ลองตอบคำถาม ๒ ข้อนี้เล่น ๆ กันก่อนไหมครับ
ข้อที่ ๑ ระหว่างน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล ที่รั่วออกมาจากถังน้ำมันที่เก็บน้ำมันที่อุณหภูมิห้อง ไหลลงสู่พื้นคอนกรีต อันไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้มากกว่ากัน
ข้อที่ ๒ ระหว่างน้ำมันเบนซินและน้ำมันดีเซล ที่รั่วออกมาจากถังน้ำมันที่เก็บน้ำมันที่อุณหภูมิห้อง ไหลลงไปบนท่อไอน้ำที่มีอุณหภูมิ 250ºC อันไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้มากกว่ากัน
ในการพิจารณาว่าสารเคมีหรือเชื้อเพลิงตัวไหนมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดเพลิงไหม้ได้ง่ายเมื่อมีการรั่วไหลออกสู่อากาศ มีพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องที่สำคัญอยู่ด้วยกัน 2 พารามิเตอร์คือ อุณหภูมิจุดวาบไฟ (Flash point) และอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง (Autoignition temperature)
อุณหภูมิจุดวาบไฟนั้นคืออุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้ของเหลวระเหยกลายเป็นไอจนมีความเข้มข้นมากพอที่จะลุกติดไฟได้ถ้ามีแหล่งพลังงาน (เช่น เปลวไฟ, ประกายไฟ) มากระตุ้น ส่วนอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองนั้นเป็นอุณหภูมิที่ตัวเชื้อเพลิงเองเมื่อสัมผัสกับอากาศก็จะเกิดการลุกติดไฟได้เองทันที โดยไม่มีต้องเปลวไฟหรือประกายไฟมาช่วยจุดระเบิด
อันที่จริงยังมีอุณหภูมิจุดติดไฟ (Fire point) อีกตัวหนึ่ง ค่านี้จะอยู่ใกล้กับหรือสูงกว่าจุดวาบไฟอยู่ไม่มาก คือกลไกการลุกไหม้นั้นความร้อนจากเปลวไฟที่เกิดขึ้นส่วนหนึ่งจะส่งลงมายังเชื้อเพลิงที่ยังเป็นของเหลวอยู่ เพื่อให้เชื้อเพลิงนั้นระเหยขึ้นไปทดแทนส่วนที่ถูกเผาไหม้ไป ถ้าอัตราการระเหยต่ำกว่าอัตราการเผาไหม้ เปลวไฟก็จะดับ ในกรณีของจุดวาบไฟนั้น ความร้อนจากเปลวไฟที่เกิดขึ้นไม่สามารถเพิ่มอัตราการระเหยของเชื้อเพลิงให้ทันกับการเผาไหม้ ก็จะเกิดเปลวไฟลุกไหม้ขึ้นแล้วก็ดับไป แต่ถ้าเป็นกรณีของจุดติดไฟนั้น อัตราการระเหยของเชื้อเพลิงที่ได้รับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม รวมกับที่ได้จากเปลวไฟที่ลุกไหม้อยู่นั้น จะสามารถชดเชยอัตราการเผาไหม้ได้ทันเวลา ไฟก็จะลุกติดอย่างต่อเนื่อง
ในกรณีของแก๊สจะมีเรื่องของความหนาแน่นเข้ามาร่วมวงอีก แก๊สที่ติดไฟได้ง่ายแต่เบากว่าอากาศมากเช่นไฮโดรเจน เมื่อรั่วไหลออกมาจะมีแนวโน้มที่จะฟุ้งกระจายออกไปโดยไม่สะสมจนมีความเข้มข้นสูงพอที่จะลุกติดไฟได้ ก็ถือได้ว่ามีความปลอดภัยที่ค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับพวกไฮโดรคาร์บอน
เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟต่ำแต่อุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองสูงนั้น ถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงเองสูงกว่าจุดวาบไฟแต่ต่ำกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เมื่อรั่วไหลออกมาจะยังไม่ลุกติดไฟจนกว่าจะพบกับเปลวไฟ ประกายไฟ หรือพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองของมัน
ส่วนเชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟสูงแต่อุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำ ถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงนั้นต่ำกว่าจุดวาบไฟ เชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมาจะไม่สามารถผลิตไอที่มีความเข้มข้นสูงพอที่จะเกิดการลุกไหม้ได้ แต่ถ้าเชื้อเพลิงนั้นเมื่อรั่วไหลออกมาได้ไปพบกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เชื้อเพลิงนั้นก็จะเกิดการลุกไหม้ได้ทันที และถ้าอุณหภูมิของเชื้อเพลิงที่รั่วไหลออกมานั้นนั้นสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง เชื้อเพลิงรั่วไหลออกมาก็จะลุกติดไฟได้ทันที
การจุดระเบิดของน้ำมันดีเซลในเครื่องยนต์ดีเซลเกิดจากการที่น้ำมันดีเซลมีอุณหภูมิลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำ ดังนั้นเมื่อฉีดน้ำมันดีเซลเข้าไปในอากาศร้อนที่เกิดจากการอัดของกระบอกสูบ น้ำมันดีเซลก็จะลุกติดไฟทันที
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire of gas oil leaked from a drain plug of a 3/8 inch Y type strainer for ignition of a boiler at a power generator" ที่เป็นกรณีเพลิงลุกไหม้จากน้ำมันเตาที่รั่วและหยดลงไปบนหม้อน้ำ (ดาวน์โหลดได้ที่ https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1000156.html) โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๖ กรกฎาคม ปีค.ศ. ๑๙๙๕ (พ.ศ. ๒๕๓๘)
รูปที่ ๑
รูปบนสุดแสดงตำแหน่งติดตั้ง
burner
โดยรูปซ้ายเป็นภาพเมื่อมองจากด้านบนและรูปขวาเป็นภาพที่มองจากทางด้านหน้า
(ตรงบริเวณชั้น
๓ และ ๔)
รูปกลางแสดงตำแหน่งติดตั้ง
strainer (ตัวกรอง)
ที่เกิดการรั่วไหล
โดยอยู่บนชั้นที่ ๔
ส่วนรูปล่างสุดแสดงโครงสร้างของ
strainer
และปะเก็นที่เกิดการฉีกขาด
เหตุการณ์เกิดขึ้นที่หม้อน้ำหมายเลข 4 ที่เริ่มเดินเครื่องเมื่อเวลา ๖.๐๐ น โดยเวลาประมาณ ๑๑.๑๒ น พนักงานรายหนึ่งสังเกตพบน้ำมันรั่วลงมาจากชั้นบนบนชั้นที่ ๓ ตามด้วยการพบว่ามีเพลิงลุกไหม้อยู่บนผนังหม้อน้ำที่ระดับชั้นที่ ๓ จึงได้ทำการดับเพลิงและหยุดเดินเครื่องฉุกเฉินหม้อน้ำหมายเลข 4
อุณหภูมิของผนังหม้อน้ำอยู่ที่ 320ºC ในขณะที่อุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้เองของน้ำมันเตาที่รั่วนั้นอยู่ที่ประมาณ 240ºC จึงทำให้น้ำมันเตาที่รั่วออกมา (ที่แม้ว่าจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดลุกติดไฟได้เอง) เมื่อหยดไปสัมผัสกับผนังหม้อน้ำ จึงลุกไหม้ได้เองทันที (แต่ถ้าน้ำมันเตาที่รั่วออกมานั้นมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดลุกติดไฟได้เอง มันจะลุกไหม้ตรงจุดที่มันรั่วออกมาสัมผัสกับอากาศ)
จากการตรวจสอบพบว่ามีน้ำมันเตา (Gas oil) รั่วออกมาจาก drain plug ของ Y-type strainer (ตัวกรองรูปตัว Y ดังแสดงในรูปที่ ๑) และเมื่อตรวจสอบต่อไปก็พบว่าปะเก็น (packing) ตรงตำแหน่งดังกล่าวที่เป็นชนิด asbestos ฉีกขาด (น้ำมันเตา ภาษาอังกฤษมีการเรียกว่า Gas oil หรือ Fuel oil เป็นน้ำมันส่วนที่มีจุดเดือดสูงกว่าน้ำมันดีเซล ในบ้านเราแบ่งน้ำมันเตาออกเป็น ๕ ประเภทตามค่าความหนืด)
Y-type strainer จะมีช่องสำหรับสอดไส้กรองและมีฝาปิดช่องสำหรับสอดไส้กรอง ตัวฝาปิดช่องใส่ไส้กรองนั้นอาจถูกยึดเข้ากับตัว strainer ด้วยข้อต่อเกลียวหรือเป็นแบบหน้าแปลน และในกรณีของ strainer ตัวใหญ่ ตัวฝาปิดช่องใส่ไส้กรองก็อาจมี drain hole ที่มี plug อุดอยู่ เพื่อไว้สำหรับระบายของเหลวที่ค้างอยู่ภายในออกมาก่อนที่จะถอดตัวฝาปิด ตัวที่เกิดเหตุที่รูปร่างดังแสดงในรูปที่ ๑ นั้นตัวฝาปิดเป็นแบบขันเกลียว การป้องกันการรั่วใช้ปะเก็นรูปร่างวงแหวนที่จะถูกขันอัดระหว่างตัวฝาปิดกับลำตัวของ strainer ถ้านึกภาพไม่ออกก็ให้ลองนึกภาพเวลาเราขันนอตและมีการใช้แหวนรองหัวนอต โดยขนาดของหัวนอตเท่ากับขนาดของแหวน ตัวแหวนรองจะถูกอัดอยู่ระหว่างหัวนอตและพื้นผิวที่เราขันนอตอัดลงไป
วัสดุที่นำมาใช้ทำปะเก็นนั้นต้องอ่อนกว่าพื้นผิวที่มันถูกอัด เพื่อที่มันจะได้ยุบตัวเข้าไปอุดกั้นความไม่เรียบของพื้นผิวที่บีบอัดมัน นอกจากนี้ยังต้องทนต่ออุณหภูมิของระบบและสารเคมีที่ไหลอยู่ในระบบด้วย แอสเบสตอส (asbestos) หรือแร่ใยหินเป็นวัสดุตัวหนึ่งที่ในอดีตมีการนำมาใช้ทำปะเก็นและฉนวนความร้อนกันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมันทนอุณหภูมิได้สูงและเฉื่อยต่อการทำปฏิกิริยา แต่ปัจจุบันจะเลี่ยงไม่ใช้กันแล้วเนื่องจากอันตรายถ้าหายใจเอาใยหินนี้เข้าไป เพราะจะเข้าไปสะสมในปอดทำให้เกิดปัญหากับการทำงานของปอด
ปะเก็นจะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อมันถูกกดด้วยความดันที่เหมาะสมและสม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นที่หน้าตัด (อัดไม่แน่นก็รั่ว อัดแน่นเกินไปก็รั่วได้เช่นกัน) ปะเก็นที่ได้จากการขึ้นรูปจากวัสดุที่มีความอ่อนเช่นแอสเบสตอสและพอลิเมอร์ต่าง ๆ ให้เป็นรูปวงแหวนนั้นมีข้อเสียคือมันมีโอกาสฉีกขาดในแนวรัศมี ที่ทำให้เกิดช่องทางการรั่วไหลจากด้านในออกมาสู่ด้านนอกที่ขยายตัวกว้างขึ้นได้ ทำให้เกิดการรั่วไหลเพิ่มมากขึ้น
ในเหตุการณ์นี้พบว่าตัวฝาปิดช่องสอดไส้กรองนั้นถูกขันไว้ไม่แน่นพอ ทำให้แรงดันภายในท่อค่อย ๆ ดันให้น้ำมันรั่วซึมออกมาจนปะเก็นขาด หลังจากที่ทำการดับเพลิงได้แล้วจึงได้ทำการซ่อมแซมด้วยการเปลี่ยนไปโช้ปะเก็นโลหะทองแดงแทน
เราสามารถใช้โลหะที่มีความอ่อนกว่าพื้นผิวที่ต้องการปิดกั้นการรั่วซึมมาทำเป็นปะเก็นได้ ทองแดงเป็นโลหะตัวหนึ่งที่อ่อนกว่าเหล็กและทนอุณหภูมิสูงในระดับหนึ่งได้ดี จึงมีการนำมาใช้เป็นปะเก็นในงานที่ไม่ต้องการให้เกิดปัญหาปะเก็นฉีกขาดในแนวรัศมีเช่นในกรณีนี้ (แต่อย่านำไปใช้กับระบบท่อที่มีอะเซทิลีนนะ เพราะม้นจะทำปฏิกิริยากันกลายเป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรและระเบิดได้) ในกรณีของระบบที่มีความดันไม่มาก ตัวปะเก็นเองก็มีรูปร่างเป็นวงแหวนแบน แต่ถ้าเป็นกรณีของหน้าแปลนแบบ Ring Type Joint ที่ร่องสำหรับวางปะเก็น ตัวปะเก็นก็จะมีรูปร่างเป็นวงแหวนที่หนาที่มีรูปร่างพื้นที่หน้าตัดตามรูปร่างของร่องดังเช่นตัวอย่างที่นำมาแสดงในรูปที่ ๓ ข้างล่าง
รูปที่ ๓
ตัวอย่างรูปร่างพื้นที่หน้าตัดของปะเก็นโลหะ
(รูปจาก
https://blog.enerpac.com/rtj-flange-ring-type-joint-definition-applications-and-repair/)
หวังว่าตอนนี้คงจะสามารถตอบคำถาม ๒ ข้อตอนต้นเรื่องได้แล้วนะ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น