ถัง LPG ระเบิดจากการได้รับความร้อนสูงเกิน MO Memoir : Thursday 11 January 2561

แก๊สปิโตรเลียมเหลวที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า Liquified Petroleum Gas หรือย่อว่า LPG นั้น เป็นแก๊สเชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยโพรเพน (propane C₃H₈) และบิวเทน (butane C₄H₁₀) ที่สัดส่วนต่าง ๆ ส่วนที่ว่าจะมีโพรเพนและบิวเทนในสัดส่วนเท่าใดนั้นก็ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศที่จะนำแก๊สนั้นไปใช้ ในสถานที่ที่มีอากาศหนาวจนถึงช่วงอุณหภูมิติดลบ ต้องใช้แก๊สที่มีสัดส่วนโพรเพนที่สูงหรือเป็นโพรเพนบริสุทธิ์ (จุดเดือดของบิวเทนอยู่ที่ประมาณ -1ºC) แต่สำหรับภูมิอากาศร้อนก็ต้องลดสัดส่วนของโพรเพนลง (เพื่อไม่ให้ความดันในถังนั้นสูงเกินไป) โดยไปเพิ่มสัดส่วนบิวเทนให้สูงขึ้นทดแทน
 

ในกรณีของประเทศไทยนั้น ประกาศกรมธุรกิจพลังงานเรื่อง "กำหนดคุณลักษณะและคุณภาพของก๊าซปิโตรเลียมเหลว พ.ศ. ๒๕๕๙" กำหนดความดันไอ ณ อุณหภูมิ 37.8ºC ไว้ที่ไม่สูงกว่า 1380 kPa หรือ 13.8 bar ซึ่งถ้าดูค่าความดันไอในรูปที่ ๑ ข้างล่าง ก็จะเห็นว่าแก๊ส LPG ที่ขายในบ้านเรานั้นสามารถที่จะเป็นโพรเพนบริสุทธิ์ได้

รูปที่ ๑ กราฟความสัมพันธ์ระหว่างความดัน (bar.g) กับอุณหภูมิ (C) ของ LPG ที่สัดส่วนผสม โพรเพน:บิวเทน ต่าง ๆ โดยน้ำหนัก (สัดส่วน 100:0 คือโพรเพนบริสุทธิ์ สัดส่วน 0:100 คือบิวเทนบริสุทธิ์)

ข้อมูลจาก  https://www.engineeringtoolbox.com/propane-butane-mix-d_1043.html
 

ในสถานที่ที่มีผู้ใช้แก๊สหลายรายนั้น แทนที่จะใช้การตั้งถังแก๊สให้กับผู้ใช้แต่ละราย ก็จะใช้วิธีการติดตั้งถังแก๊สเอาไว้ในบริเวณที่จัดไว้เฉพาะที่มักอยู่ภายนอกอาคาร (ดังตัวอย่างในรูปที่ ๒) จากนั้นจึงเดินท่อจากถังแก๊สที่ตั้งอยู่ภายนอกไปยังจุดใช้แก๊สแต่ละตำแหน่ง ความดันแก๊สจ่ายออกจากถังจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิโดยรอบถัง สำหรับในบ้านเราที่อุณหภูมิค่อนข้างจะสูงนั้น ไม่ค่อยจะมีปัญหาเรื่องความดันไม่สูงพอ แต่สำหรับประเทศที่มีอากาศหนาวต่อเนื่องเป็นเวลานานหลายวันนั้น จะเกิดปัญหาความดันในถังลดต่ำลงจนไม่สามารถจ่ายแก๊สให้พอกับความต้องการได้
 

ตรงนี้ขอทบทวนความเข้าใจนิดนึง แก๊สหุงต้มที่อยู่ในถังนั้นมันเป็น "ของเหลว" ภายใต้ความดัน การบรรจุแก๊สลงถังก็จะบรรจุโดยที่ระดับของเหลวนั้นไม่เต็มถัง (อาจอยู่ราว ๆ ประมาณ 85%) เวลาใช้งานก็จะดึงเอาส่วนที่เป็นไอที่อยู่ทางด้านบนเหนือผิวของเหลวมาใช้ (ด้วยเหตุนี้เวลาที่ใช้แก๊สหุงต้มเขาถึงบอกว่าให้วางถังในแนวตั้ง) และเนื่องจากแก๊สในถังเป็นของเหลวภายใต้ความดัน ดังนั้นตราบเท่าที่ภายในถังยังมีของเหลวอยู่ ความดันแก๊สในถังจึงขึ้นกับ "อุณหภูมิ" เท่านั้น ่ไม่ขึ้นกับปริมาณของเหลวที่มีอยู่ในถัง

รูปที่ ๒ ถังแก๊สหุงต้มต่อขนานกันเพื่อจ่ายแก๊สให้กับผู้ค้าในโรงอาหาร ในกรณีนี้จะเป็นการวางไว้นอกอาคาร และใช้ความดันแก๊สภายในถังเป็นตัวส่งแก๊สไปยังผู้ใช้รายต่าง ๆ

ในท้องถิ่นที่อุณหภูมิอากาศในช่วงหน้าหนาวนั้นต่ำกว่า 0ºC ต่อเนื่องกันเป็นเวลานาน อาจจำเป็นต้องปรับส่วนผสมแก๊สหุงต้มให้เปลี่ยนไปตามฤดูกาล คือถ้าเป็นหน้าหนาวก็ให้มีโพรเพนในสัดส่วนที่สูงขึ้น แต่พอเป็นหน้าร้อนก็ลดสัดส่วนโพรเพนลง (แต่ถ้าเป็นประเทศที่แก๊สหุงต้มประกอบด้วยโพรเพนอย่างเดียว ก็ไม่จำเป็นต้องปรับแต่องค์ประกอบอะไร เพียงแค่ออกแบบถังให้แข็งแรงพอที่จะรับความดันจากโพรเพนในหน้าร้อนได้อย่างปลอดภัยก็พอ) 
  

แต่ก็อาจมีบางครั้งเหมือนกันที่อุณหภูมิอากาศลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว และ/หรือแก๊สที่ซื้อมาตั้งแต่ตอนอากาศร้อนนั้นยังใช้ไม่หมด ทำให้พออากาศเย็นลง ความดันในถังแก๊สก็เลยลดต่ำลง จนไม่สามารถจ่ายแก๊สได้ทันต่อความต้องการ แต่ปัญหานี้ก็พอแก้ไขได้ด้วยการให้ความร้อนแก่ถังแก๊ส เพื่อให้แก๊สในถังมีอุณหภูมิสูงขึ้น ความดันแก๊สในถังจะได้เพิ่มขึ้น
 

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับถังแก๊สหุงต้ม ที่นำมาจาก Loss Prevention Bulletin ฉบับที่ ๒๐ ประจำเดือนเมษายน ปีค.ศ. ๑๙๗๘ (พ.ศ. ๒๕๒๑) ในหัวข้อเรื่อง "Hazard of gas cylinder" (รูปที่ ๓)
 

รูปที่ ๓ ถัง LPG ได้รับความร้อนจากฮีทเตอร์ไฟฟ้า แต่วาล์วขาออกถูกปิดเอาไว้ ทำให้ความดันในถังเพิ่มขึ้นจนถังระเบิด

อุบัติเหตุเกิดขึ้นเมื่อมีการให้ความร้อนแก่ถังแก๊สด้วยฮีทเตอร์ไฟฟ้า แต่ด้วยความผิดพลาดทำให้ถังแก๊สนั้นปิดอยู่ ทำให้ความดันแก๊สในถังเพิ่มสูงขึ้นจนถังระเบิดและทำให้มีผู้เสียชีวิต ๑ ราย (ถ้าถังนั้นเปิดอยู่ แก๊สที่ระเหยออกมาก็จะถูกดึงออกไปใช้งาน แก๊สจะไม่สะสมในถัง ทำให้ความดันในถังไม่เพิ่มขึ้นมาก)
 

การให้ความร้อนแก่พื้นผิวโลหะใด ๆ ด้วยการใช้ขดลวดไฟฟ้านั้นแตกต่างไปจากการใช้สารตัวกลาง (เช่น น้ำ น้ำมัน ไอน้ำ หรืออากาศ) ให้ความร้อน เมื่อเราใช้สารตัวกลางที่มีอุณภูมิสูงในการถ่ายเทความร้อนให้กับพื้นผิวโลหะ พื้นผิวโลหะนั้นจะมีอุณหภูมิไม่สูงเกินอุณหภูมิของสารตัวกลางที่เป็นตัวจ่ายความร้อน (ลองนึกภาพง่าย ๆ ถ้าคุณใช้น้ำร้อนที่อุณหภูมิ 100ºC ในการทำให้เหล็กร้อน เหล็กชิ้นนั้นจะไม่มีทางที่จะมีอุณหภูมิสูงเกินกว่า 100ºC) แต่การใช้ขดลวดไฟฟ้าให้ความร้อนนั้นแตกต่างกัน เพราะถ้าหากผิวโลหะนั้นไม่มีตัวกลางที่จะดึงเอาความร้อนออกจากผิวโลหะ ผิวโลหะนั้นก็จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นได้เรื่อย ๆ จนกระทั่งไม่สามารถทนต่อความดันภายในได้
 

กรณีของเหตุการณ์ที่ยกมานี้ ความร้อนจากฮีทเตอร์ไฟฟ้านั้นจ่ายให้กับถังโดยตรง (คงมีการสัมผัสกับโดยตรงระหว่างฮีทเตอร์กับถังแก๊ส) การระเบิดของถังคงเป็นผลที่เกิดจากความดันภายในถังที่เพิ่มสูงขึ้นประกอบกับความแข็งแรงของถังนั้นลดต่ำลงอันเป็นผลจากอุณหภูมิเนื้อโลหะที่สูงขึ้น
 

ในกรณีนี้วิธีการที่ปลอดภัยกว่าคือการให้ความร้อนแก่อากาศก่อน จากนั้นจึงค่อยให้อากาศร้อนนั้นถ่ายเทความร้อนให้กับถังอีกทีหนึ่ง แต่ถังนี้ต้องทำการคำนวณยืนยันก่อนด้วยว่า ถ้าหากเกิดกรณีที่ถังแก๊สปิดอยู่แต่ยังปล่อยให้อากาศร้อนนั้นไหลผ่านถัง ความดันในถังต้องไม่สูงเกินความดันที่ปลอดภัยในการทำงานด้วย 
  

ในบทความบอกว่าไม่ควรใช้น้ำร้อนหรือไอน้ำหรือของเหลวถ่ายเทความร้อน เพื่อให้ความร้อนแก่ถังโดยที่มีการสัมผัสโดยตรงเพราะจะทำให้ถังขึ้นสนิมได้ แต่ไม่ได้กล่าวถึงกรณีที่ถ้าหากตัวกลางเหล่านั้นไหลวนอยู่ในท่อที่พันรอบถังอยู่ จะทำได้หรือไม่ แต่ถ้าจะให้ปลอดภัยก็น่าจะเป็นการให้ความร้อนแก่อากาศก่อน จากนั้นจึงค่อยให้อากาศร้อนนั้นถ่ายเทความร้อนให้แก่ถังอีกที