เพลิงไหม้จากน้ำมันเตารั่วระหว่างเก็บตัวอย่าง MO Memoir : Wednesday 17 December 2568

"การรั่วของน้ำมันเบนซิน (gasoline) กับน้ำมันเตา (fuel oil) อันไหนอันตรายกว่ากัน"

คำถามข้างบนผมถามเป็นประจำกับนิสิตที่เรียนวิชาเกี่ยวกับความปลอดภัย และคำตอบที่ได้ก็แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับว่าผู้ตอบนั้นมีประสบการณ์อย่างไร

เวลาที่มีการพูดถึงอันตรายจากเพลิงไหม้ที่เกิดจากการรั่วไหลของเชื้อเพลิง คนส่วนใหญ่ (หรือเกือบทั้งหมด) มักจะดูค่าอุณหภูมิจุดวาบไฟ (flash point) ซึ่งเป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ทำให้เชื้อเพลิงนั้นสามารถระเหยกลายเป็นไอในปริมาณที่มากพอที่เมื่อผสมกับอากาศแล้วจะสามารถลุกติดไฟได้ โดยมักจะมองว่าสารยิ่งมีอุณหภูมิจุดวาบไฟที่ต่ำ ก็ยิ่งมีอันตรายจากเพลิงไหม้สูงเมื่อเกิดการรั่วไหล

แต่ในทางปฏิบัติเช่นในโรงงานอุตสาหกรรมที่เชื้อเพลิงเหล่านั้นมีอุณหภูมิสูง หรือมีพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงอยู่ในบริเวณใกล้ ๆ (เช่นท่อไอน้ำ) เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิจุดวาบไฟที่สูง กลับเกิดการลุกไหม้ได้ง่ายเพียงแค่มันรั่วไหลออกมาสัมผัสกับอากาศหรือพื้นผิวที่ร้อนเหล่านั้น ทั้งนี้เป็นเพราะมันมีค่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองหรือ auto-ignition temperature ที่ต่ำ ดังนั้นแม้ว่าเชื้อเพลิงที่รั่วออกมานั้นจะเป็นของเหลวและมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดวาบไฟของมัน แต่เมื่อพบกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองมันก็จะลุกติดไฟได้ และถ้ามันมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง มันก็จะลุกติดไฟทันทีเมื่อสัมผัสกับอากาศภายนอก

รูปที่ ๑ ระบบเก็บตัวอย่างที่เกิดเหตุ

น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงที่มีค่าอุณหภูมิจุดวาบไฟที่ต่ำกว่าน้ำมันดีเซลและน้ำมันเตา ในขณะที่น้ำมันดีเซลและน้ำมันเตามีค่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองต่ำกว่าเบนซินมาก โดยเฉพาะน้ำมันเตาที่ต้องให้ความร้อนให้มีอุณหภูมิสูงพอเพื่อให้มันมีสถานะเป็นของเหลวจะได้ส่งไปตามระบบท่อด้วยการใช้ปั๊มได้ ดังนั้นเวลาที่มันรั่วไหลออกมาก็มักจะเกิดไฟลุกไหม้ทันที ซึ่งแตกต่างจากพวกที่มีอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองสูง (เช่นน้ำมันเบนซินและแก๊สหุงต้ม)

และเรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เป็นเหตุการณ์ที่เกิดจากน้ำมันเตา

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Fire of a fuel oil fraction during sampling at a vacuum distillation unit" (https://www.shippai.org/fkd/en/cfen/CC1200091.html) เป็นเหตุการณ์เกิดที่เมือง Mie ประเทศญี่ปุ่นเมื่อวันที่ ๒๙ กุมภาพันธ์ ค.ศ. ๑๙๙๖ (พ.ศ. ๒๕๓๙) โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการเก็บตัวอย่างน้ำมันเตาจากหอกลั่นสุญญากาศ

หมายเหตุ : การกลั่นน้ำมันดิบจะใช้หอกลั่น ๒ หอ โดยหอกลั่นหอแรกจะเป็นการกลั่นที่ความดันบรรยากาศ การกลั่นครั้งแรกนี้จะแยกเอาน้ำมันเบาต่าง ๆ ออกไปก่อน (คร่าว ๆ คือพวกที่มีจุดเดือดระดับดีเซลและต่ำกว่า) จากนั้นจึงเอาน้ำมันหนักส่วนที่เหลือที่เป็นพวกโมเลกุลขนาดใหญ่ไปกลั่นแยกในหอกลั่นที่สองที่เป็นการกลั่นภายใต้สุญญากาศ (ในความเป็นจริงคือความดันต่ำกว่าความดันบรรยากาศปรกติ) ก็เพื่อให้น้ำมันโมเลกุลใหญ่เหล่านี้ระเหยกลายเป็นไอได้ง่ายขึ้นโดยไม่ต้องใช้อุณหภูมิที่สูง การกลั่นครั้งที่สองนี้จะแยกเอาน้ำมันหนักออกเป็นส่วนต่าง ๆ เช่น น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันเตาเกรดต่าง ๆ และยางมะตอย

ระบบเก็บตัวอย่าง (รูปที่ ๑) ประกอบด้วยท่อขนาด 3/4 นิ้วที่แยกออกมาจากท่อหลักขนาด 6 นิ้ว น้ำมันเตาในท่อนั้นมีอุณหภูมิ 300ºC (อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง) และจะกลายเป็นของแข็งเมื่อเย็นตัวลง ดังนั้นจึงต้องให้ความร้อนแก่ท่อเก็บตัวอย่าง (sample line) ด้วยการพันท่อไอน้ำไปรอบ ๆ (ท่อ steam tracer) มีวาล์วขนาด 3/4 นิ้ว 1 ตัว (1) ปิดกั้นท่อเก็บตัวอย่างจากท่อหลัก และมีวาล์ว 3/4 นิ้วอีก 1 ตัว (2) ปิดกั้นระหว่างท่อเก็บตัวอย่างกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (4 - Sample cooler) น้ำมันจะไหลในท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนลงสู่จุดรองรับตัวอย่างด้านล่างที่มีวาล์ว 3/4 นิ้วอยู่อีก 1 ตัว (5) โดยด้านนอกของท่อน้ำมันจะสามารถให้ไอน้ำ (3.5 kg/cm² steam อุณหภูมิประมาณ 148ºC) หรือน้ำ (industrial water) ไหลเข้ามาเพื่อให้ความร้อนหรือหล่อเย็น (เพื่อให้น้ำมันเตาในท่อไหลได้โดยมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง) นอกจากนี้ระหว่างวาล์ว (1) และ (2) ยังมีท่อไอน้ำต่อเข้าไป (5) เพื่อใช้สำหรับไล่น้ำมันที่ค้างอยู่ในท่อเก็บตัวอย่าง เพื่อไม่ให้น้ำมันที่ค้างอยู่นั้นแข็งตัวซึ่งจะทำให้ท่อเก็บตัวอย่างอุดตัน

ในวันที่เกิดเหตุนั้นโอเปอร์เรเตอร์เข้าไปเก็บตัวอย่างน้ำมันเตา แต่เมื่อเปิดวาล์วพบว่ามีน้ำมันไหลออกมาเพียงเล็กน้อย จึงได้ทำการเปิดวาล์วให้มากขึ้น (บทความใช้คำว่าอย่างไม่ระมัดระวัง) ทันใดนั้นน้ำมันก็พุ่งออกมาทันทีจนล้นอ่างรองรับน้ำมันและลุกติดไฟทันทีเนื่องจากอุณหภูมิน้ำมันสูงกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเอง ประมาณว่าน้ำมันได้รั่วไหลออกมาประมาณ 200 ลิตรก่อนที่จะดับเพลิงได้

สาเหตุที่ทำให้ท่ออุดตันเป็นเพราะในการเก็บตัวอย่างก่อนหน้านั้นไม่ได้ทำการไล่ (purging) น้ำมันที่ค้างอยู่ในท่อออกให้หมด เมื่อเย็นตัวลงน้ำมันที่ค้างอยู่ก็เลยอุดตันท่อ เมื่อเปิดให้น้ำมันใหม่เข้ามา ความร้อนจากน้ำมันใหม่ก็ทำให้น้ำมันที่แข็งตัวอยู่ในท่อละลาย ประกอบด้วยวาล์วเก็บตัวอย่างที่เปิดกว้างอยู่เลยทำให้น้ำมันพุ่งออกมาแรง นอกจากนี้ในการเก็บตัวอย่างยังไม่ได้ใช้ Sample cooler ในการลดอุณหภูมิน้ำมันให้ต่ำกว่าอุณหภูมิจุดลุกติดไฟได้ด้วยตนเองก่อน จึงทำให้น้ำมันที่รั่วออกมานั้นลุกติดไฟทันที

อันที่จริงมีเหตุการณ์หลายกรณีที่ให้คำแนะนำว่า วาล์วเก็บตัวอย่างควรเป็นชนิดที่ต้องใช้แรงในการเปิดวาล์วต้านแรงสปริง (ที่เรียกว่า spring loaded หรือ deadman spring return) ที่เมื่อปล่อยมือแรงสปริงจะทำให้วาล์วปิด การรั่วไหลก็จะหยุด

เรื่องเล่าในวันนี้ก็จบเพียงเท่านี้

การระเบิดใน Furnace MO Memoir : Thursday 4 December 2568

เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้นำมาจากบทความเรื่อง "Explosion in Furnace" จาก Oil Industry Safety Directorate ของ Government of Indis (https://www.oisd.gov.in/en-in/CaseStudies) เผยแพร่เมื่อ ๑๕ ตุลาคม ค.ศ. ๒๐๒๔ เป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในโรงกลั่นน้ำมันแห่งหนึ่งในประเทศอินเดีย

Furnace หรือ Fired heater หรือเตาเผาในที่นี้ เป็นอุปกรณ์ให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะเป็นการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟโดยมีของเหลวหรือแก๊สร้อนไหลอยู่ในท่อ เตาเผานี้มีหลายรูปแบบและหลายขนาด ขึ้นกับการประยุกต์ใช้งานและกำลังการผลิต โดยมีลักษณะทั่วไปคือจะมีหัวเตา (burner) ที่เป็นจุดที่เชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้เป็นเปลวไฟ ติดตั้งอยู่ ณ ตำแหน่งต่าง ๆ ที่เหมาะสมของตัวเตาเผา เพื่อให้ได้อุณหภูมิการเผาไหม้สูงสุดและมั่นใจว่าเผาไหม้ได้สมบูรณ์ ปริมาณอากาศที่ใช้ในการเผาไหม้จะมากเกินพอเพียงเล็กน้อย (คือเผาไหม้เชิ้อเพลิงได้สมบูรณ์และยังมีออกซิเจนเหลืออยู่ไม่มาก) เพราะถ้าอากาศไม่พอ การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ จะไม่สามารถดึงเอาพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงออกมาได้หมด แต่ถ้ามีอากาศมากเกินพอไปมาก พลังงานความร้อนที่เชื้อเพลิงปลดปล่อยออกมาจะถูกเฉลี่ยไปให้อากาศส่วนเกิน ทำให้อุณหภูมิแก๊สร้อนที่ได้จากการเผาไหม้นั้นลดต่ำลง

รูปที่ ๑ ภาพ furnace ที่เสียหายจากการระเบิด

ในการให้ความร้อนด้วยเปลวไฟนั้น สถานะของของไหลที่อยู่อีกฝากหนึ่งของผนังโลหะส่งผลต่ออุณหภูมิที่ผิวโลหะ ในกรณีที่ของไหลนั้นเป็นของเหลวและผนังโลหะไม่หนามาก จะประมาณได้ว่าอุณหภูมิที่ผิวโลหะนั้นจะเท่ากับอุณหภูมิจุดเดือดของของเหลวนั้นหรือสูงกว่าเล็กน้อย (ด้านรับความร้อน) และมันจะเป็นเช่นนี้แม้ว่าผิวโลหะนั้นจะถูกเปลวไฟลนโดยตรงก็ตาม แต่ถ้าอีกฟากหนึ่งของผนังโลหะนั้นเป็นแก๊สมันจะแตกต่างกันออกไป เพราะค่าความจุความร้อนของแก๊สนั้นต่ำกว่าของเหลวมาก ผิวโลหะจะมีอุณหภูมิสูงตามอุณหภูมิแก๊สร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ และยังต้องระวังไม่ให้เปลวไฟนั้นสัมผัสกับผิวโลหะโดยตรง เพราะอุณหภูมิที่เปลวไฟนั้นจะร้อนกว่าอุณหภูมิของแก๊สร้อนอีก (รูปที่ ๒)

ตรงนี้ถ้านึกไม่ออกก็ลองนึกภาพการต้มน้ำในหม้ออะลูมิเนียมด้วยเตาแก๊ส โลหะอลูมิเนียมนั้นจะไม่เป็นอะไรตราบเท่าที่ระดับเปลวไฟนั้นต่ำกว่าระดับน้ำที่อยู่ในหม้ออะลูมิเนียม แต่ถ้าเราหม้ออะลูมิเนียมเปล่า ๆ ไปตั้งไฟบนเตาที่แรงเท่ากัน หม้อใบนั้นจะร้อนจัดจนอาจเกิดความเสียหายได้

รูปที่ ๒ อุณหภูมิที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของเปลวไฟที่เกิดจากเทียนไข (รูปจาก https://www.chemistryviews.org/details/ezine/1393371/Chemistry_of_the_Christmas_Candle__Part_2/)

เหตุการณ์เกิดขึ้นที่เตาเผาของหน่วยกลั่นน้ำมันดิบหลังจากโรงงานหยุดเดินเครื่องเพื่อทำการซ่อมบำรุงและตรวจสอบเป็นเวลา ๒๒ วัน และเริ่มเดินเครื่องใหม่ได้ ๖ วันก่อนที่จะเกิดเรื่องช่วงกะดึก ในขณะนั้นหน่วยผลิตกำลังเดินเครื่องที่กำลังการผลิต 450 m³/hr หรือ 73% ของกำลังการผลิตเต็มที่ โดยในช่วงเวลา 2.30 น พนักงานกะดึกพบว่าวาล์วควบคุมการไหล (control valve) ที่ทำหน้าที่ป้อนเชื้อเพลิงไปยังหัวเตาของเตาเผาและวาล์วอื่นอีกบางตัว ค้างอยู่ในตำแหน่งเปิดของระดับการเปิดครั้งสุดท้าย (คือพนักงานเห็นว่าวาล์วเปิดค้างอยู่ที่ค่าค่าหนึ่ง) จึงได้แจ้งให้ฝ่าย Instrument เข้ามาตรวจสอบ ซึ่งได้เข้ามาตรวจสอบเมื่อเวลาประมาณ 5.30 น หลังจากที่ตรวจสอบแล้วช่างจึงได้ทำการ reset "analogue control card" ทำให้วาล์วควบคุมปรับตัวเองเข้าไปอยู่ในตำแหน่งปลอดภัย (fail-safe position) ซึ่งสำหรับวาล์วควบคุมการไหลของเชื้อเพลิง ตำแหน่งปลอดภัยดังกล่าวก็คือตำแหน่ง "ปิด"

เตาเผานี้เป็นชนิด balanced draft furnace กล่าวคือจะรักษาความดันภายในให้ต่ำกว่าความดันบรรยากาศภายนอกเล็กน้อย ซึ่งทำได้ด้วยการดูดแก๊สไอเสียจากการเผาไหม้ออก การทำเช่นนี้จะทำให้อากาศไหลเข้าไปในตัวเตาเผา ในขณะที่แก๊สเชื้อเพลิงที่หัวเตาฉีดพ่นออกมา รวมทั้งเปลวไฟที่เกิดขึ้น จะคงอยู่ในตัวเตาเผา ในภารทำงานปรกติปริมาณออกซิเจนส่วนเกินจะอยู่ระหว่าง 2-3% แต่ในช่วงกะเช้าก่อนเกิดเหตุนั้นพบว่าอยู่ที่ 3-4% และในช่วงบ่ายที่เวลา 15.20 น พบว่าปริมาณออกซิเจนส่วนเกินลดเหลือ 0.2-1%

วาล์วควบคุมอัตราการไหลส่วนใหญ่ในโรงงานมักจะใช้แรงดันลมดันแผ่นไดอะแฟรมให้วาล์วเปิดหรือปิดต้านกับแรงสปริงที่คอยดันให้วาล์วปิดหรือเปิดถ้าไม่มีแรงดันลมมากระทำ (วาล์วควบคุมที่เป็น globe valve มักเป็นแบบนี้ ถ้าเป็น ball valve ก็มักจะใช้การดันกระบอกสูบ) รูปร่างหน้าตาและองค์ประกอบของวาล์วควบคุมที่มีโครงสร้างแบบ globe valve อ่านได้ในเรื่อง "วาล์วควบคุมอัตราการไหล(Control valve) MOMemoir : Sunday 5 February 2560"

ในการเลือกว่าจะให้แรงดันของสปริงดันให้วาล์วปิด แล้วให้แรงดันลมดันให้วาล์วเปิด (ที่เรียกว่า failure close หรือย่อว่า fc) หรือให้แรงดันสปริงดันให้วาล์วเปิด แล้วให้แรงดันลมดันให้วาล์วปิด (ที่เรียกว่า failure open หรือย่อว่า fo) ก็ต้องพิจารณาว่าถ้าหากโรงงานมีปัญหาเช่น ไฟฟ้าดับ ไม่มีอากาศอัดความดันในระบบ ตำแหน่งไหนของวาล์วจะทำให้โรงงานปลอดภัยที่สุด (fail safe position) ซึ่งโดยหลักก็คือ "Maximise cooling" และ "Minimise heating" กล่าวคือรักษาการทำงานของระบบหล่อเย็น และตัดการทำงานของระบบให้ความร้อน (หรือสารอันตรายต่าง ๆ) ดังนั้นถ้าเป็นกรณีของน้ำหล่อเย็น ก็จะเลือกใช้วาล์วชนิด failure open และถ้าเป็นไอน้ำหรือเชื้อเพลิงที่ส่งไปเผาในเตาเผา ก็จะเลือกใช้วาล์วชนิด failure close

เนื่องด้วยระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมในปัจจุบันจะเป็นระบบดิจิตอล (digital) แต่การทำงานของวาล์วควบคุมยังเป็นระบอนาล็อก (analogue) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวงจรที่ทำหน้าที่เปลี่ยนคำสั่งดิจิตอลให้เป็นสัญญาณควบคุมอนาล็อก และแปลงค่าอนาล็อกจากอุปกรณ์วัดให้เป็นค่าดิจิตอลที่คอมพิวเตอร์เข้าใจได้ ซึ่งในเหตุการณ์นี้อุปกรณ์ดังกล่าวก็คือ "analogue control card" ดังนั้นเมื่อช่างทำการ reset ""analogue control card"" จึงทำให้สัญญาณที่ส่งไปยังวาล์วควบคุมหายไป แรงดันของสปริงจึงดันให้วาล์วไปอยู่ในตำแหน่งที่ปลอดภัย ซึ่งในที่นี้คือตำแหน่งปิด

โอเปอร์เรเตอร์ในห้องควบคุมเห็นว่าวาล์วควบคุมการไหลเชื้อเพลิงปิดอยู่หลังจากผ่านไปแล้ว 6 นาที จึงได้ทำการเปิดวาล์วเชื้อเพลิงใหม่ผ่านระบบคอมพิวเตอร์ควบคุม และหลังจากนั้นประมาณ 3 นาทีก็เกิดการระเบิดขึ้นในเตาเผา ข้อมูลที่ระบบบันทึกไว้บอกว่าในช่วงเวลา 3 นาทีนั้นวาล์วเชื้อเพลิงเปิดได้ประมาณ 50% ในช่วงเวลาดังกล่าว LPG (แก๊สหุงต้มที่ประกอบด้วยโพรเพน 40.5% และบิวเทน 58.6% โดยที่เหลือเป็นไฮโดรคาร์บอนที่หนักกว่า) ที่ใช้ไปเชื้อเพลิงในเวลานั้นได้ไหลเข้าไปในเตาเผาประมาณ 155 กิโลกรัม

เตาเผาดังกล่าวจะมี pilot light ซึ่งก็คือหัวเตาเล็ก ๆ อยู่ในบริเวณหัวเตาใหญ่ ที่จะต้องจุด pilot light นี้ให้ติดก่อนที่จะเปิดหัวเตาใหญ่ ซึ่งเมื่อแก๊สที่ออกมากหัวเตาใหญ่พบกับเปลวไฟของ pilot light ที่จุดล่ออยู่ แก๊สนั้นก็จะลุกติดไฟทันที ในเหตุการณ์นี้เนื่องจากเตาเผาเป็นแบบเก่า ทำให้ไม่มีเครื่องวัดที่บ่งบอกว่า pilot light นั้นติดอยู่หรือไม่หลังจากที่แก๊สเชื้อเพลิงโดนตัดไป และโอเปอร์เรเตอร์ก็ไม่ได้ทำการตรวจสอบว่า pilot light นั้นติดอยู่หรือไม่ และไม่ได้ทำตามขั้นตอนการเริ่มเดินเครื่องเตาเผาอย่างถูกต้อง (ต้องมีการ purge ไล่แก๊สภายในเตาเผาออกก่อนด้วยเวลาที่นานพอ) ด้วยเหตุนี้เมื่อเปิดให้แก๊สไหลเข้าเตาเผาอีกครั้ง แก๊สจำนวนมากจึงไหลเข้าไปภายในเตาเผาโดยไม่เกิดการลุกไหม้ เกิดการสะสมจนมีความเข้มข้นสูงมากพอ และถูกจุดระเบิดด้วยท่อในเตาเผาที่ยังมีอุณหภูมิสูงอยู่ (อุณหภูมิที่ผิวท่อ ณ เวลานั้นสูงกว่า auto-ignition temperature ของแก๊สหุงต้ม)

(วิธีการหนึ่งที่ใช้ตรวจสอบว่า pilot light ลุกไหม้อยู่หรือไม่ก็คือการใช้ thermocouple วัดอุณหภูมิบริเวณหัว pilot light ค่าอุณหภูมิที่สูงแสดงว่ามีไฟลุกติดที่ตัว pilot light นั้น)