วิธีการอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็ก

1. วิธีการอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็กวิธีการอนุรักษ์พลังงานในอุตสาหกรรมเหล็ก หิน นววงศ์ กรรมการบริหารสถาบันพลังงานเพื่ออุตสาหกรรม สภาอุตสาหกรรมแห่งประเทศไทย ที่ปรึกษา สถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย 21 พฤศจิกายน 2550

2. Contents • ภาพรวมอุตสาหกรรมเหล็ก • กระบวนการผลิตและเทคโนโลยี • ตัวชี้วัดเชิงเปรียบเทียบการใช้พลังงานในการผลิต • เทคนิคและมาตรการอนุรักษ์พลังงาน • ตัวอย่างโครงการลดการใช้พลังงาน

3. อุตสาหกรรมเหล็กไทยขยายตัวเฉลี่ย 16% ต่อปี ตั้งแต่หลังวิกฤตเศรษฐกิจ Thailand steel consumption (Million tonnes) Source : ISIT

4. อุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่องอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่อง • Total consumption in 2006 = 12.59 million tonnes • Consumption per capita in 2006 = 200 kg • Ratio of long : flat steel consumption = 40 : 60 • Consumption by downstream sector - Construction 60% - Automotive 12% - Industrial 11% - Appliance 8% - Packaging 5% - Other 4% 4 Source : ISIT

5. โครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจรโครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจร

6. โครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจรโครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจร

7. โครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจรโครงสร้างการผลิตเหล็กครบวงจร

8. ความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่องความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่อง อุตสาหกรรมก่อสร้าง Major products: Applications Long • Section • Wire rod • Bar • Support structures • Pre-stressed concrete strands and wires • Welding electrodes • Wire mesh/fence • Steel ropes เหล็กก่อสร้าง รูปพรรณขนาดใหญ่ Galvanized Steel U-Channel • Reinforcement Flat • Galvanized sheet • Other coated metal and color sheets Galvanized Steel Panels • Furniture • Pipes/conducts • Pipes • Sections (e.g., C-sections)

9. ความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่องความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่อง อุตสาหกรรมยานยนต์ Major products: Applications • Exterior body panels • Un-exposed body panels • Chassis *Flat • Chassis of Heavy Commercial Vehicles • Fasteners • Forged Components **Long * Coated, Cold rolled, Hot rolled ** Sections, Wire rod, Bar

10. ความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่องความเชื่อมโยงระหว่างอุตสาหกรรมเหล็กกับอุตสาหกรรมต่อเนื่อง อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า Major products: Applications เหล็กแผ่นรีดเย็น เหล็กแผ่นรีดร้อน • Body panels for refrigerators, ACs, washing machines, microwaves • Inside panels for refrigerators, ACs, washing machines, microwaves *Flat • Motors, compressors, transformers เหล็กแผ่นเคลือบ / เหล็กแผ่นทาสี

11. Contents • ภาพรวมอุตสาหกรรมเหล็ก • กระบวนการผลิตและเทคโนโลยี • ตัวชี้วัดเชิงเปรียบเทียบการใช้พลังงานในการผลิต • เทคนิคและมาตรการอนุรักษ์พลังงาน • ตัวอย่างโครงการลดการใช้พลังงาน

12. ประเภทผลิตภัณฑ์และกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมเหล็กประเภทผลิตภัณฑ์และกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมเหล็ก

13. ผลิตภัณฑ์เหล็กเส้น (rebar) และเหล็กรูปพรรรณรีดร้อน (hot rolled section) เหล็กเส้นข้ออ้อย เหล็กเส้นกลม เหล็กแท่งเล็ก Hot-rolled เศษเหล็ก เหล็กรูปพรรณขนาดเล็ก

14. ผลิตภัณฑ์เหล็กเส้น (rebar) และเหล็กรูปพรรรณรีดร้อน (hot rolled section) เหล็กแท่งเล็ก Hot-rolled เหล็กลวด เศษเหล็ก

15. Wire rod Reinforced steel bar, steel bar

16. ผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดร้อนผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดร้อน 1100-1250 oC 550-710 oC Remark : แผ่นเหล็กจะมีสีเทาดำ จึงเรียกว่า Black coil

17. ผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดเย็นผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นรีดเย็น เหล็กแผ่นรีดเย็น เหล็กแผ่นรีดร้อน

18. ผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นชุบสังกะสีผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นชุบสังกะสี การผลิตเหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (HDG) ใช้เหล็กแผ่นรีดเย็นเป็นวัตถุดิบตั้งต้น และทำการขจัดสิ่งสกปรก และล้างน้ำมันออก แล้วจึงผ่านเหล็กแผ่นเข้าสู่อ่างสังกะสีหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิ ประมาณ 465 °C เพื่อทำการเคลือบผิว และถ้าเป็นการผลิตเหล็กกัลวานีลจะมีเตาอบติดตั้งเพิ่มเติมในสายการผลิต

19. ผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นเคลือบดีบุก และเหล็กแผ่นเคลือบโครเมียมออกไซด์ การใช้งานเหล็กแผ่นเคลือบดีบุกและเหล็กแผ่นเคลือบโครเมียมออกไซด์

20. ท่อเหล็ก

21. Contents • ภาพรวมอุตสาหกรรมเหล็ก • กระบวนการผลิตและเทคโนโลยี • ตัวชี้วัดเชิงเปรียบเทียบการใช้พลังงานในการผลิต • เทคนิคและมาตรการอนุรักษ์พลังงาน • ตัวอย่างโครงการลดการใช้พลังงาน

22. ข้อมูลอุตสาหกรรมเหล็กเชิงเปรียบเทียบ (Benchmarking) การหลอมเศษเหล็ก - billet 2 1 2 3 การหลอมเศษเหล็ก - slab 3 หมายเหตุ: 1 Team analysis, 2 World Steel Dynamic, 3 Company report

23. ข้อมูลอุตสาหกรรมเหล็กเชิงเปรียบเทียบ (Benchmarking) การอบบิลเล็ต 3 2 1 *** *** Hot chargingเป็นการนำบิลเล็ตจากการหล่อ ซึ่งยังคงมีอุณหภูมิสูงอยู่เข้าไปในเตาอบ ดังนั้นปริมาณพลังงานที่ใช้จึงต่ำกว่าการอบบิลเล็ตตั้งแต่ที่อุณหภูมิห้อง การอบแสลป 1 4 4 หมายเหตุ: 1. Team analysis, 2 World Steel Dynamic, 3 Company report 4 EnergyandEnvironmentalProfileofthe U.S. IronandSteelIndustry, U.S. DepartmentofEnergy

24. Contents • ภาพรวมอุตสาหกรรมเหล็ก • กระบวนการผลิตและเทคโนโลยี • ตัวชี้วัดเชิงเปรียบเทียบการใช้พลังงานในการผลิต • เทคนิคและมาตรการอนุรักษ์พลังงาน • ตัวอย่างโครงการลดการใช้พลังงาน

25. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 1 การลดลมรั่ว • ข้อคิด: เป็นสิ่งที่ทุกคนรู้อยู่แล้ว แต่ก็ยังคงมีการรั่วของลมอัดในโรงงานค่อนข้างสูง เป็นมาตรการลงทุนต่ำ ผลตอบแทนสูง • จุดที่ควรสนใจ: ข้อต่อโดยเฉพาะอย่างยิ่ง quick coupling อุปกรณ์ควบคุมลม อุปกรณ์ใช้ลม

26. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 1 การลดลมรั่ว ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง การติดตั้ง Solinoid Valveควบคุมอากาศอัด การรั่วไหลของอากาศอัด

27. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 1 การลดลมรั่ว ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง การปรับปรุงซ่อมแซมปืนลมและจุดรั่วไหลต่างๆ การสูญเสียพลังงานในระบบอัด

28. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 1 การลดลมรั่ว ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง การใช้มอเตอร์กวนแทนลมอัด การใช้ลมอัดกวนปูนผสม

29. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 2 การเลือกอุปกรณ์จ่ายลมที่เหมาะสม • ใช้ปืนลมแทนสายยาง: การใช้”ปืนลม”จะควบคุมการจ่ายลมได้ดีกว่า การใช้”สายยาง+บอลวาล์ว” • เลือกขนาดรูจ่ายให้เหมาะสม: รูจ่ายขนาด 3 มม เพียงพอสำหรับงานแทบทุกชนิด

30. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 3การควบคุมการใช้ลมอัดเท่าที่จำเป็น • การใช้ลมอัดเป่าทำความสะอาดหรือเป่าแห้ง หลายแห่งใช้ท่อเปิด และจ่ายลมตลอดเวลาที่เครื่องจักรทำงาน • ควรติดตั้งโซลีนอยด์วาล์ว ให้จ่ายเฉพาะเมื่อจำเป็น และ เมื่อมีชิ้นงานเท่านั้น

31. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 4การลดหรืองดการใช้ลมอัดที่ไม่จำเป็น • ก่อนแก้ไข: ใช้ลมอัดเป่าไล่ฝุ่นและน้ำออกจากชิ้นงานก่อนผ่าน Photocell • หลังแก้ไข: เจาะรูก้นรางนำเหล็ก ให้ฝุ่นและน้ำตกลงไปเอง จึงไม่ต้องใช้ลมเป่า

32. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 5 การควบคุมการระบายน้ำออกจาก Intercooler • ก่อนแก้ไข: เซาะร่องวาล์วให้น้ำไหลออกตลอดเวลา และมีอากาศปนออกไปด้วย! • ควรแก้ไข: ติดตั้ง Auto drain ให้ระบายน้ำออกไปเพียงอย่างเดียว

33. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 6การควบคุมการทำงาน Load/unload ของคอมเพรสเซอร์ • FACT: คอมเพรสเซอร์แบบสกรู Unload power = 20-60% load power • วิธีแก้ไข: จัดการทำงานของคอมเพรสเซอร์ และ เชื่อมต่อระบบท่อเข้าด้วยกัน เพื่อไม่ให้มีการทำงาน unload 2 เครื่องพร้อมกัน

34. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 7การติดตั้ง VSD ควบคุมการทำงาน • การปรับปริมาณการจ่ายลมของคอมเพรสเซอร์โดยวิธี unload เป็นวิธีที่สิ้นเปลืองพลังงาน เนื่องจากในขณะที่คอมเพรสเซอร์ทำงาน unload ก็ยังคงกินกำลังไฟฟ้า • แนวทางประหยัดพลังงาน คือ การติดตั้ง VSD ให้ทำการปรับความเร็วรอบคอมเพรสเซอร์ให้สอดคล้องกับปริมาณความต้องการลม ซึ่งการปรับความเร็วรอบจะมีผลให้สิ้นเปลืองกำลังไฟฟ้าลดลงตามส่วนด้วย จึงไม่เกิดการสูญเปล่าจากการทำงาน unload • ในกรณีที่โรงงานมีเครื่องคอมเพรสเซอร์หลายตัว อาจจะติดตั้ง VSD ให้กับเครื่องคอมเพรสเซอร์เพียงหนึ่งหรือสองตัวก็เพียงพอแล้ว

35. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 8 การจัดการระบบลมอัดในช่วงความต้องการลมอัดน้อย • ปัญหา: ถ้าเดินเครื่องเหมือนเวลาปกติ คอมเพรสเซอร์จะทำงานที่ unload มาก • วิธีแก้ไข: จัดการเดินเครื่องคอมเพรสเซอร์ที่เล็กที่สุด เท่าที่ยังสามารถจ่ายลมอัดให้ตามที่ต้องการได้

36. 1. การอนุรักษ์พลังงานในระบบลมอัด มาตรการที่ 9ลดความดันลมลง • เมื่อความต้องการลมอัดน้อย ทั้งนี้เนื่องจากในขณะที่ความต้องการลมน้อย การสูญเสียความดันในระบบท่อจ่ายลมน้อย • ไม่จำเป็นต้องเผื่อความดันลมในท่อมาก ซึ่งนอกจากจะช่วยลดความสิ้นเปลืองพลังงานของตัวคอมเพรสเซอร์เองโดยตรงแล้ว ยังช่วยลดการสูญเสียลมเนื่องจากการรั่วไหลในระบบท่ออีกด้วย

37. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 1การควบคุมการเผาไหม้ • จุดที่ควรสนใจ: การควบคุมปริมาณอากาศเผาไหม้ การอุ่นน้ำมัน การควบคุมความดันของลมพ่นฝอย และ การบำรุงรักษาหัวเผา • วิธีดำเนินการ: ตรวจวัดด้วยเครื่องมือวิเคราะห์แก๊ส ติดตามดูจากอุปกรณ์แสดงผล และ สังเกตด้วยสายตา

38. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 2การปรับปรุงฉนวน • จุดที่ควรสนใจ: การปรับปรุงฉนวนเตา • แนวคิด: สภาพฉนวนเตาที่ใช้อยู่ในปัจจุบันออกแบบในสมัยที่ราคาพลังงานค่อนข้างถูก จึงมักจะกันความร้อนไม่ดีเท่าที่ควร

39. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 3การควบคุมการทำงานของหัวเผา • จุดที่ควรสนใจ: สำหรับเตาเผาที่ไม่ได้ทำงาน อย่างต่อเนื่อง • แนวคิด: หยุดการทำงานของหัวเผาบางตัว ก่อนถึงเวลาหยุดการทำงานของเตา เช่น หยุดการทำงานของหัวเผาใน Preheat zone

40. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 4การควบคุมความดันในเตา damper/inverter • จุดที่ควรสนใจ: โดยปกติเตาเผามีช่องเปิดซึ่งทำให้เกิดการรั่วไหลของอากาศเย็นภายนอก(เข้า)หรือแก๊สร้อนภายใน(ออก) • แนวคิด: ควบคุมความดันในเตาให้ใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศให้มากที่สุด เพื่อลดการรั่ว โดยใช้ Damper/inverter

41. ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง ปิดหัวเผาก่อนหยุดงาน 1 ชั่วโมง

42. ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง การลดขนาดช่องเปิดชิ้นงานที่ออกจากเตาอบ

43. ก่อนปรับปรุง หลังปรับปรุง อุ่นน้ำมันด้วยไอเสียก่อนปล่อยทิ้ง

44. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 5การนำความร้อนกลับคืนมาใช้อุ่นอากาศ/อุ่นน้ำมัน/อุ่นชิ้นงาน/Absorption chiller • FACT: การสูญเสียพลังงานของเตาเผาไปกับแก๊สไอเสียขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของไอเสียที่ปล่อยทิ้ง • แนวคิด: ควรนำความร้อนจากแก๊สไอเสียกลับมาใช้ให้มากที่สุด ตราบเท่าที่อุณหภูมิยังสูงกว่าจุดน้ำค้างของไอกรด ในไอเสีย

45. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 6การควบคุมน้ำระบายความร้อนในเตา • FACT: การระบายความร้อนเกินความจำเป็น สูญเสียทั้งพลังงานความร้อนและกำลังของปั๊ม • แนวคิด: ควบคุมการระบายความร้อนเท่าที่จำเป็นโดยดูที่ load ของเตาและอุณหภูมิของน้ำกลับ

46. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 7การป้อนเหล็กเข้าเตาที่อุณหภูมิสูง แนวคิด: สำหรับโรงงานที่มีเตาหลอม ควรหาทางป้อนเหล็กเข้าเตาเผาที่อุณหภูมิสูงที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อลดการใช้เชื้อเพลิงของเตาเผา

47. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 8การลดช่องเปิดเตา เพื่อลดการแผ่รังสีความร้อน • FACT: ช่องเปิดเตาเป็นแหล่งสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีความร้อนสูงมาก เนื่องอุณหภูมิในเตาเผาสูงมาก • แนวคิด: ลดขนาดช่องเปิดเตาเช่น ช่องทางเข้าออกของชิ้นงาน ให้เหลือเท่าที่จำเป็น

48. 2. การอนุรักษ์พลังงานในเตาเผา(Reheating furnaces) มาตรการที่ 9การควบคุมไอเสียด้วย damper แทนพัดลมดูดไอเสีย แนวคิด: ในช่วงที่ load ต่ำ การปล่อยไอเสียโดยการดูดของปล่องไอเสียและควบคุมด้วย damper ก็เพียงพอแล้ว ไม่จำเป็นต้องใช้’พัดลมดูด+damper’

49. 3. การอนุรักษ์พลังงานของ Cooling Tower มาตรการที่ 1การควบคุมการทำงานให้เหมาะกับภาระการระบายความร้อน • ควรมีอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมิของน้ำระบายความร้อน ซึ่งเมื่อได้อุณหภูมิตามความต้องการแล้ว ต้องลดการทำงานของ cooling tower ลง • หรือติดตั้ง VSD เพื่อลดความเร็วรอบของพัดลมลง การควบคุมเช่นนี้จะช่วยลดการใช้พลังงานในช่วงอากาศเย็น เช่น ฤดูหนาวหรือการทำงานตอนกลางคืน เป็นต้น

50. 3. การอนุรักษ์พลังงานของ Cooling Tower มาตรการที่ 2การทำความสะอาดแผ่นกรุ • ปัญหาทั่วไป: แผ่นกรุสกปรกทำให้การกระจายน้ำไม่ดี หรือ มีช่องเปิดทำให้การกระจายลมไม่ดี • แนวทางแก้ไข: ทำความสะอาดแผ่นกรุหรือรูจ่ายน้ำ(เพื่อให้กระจายน้ำดีขึ้น) และซ่อมแซมหรือปิดช่องเปิดที่ลมรั่ว(เพื่อให้กระจายลมดีขึ้น)