การเตรียมชานอ้อยขั้นต้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิผลสูงขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล
บทวิเคราะห์งานวิจัย
งานวิจัยนี้มุ่งแก้ปัญหาการขาดแคลนเชื้อเพลิงชีวมวล (ชานอ้อย) ในโรงงานน้ำตาลเริ่มอุดม ซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณผลผลิตอ้อยเป็นหลัก โดยนำเสนอวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ชานอ้อยผ่านกระบวนการทอร์รีแฟคชั่น (Torrefaction) ซึ่งเป็นกระบวนการทางความร้อนที่ทำให้ชานอ้อยมีคุณสมบัติเป็นเชื้อเพลิงที่ดีขึ้น มีค่าความร้อนสูงขึ้น และสามารถเก็บรักษาได้นานขึ้น ลดปัญหาการพึ่งพาปริมาณอ้อยที่จำกัด และเพิ่มความยั่งยืนในการผลิตไฟฟ้าของโรงงาน
งานวิจัยแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนหลัก คือ การทดลองในระดับห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาเงื่อนไขการทอร์รีแฟคชั่นที่เหมาะสม โดยใช้ energy yield เป็นตัวชี้วัดหลัก พิจารณาจากค่าความร้อนและมวลคงเหลือของผลผลิต ขั้นตอนนี้สำคัญในการกำหนดพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น อุณหภูมิ เวลา และบรรยากาศ เพื่อให้ได้ชานอ้อยทอร์ริไฟด์ที่มีคุณภาพสูงสุด ขั้นตอนที่สองเป็นการออกแบบและสร้างระบบทอร์รีแฟคชั่นแบบต่อเนื่องขนาด 3 ตันต่อชั่วโมง เป็นระบบ pilot scale ที่นำไปทดสอบใช้งานจริงในโรงงาน โดยใช้ความร้อนจาก Exhaust Steam และ Superheat steam ซึ่งเป็นการออกแบบที่คำนึงถึงความคุ้มค่าและประสิทธิภาพทางพลังงาน
การออกแบบระบบทอร์รีแฟคชั่นแบบสองขั้นตอนแสดงถึงความเข้าใจในกระบวนการ และความพยายามที่จะควบคุมคุณภาพของผลผลิตให้สม่ำเสมอ การนำความร้อนเหลือใช้จากกระบวนการผลิตในโรงงานมาใช้ ช่วยลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพเชิงพลังงาน จุดเด่นอีกประการหนึ่งคือการทดสอบการใช้ชานอ้อยทอร์ริไฟด์ร่วมกับชานอ้อยดิบ เพื่อหาอัตราส่วนที่เหมาะสม ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของหม้อไอน้ำ และยังคงประสิทธิภาพการผลิตไอน้ำ การทดลองนี้สำคัญมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเชื้อเพลิงอาจส่งผลต่อการทำงานของระบบทั้งหมด
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใช้ชานอ้อยทอร์ริไฟด์ร่วมกับชานอ้อยดิบในอัตราส่วน 4:96 สามารถลดการใช้ชานอ้อยสดลงได้ 3.12% หรือประมาณ 2.04 ตันต่อชั่วโมง ซึ่งเมื่อคำนวณเป็นรายปี จะสามารถประหยัดชานอ้อยสดได้ถึง 5,049 ตัน และเพิ่มรายได้จากการขายไฟฟ้าได้ 3,705,177.6 บาทต่อปี ผลลัพธ์ทางเศรษฐศาสตร์ที่ชัดเจนนี้ ยืนยันถึงความคุ้มค่าของการลงทุนในเทคโนโลยีทอร์รีแฟคชั่นสำหรับโรงงานน้ำตาล งานวิจัยนี้มีความสมบูรณ์ ครอบคลุมตั้งแต่การทดลองในห้องปฏิบัติการ การออกแบบและสร้างระบบต้นแบบ จนถึงการประเมินผลทางเศรษฐศาสตร์ ซึ่งเป็นแบบอย่างที่ดีสำหรับงานวิจัยเชิงประยุกต์ ที่สามารถนำไปใช้แก้ปัญหาในภาคอุตสาหกรรมได้จริง
งานวิจัยนี้เหมาะกับอุตสาหกรรมใด
งานวิจัยนี้เหมาะอย่างยิ่งกับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล เนื่องจากแก้ปัญหาการขาดแคลนเชื้อเพลิงชีวมวล (ชานอ้อย) ที่เป็นปัญหาสำคัญของโรงงานน้ำตาล การนำชานอ้อยทอร์ริไฟด์มาใช้เป็นเชื้อเพลิง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ลดต้นทุน และเพิ่มความยั่งยืนให้กับโรงงาน นอกจากนี้ งานวิจัยนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง เช่น อุตสาหกรรมผลิตกระดาษ อุตสาหกรรมพลังงานชีวมวล และอุตสาหกรรมการเกษตร ที่สามารถนำเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรมาแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงคุณภาพสูงได้
งานวิจัยนี้เหมาะกับอาชีพใด
งานวิจัยนี้เหมาะกับบุคคลากรในหลายอาชีพ ได้แก่ วิศวกรโยธา วิศวกรเครื่องกล วิศวกรเคมี นักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย ผู้จัดการโรงงาน และผู้ประกอบการ วิศวกรจะได้รับประโยชน์จากการศึกษาออกแบบและการสร้างระบบทอร์รีแฟคชั่น นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยสามารถนำความรู้จากงานวิจัยนี้ไปต่อยอดพัฒนาเทคโนโลยี ผู้จัดการโรงงานสามารถนำผลการวิจัยไปปรับปรุงกระบวนการผลิต และผู้ประกอบการสามารถนำไปใช้ในการลงทุนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ที่เกี่ยวข้องกับการบริหารจัดการด้านพลังงานและความยั่งยืนในโรงงานอุตสาหกรรม
| รหัสโครงการ : | 7357 |
| หัวหน้าโครงการ : | ศ.ดร. ธนากร วงศ์วัฒนาเสถียร |
| ปีงบประมาณ : | 2563 |
| หน่วยงาน : | มหาวิทยาลัยขอนแก่น |
| สาขาวิจัย : | กลุ่มข้อมูลด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยี |
| ประเภทโครงการ : | โครงการเดี่ยว |
| สถานะ : | ปิดโครงการ |
| คำสำคัญ : | |
| วัตถุประสงค์ : | เพื่อวิจัยหาเงื่อนไขการทอร์ริแฟคชั่นที่เหมาะสมกับชานอ้อยในระดับห้องปฏิบัติการ ซึ่งจะใช้ energy yield เป็นตัวกำหนด โดยจะพิจารณาทั้งค่าความร้อนและ มวลคงเหลือของผลผลิตจากกระบวนการทอร์รีแฟคชั่น เพื่อออกแบบ และ สร้างระบบการเตรียมชานอ้อยขั้นต้นและผลิตชานอ้อยทอร์ริไฟด์แบบไหลต่อเนื่อง ขนาด 3 ตันต่อชั่วโมง และให้มีการกระจายความร้อนอย่างทั่วถึง สำหรับใช้เป็นเชื้นีอเพลิงในในระบบการผลิตไอน้ำของโรงงานน้ำตาลเริ่มอุดม ทอร์ริไฟด์ทอร์ริไฟด์ เพื่อประเมินสัดส่วนเชื้อเพลิงที่เหมาะสมระหว่างชานอ้อยทอร์ริไฟด์ (torrified bagasse) และชานอ้อยดิบ (raw bagasse) สำหรับทดสอบกับระบบการผลิตไอน้ำของโรงงานน้ำตาลเริ่มอุดม โดยสัดส่วนที่เหมาะสมคือสัดส่วนที่นำไปใช้แล้วไม่กระทบต่อการทำงานของหม้อไอน้ำ ไม่ทำให้ต้องปรับค่าอื่นให้ยุ่งยาก เช่น ไม่ให้ความร้อนสูงเกินจน over heat เพื่อประเมินเปรียบเทียบศักยภาพการผลิตไอน้ำและวิเคราะห์ความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์ระหว่างการใช้ชานอ้อยทอร์ริไฟด์ (torrified bagasse) และชานอ้อยดิบ (raw bagasse) เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ในหม้อไอน้ำ |
ศ.ดร. ธนากร วงศ์วัฒนาเสถียร. (2563). การเตรียมชานอ้อยขั้นต้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิผลสูงขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล. มหาวิทยาลัยขอนแก่น. ขอนแก่น.
ศ.ดร. ธนากร วงศ์วัฒนาเสถียร. 2563. "การเตรียมชานอ้อยขั้นต้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิผลสูงขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล". มหาวิทยาลัยขอนแก่น. ขอนแก่น.
ศ.ดร. ธนากร วงศ์วัฒนาเสถียร. "การเตรียมชานอ้อยขั้นต้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิผลสูงขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล". มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 2563. ขอนแก่น.
ศ.ดร. ธนากร วงศ์วัฒนาเสถียร. การเตรียมชานอ้อยขั้นต้นเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าให้มีประสิทธิผลสูงขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมอ้อยและน้ำตาล. มหาวิทยาลัยขอนแก่น; 2563. ขอนแก่น.