบ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะเป็นตัวกลางที่จะเพิ่มอุณหภูมิของอากาศแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ โดยการเดินทางของอากาศทั้งขาเข้าและขาออกให้สวนทางกัน อาศัยหลักการเคลื่อนที่ของอากาศเมื่ออากาศได้รับความร้อนจะลอยขึ้นที่สูง โดยให้ทางเข้าอยู่ด้านล่าง ทางออกอยู่ด้านบน ส่วนอากาศที่ออกจากเตาเผานั้นก็จะเขาด้านบนออกด้านล่าง เพราะเมื่อกาศที่อุณหภูมิสูงถูกดึงความร้อนออกไปทำให้อุณหภูมิต่ำลง อากาศจึงเคลื่อนที่ลงด้านล่าง ทำให้อากาศขาเข้านั้นมีอุณหภูมิที่สูงขึ้น