GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๖ การปรับแนวท่อระบบ DeNOx MO Memoir : Saturday 14 July 2555

เนื้อหาในบันทึกฉบับนี้เกี่ยวข้องกับบทเรียนของกลุ่มเราที่ได้บันทึกเอาไว้ Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๒ วันศุกร์ที่ ๑๘ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 FPD กับระบบ DeNOx ตอนที่ ๔ ผลกระทบจากออกซิเจน"

ตอนนั้นเราได้เห็นผลกระทบจากการวางแนวท่อที่ไม่เหมาะสม ทำให้เมื่อเราวัดความเข้มข้นของ SO₂ ด้วยเครื่อง Gas chromatograph (GC) เราจึงมีปัญหาเรื่องตรวจไม่พบแก๊ส SO₂ แม้จะเห็นว่า mass flow controller ทำงานเป็นปรกติโดยให้อัตราการไหลที่นิ่ง

สิ่งที่แก้ไขไปในตอนนั้นคือได้ทำการปรับแต่งแนวท่อ (แบบชั่วคราว) เพียงเล็กน้อย ก็สามารถแก้ไขเรื่องความเข้มข้นที่ไม่แน่นอนของ SO₂ ที่ GC ตรวจวัดได้ แต่ต่อมาภายหลังมีการเปลี่ยนแปลงแนวท่อ (เพื่อให้มันดูเรียบร้อยขึ้น) ประกอบกับไม่ได้มีการวิเคราะห์การออกซิไดซ์ SO₂ ไปเป็น SO₃ ชึ่งในช่วงดังกล่าวเน้นการวิเคราะห์โดยใช้เครื่อง NOx analyzer NOA-7000 ซึ่งเครื่องดังกล่าวทำการดูดแก๊สตัวอย่างเข้ามาวิเคราะห์อย่างต่อเนื่อง ค่าที่แสดงจึงเป็นค่าเฉลี่ยในช่วงเวลาหนึ่ง

รูปที่ ๑ การเดินท่อผสมแก๊สก่อนทำการปรับปรุง NO ต้องไหลมาบรรจบกับ NH₃ ก่อนที่จะเข้าบรรจบกับ N₂ (ลูกศรสีเขียว) ส่วน O₂ (ตัวซ้ายสุด) นั้นในกรณีที่ไม่มีการผสมน้ำจะไหลมารวมกับ SO₂ ก่อน แล้วจึงมาบรรจบกับ N₂ (ลูกศรสีน้ำเงิน) แต่ถ้าเป็นกรณีที่มีการผสมน้ำ O₂ จะถูกปรับให้ไหลไปทาง Saturator และเข้าบรรจบกับสาย N₂ ที่อยู่ทางด้านหลังก่อนเข้า reactor ส่วน SO₂ จะไหลเข้าบรรจบกับ N₂ ด้วยตัวมันเอง

พอเปลี่ยนมาใช้ GC-2014 ECD & PDD วิเคราะห์ปริมาณ NO ความแตกต่างข้อหนึ่งที่สำคัญคือ GC นั้นจะใช้ตัวอย่างแก๊สที่เก็บมา ณ ช่วงขณะหนึ่งในปริมาณน้อย ๆ (แก๊สในระบบของเราไหลด้วยอัตรา 200 ml/min แต่เราใช้ตัวอย่างวิเคราะห์เพียงแค่ 0.1 ml) ดังนั้นถ้าองค์ประกอบของแก๊สถ้าดูละเอียด ณ ช่วงเวลาใด ๆ แล้วไม่สม่ำเสมอ GC ก็จะมองเห็น

ในช่วงหลายสัปดาห์ที่ผ่านมาทางกลุ่มเราได้ทำการทดลองหาวิธีการเก็บตัวอย่างที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ปริมาณ NO ในแก๊สขาออกจาก reactor งานดังกล่าวเริ่มจากการหาตำแหน่งพีค NO และหาภาวะการทำงานที่เหมาะสมของเครื่อง GC (เรื่องนี้จะนำมาเล่าโดยละเอียดอีกที) โดยในระหว่างช่วงงานดังกล่าวเรากระทำโดยการต่อแก๊สตรงจากถังแก๊สเข้าระบบวาล์วเก็บตัวอย่างของเครื่อง GC

งานในช่วงถัดมาคือการทดสอบการเก็บแก๊สตัวอย่างจากระบบการทดลอง โดยได้เริ่มทำการทดลองจากการให้แก๊สผสมไหลผ่านระบบ reactor จากนั้นจึงทำการดึงเอาแก๊สผสมนั้นมาวิเคราะห์ด้วยเครื่อง GC โดยเริ่มจากการใช้แก๊ส NO ผสมเพียงตัวเดียวก่อน จากนั้นจึงทำการเจือจางด้วยการใช้แก๊ส N₂ เพื่อดูว่า GC ของเราสามารถวัดความเข้มข้น NO ได้ต่ำเพียงใด ซึ่งตรงจุดนี้ทำให้ทางกลุ่มเราได้ทำการปรับปรุงระบบเก็บแก๊สตัวอย่างใหม่ (เปลี่ยนจากสายยางมาเป็นระบบท่อและวาล์วโลหะ) และผลการทดสอบระบบดังกล่าวก็พบว่าทำงานได้เป็นที่น่าพอใจ

จากนั้นจึงเพิ่มแก๊ส O₂ ผสมเข้าไป เพื่อดูว่าพีคของ O₂ ซึ่งเป็นพีคขนาดใหญ่มากและนำอยู่หน้าพีค NO (พีค NO จะอยู่บนส่วนหางของพีค O₂) จะก่อปัญหาในการระบุพีค NO หรือไม่ ซึ่งงานตรงส่วนนี้ทำให้เราพบว่าถ้าใช้ sampling loop ขนาด 0.5 ml จะทำให้พีค O₂ นั้นเบียดพีค NO มาก แม้ว่าสัญญาณพีค NO จะแรงก็ตาม การใช้ sampling loop ขนาด 0.1 ml นั้นแม้จะให้พีค NO ที่มีขนาดเล็กกว่า 5 เท่า แต่ก็ให้รูปร่างพีคที่ดีกว่าและแยกห่างจากพีค O₂ มากกว่า ดังนั้นในขณะนี้จึงจะทำการวัดปริมาณ NO โดยใช้ sampling loop ขนาด 0.1 ml

รูปที่ ๒ การเดินท่อผสมแก๊สหลังทำการปรับปรุง ตอนนี้แก๊ส NO NH₃ และ SO₂ ต่างไหลตรงเข้าท่อ N₂ ส่วน O₂ นั้นต้องให้ไหลผ่านทาง saturator เพียงอย่างเดียว ไม่ว่าจะมีการผสมไอน้ำหรือไม่ก็ตาม (ถ้าไม่ต้องการผสมไอน้ำก็ไม่ต้องเติมน้ำเข้าไปใน saturator)

การศึกษาผลกระทบของพีค O₂ ที่มีต่อพีค NO ทำให้เราพบปรากฎการณ์หนึ่งในทำนองเดียวกับที่ได้เล่าไว้ในบันทึกฉบับที่ ๒๗๒ กล่าวคือเมื่อเพิ่มอัตราการไหลของ O₂ ให้มากขึ้นเรื่อย ๆ พบว่าพีค NO เกิดการหายไปกระทันหันทั้ง ๆ ที่ mass flow controller ของ NO นั้นยังแสดงการไหลปรกติอยู่ ดังนั้นเมื่อเช้าวันพฤหัสบดีที่ ๑๒ กรกฎาคม ที่ผ่านมา เราจึงได้ทำการปรับปรุงแนวท่อแก๊สเสียใหม่ จากของเดิมในรูปที่ ๑ ที่ NO กับ NH₃ นั้นต้องไหลมารวมกันก่อนที่จะไหลเข้าท่อแก๊ส N₂ กลายเป็นให้แก๊สแต่ละตัวไหลเข้าท่อแก๊ส N₂ โดยตรง โดยไม่ต้องมารวมกันก่อน ซึ่งก็ได้ระบบท่อดังแสดงในรูปที่ ๒ จากนั้นก็ทำการทดสอบการผสมแก๊สใหม่ พบว่า .....

ยังไม่พบพีค NO เหมือนเดิม

แต่เมื่อทดลองให้แก๊ส O₂ นั้นไหลผ่านทาง saturator กลับพบว่าวัดปริมาณ NO ในแก๊สผสมได้ตามที่คาดการณ์ไว้ ทั้ง ๆ ที่ไม่ได้ทำการปรับแต่งส่วนอื่น ทำเพียงแค่สับวาล์วเปลี่ยนเส้นทางการไหลของแก๊ส O₂ เท่านั้นเอง ดังนั้นในขณะนี้เราจึงได้ข้อสรุปว่าต้องให้แก๊ส O₂ ไหลในเส้นทางผ่าน saturator

สาเหตุที่เกิดปัญหาผมสงสัยว่าเป็นเพราะอัตราการไหลของแก๊ส O₂ ก็ค่อนข้างมาก (ประมาณ 30 ml/min) และจุดที่ท่อ O₂ เข้าบรรจบท่อ N₂ นั้น "อยู่ก่อนถึงจุดบรรจบของท่อแก๊ส NO เพียงเล็กน้อย" ทำให้ความดันผันผวนที่เกิดจากการที่แก๊สที่มีอัตราการไหลสูงสองเส้นทางมาบรรจบกันส่งผลต่อการไหลของแก๊ส NO ที่อยู่ถัดไปที่มีอัตราการไหลต่ำกว่ามาก (ประมาณ 1-3 ml/min) ทำให้แม้ว่าแก๊ส NO จะไหลผ่าน mass flow meter อย่างต่อเนื่อง แต่จะไหลเข้าผสมกับแก๊สผสม N₂ + O₂ อย่างเป็นจังหวะ

จุดที่แก๊ส O₂ ที่ไหลผ่าน saturator มาบรรจบกับท่อแก๊สผสมที่มี N₂ เป็นตัวพามานั้นอยู่ห่างออกไป โดยไปอยู่เหนือทางเข้า reactor ประกอบกับการไหลในเส้นท่อแก๊สผสมที่มี N₂ เป็นตัวพามานั้นมีค่าสูง (ประมาณ 170 ml/min) ทำให้ความดันผันผวนที่เกิดจากแก๊ส O₂ (+ ไอน้ำ ถ้ามี) เข้าผสมกับแก๊สผสมที่มี N₂ เป็นตัวพามานั้นไม่ส่งผลกระทบต่อระบบที่อยู่ทางด้านต้นทางการไหล

เรื่องที่เขียนมานี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเหตุการณ์หลาย ๆ อย่างที่ทางกลุ่มเราได้ประสบในช่วง ๒ สัปดาห์ที่ผ่านมา ซึ่งพอระบบทุกอย่างทำงานได้เรียบร้อยก็คงจะมีการเขียนสรุปเหตุการณ์ทุกอย่างที่เกิดขึ้นอีกที สิ่งที่น่าเสียดายคือในช่วงที่ผ่านมานั้นไม่มีนิสิตปี ๑ เข้ามาร่วมสังเกตการณ์ด้วยเลย (ทั้ง ๆ ที่เรียนแค่วันละ ๓ ชั่วโมงเอง และก็เรียนแค่ ๔ วันต่อสัปดาห์ แต่ทางสาวน้อยหน้าบาน (คนใหม่) และสาวน้อยร้อยห้าสิบเซนต์ (คนใหม่) ต่างมาทำงานแต่เช้าจนค่ำทุกวัน ซึ่งในช่วงที่ผ่านมากเชื่อว่าทั้งสองคนนั้นได้ประสบการณ์การทำงานจริงที่มีคุณค่ามา เพราะได้เห็นว่าการแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นนั้นไม่ได้ใช้ความรู้เกินกว่าระดับป.ตรีที่เรียนกันมาเลย เพียงแต่เราจะตั้งสมมุติฐานที่มาของปัญหาได้หรือไม่ และจะทำการทดสอบสมมุติฐานเหล่านั้นอย่างไร

เหตุการณ์ที่ต่อเนื่องจากเช้าวันวานไปจนถึงช่วงหัวค่ำของคืนวันศุกร์ที่ผ่านมาก็เรียกได้ว่าคืบหน้าไปมาก เหลือเพียงบางสิ่งที่ต้องลุ้นต่อในเช้าวันจันทร์เท่านั้นว่าจะผ่านพ้นไปได้หรือไม่