คู่มือการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน Hot Charge

กรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและอนุรกั ษพ์ ลงั งาน กระทรวงพลังงาน

ตัวอย่างการแทนคา่ สมการที่ใชใ้ นการวเิ คราะหส์ มดุลพลังงานของเตาอบเหล็ก

พลังงานขาเข้า สูตรคานวณ

พลังงานจากเชือเพลิง EFuel  Fuel x LHV

(แก๊สธรรมชาต)ิ EFuel :พลงั งานจากเชือเพลงิ [MJ]
:ปรมิ าณเชือเพลงิ ท่ีใช้ใน [หนว่ ยเชอื เพลิงใดก็ได้]
Fuel

LHV :คา่ ความร้อนเชอื เพลิงต่า [MJ/หน่วยเชือเพลิง]

EFuel  2,800 Nm3 x 31.68 MJ
Nm3
EFuel = 88,704.0 MJ

พลงั งานจากอากาศอุน่  EPreheat  mAir x Cp,Airx TPreheat  25o C

EPreheat :พลงั งานจากอากาศอุ่น [MJ]
mAir :ปริมาณอากาศอุ่น [Tonne]
CP,air :คา่ ความรอ้ นจาเพาะของอากาศอนุ่ เท่ากบั 1.03 kJ/kg-K
TPreheat :อุณหภมู อิ ากาศอุ่นหลังออกจาก Recuperator [oC]

 EPreheat  1.292 Tonne  kJ
  30,000 Nm3 x 1,000 Nm3  x 1.03 kg - K x 420 25 K

EFuel = 15,769.5 MJ

หมายเหต:ุ 1) ความหนาแนน่ ของอากาศที่ Normal Condition (1 atm, 0oC)

มคี ่าเทา่ กับ 1.292 kg/Nm3

2) ค่าความร้อนจาเพาะของอากาศอุน่ เท่ากับ 1.03 kJ/kg-K = 1.03

MJ/Tonne-K

พลังงานจากสเกล EScale  mScale x HScale

EScale :พลงั งานจากสเกล [MJ]
mScale :ปรมิ าณสเกล [Tonne] มคี ่าประมาณรอ้ ยละ 1-2 ของปรมิ าณ

เหลก็ แทง่ ที่ปอ้ นเข้าสู่เตา

HScale :คา่ ความร้อนจากการกอ่ สเกลเท่ากบั 4,816 kJ/kg

EScale  1.2 Tonne x 4,816 kJ
kg

EFuel = 5,779.2 MJ

หมายเหต:ุ 4,816 kJ/kg = 4,816 MJ/Tonne

-47-

กรมพฒั นาพลังงานทดแทนและอนุรกั ษพ์ ลังงาน กระทรวงพลังงาน

พลังงานขาออก สูตรคานวณ
พลังงานเขา้ สู่เหลก็
พลังงานเขา้ สไู่ อเสีย  QBillet  mBillet x CBillet x TBillet ,out  TBillet ,in

พลงั งานในส่วนอ่ืนๆ QBillet :พลงั งานเขา้ สูเ่ หลก็ [MJ]

mBillet :ปรมิ าณเหลก็ แท่งท่อี อกจากเตา [Tonne]

CBillet :ค่าความร้อนจาเพาะของเหล็กแท่งเท่ากบั 0.648 kJ/kg-K

TBillet,in :อณุ หภมู เิ หล็กแท่งทเ่ี ข้าสเู่ ตา [oC]

TBillet,out :อณุ หภมู ิเหล็กแทง่ ท่อี อกจากเตา [oC]

QBillet  98.8 Tonne x 0.648 kJ x1,050  30
kg - K

QBillet = 65,302.8 MJ

หมายเหตุ: 0.648 kJ/kg-K = 0.648 MJ/Tonne-K

 QEG  mEG x Cp,EGx TEG  25o C

QEG :พลังงานเข้าสู่ไอเสยี [MJ]

mEG :ปรมิ าณไอเสีย [Tonne]

คานวณโดยประมาณไดจ้ าก mEG  mFuel  mAir

โดยท่ี mFuel เทา่ กับมวลของเชือเพลิง [Tonne]

mEG   2,800 Nm3 x0.8386 kg    30,000 Nm3 x1.292 kg 
Nm3 Nm3
mEG = 41,108.1 kg = 41.108 Tonne

CP,EG :ค่าความรอ้ นจาเพาะของไอเสยี เทา่ กบั 1.07 kJ/kg-K

TEG :อณุ หภมู ิไอเสยี ที่ออกจากเตา [oC]

 QEG kJ
 41.108 Tonne x 1.07 kg - K x 780  25 K

QEG = 33,209.2 MJ

หมายเหต:ุ 1) ความหนาแน่นของแก๊สธรรมชาติที่ Normal Condition (1 atm, 0oC)

มีคา่ ประมาณ 0.8386 kg/Nm3 ขนึ กบั องค์ประกอบของแกส๊ ธรรมชาติ

2) คา่ ความร้อนจาเพาะไอเสยี เทา่ กับ 1.07 kJ/kg-K = 1.07 MJ/Tonne-K

   QOther  EFuel  EPreheat  EScale  QBillet  QEG

QOther  88,704.0  15,769.5  5,779.2  65,302.8  33,209.2

QOhter = 11,740.7 MJ

-48-

กรมพัฒนาพลงั งานทดแทนและอนรุ กั ษพ์ ลังงาน กระทรวงพลังงาน

สรปุ สมดุลพลังงานของเตาอบเหล็กตอ่ การทางาน 1 ชวั่ โมง

พลงั งานขาเขา้ MJ MJ % พลังงานขาออก MJ MJ %

พลงั งานจากเชือเพลงิ 88,704.0 Tonne 80.5 พลงั งานเข้าสู่เหลก็ 65,302.8 Tonne 59.2
พลงั งานจากอากาศอ่นุ 15,769.5 14.3 พลังงานเข้าสู่ไอเสยี 33,209.2 30.1
พลังงานจากสเกล 5,779.2 897.8 5.2 พลงั งานในสว่ นอ่นื ๆ 11,740.7 661.0 10.6
รวม 110,252.7 100.0 รวม 110,252.7 100.0
159.6 336.1

58.5 118.8

1,115.9 1,115.9

หมายเหตุ: คดิ เทียบกับปริมาณผลิตภัณฑ์ (เหลก็ แทง่ ท่ีออกจากเตา) ที่ผลิตได้ 98.8 Tonne

รูปที่ ก.2 Sankey diagram ของเตาอบเหล็กตอ่ การทางาน 1 ช่วั โมง

-49-

กรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและอนุรกั ษพ์ ลงั งาน กระทรวงพลงั งาน

ภำคผนวก ข ตัวยอ่ และควำมหมำย

ตารางที่ ข.1 ตัวย่อและควำมหมำย

ตัวย่อ ควำมหมำย
EAF Electric Arc Furnace เตาหลอมเหล็กดว้ ยไฟฟ้า
LF Ladle Furnace เตาปรับปรงุ คณุ ภาพนาเหล็ก
CCM Continuous casting machine เครื่องหล่อเหล็กแบบต่อเนือ่ ง
Carter เครอ่ื งหล่อเหลก็
Strands แท่นหล่อนาเหล็กจากเครื่องหลอ่ เหลก็ แบบต่อเน่ือง
EBT Eccentric Bottom Tapping การเทนาเหล็กทางด้านลา่ งของเตาหลอม
เหล็กด้วยไฟฟ้า
Tap to Tap time ระยะเวลาในการหลอมเหล็กในเตาหลอมไฟฟา้ จนเป็นนาเหล็กและเทเข้า
สู่เบ้ารบั นาเหลก็ ในแตช่ ่วงท่ีดาเนินการ
Scrap เศษเหลก็
Scrap Charge การปอ้ นเศษเหลก็ เข้าเตาหลอมเหลก็ ด้วยไฟฟา้
RHF Reheating furnace เตาอบเหลก็ รอ้ น
Rolling Mill โรงรีดเหล็ก
Molten Metal นาเหล็กหลอมเหลว
Pig Iron เหลก็ ปกิ
Hot Briquette Iron เหล็กพรุนอัดก้อน
Billet เหล็กแท่งเลก็
Bloom เหลก็ แทง่ ใหญ่
Beam Blank เหลก็ แทง่ ใหญ่ท่ีมักใชส้ าหรับการทาเหล็กโครงสร้าง
Re-bars Reinforcing concrete bar เหล็กเสน้ เสรมิ คอนกรีต
Wire Rods เหลก็ ลวด
Sections เหล็กรปู พรรณรดี ร้อน

-50-

กรมพฒั นาพลังงานทดแทนและอนุรกั ษพ์ ลงั งาน กระทรวงพลงั งาน

เอกสำรอำ้ งองิ

1) “Steel Production – Energy Efficiency Working Group,” The European Steel Association
(EUROFER), EU, 2014.

2) “Japanese Technologies for Energy Savings/GHG Emissions Reduction,” New Energy
and Industrial Technology Development (NEDO), Japan, 2008.

3) “Available and Emerging Technologies for Reducing Greenhouse Gas Emissions from
the Iron and Steel Industry,” U.S. Environmental Protection Agency (USEPA), USA, 2012.

4) “Energy Efficiency Improvement and Cost Saving Opportunities for the U.S. Iron and
Steel Industry,” Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Lab, USA, 2010.

5) “EAF Fundamentals,” Eugene Pretorius and Helmut Oltmann, Process Technology
Group – LWB Refractories, Jeremy Jones, Nupro Corporation.

6) “https://webbook.nist.gov/,” the NIST Chemistry WebBook.
7) “Improved EAF Process Control Using On-Line Offgas Analysis – OFFGAS,” Final Report,

European Commission, European Research Area, 2011.

-51-

กรมพฒั นาพลงั งานทดแทนและอนรุ กั ษ์พลงั งาน (พพ.)
เลขที่ 17 ถนนพระราม 1 แขวงรองเมอื ง เขตปทุมวัน กทม .10330

โทร .02-223-0021-9, 02-223-2593-5, 02-222-4102-9
โทรสาร 02-225-3785

www.dede.go.th, e-mail: [email protected]