เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Rupture of high-pressure air piping on the discharge of an air compressor" ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่เมือง Nagoya, Aichi ประเทศญี่ปุ่น เมื่อวันที่ ๓ ตุลาคม ค.ศ. ๑๙๘๓ (พ.ศ. ๒๕๒๖) หรือเมื่อ ๓๙ ปีที่แล้ว (ดูบทความต้นฉบับได้ที่ http://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000196.html)
รูปที่ ๑ ระบบที่เกิดอุบัติเหตุ
การอัดแก๊สให้มีความดันสูงขึ้นจะทำให้แก๊สนั้นมีอุณหภูมิสูงขึ้น (ตรงนี้จะแตกต่างจากการอัดของเหลวให้มีความดันสูงขึ้น ซึ่งการเพิ่มอุณหภูมินั้นไม่เด่นชัดเหมือนกับแก๊ส) และเมื่อแก๊สมีอุณหภูมิสูง แก๊สก็มีแนวโน้มที่จะขยายปริมาตร ซึ่งเป็นการกระทำที่ต้านต่อการอัดแก๊ส (คือการลดปริมาตรต่อหน่วยของแก๊ส) ทำให้ประสิทธิภาพในการอัดแก๊สลดต่ำลง เพื่อแก้ปัญหานี้ในกรณีที่ไม่สามารถเพิ่มความดันแก๊สให้สูงถึงค่าที่ต้องการได้ด้วยการอัดเพียงขั้นเดียว ก็จะใช้การอัดเพิ่มความดันเป็นขั้น ๆ โดยมีการลดอุณหภูมิแก๊สที่ผ่านขั้นตอนการอัดก่อนหน้าให้เย็นลง ก่อนที่จะทำการอัดแก๊สในขั้นตอนถัดไป
และในกรณีที่แก๊สมีไอระเหยของเหลวปนอยู่ เมื่อแก๊สที่ผ่านการอัดเพิ่มความดันแล้วเย็นตัวลง ก็มีโอกาสที่จะมีของเหลวควบแน่นออกมา ในกรณีของอากาศสิ่งที่มีอยู่แล้วในอากาศก็คือไอน้ำ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปรกติที่จะพบว่าเมื่อนำอากาศมาอัดเพิ่มความดัน ก็จะมีน้ำควบแน่นออกมา ซึ่งต้องกำจัดน้ำนี้ทิ้งก่อนเอาอากาศไปใช้งาน
ส่วนที่ว่าในการอัดแก๊สแต่ละขั้นตอนนั้นควรอัดแก๊สให้มีความดันเท่าใดก็ขึ้นอยู่กับว่าแก๊สที่อัดนั้นเป็นแก๊สชนิดใด ในกรณีที่เป็นแก๊สเฉื่อยที่ไม่เกิดปฏิกิริยาใด ๆ ประสิทธิภาพของการอัดแก๊สจะเป็นตัวกำหนด แต่ถ้าเป็นแก๊สที่เกิดปฏิกิริยาได้ถ้าอุณหภูมิสูงเกินไป อุณหภูมิที่แก๊สนั้นจะเกิดปฏิกิริยาได้จะเป็นตัวกำหนด เช่นกรณีของเอทิลีน (Ethylene H2C=CH2) อุณหภูมิด้านขาออกไม่ควรที่จะถึงระดับ 93ºC
องค์ประกอบหลักของอากาศคือไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งจะว่าไปแล้วแก๊สสองตัวนี้ไม่ทำปฏิกิริยากันได้ง่าย ๆ มันพอจะทำปฏิกิริยากันได้บ้างกลายเป็นแก๊สไนโตรเจนออกไซด์ต่าง ๆ ที่อุณหภูมิสูง (เช่นในการเผาไหม้เชื้อเพลิง) ดังนั้นถ้าพิจารณากันตามนี้ ปัจจัยที่ควรเป็นตัวกำหนดว่าอุณหภูมิด้านขาออกของอากาศที่ผ่านการอัดเพิ่มความดันนั้นควรสูงไม่เกินเท่าใดจึงควรเป็นประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องอัดอากาศ แต่ในความเป็นจริงนั้นมันมีปัจจัยอื่นเข้ามาร่วมวงอีก นั่นคือปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับน้ำมันหล่อลื่นที่ใช้หล่อลื่นการทำงานของเครื่องอัดอากาศ ที่มันสามารถหลุดติดมากับอากาศได้
เหตุการณ์ที่เกิดนี้เกิดขึ้นเมื่อเวลาประมาณ ๙.๒๐ น ที่ข้องอของท่อระบายความร้อนอากาศที่ผ่านการอัดในขั้นตอนที่สาม ณ ตำแหน่งนี้อากาศจะมีความดันประมาณ 10 MPa (หรือประมาณ 100 เท่าความดันบรรยากาศ) และอุณหภูมิประมาณ 154ºC สาเหตุคาดว่าเกิดจากการมีคราบเขม่าหรือฟิล์มน้ำมันอยู่ที่บริเวณดังกล่าวผสมรวมกันสนิมเหล็กและเกิดการระเบิดขึ้น ท่อบริเวณดังกล่าวได้รับการตรวจสอบและทำความสะอาดภายในครั้งสุดท้ายในปีค.ศ. ๑๙๗๔ หรือ ๙ ปีก่อนหน้านั้น
การทดลองภายหลังพบว่าถ้าเป็นน้ำมันหล่อลื่นที่สะอาด ปฏิกิริยาระหว่างอากาศความดันสูงและน้ำมันจะเริ่มเกิดที่อุณหภูมิ 227ºC แต่ถ้ามีการผสมอะลูมินา (Al2O3) หรือสนิมเหล็ก พบว่าที่ความดัน 10 MPa อุณหภูมิ 161ºC น้ำมันจะเริ่มลุกติดไฟได้หลังผ่านไป 11 นาที (ในอุบัติเหตุที่เกิดเป็นน้ำมันที่ผ่านการใช้งานมานานเป็นระยะเวลาหนึ่งแล้ว) ในวันที่เกิดเหตุนั้นอุณหภูมิที่วัดได้คือ 154ºC และอุณหภูมิสูงสุดที่เคยวัดได้คือ 161ºC
การจุดระเบิดแบบนี้เป็นการจุดระเบิดเนื่องจากอุณหภูมิสูงถึง autoignition temperature แบบเดียวกันกับในเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้การอัดอากาศให้มีปริมาตรเล็กลง ซึ่งทำให้อากาศที่ถูกอัดดังกล่าวมีอุณหภูมิสูง ซึ่งเมื่อฉีดน้ำมันดีเซลเข้าไป น้ำมันนั้นก็จะลุกติดไฟทันทีโดยไม่ต้องมีการใช้หัวเทียนแบบเครื่องยนต์เบนซิน
ในหนังสือ What Went Wrong? ที่เขียนโดย Prof. T.A. Kletz ก็กล่าวไว้ว่าอุณหภูมิอากาศด้านขาออกของเครื่องอัดอากาศไม่ควรจะสูงเกิน 140ºC
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น