ขอกล่าวสวัสดีท่านผู้อ่านบทความวารสาร Chem’s talk ฉบับ ไตรมาสที่ 1 ประจำปี 2566 ทุกคน ในปีนี้เราจะได้พบกัน ทุก ๆ 3 เดือนเช่นเคย เพื่อ Update บทความใหม่ ๆ ที่น่าติดตามกันตลอดปีนะครับ สำหรับวารสารฉบับนี้มีบทความเพื่อนำไปใช้กับงานในส่วนของการจัดส่งเคมีภัณฑ์ให้กับโรงไฟฟ้า ในหัวข้อ “การส่งมอบ กรดไฮโดรคลอริกให้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา สปป.ลาว” ซึ่งมาพร้อมกับเนื้อหาและวิธีการสำคัญในการส่งออกสารเคมี สำหรับนักเคมีโรงไฟฟ้าเรามีบทความที่เกี่ยวกับ ระบบ RO-CEDI ภายใต้หัวข้อ “การตรวจติดตามประสิทธิภาพระบบ RO-CEDI โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2” ซึ่งเป็นระบบที่สำคัญเป็นอันดับต้น ๆ ของโรงไฟฟ้า ในลำดับถัดไปพบกับหัวข้อ “ลิเทียมแบตเตอรี่ พลังงาน” ซึ่งช่วยให้เห็นความสำคัญของแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้องต่อการแก้ไขปัญหาสภาวะอากาศแปรปรวน และในหัวข้อสุดท้ายนั้นผม ขอนำเสนอ “Non-Chemicals Treatment Program in cooling water System” ซึ่งเป็นการนำเทคโนโลยีต่าง ๆ มาใช้เพื่อ แก้ปัญหาในระบบหอหล่อเย็นรวมไปถึงข้อดีและขีดจำกัดของวิธีการต่าง ๆ สุดท้ายนี้ ในสถานการณ์ฝุ่น PM2.5 และอากาศที่ร้อน เราจึงต้องใส่ใจที่จะใส่หน้ากากอนามัยและคอยตรวจเช็คสุขภาพ ร่างกายของตัวเองให้ปลอดภัยจากการเป็นลมแดด หรือ Heat Stroke โดยการอยู่กลางแจ้งให้น้อยที่สุดรวมถึงดื่มน้ำเปล่าอย่าง สม่ำเสมอ แล้วพบกันใหม่ในฉบับหน้าครับ ณัฏฐ์คเณศ วุฒิกุลกรนันท์ บรรณาธิการ
13 ลิเทียมแบตเตอรี่พลังงานทางเลือก หรือทางที่ใช่ 23 Non-Chemicals Treatment Program in cooling water System -Contents01 การส่งมอบกรดไฮโดรคลอริกให้กับ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา สปป.ลาว 07 การตรวจติดตามประสิทธิภาพระบบ RO-CEDI โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 January-March 2023
การส่งมอบกรดไฮโดรคลอริกให้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา สปป.ลาว ตามที่ กฟผ. มีสัญญาการบริการในงาน เดินเครื่องและบำรุงรักษาระยะยาว (Operation and Maintenance Agreement) กับโรงไฟฟ้า พลังความร้อนลิกไนต์หงสา ของบริษัท ฟฟ้าหงสา จำกัด (HPC) ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองหงสา แขวงไซยะบุรี สาธารณรัฐประชาธ ิปไตยประช าชนล าว (สปป.ลาว) ซึ่งตามสัญญาดังกล่าว ฝ่ายเคมี เป็นผู้ให้บริการด้านเคมีภัณฑ์ที่ใช้ปรับปรุงคุณภาพ น้ำในกระบวนการผลิตกระแสไฟฟ้า สำหรับในฉบับนี้ จะกล่าวถึงการส่งมอบ เคมีภัณฑ์กรดไฮโดรคลอริก (Hydrochloric acid, ซึ่งจัดเป็นวัตถุอันตรายให้โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ลิกไนต์หงสา โดยครอบคลุมทั้งรายละเอียด ในการส่งออกจากประเทศไทย และการนำเข้า สปป.ลาว กรดไฮโดรคลอริก กรดไฮโดรคลอริก (Hydrochloric acid, HCl) ที่ส่งมอบให้โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา เป็นเคมีภัณฑ์ที่ผลิตในประเทศ มีลักษณะเป็น ของเหลว อ้างอิงตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ อุตสาหกรรม เลขที่ มอก.217-2556 ชั้นคุณภาพ 1 ใช้งานในการฟื้นฟูสภาพ (Regenerate) Cation Exchange Resin ในร ะ บ บ ผ ล ิ ต น ้ ำ บ ร ิ ส ุทธิ์ มีรายละเอียดดังนี้ รูปที่ 1 กรดไฮโดรคลอริก ตารางที่ 1 เอกสารความปลอดภัยกรดไฮโดรคลอริก สูตรโมเลกุล HCl CAS Number 7647-01-0 UN Number 1789 Transport in Bulk Fixed Tank ชนิด LB4N กฎหมายควบคุม จัดเป็น วัตถุอันตรายชนิดที่ 3 ตามพระราชบัญญัติวัตถุอันตราย พ.ศ.2535 (ที่ความเข้มข้นตั้งแต่ ร้อยละ 15 โดยน้ำหนัก (w/w) เป็นต้นไป) หน่วยงานที่ รับผิดชอบ กรมโรงงานอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม ตามพระราชบัญญัติวัตถุอันตราย พ.ศ.2535 แบ่งประเภทวัตถุอันตราย ตามความจำเป็น แก่การควบคุม เป็น 4 ชนิด โดยกรดไฮโดรคลอริก (HCl) จัดเป็นวัตถุอันตรายชนิดที่ 3 ซึ่งกำหนดให้ใน การนำเข้า และส่งออก ต้องได้รับใบอนุญาตจาก พนักงานเจ้าหน้าที่ก่อน ซึ่งในที่นี้คือกรมโรงงาน อุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม นอกจากนี้ กรดไฮโดรคลอริก (HCl) ยังจัดอยู่ ในรายการสารเคมีที่ปรากฏอยู่ในบัญชีแนบท้าย อนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการต่อต้าน การลักลอบค้ายาเสพติดและวัตถุที่ออกฤทธิ์ ต่อจิตและประสาท ค.ศ.1988 เนื่องจากสามารถ นำไปใช้ในการผลิตยาเสพติดได้ ดังนั้นจึง ดำเนินการต้องแจ้งข้อมูลก่อนการส่งออก (Pre-Export Notification) ให้ประเทศปลายทาง อนุมัติก่อนการส่งออก 1
รูปที่ 2 Flow chart การขออนุญาต นำเข้า – ส่งออก กรดไฮโดรคลอริก จากประเทศไทยสู่ สปป.ลาว การส่งออกกรดไฮโดรคลอริกจากประเทศไทย 1. การยื่นข้อหารือเคมีภัณฑ์ การตรวจสอบประเภทวัตถุอันตรายของ สารเคมี สามารถยื่นข้อหารือเคมีภัณฑ์กับ กองบริหาร จัดการวัตถุอันตราย กรมโรงงานอุตสาหกรรม ผ่านทาง เว็บไซต์ http://haz3.diw.go.th/hazvk/ โดยข้อมูลที่ใช้ในการยื่นข้อหารือเป็นข้อมูล ชื่อเคมีภัณฑ์, Cas No., ส่วนผสมและสัดส่วนที่ ครบ 100%, บริษัทผู้ผลิต และประเทศผู้ผลิต ซึ่งเป็นรายละเอียดที่ระบุอยู่ในเอกสาร Safety Data Sheet (SDS) ของเคมีภัณฑ์ซึ่งแผนกบริหาร เคมีภัณฑ์เป็นผู้ดำเนินการในขั้นตอนนี้ รูปที่ 3 เว็บไซต์ระบบยื่นข้อหารือเคมีภัณฑ์ 2. การขอใบอนุญาตส่งออกวัตถุอันตราย (วอ.5) เนื่องด้วยกรดไฮโดรคลอริก (HCl) จัดเป็น วัตถุอันตรายชนิดที่ 3 ตามพระราชบัญญัติวัตถุ อันตราย พ.ศ.2535 ซึ่งหน่วยงานที่รับผิดชอบคือ กรมโรงงานอุตสาหกรรม ดังนั้น ในการส่งออก เคมีภัณฑ์ไปยัง สปป.ลาว เพื่อส่งมอบให้โรงไฟฟ้า พลังความร้อนลิกไนต์หงสา จะต้องยื่นขอใบอนุญาต ส่งออกวัตถุอันตราย (วอ.5) ต่อกรมโรงงาน อุตสาหกรรม ซึ่งเอกสารหลักฐานประกอบการยื่น คำขออนุญาตส่งออก มีดังนี้ 1)คำขออนุญาตส่งออกวัตถุอันตราย ตามแบบ วอ.5 2) หนังสือมอบอำนาจ 3)สำเนาใบสำคัญการขึ้นทะเบียนวัตถุอันตราย 4)สำเนาใบอนุญาต (ผลิตหรือนำเข้าหรือมีไว้ใน ครอบครองฯ) วัตถุอันตราย 5) เอกสารแสดงข้อมูลความปลอดภัยของวัตถุ อันตราย (SDS) ที่ออกโดยบริษัทผู้ผลิตที่เป็น ปัจจุบันหรือล่าสุด 6)แผนที่สังเขปแสดงสถานที่เก็บรักษาวัตถุ อันตรายและบริเวณข้างเคียง 7)แผนผังการจัดเก็บวัตถุอันตรายภายในหรือ นอกอาคาร ที่ใช้เป็นสถานที่เก็บรักษาวัตถุ อันตราย 8)กรณีเป็นโรงงาน ให้แนบหลักฐานการเป็น โรงงานตามกฎหมาย 9)สำเนาหนังสือสำนักควบคุมวัตถุอันตราย เรื่อง การแจ้งมีบุคลากรเฉพาะรับผิดชอบการ เก็บรักษาวัตถุอันตรายที่กรมโรงงาน อุตสาหกรรมรับผิดชอบ (ถ้ามี) 10) เอกสารแสดงลักษณะภาชนะบรรจุที่จะใช้ และการหุ้มห่อหรือผูกมัดภาชนะบรรจุวัตถุ อันตราย 2
11) หลักฐานแสดงการรับครอบครองวัตถุ อันตราย (สัญญาเช่า/ หนังสือยินยอมให้ใช้ สถานที่เก็บ) หรือ สำเนาใบอนุญาตมีไว้ใน ครอบครองซึ่งวัตถุอันตราย ระยะเวลาที่กรมโรงงานอุตสาหกรรมใช้ ในการพิจารณาเอกสารกรณีการขออนุญาตใหม่ ใช้เวลา 15 วันทำการ ส่วนในกรณีขอต่ออายุ จะใช้ เวลา 3 – 5 วันทำการ โดยหน่วยงานสามารถยื่น เอกสารขอต่ออายุใบอนุญาตได้ก่อนวันที่ใบอนุญาต หมดอายุ โดยใบอนุญาตมีอายุการใช้งานไม่เกิน 3 ปี นับตั้งแต่วันที่ออกใบอนุญาต และมีค่าธรรมเนียม 3,000 – 20,000 บาท ในขั้นตอนการขออนุญาตส่งออกนี้หน่วยงาน ที่รับผิดชอบในการดำเนินการคือ แผนกออกของ ทั่วไป (หอท-ห.) กองจัดซื้อจัดจ้างต่างประเทศ เชื้อเพลิง ธุรกิจเกี่ยวเนื่องและออกของ ฝ่ายจัดซื้อ จัดจ้างและบริหารพัสดุ 3. แจ้งข้อมูลก่อนการส่งออก (ระบบ PEN) ข้อกำหนดตามอนุสัญญาสหประชาชาติว่า ด้วยการต่อต้านการลักลอบค้ายาเสพติดและวัตถุ ที่ออกฤทธิ์ต่อจิตประสาท ค.ศ.1988 กำหนดว่า สารเคมีที่สามารถนำไปใช้ในการผลิตยาเสพติด ต้องแจ้งข้อมูลการนำเข้าล่วงหน้าไปยังประเทศ ผู้นำเข้าปลายทาง เพื่อพิจารณาก่อนการส่งออก (Pre-Export Notification: PEN) ซึ่งการส่งออก กรดไฮโดรคลอริกจากประเทศไทยไปยัง สปป.ลาว ในส่วนของ กฟผ. นั้น แผนกออกของทั่วไป (หอท-ห.) เป็นผู้ดำเนินการยื่นเอกสารแจ้งข้อมูลใน ระบบ PEN จากนั้นกรมโรงงานอุตสาหกรรมจะแจ้ง ไปยังสำนักงาน ป.ป.ส. เพื่อประสานหน่วยงาน ประเทศผู้นำเข้าปลายทาง ขอความยินยอมให้ ส่งออกภายใน 7 วันทำการ นับตั้งแต่วันที่ยื่น เอกสาร หากไม่มีข้อขัดข้องจากประเทศปลายทาง กรมโรงงานอุตสาหกรรมจะดำเนินการรับแจ้ง ให้กับผู้ประกอบการ เพื่อใช้ในการยื่นแบบฟอร์ม แจ้งข้อเท็จจริง (วอ./อก. 6) เพื่อส่งออกต่อไป 4. การแจ้งข้อเท็จจริงการนำเข้า-ส่งออก วัตถุอันตราย ตามแบบ วอ./อก.6 ผ่าน ระบบ Online การ นำเข้า-ส่งออก วัตถุอันตราย ชนิดที่ 1, 2 และ 3 จะต้องแจ้งข้อเท็จจริงการนำเข้า-ส่งออก วัตถุอันตราย ตามแบบ วอ./อก.6 ผ่านระบบ Online ของกรมโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งเป็น รายละเอียดเกี่ยวกับชื่อวัตถุอันตราย สูตรและ อัตราส่วน ชื่อทางการค้า ชื่อสามัญ ปริมาณ ภาชนะบรรจุ ชื่อผู้ผลิต ประเทศผู้ผลิต สถานที่เก็บ รักษา ชื่อพาหนะ ด่านศุลกากรที่จะนำเข้า-ส่งออก และกำหนดวันที่พาหนะจะมาถึงหรือออก จากด่านศุลกากร ให้เจ้าหน้าที่ทราบก่อน (ไม่มี ค่าธรรมเนียม) เมื่อแจ้งข้อเท็จจริงแล้วเอกสารมี อายุ 7 วัน และสำหรับกรดไฮโดรคลอริกระยะเวลา ครอบคลุมอายุเอกสาร PEN ด้วย ซึ่งแผนกออกของ ทั่วไป (หอท-ห.) เป็นผู้ดำเนินการแจ้งข้อเท็จจริงตาม แบบ วอ./อก.6 รูปที่ 4 ลงชื่อเข้าสู่ระบบการรับแจ้ง วอ./อก.6 (diw.go.th) 3
รูปที่ 5 Flow chart การแจ้งข้อมูลก่อนการส่งออก (Pre-Export Notification: PEN) การนำเข้ากรดไฮโดรคลอริกไปยัง สปป.ลาว เอกสารที่เกี่ยวข้องกับการนำสารเคมีและ วัตถุอันตรายเข้า สสป.ลาว ซึ่งบริษัท ไฟฟ้าหงสา จำกัด (HPC) เป็นผู้ดำเนินการขออนุมัติ มีดังนี้ 1. ใบอนุญาตสินค้าเข้าประเทศ (Import License : IL) เป็นใบอนุญาตนำเข้าวัตถุอันตราย ที่ได้รับ การอนุมัติให้นำเข้า สปป.ลาว จากหัวหน้าแขวง และกระทรวงอุตสาหกรรมและการค้า สปป.ลาว ซึ่งจะต้องได้รับการอนุมัติเอกสาร Import License ก่อน จึงจะสามารถดำเนินการแจ้งข้อมูล การนำเข้าล่วงหน้าไปยังประเทศผู้นำเข้าปลายทาง เพื่อพิจารณาก่อนการส่งออก (Pre-Export Notification: PEN) 2. ใบอนุญาตนำเข้าสารเคมี (Import Authorization) กรณีเคมีภัณฑ์ที่เป็น สารตั้งต้นยาเสพติด เป็นเอกสารใบอนุญาตนำเข้าสารเคมีที่ สามารถนำไปใช้ในการผลิตยาเสพติดได้ ซึ่งต้อง ได้รับการอนุมัติให้นำเข้าได้จากกระทรวงอาหาร และยา (อย.) สปป.ลาว ซึ่งเอกสารจะหมดอายุใน วันที่ 31 ธันวาคม ของทุกปี (ต้องขอใหม่ทุกปี) 3. Project Supplies Importation into Lao PDR (Table 1) เป็นเอกสารแสดงรายละเอียดปริมาณ การนำเข้าของเคมีภัณฑ์แต่ละรายการและบอก ปริมาณคงเหลือใน Approved Master List ประจำปี ที่ได้รับอนุมัติจากกองภาษีน้ำ สปป.ลาว โดยนักวิทยาศาสตร์ประจำโรงไฟฟ้าเป็นผู้จัดทำ เสนอให้เจ้าหน้าที่ของบริษัท ไฟฟ้าหงสา จำกัด (HPC) ลงนามรับรอง เพื่อประกอบการนำเข้า และ ได้รับการยกเว้นภาษีนำเข้า สปป.ลาว นอกจากนี้ ยังมีเอกสารทางการค้าที่ต้องใช้ แสดงในการนำเข้า-ส่งออก คือ เอกสาร Invoice & Packing List ซึ่งเป็นเอกสารใบแจ้งรายละเอียด ราคาของสินค้า และ ใบแจ้งน้ำหนักและลักษณะ หีบห่อในใบเดียวกัน โดยต้องออกเอกสารทุกครั้งที่ มีการส่งมอบเคมีภัณฑ์ให้โรงไฟฟ้าพลังความร้อน ลิกไนต์หงสา และเลขที่เอกสารต้องสอดคล้องตรง กับรายละเอียดในเอกสารข้อเท็จจริง วอ./อก.6 ซึ่ง ดำเนินการออกเอกสารโดยแผนกออกของทั่วไป (หอท-ห.) กองจัดซื้อจัดจ้างต่างประเทศเชื้อเพลิง ธุรกิจเกี่ยวเนื่องและออกของ ฝ่ายจัดซื้อจัดจ้าง และบริหารพัสดุ ดังนั้น รายการเอกสารที่ใช้ในการส่งออก และนำเข้ากรดไฮโดรคลอริกเพื่อส่งมอบให้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา สปป.ลาว ที่ด่านพรมแดนห้วยโก๋น–น้ำเงิน ในแต่ละครั้ง มีดังนี้ 1) เอกสาร Invoice & Packing List ของ กรดไฮโดรคลอริกที่ส่งมอบในงวดนั้น 4
2) ใบตอบหารือเคมีภัณฑ์ ผ่านระบบของ กรมโรงงานอุตสาหกรรม 3) หนังสือแจ้งข้อเท็จจริงของผู้นำเข้าหรือ ผู้ส่งออกซึ่งวัตถุอันตรายที่กรมโรงงานอุตสาหกรรม มีอำนาจหน้าที่รับผิดชอบ (วอ./อก.6) ของ เคมีภัณฑ์กรดไฮโดรคลอริกในงวดนั้น 4) เอกสาร Table1 พร้อมรายการ Master List ที่ได้รับอนุมัติจากกองภาษีน้ำ สปป.ลาว 5) ใบอนุญาตสินค้าเข้าประเทศ (Import License) ของกรดไฮโดรคลอริก จาก สปป.ลาว 6) ใบอนุญาตนำเข้าสารเคมี (Import Authorization) กรณีเคมีภัณฑ์ที่เป็นสารตั้งต้น ยาเสพติดของกรดไฮโดรคลอริก ซึ่งออกโดย กระทรวงอาหารและยา (อย.) สปป.ลาว การขนส่งเคมีภัณฑ์ระหว่างประเทศ กรดไฮโดรคลอริก (HCl) ที่ส่งมอบให้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา อยู่ในรูปแบบ แทงก์ยึดติดถาวร (Tank Car Container) ต้อง ปฏิบัติตามกฎหมายการขนส่งวัตถุอันตรายของ กรมการขนส่งทางบก และกฎหมายในการขนส่ง เคมีภัณฑ์ของ สปป.ลาว ซึ่งคล้ายคลึงกัน ดังนี้ - ติดป้ายและเครื่องหมายแสดงความเป็น อันตรายตามประเภทของวัตถุอันตรายที่ขนส่ง - ติดหมายเลขแสดงความเป็นอันตราย และ หมายเลขสหประชาชาติ (UN number) ที่ด้านข้าง และด้านหน้าของรถขนส่งวัตถุอันตราย - แทงก์ขนส่งวัตถุอันตรายต้องผ่านการ ตรวจสอบและขึ้นทะเบียนแทงก์จากกรมโรงงาน อุตสาหกรรม และติดหมายเลขทะเบียนแทงก์ที่ บริเวณด้านหลังของแทงก์ขนส่งวัตถุอันตราย รูปที่ 6 รถขนส่งกรดไฮโดรคลอริก - พนักงานขับรถต้องมีใบอนุญาตขับขี่ ประเภทที่ 4 และผ่านการอบรมการขับรถขนส่ง วัตถุอันตราย - ติดตั้งเครื่องบันทึกข้อมูลการเดินทางของ รถด้วยระบบ GPS และบันทึกข้อมูลของผู้ขับรถ แต่ละคน - มีคู่มือรองรับเหตุฉุกเฉิน อุปกรณ์ระงับ เหตุฉุกเฉิน และอุปกรณ์ป้องกันอันตรายส่วน บุคคล (PPE) ไว้ประจำรถขนส่ง นอกจากนี้ กรดไฮโดรคลอริก (HCl) ยังเป็น สารเคมีที่อยู่ในบัญชีสารเคมีอันตรายจะต้องจัดให้ มีรถคุ้มครองหรือหน่วยป้องกัน (Escort) ไปนำ ขบวนเพื่อรับผิดชอบในการติดตามตรวจตรา ควบคุมสินค้าในเวลาที่มีการขนส่ง ตามกฎหมาย ข้อตกลงว่าด้วยการคุ้มครองธาตุฯ สปป.ลาว โดย เริ่มนำขบวนตั้งแต่ด่านน้ำเงิน สปป.ลาว ไปจนถึง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา จากที่กล่าวมาทั้งหมดจะเห็นว่า การส่งออก กรดไฮโดรคลอริก ซึ่งจัดเป็นวัตถุอันตรายชนิดที่ 3 นอกจากการเตรียมเอกสารทางการค้าแล้ว จะต้อง มีใบอนุญาตส่งออกวัตถุอันตราย (วอ.5) และแจ้ง ข้อมูลการนำเข้าล่วงหน้าไปยังประเทศผู้นำเข้า ปลายทาง เพื่อพิจารณาก่อนการส่งออก (PreExport Notification: PEN) ซึ่งทั้ง 2 ขั้นตอนใช้ ระยะเวลาในการพิจารณาอนุมัติรวมกันประมาณ 5
10 สัปดาห์ ดังนั้น จึงต้องมีการประสานงานและ วางแผนในการเตรียมเอกสารและดำเนินการขอ ใบอนุญาต เพื่อให้สามารถส่งมอบเคมีภัณฑ์ได้ อย่างต่อเนื่อง และทันต่อความต้องการใช้งานของ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนลิกไนต์หงสา สุดท้ายนี้ ผู้เขียนหวังเป็นอย่างยิ่งว่า บทความวิชาการฉบับนี้ จะช่วยให้ท่านผู้อ่านมี ความเข้าใจเกี่ยวกับการส่งออกกรดไฮโดรคลอริก ซึ่งจัดเป็นวัตถุอันตรายเพิ่มมากขึ้น แล้วพบกันใหม่ ในวารสาร Chem’s Talk ฉบับหน้าค่ะ เอกสารอ้างอิง 1. คู่มือวิธีปฏิบัติงาน เรื่อง การจัดหาและส่ง มอบเคมีภัณฑ์ไปโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ลิกไนต์หงสา โดย แผนกบริหารเคมีภัณฑ์ กองเคมีภัณฑ์ ฝ่ายเคมี 2. คู่มือและแนวทางปฏิบัติ การควบคุมกำกับดูแล และบังคับใช้กฎหมาย ด้านการขนส่งวัตถุ อันตรายทางถนน กรมการขนส่งทางบก 3. การดำเนินการเกี่ยวกับวัตถุอันตราย สำนัก ควบคุมวัตถุอันตราย กรมโรงงานอุตสาหกรรม http://eis.diw.go.th/haz/hazard/Libary/h azcert.htm 4. คู่มือ การขออนุญาตด้านวัตถุอันตราย โดย สำนักควบคุมวัตถุอันตราย กรมโรงงาน อุตสาหกรรม ผู้เขียนบทความ : นางจุฑามาศ แหล่งกรด ตำแหน่ง นักวิทยาศาสตร์ ระดับ 7 แผนกบริหารเคมีภัณฑ์กองเคมีภัณฑ์ ฝ่ายเคมี 6
การตรวจติดตามประสิทธิภาพระบบ RO-CEDI โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 เป็น โรงไฟฟ้าพลังความร้อนร่วม (Combined Cycle Power Plant Single Shaft Type) เดินเครื่องเชิง พาณิชย์เมื่อวันที่ 15 มกราคม 2559 มีกำลังการผลิต สุทธิ 848.30 เมกกะวัต ใช้ก๊าซจากพม่า ผ่านท่อก๊าซ ปตท. มีอาคารผลิตน้ำบริสุทธิ์ (Water Treatment Plant) 1 ชุด อยู่ตรงข้ามอาคาร Control Room (CCR) ดังรูปที่ 1 ประกอบด้วยระบบ Microfiltration (MF) และระบบ Reverse Osmosis - Continuous Electro Deionization (RO-CEDI) มีกำลังการผลิต น้ำ 55 m3/h รูปที่ 1 ภาพรวมโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ระบบผลิตน้ำโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 นี้ มีความสำคัญเป็นอย่างมากในการผลิตน้ำ บริสุทธิ์ เพื่อป้อนน้ำให้กับโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 1 และ 2 มีกำลังการผลิตสูง รับน้ำดิบจาก แม่น้ำเจ้าพระยาที่มีความผันผวนสูงตลอดทั้งปี การเดินเครื่องด้วยระบบ RO-CEDI จึงมีอายุการใช้ งานอย่างจำกัด ประมาณ 3-4 ปี ขึ้นกับคุณภาพน้ำ ดิบที่ป้อนเข้าระบบ ประกอบกับเคยประสบปัญหา RO membrane เสื่อมสภาพกะทันหัน ทำให้ไม่ สามารถผลิตน้ำบริสุทธิ์ได้ในช่วงที่ประสบปัญหา ต้องสั่งซื้อ RO membrane เร่งด่วน จากปัจจัย ข้างต้นนี้ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาเช่นเดิมอีก จึงต้องมีการตรวจติดตามประสิทธิภาพ RO-CEDI เพื่อตรวจสอบคุณภาพน้ำในแต่ละ Parameters ให้สามารถชี้บ่งได้ว่า RO-CEDI เริ่มเสื่อมสภาพแล้ว หรือไม่ และเพื่อให้สามารถวางแผนการจัดซื้อ จัดหา RO หรือ CEDI ชุดใหม่ เพื่อรักษาเสถียรภาพ การผลิตไฟฟ้าให้แก่โรงไฟฟ้าพระนครเหนือทั้ง 2 ชุดได้ โดยไม่มีผลกระทบต่อการเดินเครื่อง โรงไฟฟ้า หลักการทำงานระบบ RO-CEDI Water Treatment Plant ของโรงไฟฟ้าพระ นครเหนือ ชุดที่ 2 มี Diagram ดังรูปที่ 2 เริ่มจาก การรับน้ำดิบจากแม่น้ำเจ้าพระยา รองรับค่า ความนำไฟฟ้าไม่เกิน 13,500 µS/cm และค่า คลอไรด์ไม่เกิน 4,300 ppm as Clเพื่อนำมาผลิต เป็นน้ำ Service ผ่านระบบ Microfiltration (MF) มี กำลังการผลิต 140 m3 /h น้ำ Service ที่ผลิตได้ มี Specification คือค่าความขุ่นไม่เกิน 0.1 NTU และ Silt Density Index (SDI) ไม่เกิน 3 และนำ มาผลิตน้ำ Demin. (Demineralized Water) ด้วย ระบบ RO-CEDI ดังรูปที่ 3 ที่มีกำลังการผลิต 55 m3 /h มี Specification คือ ค่า Silica ไม่เกิน 10 ppb as SiO2 แ ล ะ ค ่ า Specific Conductivity ไม่เกิน 0.1 µS/cm 7
รูปที่ 2 โครงสร้างของระบบ RO-CEDI รูปที่ 3 ระบบ Reverse Osmosis (RO) Reverse Osmosis (RO) คือการเคลื่อนที่ของน้ำ ผ่านเยื่อเมมเบรนซึ่งยอมให้เฉพาะโมเลกุลของน้ำ ไหลผ่านได้ โดยเคลื่อนที่จากฝั่งสารละลายเข้มข้นไป ยังฝั่งสารละลายเจือจาง ดังรูปที่ 4 เยื่อเมมเบรนนี้ ประกอบด้วย 2 ชั้น ชั้นบนอยู่ติดกับฝั่งน้ำดิบ มี ความหนาประมาณ 0.25 micron และมีรูขนาดเล็ก 0.2 micron กระจายทั่วพื้นผิว ชั้นนี้ทำหน้าที่กำจัด เกลือแร่และสารอินทรีย์ ส่วนชั้นล่างมีเนื้อพรุนและ หนากว่า ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างรองรับและส่งน้ำ บริสุทธิ์ออกไปด้านนอก โดยใช้แรงดันจากภายนอก เป็นตัวขับดัน ซึ่งระบบ RO จะถูกนำมาใช้ในการ ผลิตน้ำสะอาด มีกลไกการทำงานหลัก ๆ 2 อย่าง คือ กลไกการกำจัดเกลือ (อิออนต่าง ๆ) และกลไก การกำจัดสารอินทรีย์ รูปที่ 4 ปฏิกิริยา Osmosis และ Reverse Osmosis (RO) ประโยชน์ของระบบ RO - ลดปริมาณของสารละลายในน้ำ - ลดปริมาณความกระด้าง - ลดปริมาณฟลูออไรด์ - ลดหรือกำจัดสารอินทรีย์ต่าง ๆ - ลดหรือกำจัดโลหะหนัก - ลดหรือกำจัดจุลินทรีย์ต่าง ๆ รวมทั้ง ไวรัส Continuous Electro Deionization (CEDI) เป็นกระบวนการเมมเบรนที่ใช้แรงทาง ไฟฟ้าในการแยกสารเจือปน (เฉพาะที่เป็นอิออน) ออกจากน้ำ ซึ่งแตกต่างจาก RO และ UF (Ultrafiltration) ตรงที่อิออนจะถูกแยกออกจาก น้ำโดยเคลื่อนที่ผ่านเยื่อเมมเบรน ในขณะที่ RO และ UF น้ำจะเป็นตัวที่เคลื่อนที่ผ่านเยื่อเมมเบรน แยกออกจากสิ่งเจือปนที่ละลายอยู่ 8
CEDI ประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าอิเล็คโทรด 2 ขั้ว คือ แอโนด (ขั้วบวก) และแคโธด (ขั้วลบ) และ ชั้นเยื่อเมมเบรนแบบพิเศษ คือ เมมเบรนชนิดที่ ยอมให้อิออนบวกลอดผ่านไปได้แต่ไม่ยอมให้อิ ออนลบผ่าน เรียกว่า Cation transfer membrane และเมมเบรนชนิดที่ยอมให้อิออนลบลอด ผ่านไปได้แต่ไม่ยอมให้อิออนบวกผ่าน เรียกว่า Anion transfer membrane โดยเมมเบรนทั้ง สองชนิดนี้จะถูกเรียงสลับกันมากกว่า 100 แผ่น อยู่ระหว่างขั้วอิเล็คโทรดสองขั้ว น้ำดิบที่ต้องการ กำจัดอิออนจะถูกสูบเข้าในช่องว่างระหว่างเมม เบรน น้ำไหลออกช่องหนึ่งจะเป็นน้ำบริสุทธิ์ และ อีกช่องหนึ่งจะเป็นน้ำที่มีเกลือ (อิออน) เข้มข้น เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านอิเล็คโทรด อิออน บวก อาทิเช่น Na+ , Ca2+ จะเคลื่อนที่ไปขั้วลบ (Cathode) แต่จะถูกกักไว้ด้วยเมมเบรนชนิด Anion transfer membrane และอิออนลบ อาทิ เช่น Cl- , SO4 2- จะเคลื่อนที่เข้าหาประจุบวก (Anode) แต่จะถูกกักไว้ด้วยเมมเบรนชนิด Cation transfer membrane ดังรูปที่ 5 ผลจากการ เคลื่อนที่ของอิออนต่าง ๆ จะทำให้ช่องกลางไม่มีอิ ออนเหลืออยู่ น้ำที่ได้จะเป็นน้ำบริสุทธิ์ ในขณะที่ ช่องข้าง ๆ จะมีอิออนไปสะสมเพิ่มขึ้น รูปที่ 5 กระบวนการที่เกิดขึ้นภายใน RO การติดตามคุณภาพน้ำระบบ RO-CEDI การติดตามคุณภาพน้ำของโรงไฟฟ้าพระ นครเหนือ ชุดที่ 2 จะถูกบันทึกไว้ในระบบจัดเก็บ คุณภาพน้ำ online ซึ่งจัดทำโดยฝ่ายเคมี ดัง รูปที่6 เป็นข้อมูลที่โรงไฟฟ้าส่งและออกแบบการ จัดเก็บข้อมูลไว้ สามารถดึงข้อมูลได้ โดยเลือกให้ แสดงข้อมูลเพื่อจัดทำรายงานประจำเดือน และ เพื่อผู้บริหารสามารถตรวจสอบและติดตาม ค่าต่าง ๆ ในแต่ละ Parameters ได้ รูปที่ 6 ระบบจัดเก็บคุณภาพน้ำ online 9
อย่างไรก็ตาม ข้อมูลจากระบบข้างต้นยัง ไม่ครอบคลุมเพียงพอในการตรวจสอบสัญญาณ การเสื่อมสภาพของระบบ RO-CEDI ได้ ดังนั้น จึง พิจารณาเพิ่มแนวทางในการตรวจติดตาม ประสิทธิภาพ RO-CEDI เพิ่มขึ้น โดยตรวจสอบ อย่างละเอียด เพื่อหาสัญญาณการเสื่อมสภาพของ ระบบ และวางแผนเปลี่ยน เพื่อรักษาเสถียรภาพ การผลิตน้ำของระบบผลิตน้ำ โดย Parameters ที่ใช้พิจารณาในการ ตรวจติดตาม มีดังนี้ 1. Feed Water / Raw Water Conductivity 2. RO Permeate Conductivity 3. % Removal as Conductivity 4. % Removal as Silica 5. FRC and ORP at RO inlet 6. Diff Pressure ของระบบ RO แต่ละ Pass และแต่ละ Stage 7. FCE inlet โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 ใช้น้ำดิบ จากแม่น้ำเจ้าพระยาเป็นน้ำป้อนเข้าระบบ RO ซึ่ง ตามลักษณะทางธรรมชาติของน้ำจากแม่น้ำ เจ้าพระยาค่อนข้างผันผวน บางฤดูกาลน้ำมีค่า ความนำไฟฟ้าสูงมาก ดังรูปที่ 7 ส่งผลต่อระบบ RO ทำให้ระบบ RO ทำงานหนัก การปรับปรุง กระบวนการในการนำน้ำป้อนเข้าระบบ RO เช่น ลดความเข้มข้นของน้ำป้อนเข้าด้วยการผสมน้ำ Service จากโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 1 จึง เป็นแนวทางหนึ่งในการลดความเสี่ยงต่อระบบ RO ในการผลิตน้ำได้ รูปที่ 7 ค่าความนำไฟฟ้าของ Feed Water ค่าความนำไฟฟ้า (Conductivity) ของ RO Permeate แต่ละ Pass ขึ้นกับคุณภาพน้ำป้อนเข้า ในช่วงเวลาขณะนั้น ตัวอย่างรูปที่ 8 แสดงให้เห็น ความผันผวนของ RO Permeate Conductivity ที่ขึ้นกับคุณภาพน้ำป้อนที่ได้รับ รูปที่ 8 ค่าความนำไฟฟ้าของ RO Permeate %Salt Rejection เป็นหนึ่งใน Parameters สำคัญที่ใช้ติดตามประสิทธิภาพของ RO ซึ่งตาม Specification แล้ว ระบบ RO ต้องลดค่าเกลือ หรือไอออนต่าง ๆ จากน้ำป้อนเข้าได้อย่างน้อย 95% เมื่อพิจารณาจากกราฟในรูปที่ 9 จะพบว่า RO 1st pass มีค่า Salt Rejection 95% อย่าง สม่ำเสมอ แต่ RO 2nd pass มีค่า Salt Rejection ไม่คงที่ เนื่องจากน้ำป้อนเข้า RO 2nd pass คือน้ำ ที่ออกจาก RO 1st pass มีค่า Conductivity ที่ต่ำ อยู่แล้ว ทำให้ไม่สามารถลดปริมาณ Conductivity ลงได้มาก เมื่อเปรียบเทียบค่า Conductivity ที่ RO Inlet แล้ว จะพบว่าในช่วงที่น้ำป้อนเข้าระบบ RO สูงมาก ๆ ค่า Salt Rejection ของ RO 2nd pass จะได้95% เช่นกัน 10
รูปที่ 9 ค่า %Salt Rejection %Silica Rejection เป็นอีก Parameter ที่สำคัญต่อระบบการผลิตน้ำ จากกราฟดังรูปที่10 ค่า % Silica Rejection ยังคงประสิทธิภาพอยู่ ในช่วง 95 – 99% สำหรับ RO 1st pass แต่ของ RO 2nd pass แนวโน้มของ Silica Rejection เริ่ม ลดลง ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพของ RO membrane ที่เริ่มเสื่อมสภาพลง สามารถใช้ เป็นข้อบ่ง ช ี้ ใน ก ารว าง แผ นเป ลี่ ยน RO membrane ของระบบผลิตน้ำได้ และเมื่อ ตรวจสอบจากประวัติการใช้RO membrane ก็ พบว่าครบรอบอายุการใช้งาน RO membrane ตามปกติ รูปที่ 10 ค่า %Silica Rejection สาร Oxidizing โดยเฉพาะ Chlorine เป็น ตัวการสำคัญที่ให้เกิดความเสียหายต่อ RO membrane ได้ จึงต้องมีการตรวจสอบและ ควบคุมค่า Chlorine ก่อนเข้าระบบ RO ในรูปของ ค่า Free Residual Chlorine (FRC) ที่ RO inlet ไม่ให้เกิน 0.2 ppm ดังรูปที่ 11 รูปที่ 11 ค่า FRC และ ORP โดยทั่วไปจะใช้ RO Diff Pressure เป็น เกณฑ์ในการล้าง RO เมื่อ Diff Pressure ได้ 3.6 จะต้องล้าง Membrane เพื่อฟื้นฟูสภ าพ membrane แต่อย่างไรก็ตาม การล้าง RO ด้วย สารเคมีบ่อย ๆ เป็นสาเหตุหนึ่งในการทำลายผิว membrane ทำให้ RO มีประสิทธิภาพลดลง จาก กราฟในรูปที่ 12 ใช้เป็นข้อมูลความถี่ในการล้าง RO membrane เปรียบเทียบกับคุณภาพน้ำป้อน รูปที่ 12 ค่า Diff Pressure 11
Parameter สุดท้ายที่ใช้ในการติดตาม ประสิทธิภาพ RO-CEDI คือ Feed Conductivity Equivalent (FCE) เป็นผลจากการนำค่าต่าง ๆ มา ค ำ น ว ณ อ ั น ไ ด ้ แ ก ่ Conductivity, Carbon dioxide และ Silica ในน้ำ เกณฑ์กำหนดของค่า FCE ต้องไม่เกิน 40 µS/cm2 สำหรับป้อนน้ำเข้า ระบบ CEDI ข้อมูลนี้ใช้ตรวจสอบเพื่อดูค่า Carbon dioxide เป็นหลัก ว่าระบบ Feed Chemical หลังจากผ่าน RO membrane สามารถกำจัด Carbon dioxide ได้ดีหรือไม่ ผลการติดตามค่า FCE ดังรูปที่ 13 s รูปที่ 13 ค่า Feed Conductivity Equivalent (FCE) แนวทางการพัฒนาต่อเนื่อง ปัจจุบันระบบติดตาม Online สามารถ เสริมให้ระบบงานต่าง ๆ ทำงานได้สะดวกและ คล่องตัวยิ่งขึ้น ดังนั้น การพัฒนาการติดตาม ประสิทธิภาพระบบ RO-CEDI ของโรงไฟฟ้าพระ นครเหนือ ชุดที่ 2 อย่างต่อเนื่อง มีแนวทางในการ ขอความร่วมมือกับทางแผนกธุรการและบริการ โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ (หธบฟน-ฟ.) ในการจัดทำ ข้อมูลการติดตามประสิทธิภาพข้างต้นนี้ลงในระบบ Online ของโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ เพื่อให้ สามารถตรวจสอบติดตามประสิทธิภาพได้คล่องตัว ขึ้น และสามารถดึงข้อมูลมาประมวลผลได้อย่าง รวดเร็ว และหากการพัฒนานี้ใช้งานได้ดี สามารถใช้เป็นข้อมูลต้นแบบในการพัฒนาต่อยอด ให้กับโรงไฟฟ้าอื่น เพื่อติดตามประสิทธิภาพการ ทำงานของระบบ RO-CEDI ได้ต่อไป รูปที่ 14 ระบบติดตาม Online บทสรุป การดูแลติดตามระบบผลิตน้ำของ โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 ได้รับน้ำดิบจาก แม่น้ำเจ้าพระยาเป็นน้ำป้อนเข้าระบบ MF เพื่อ ผลิตน้ำใส และป้อนเข้าระบบ RO-CEDI เพื่อผลิต น้ำ Demin. สำหรับใช้ในการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้า นั้น เพื่อคงเสถียรภาพในการผลิตน้ำ ควรมีการ ติดตามประสิทธิภาพการทำงานของระบบ ROCEDI อย่างต่อเนื่อง โดยติดตามค่า Parameters ที่สำคัญ 7 Parameters อันได้แก่ Feed Water/ Raw Water Conductivity, RO Permeate Conductivity, % Removal as Conductivity, %Removal as Silica, FRC & ORP at RO inlet, Diff Pressure ของระบบ RO ทุก Pass ทุก Stage และ FCE เพื่อใช้ดูแนวโน้มในการวางแผนเปลี่ยน RO membrane และ CEDI ตามระยะเวลาที่ เหมาะสม และติดตามประสิทธิภาพของระบบได้ อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้ดำเนินการแก้ไขได้อย่าง ทันท่วงทีเมื่อพบแนวโน้มที่ผิดปกติ สามารถลด ต้นทุนในกรณีต้องแก้ไขอย่างกะทันหันและลด ต้นทุนในกรณีที่ประสิทธิภาพการใช้งาน RO-CEDI 12
ยังอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ เพิ่มความมั่นใจในการ ดูแลรักษาระบบ และช่วยให้การวางแผนการ บำรุงรักษา หรือเปลี่ยน RO membrane และ CEDI เป็นไปตามแผนที่วางไว้ ทั้งนี้เหตุผลหลักคือ เพื่อตอบสนองการรักษาเสถียรภาพการผลิตไฟฟ้า ให้แก่โรงไฟฟ้าพระนครเหนือทั้ง 2 ชุดได้ โดยไม่มี ผลกระทบต่อการเดินเครื่องโรงไฟฟ้า กิตติกรรมประกาศ ขอขอบคุณคุณณัฐ โต๊ะสัมฤทธิ์ นักวิทยาศาสตร์ แผนกเคมีโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ในการสนับสนุน ข้อมูลประกอบบทความวิชาการนี้ และขอขอบคุณ คุณจุติมา ผ่องโยธากาน นักวิทยาศาสตร์ แผนก เคมีโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ และคุณชัยพล แดดภู่ เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ แผนกเคมี โรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ที่ปฏิบัติหน้าที่ในการ ควบคุมดูแลระบบผลิตน้ำโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ ชุดที่ 2 ได้อย่างดีมาตลอด ข้อมูลอ้างอิง 1) วิศวกรรมการประปา, มั่นสิน ตัณฑุลเวศม์ 2) Electrodeionization for ultrapure water, Eurowater, Electrodeionization (EDI) - EUROWATER 3) What is Reverse Osmosis?, Pure Aqua, Inc., What Is Reverse Osmosis? Learn How It Works - Pure Aqua, Inc. ผู้เขียนบทความ : สิริกาญจน์ สว่างไสว ตำแหน่ง หัวหน้าแผนกเคมีโรงไฟฟ้าพระนครเหนือ กองเคมีโรงไฟฟ้า ฝ่ายเคมี 13
ลิเทียมแบตเตอรี่พลังงานทางเลือก หรือทางที่ใช่ ปัญหาสภาวะอากาศแปรปรวน หรือ Climate change ถือว่าเป็นภารกิจที่สำคัญของประชาคมโลก ที่ต้องร่วมกันแก้ไขปัญหานี้ โดยลดการใช้พลังงาน ฟอสซิลซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการปล่อยก๊าซเรือน กระจก ในภาคยานยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาป ภายใน ซึ่งนับเป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกถึง 27% ของปริมาณทั้งโลก รถยนต์ไฟฟ้าหรือ Electric Vehicle (EV) จึงเป็นทางเลือกที่สำคัญสำหรับแก้ไข ปัญหาดังกล่าว เมื่อพูดถึงรถยนต์ EV แล้วสิ่งที่จะ คิดถึงเป็นอันดับแรกๆ ที่ขาดไม่ได้เลยคือ ลิเทียม แบตเตอรี่ นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบของ อุปกรณ์ที่สำคัญอื่นๆอีกเช่น โทศัพท์มือถือ เครื่องมือ แ พ ท ย ์ ไ ป จ น ถ ึ ง อ ุ ป ก ร ณ์บ น ด า ว เ ท ี ย ม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าลิเทียมแบตเตอรี่จะมีความ สำคัญอย่างมากกับเทคโนโลยีในอนาคต ในบทความนี้ จึงอยากนำเสนอข้อมูลบางส่วน ที่เกี่ยวข้องกับลิเทียมแบตเตอรี่ ประกอบด้วย หลักการทำงาน และลิเทียมแบตเตอรี่ชนิดต่าง ๆ แหล่งที่มาของแร่ลิเทียมที่ การผลิตแร่ลิเทียม และ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตแร่ลิเทียม หลักการทำงานและชนิดของ Lithium Battery Lithium Battery หรือ เรียกแบบเต็มว่า Lithium Ion Battery นั้นเรียกชื่อตามการกักเก็บ พลังงานใน Li ion โดยการสร้างศักย์ไฟฟ้าให้เกิดขึ้น ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่และคั่นด้วย ฉนวนที่เรียกว่า “ตัวคั่นหรือ Separator” สามารถ เป็นได้ทั้งฉนวนและนำไอออน เมื่อตอนขณะชาร์จไฟ Lithium Ion จะเคลื่อนที่จากขั้วบวกไปยังขั้วลบผ่าน ตัวคั่น และเมื่อตอนคายประจุ Lithium Ion จะ เคลื่อนที่ในทิศตรงกันข้าม การเคลื่อนที่ของ Lithium Ion นี้เองทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือโวลต์ (Voltage) เกิดขึ้น แต่เมื่อไม่มีการใช้งานแบตเตอรี่ตัว คั่นจะทำหน้าที่เป็นฉนวนกั้นไม่ให้ไอออนเคลื่อนที่ ข้ามไปมา และเมื่อมีการเอาแบตเตอรี่ไปต่อเข้ากับ อุปกรณ์เพื่อใช้งาน Lithium Ion หรืออิเล็กตรอนที่ ถูกกั้นอยู่ด้วย Separator อยู่นั้นจะถูกดันให้วิ่งผ่าน ตัวกั้นได้ รูปที่ 1 ส่วนประกอบของ Lithium Battery ชนิดของ Lithium Battery ที่ใช้กันในปัจจุบัน ส ่วนใหญ ่เ รียกชนิดต ามองค์ป ระกอบของ แคโทด สามารถแบ่งออกได้ทั้งหมด 6 ชนิด ดังนี้ • แบตเตอรี่ลิเทียมฟอสเฟต (Lithium on Phosphate : LFP) LiFePO4 เป็น Lithium Battery ที ่มีใช้ทั ่วไปและใช้อยู ่มากที ่สุด ใช้ ฟอสเฟตเป็นแคโทด ใช้กราไฟต์เป็นอาร์โนด มี รอบอายุการใช้งานที่นาน ไม่ค่อยมีปัญหาด้าน ความร้อน มีประสิทธิภาพด้านเคมีไฟฟ้าที่ดี • แบตเตอรี่ลิเทียมโคบอลต์ออกไซด์ (Lithium Cobalt Oxide : LCO) มีค ่าพลังงานจ าเพาะ (specific power) สูงแต ่มีก าลังงานจ าเพาะ (specific power) ต ่า กล่าวคือสามารถจ่ายไฟ ถังบรรจุ (Can) แผ่นตัวคั่น (Separator) แคโทด (Cathode) อาร์โนด (Anode) 14
ได้นานแต ่จ ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ที ่กินไฟสูง ได้ไม่ดี จึงเหมาะและมีใช้ในงานอุปกรณ์ อิเลคทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ แทบเลต โน้ตบุ๊ค กล้องถ่ายรูป ที่ต้องการก าลังน้อยๆแต่ อยู่ได้นาน ๆ • แบตเตอรี่ลิเทียมแมงกานีสออกไซด์ (Lithium Manganese Oxide : LMO) ใช้ส่วนผสมของ ธาตุลิเทียมแมงกานีสออกไซด์เป็นแคโทด ซึ่ง องค์ประกอบของธาตุสามชนิดนี้ เมื่อรวมกัน จะสร้างให้เกิดโครงสร้างแบบ 3 มิติ ท าให้การ ไหลของอิออนดีขึ้น มีความต้านทานภายใน ต ่าลง เพิ ่มกระแสได้มากขึ้นและมีค ่าการทน ต ่อความร้อนได้มากขึ้นด้วย มีใช้งาน ใน อุปกรณ์ประเภทเครื ่องมือไร้สาย (power tools) อุปกรณ์ทางการแพทย์ รถไฟฟ้าและรถ ไฮบริด บางรุ่น • แบตเตอรี่ลิเทียมนิเคิลแมงกานิสโคบอลต์ อ อ ก ไ ซ ด ์ (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide: NMC) มีการคิดค้นโดยการ เพิ ่มนิเคิล Ni ซึ ่งมีความจุพลังงานจ าเพาะ (Specific Capacity; Ah/kg) ส ูง เ ข้ าไ ปใ น ส ่วนประกอบของแคโทด ท าให้แบตเตอรี่ NMC มีค่าพลังงานจ าเพาะสูงขึ้น ในปัจจุบัน แบตเตอรี ่ NMC มีคว ามต้องก ารสูงใน อุตสาหกรรมรถยนต์ EV เพราะด้วยคุณสมบัติ มีค่าพลังงานสูง จ่ายกระแสได้สูง มีสเถียรภาพ และทนต ่ออุณหภูมิได้ดีมาก มีใช้ในรถยนต์ ไฟฟ้าหลายรุ่น เช่น Tesla Model S, Nissan Leaf, Chevloret Volt, BMW i3 • แบตเตอรี่ลิเทียมนิเกิลโคบอลต์อลูมิเนียม ออกไซด์ (Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide : NCA) มีค ุณสมบัติคล้ายกับ NMC คือเก็บไฟได้มากและจ่ายไฟได้นาน แต่มี ข้อเสียคือด้านความปลอดภัยยังไม่ค่อยสูงต้อง มีระบบตรวจเช็คความปลอดภัยอยู่ตลอดเวลา เมื่อน ามาใช้ในรถ EV จนถึงปัจจุบันมีTesla เพียงเจ้าเดียวที่ใช้แบตเตอรี่ NCA • แบ ต เ ต อ รี่ลิ เ ที ย ม ไ ท ท า เน ต (Lithium Titanate : LTO) เป็นการเปลี ่ยนอาร์โนดจา กกราไฟต์เป็นลิเทียมไททาเนต ส่วนแคโทดมี ทั้งเป็น LMO หรือ LMC ผลคือได้แบตเตอรี่ ที่ ทั้ง ชาร์จเร็วกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่น ๆ อายุการ ใช้งานนาน และมีความปลอดภัยขึ้น แบตลิ เทียมไททาเนต (LTO) มีใช้ใน รถยนต์EV เวอร์ชั ่นที ่มีใช้ภายในประเทศญี ่ปุ ่นเอง เช่น รถยนต์ไฟฟ้า Mitsubishi i-MiEV , Honda Fit EV , Tosa Electric Concept Bus นอกจากนี้ยังมีใช้ในเครื ่องมือทางการทหาร ไฟถนนโซล ่าเซลล์รถ EV สถานีชาร์จรถ EV UPS เครื่องมือสื่อสาร รวมไปถึงอุปกรณ์ทาง อวกาศ 15
ลิเทียมมาจากไหน ??? แร่ลิเทียมในธรรมชาติปกติอยู่ในรูปลิเทียม คาร์บอเนตซึ่งเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตร เคมีLi2CO3 เป็นผลึกละลายได้ในกรดเจือจาง รูปที่ 2 แสดงแหล่งแร่ลิเทียมในธรรมชาติ ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ ความสามารถในการ ละลายในน้ำเย็นมากกว่าน้ำร้อน ไม่ละลายใน แอลกอฮอล์และอะซิโตน แร่ลิเทียมในธรรมชาติมาจากแหล่งหลักๆ สองประเภท คือ 80% ของโลกมีอยู่ในทะเลสาบ เกลือ และประมาณ 20% มาจากสินแร่ในดินดัง แสดงในรูปที่ 2 จากการรายงานของ US Geological Survey (USGS) ล่าสุดในปีพ.ศ. 2562 ปริมาณ สำรองแร่ลิเทียมของทั้งโลกมีอยู่ประมาณ 80 ล้าน ตัน โดยพบมากที่สุดเรียงลำดับตามชื่อประเทศ ดังนี้ โบลิเวีย อาร์เจนติน่า ชิลี สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และจีน รายละเอียดตามภาพที่ 3 ซึ่ง ประเทศโบลิเวีย อาร์เจนติน่า ชิลี เป็นผู้ผลิตที่ สำคัญจนได้ชื่อว่าเป็น Lithium Triangle รูปที่ 3 แสดงปริมาณสำรองของแร่ลิเทียมที่พบ มากที่สุด 6 อันดับแรก (หน่วย ล้านตัน) การผลิตแร่ลิเทียม ทั่วไปสามารถทำได้ 2 วิธีคือการทำเหมือง แร่ เช่นเหมืองลิเทียมในออสเตรเลีย และการสกัด จากน้ำเกลือ เช่นที่ทำกันมากในประเทศอาร์เจนติ น่า และชิลี ซึ่งการสกัดแบบนี้มีชื่อเรียกเฉพาะคือ “Salar” ขั้นตอนการทำ Salar จะทำโดยสูบ น้ำเกลือที่มีแร่ลิเทียมปนอยู่ ส่วนใหญ่มาจากน้ำใต้ ทะเลสาบสูบขึ้นมากักในบ่อขนาดใหญ่ แล้วทำการ ระเหยน้ำไปจนได้แร่ลิเทียมบริสุทธิ์ที่สามารถนำไป ผลิตเป็นแบตเตอรี่ได้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการผลิตแร่ลิเทียม การทำเหมืองแร่ลิเทียมจำเป็นต้องใช้น้ำ ปริมาณมากในกระบวนการสกัดสินแร่ขณะที่ ทรัพยากรน้ำในพื้นที่ทำเหมืองแร่ลิเทียมมีจำกัด ซึ่ง มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง ยกตัวอย่าง เช่นในปีพ.ศ. 2562 ชิลีเผชิญกับปัญหาภัยแล้ง อย่างรุนแรง 6.3 M ton 4.5 M ton 21 M ton 6.8 M ton 9 M ton 17 M ton 16
โดยองค์การป่าแห่งชาติของชิลี (CONAF) ระบุว่า พื้นที่กว่าร้อยละ 76 ของชิลีประสบปัญหาดังกล่าว จึงทำให้เกิดข้อห่วงกังวลเกี่ยวกับผลกระทบจาก การทำเหมืองแร่ลิเทียมต่อสิ่งแวดล้อม โดยผล ศึกษาการทำเหมืองแร่ลิเทียมอย่างยั่งยืนในบ่อ เกลือในทะเลทราย Atacama ทางตอนเหนือของ ชิลีซึ่งเป็นแหล่งแร่ลิเทียมคุณภาพสูงขนาดใหญ่ ที่สุดในโลกของบริษัทผลิตรถยนต์ Volkswagen และ Daimler แสดงให้เห็นว่าชุมชนท้องถิ่นใน พื้นที่ดังกล่าวรู้สึกห่วงกังวลอย่างมากกับผลกระทบ ด้านสิ่งแวดล้อมและสังคมจากการทำเหมืองแร่ ลิเทียม รูปที่ 4 แสดงการทำเหมืองแร่ลิเทียม ที่ต้องใช้น้ำปริมาณมาก นอกจากนี้ ถึงแม้ว่าในปีพ.ศ. 2562 ได้มี ความพยายามแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สืบเนื่อง จากการทำเหมืองแร่ลิเทียมโดยการขนส่งน้ำจาก ภูมิภาค Bío-Bío ทางตอนใต้ไปยังภูมิภาค Atacama ทางตอนเหนือของชิลี แต่ก็ได้รับการ วิพากษ์วิจารณ์อย่างรุนแรงและถูกยกเลิกไปใน ที่สุด จากที่กล่าวมาทั้งหมดเราจะเห็นว่า แร่ลิเทียมและเทคโนโลยีแบตเตอรี่มีประโยชน์ อย่างมากต่อเทคโนโลยีในอนาคตที่จะเข้ามาช่วย แก้ไขปัญหา Climate Change และปัญหาสภาพ แวดล้อมจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ใน กระบวนการผลิตแร่ลิเทียมก็ยังไม่สามารถควบคุม ผลกระทบต่อชุมชนและสิ่งแวดล้อมได้ดีนัก ยังมี ปัญหาการแย่งใช้น้ำ และการปล่อยมลพิษไปยัง ชุมชนรอบข้าง ประกอบกับปริมาณสำรองของ ลิเทียมในโลกมีอย่างจำกัด การคิดค้นพัฒนา เทคโนโลยีแบตเตอรี่ยังคงมีความสำคัญอย่างมาก ในการหาแร่ธาตุอื่นมาทดแทนการผลิตแคโทดด้วย สารประกอบลิเทียม เช่นการคิดค้นแบตเตอรี่ โซเดียม ซึ่งมีปริมาณสำรองมากกว่ามาก และมี อันตรายน้อยกว่าเป็นต้น 17
เอกสารอ้างอิง 1. แบตเตอรี่ลิเทียมมีกี่ชนิด-klcbright.com 2. ทำความเข้าใจลิเทียมคาร์บอเนตและการใช้งาน - ALPA Powder Technology 3.Top six countries with the largest lithium reserves in the world (nsenergybusiness.com) 4.Lithium mining: What you should know about the contentious issue (volkswagenag.com) 5.การผลิตแร่ลิเทียมในชิลี - กรมอเมริกาและ แปซิฟิกใต้ (mfa.go.th) ผู้เขียนบทความ : นายพรเทพ กฤตยเกษม ตำแหน่ง หัวหน้ากองเคมีวิเคราะห์ กองเคมีวิเคราะห์ ฝ่ายเคมี 18
Non-Chemicals Treatment Program in cooling water System ระบบน้ำหล่อเย็น (Cooling Water System) เป็นระบบน้ำระบบหนึ่งที่มีความสำคัญต่อ โรงไฟฟ้าอย่างมาก โดยจะทำหน้าที่ในการ ควบแน่นไอน้ำหลังจากที่ถูกใช้ไปปั่นกังหันไอน้ำ (steam turbine) เรียบร้อยแล้ว นอกจากนี้น้ำ หล่อเย็นจะถูกนำไปใช้ในการลดอุณหภูมิความร้อน ของอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ระบบน้ำมันในปั๊ม เป็นต้น โดยระบบน้ำหล่อเย็นจะถูกแบ่งเป็น 2 ระบบใหญ่ คือ ระบบน้ำหล่อเย็นแบบเปิด (Open Recirculation Cooling Water System) และระบบน้ำ หล่อเย็นแบบปิด (Close Cooling Water System) ซึ่งในบทความนี้ เราจะกล่าวถึงเฉพาะ ระบบ น้ำหล่อเย็นแบบเปิด (Open Recirculation Water System) เท่านั้น โดยปัญหาที่เรา มักพบ ในระบบน้ำหล่อเย็นแบบเปิดนั้น มี3 ปัญหาหลัก คือ 1. ปัญหาการเกิดตะกรัน (Scaling) โดย ตะกรันที่เกิดขึ้น มักเป็นตะกรันหินปูนจำพวก Calcium Carbonates (CaCO3 ) ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ เมื่อความเข้มข้นของน้ำหล่อเย็นสูงขึ้น น้ำหล่อเย็น มีการระเหยออกไปสู่บรรยากาศ โดยที่แร่ธาตุในน้ำ ไม่ได้ถูกนำออกไปด้วย นานวันเข้าจะทำให้ความ เข้มข้นของแร่ธาตุในน้ำหล่อเย็นสูงขึ้น ความ เข้มข้นของน้ำหล่อเย็นดังกล่าวเรามักจะเรียกว่า Cycle of Concentration (COC) ปกติโรงไฟฟ้า มักจะคว บ คุ ม COC ประมาณ 4-5 cycles โดยตะกรันที่เกิดขึ้นจะส่งผลให้ไปอุดตันที่ Condenser และลดประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยน ความร้อนระหว่างไอน้ำและน้ำหล่อเย็น เพื่อ ป้องกันการเกิดปัญหาตะกรัน เรามักจะเติม สารเคมีเพื่อยับยั้งการจับตัวเกิดตะกรัน สารเคมีที่ มักใช้ได้แก่ PMA, PBTC, AA/AMPs และ กรด เป็นต้น 2. ปัญหาการกัดกร่อน (Corrosion) ซึ่งเกิด จากออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำ มัก พบในโรงไฟฟ้าที่ใช้น้ำทะเล น้ำกร่อย น้ำ softener มาเป็นน้ำป้อน หรือใช้ Chemical treatment program แบบ Acid treatment เมื่อเกิดการกัด กร่อนขึ้นจะส่งผลให้ท่อน้ำหล่อเย็นและท่อ condenser เกิดการรั่ว น้ำหล่อเย็นจะปนไปในน้ำ ป้อนหม้อน้ำ ทำให้น้ำป้อนหม้อน้ำปนเปื้อนได้ ซึ่ง สารเคมีที่มักใช้ในการป้องกันการเกิดการกัดกร่อน ได้แก่ Tolytriazone (TTA) ที่ใช้ป้องกันการเกิด การกัดกร่อนท่อน้ำ ท่อ condenser ที่มีทองแดง เป็นองค์ประกอบ 3. ปัญหาการเกิดตะไคร่, สาหร่าย, เมือก (Biofouling) ในระบบน้ำหล่อเย็น ซึ่งเกิดจากการ ที่น้ำหล่อเย็นสัมผัสกับอากาศอยู่ตลอดเวลา ทำให้ มีโอกาสที่เชื้อแบคทีเรีย จุลชีพขนาดเล็ก พวก ตะไคร่ และสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ทั้งที่มากับน้ำป้อน เองและมากับอากาศปะปนมาในน้ำ ประกอบกับ แสงแดดและอุณหภูมิของน้ำหล่อประมาณ 28 - 32°c จึงเป็นสภาวะที่เหมาะสมเอื้อให้สิ่งมีชีวิต ดังกล่าวเจริญเติบโตในระบบน้ำหล่อเย็นได้ การ เกิดปัญหา Biofouling นี้จะสามารถส่งผลให้เกิด ปัญหาการกัดกร่อน การอุดตันของ condenser และความเสี่ยงต่อโรค Legionella ได้ ซึ่งสารเคมี 19
ที่มักจะใช้ป้องกันกันการเกิด Biofouling ได้แก่ NaOCl, Cl2 , Isothiazolone และ Turbuthylazine เป็นต้น สำหรับปัญหาการเกิดตะกรันเป็นปัญหาที่ มักพบได้ทั่วไปในระบบน้ำหล่อเย็น (Cooling water) และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของการ ผลิตไฟฟ้าอย่างมาก การป้องกันการเกิดตะกรัน สามารถทำได้ 3 วิธี คือ 1. การติดตั้งเครื่องกรองน้ำ อ่อน (softener) เพื่อกำจัดความกระด้างออกจากน้ำ 2.การระบายน้ำหล่อเย็นออก เพื่อลด ความเข้มข้นของแร่ธาตุในน้ำ (Bleed off) 3.การใช้สารเคมีป้องกันการเกิดตะกรัน โดยสารเคมีที่โรงไฟฟ้าใช้งานเพื่อยับยั้ง การเกิดตะกรันมีกลไกการทำงานดังนี้ 1. Threshold Effect: เป็นการยับยั้ง ตั้งแต่เริ่มต้น โดยสารเคมีจะทำลายกลุ่มอิออน (ion cluster) ก่อนที่จะเริ่มก่อตัวเป็นตะกรัน 2. Crystal Distortion Effect: เป็นการ ยับยั้งการเปลี่ยนแปลงผลึก โดยสารเคมีจะเปลี่ยน รูปร่างของผลึกให้มีความผิดรูป ผิดเหลี่ยมมุม ทำ ให้ไม่สามารถก่อตัวเป็นผลึกตะกรันขนาดใหญ่ได้ 3. Dispersant: เป็นการป้องกันไม่ ให้เกิด การรวมตัวกัน โดยสารเคมีจะทำให้ผลึกเหล่านี้มี ประจุที่ผิวของมัน ผลึกจึงผลักกันด้วยแรงทาง ไฟฟ้า ทำให้ผลึกเกิดการกระจายตัว ไม่สามารถ รวมตัวกันเป็นกลุ่มที่ทำให้เกิดเป็นตะกรันได้ นอกจากการยับยั้งการเกิดตะกรันโดยใช้ สารเคมีแล้ว ปัจจุบันมีการคิดค้นอุปกรณ์และ วิธีการยับยั้งการเกิดตะกรันโดยไม่ใช้สารเคมีใน ระบบน้ำหล่อเย็น เพื่อลดการใช้สารเคมีและลด ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม วิธีการยับยั้งการเกิด ตะกรันโดยไม่ใช้สารเคมีที่จะกล่าวถึงในบทความนี้ ได้แก่ Electrochemical Technique, Electromagnetic technique โ ด ย แ ต ่ ล ะ เ ท ค น ิ ค มี หลักการการทำงานดังนี้ 1. Electrochemical Technique เป็น เทคนิคที่ใช้กระบวนการไฟฟ้าเคมี มีการจ่าย กระแสไฟฟ้ากระแสตรงผ่านขั้วไฟฟ้า (Electrode) ขั้วลบ (Anode, -) และขั้วบวก (Cathode, +) ลง ในน้ำหล่อเย็น โดยที่ขั้วบวก (Cathode, +) น้ำจะ ถูก oxidize เกิดเป็น Hydrogen ion (H+ ) เกิดขึ้น และขั้วลบ (Anode, -) น้ำจะถูก reduce เกิดเป็น Hydroxide ion (OH− ) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้ Anodic Reaction (positive electrode), Oxidation of Water 2H2O ===> O2 + 4H+ + 4 eCathodic Reaction (negative electrode), Reduction of Water 4H2O + 4 e- ===> H2 + 4OH20
รูปที่ 1 การทำปฏิกิริยาระหว่างขั้ว Cathode และ Anode ที่บริเวณขั้ว Anode (-) น้ำกระด้างที่มี Bicarbonate ion (HCO3 - ) จะจับกับ H + ที่เกิดขึ้น รวมตัวกันเป็นก๊าซ Carbon dioxide (CO2 ) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้ [Anode, -] H + + HCO3 - => H2CO3 H2CO3 => CO2 (g) + H2O ส่วนน้ำกระด้างที่มี Bicarbonate ion และ Calcium ion จะจับกับ OH- ที่เกิดขึ้น รวมตัว กันเกิดเป็น Carbonate ion (CO3 2-) และจากนั้น Carbonate ion (CO3 2-) จะรวมตัวกับ Calcium ion (Ca2+) ในบริเวณใกล้เคียงเกิดเป็นตะกรัน Calcium Carbonate จับเกาะท ี่บ ริ เ ว ณ ขั้ ว Anode (-) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นดังนี้ OH- + HCO3 - ===> CO3 2- + H2O CO3 2- + Ca2+ ===> CaCO3 (s) เมื่อเราใช้งานไประยะเวลาหนึ่ง ปริมาณตะกรัน CaCO3 (s) จะสะสมบริเวณขั้ว Anode (-) มากขึ้น เราจำเป็นต้องถอดออกมาล้างทำความสะอาดหรือ เปลี่ยนขั้ว Electrode ใหม่แทน รูปที่ 2 รูปแบบการติดตั้งเครื่อง Electrochemical รูปที่ 3 Cathodic Cell ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8” ที่มีตะกรัน Calcium carbonate หลังจากเดิน ระบบ 3 เดือน 21
รูปที่ 4 Cathodic Cell ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 8” ที่ใช้ใน Cooling Tower ขนาด 450 Ton 2. Electromagnetic Technique เป็น เทคนิคที่ใช้กระแสไฟฟ้าจ่ายผ่านสาย cable ที่ นำไปพันรอบท่อน้ำหล่อเย็น เมื่อกระแสไฟฟ้าไหล ผ ่ า น ส า ย cable จ ะ เ ห น ี ่ ย ว น ำ ท ำ ใ ห ้ เ กิ ด สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแตกต่าง กันมากกว่า 5,000 แบบ โดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังกล่าวจะไปเหนี่ยวนำแร่ธาตุในน้ำให้เกิดเป็น อนุภาคขนาดเล็ก ได้แก่ Silica, Charcoal, Magnesium Hydroxide เป็นต้น เมื่อแร่ธาตุ ต่าง ๆ ถูกทำให้เกิดเป็นอนุภาคขนาดเล็ก แขวนลอยอยู่ในน้ำหล่อเย็นแล้ว อนุภาคเล็ก ๆ ดังกล่าวจะไม่จับตัวกันเป็นตะกรันจับเกาะที่ผิวของ ตัวท่อและอุปกรณ์ต่าง ๆ เมื่อใช้ไประยะเวลาหนึ่ง เราจะต้องถ่ายน้ำทิ้งออกบางส่วน เพื่อลดปริมาณ อนุภาคขนาดเล็กที่สะสมอยู่ในระบบเช่นกัน รูปที่ 5 Diagram การติดตั้ง Electromagnetic cable รูปที่ 6 ภาพแสดงการเกิดปฏิกิริยาภายในท่อของ Electromagnetic Technique รูปที่ 7 ตัวอย่างการติดตั้ง Electromagnetic cable 22
ในส่วนของปัญหาการเกิด Biofouling นั้น ก็มีวิธีการนำเทคนิคอื่นมาใช้ทดแทนการใช้สารเคมี เพื่อกำจัดแบคทีเรีย ตะไคร่ หรือสาหร่ายในน้ำ cooling ได้ เทคนิคและวิธีการดังกล่าวได้แก่ Ultrasonic Technique และการใช้ Ozone 3. Ultrasonic Technique เป็นเทคนิคที่ใช้คลื่นเสียง Ultrasonic ที่มีความถี่ และความยาวคลื่นเฉพาะถูกปล่อยออกไปเพื่อ ป้องกันการรวมตัวของ Biofouling โดยการก่อตัว ของ Biofilm จะเริ่มต้นจากพวกแบคทีเรียไปเกาะ ที่ผิวท่อ บนผนัง cooling tower หรือส่วนอื่น ๆ ที่ น้ำ cooling สัมผัส ซึ่งคลื่นเสียง ultrasonic จะ ทำให้เกิดคลื่นเสียงสะท้อนรอบ ๆ พื้นผิวของแข็ง ดังกล่าวที่สัมผัสน้ำและแช่ในน้ำ cooling โดยจะ ยับยั้งไม่ให้พวกแบคทีเรียรวมตัวกันที่พื้นผิว ดังกล่าวได้ อีกทั้งการใช้คลื่นเสียง ultrasonic มักจะทำให้เกิดความร้อนและเกิด Hydrogen Radicals โ ด ย Hydrogen Radicals จ ะ ท ำ ปฏิกิริยา oxidation กับเซลล์แบคทีเรีย ทำให้ แบคทีเรียดังกล่าวตายได้อีกภายหลัง รูปที่ 8 ขั้นตอนในการเกิดของ Biofilm กระบวนการที่คลื่นเสียง ultrasonic สามารถยับยั้งการเกิด Biofilm มี 3 ขั้นตอน ดังนี้ 1. ป้องกันไม่ให้แบคทีเรียเกาะบนพื้นผิวในขั้นตอน แรกของการสร้าง Biofilm 2. เมื่อโครงสร้างของ Biofilm ที่มีอยู่ถูกเปลี่ยน แปลง ในที่สุด Biofilm ดังกล่าวจะถูกทำลายลง 3. จากนั้นพวกสาหร่ายที่เกิดจาก Biofilm ก็จะถูก ควบคุมไม่ให้เกิดในที่สุด รูปที่ 9 แสดงรูปแบบและจุดติดตั้งของคลื่นเสียง Ultrasonic ซึ่งสามารถติดตั้งได้แบบบนท่อ (A) และติดตั้งได้ใน Cooling Basin (B) 4. Ozone water treatment โอโซนเป็น โมเลกุลที่ประกอบไปด้วยออกซิเจนสามอะตอม มี สัญลักษณ์ทางเคมีเป็น O3 โอโซนเป็นก๊าซที่ไม่ เสถียรและสลายได้ด้วยตัวเอง โดยปกติโอโซนจะ เกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติจากการที่รังสี อัลตราไวโอเลตในแสงอาทิตย์ทำให้โมเลกุลของ ออกซิเจนในบรรยากาศชั้นสตาโตรสเฟียร์ ที่ระดับ ความสูง 15 – 50 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเล แตกตัวออกเป็นอะตอมของออกซิเจนและไปทำ ปฏิกิริยารวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นโอโซน B 23
รูปที่ 10 การเกิดโอโซนตามธรรมชาติ นอกจากการเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติแล้ว โอโซนยังสามารถเกิดขึ้นได้จากการผ่านอากาศแห้ง และมีคุณสมบัติที่เหมาะสมเข้าไปยังสนามไฟฟ้า แบบ Corona Discharge ทำให้ออกซิเจนใน อากาศบางส่วนแตกตัวเกิดอะตอมออกซิเจน ซึ่งจะ รวมตัวกับออกซิเจนเกิดเป็นโอโซนได้ รูปที่ 11 แสดงรูปการณ์เกิดโอโซนจากสนามไฟฟ้า แบบ Corona Discharge โอโซนมีคุณสมบัติที่สามารถเกิดปฏิกิริยา oxidation อย่างรุนแรง สามารถทำลายเซลล์ เนื้อเยื่อของเชื้อแบคทีเรียได้แบบเฉียบพลัน มีฤทธิ์ ในการฆ่าเชื้อโรคและแบคทีเรียได้เร็วกว่าคลอรีน 3,125 เท่า โดยโอโซนที่ผลิตและถูกปล่อยออกมา ผสมกับน้ำนั้นจะมีความเข้มข้นประมาณ 0.01 – 0.02 ppm รูปที่ 12 แสดงการใช้โอโซนในระบบระบายความร้อนสำหรับเครื่องทำน้ำเย็น 24
จากเทคนิคการไม่ใช้สารเคมีทั้ง 4 เบื้องต้นสรุปข้อดีและข้อเสียแต่ละเทคนิคดังนี้ เทคนิค ข้อดี ข้อเสีย 1. Electrochemical Technique 1) ลดโอกาสการเกิดตะกรันของ CaCO3 ใน Condenser Tube 2) มีความปลอดภัยสูงเพราะไม่ใช้ไฟฟ้าแรงสูง 3) ไม่มีใช้สารเคมีที่อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม 1) ใช้พลังงานไฟฟ้าในการกำจัดตระกรัน 2) ต้องทำการถอด Electrode ออกมา ล้างทำความสะอาด 3) ใช้กำจัดได้บางส่วนแบบ Side steam 4) ต้องการความชำนาญพิเศษในการดูแล รักษาและใช้งาน 2. Electromagnetic Technique 1) ใช้พื้นที่ในการติดตั้งไม่มาก ไม่ต้องมีการ ปรับปรุงระบบ 2) ไม่มีใช้สารเคมีที่มีความอันตรายต่อ สิ่งแวดล้อม 1) ใช ้พลังงาน ไฟ ฟ ้า ใน กา รส ร ้ า ง สนามแม่เหล็ก 2) ยังคงต้องมีการระบายน้ำทิ้งเพื่อลด ความเข้มข้นของแร่ธาตุ 3) ใช้กำจัดได้บางส่วนแบบ Side steam 4) อาจมีผลกระทบต่อคุณภาพสัญญาณ ในระบบอื่น ๆ เช่น การส่งข้อมูลผ่าน สายสัญญาณ 4) ต้องการความชำนาญพิเศษในการดูแล รักษาและใช้งาน 3. Ultrasonic Technique 1) ป้องกันการเติบโตของ Biofouling 2) ป้องกันการอุดตันที่ตัวกรองและปั๊มต่าง ๆ 3) ไม่ต้องการความชำนาญพิเศษในการดูแล รักษาและใช้งาน 4) ไม่มีใช้สารเคมีที่มีความอันตรายต่อ สิ่งแวดล้อม 1) คลื่นเสียงทำให้เกิดปฏิกิริ ยา Oxidation ซึ่งอาจะ เป็นอันตรายต่อฟิล์ม Anti-corrosion 2) ระยะและพื้นที่ที่คลื่นเสียงจะเดินทาง ไปกำจัด Biofouling มีจำกัด ต้องติดตั้งให้ครอบคลุมพื้นที่ 3) ไม่เหมาะสมกับวัสดุที่มีความแข็งแรง สูง หรือวัสดุที่มีการเคลื่อนไหวอย่าง ต่อเนื่อง 4. Ozone water treatment 1) มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัด Bio Fouling 1) อุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตน้ำโอโซน มี ราคาสูง 25
2) สามารถยับยั้งการเกิดตระกรันได้ โดย โอโซนจะทำลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำซึ่งเป็น แหล่งยึดเกาะของตระกรันได้ 3) ไม่มีการใช้สารเคมีที่มีความอันตรายต่อ สิ่งแวดล้อม 2) การใช้โอโซนในการยับยั้งการเกิด ตะกรันนั้นอาจทำให้ค่า pH ของน้ำให้มี ค่าต่ำลง 3) อาจเป็นอันตรายสำหรับผู้ใช้งาน หาก มีการสัมผัสโอโซนหรือการหายใจโอโซน เข้าไปอาจทำให้เกิดอาการแสบร้อน หรือ อาการทางเดินหายใจได้ 4) พลังงานไฟฟ้าในการผลิตโอโซนจะมี ปริมาณมากทำให้เสียค่าใช้จ่ายเรื่องค่า ไฟฟ้าสูง แม้ว่าแต่ละเทคนิคจะมีประโยชน์ เฉพาะตัวและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำแบบไม่ใช้สารเคมีนั้นยังไม่ สามารถเทียบเท่ากับวิธีการทางเคมีแบบดั้งเดิมได้ สำหรับระบบน้ำหล่อเย็นขนาดใหญ่ เช่น ของ โรงไฟฟ้า เพื่อลดข้อจำกัดต่าง ๆ การนำเทคโนโลยี อื่นมาแทนการใช้สารเคมีน่าจะเหมาะสำหรับระบบ Cooling ขนาดเล็กหรือระบบ Cooling บนอาคาร อย่างไรก็ตามในการเลือกใช้ Cooling Treatment Program ระหว่างการใช้สารเคมี กับการใช้ เทคโนโลยีอื่นทดแทนการใช้สารเคมี นั้นก็เพื่อ ป้องกันปัญหาคุณภาพน้ำในระบบ Cooling มี ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์แลก เปลี่ยนความร้อนนั้นเอง แน่นอนว่าวิธีการทางเคมี เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและยังให้การ ป้องกันที่ทั่วถึงกว่า แต่มีข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือ ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืน นี่เป็น เหตุผลหลักว่าทำไมยังมีการสำรวจตัวเลือกของ เทคโนโลยีต่าง ๆ ที่ทดแทนการใช้สารเคมีต่อไป 26
เอกสารอ้างอิง - Writer -Cooling Tower ในอุตสาหกรรม (tpa.or.th) - Cooling Towers: Treatment without chemicals? (wateronline.com) - Ways of Cooling Tower Water Treatment Without Chemicals - การสาธิตเทคโนโลยีเชิงลึกเพื่อการอนุรักษ พลังงานเทคโนโลยี “การบําบัดและปรับสภาพน้ำ ด้วยโอโซน”, กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและ อนุรักษ์พลังงานกระทรวงพลังงาน ผู้เขียนบทความ : นายณัฏฐ์คเณศ วุฒิกุลกรนันท์ วิศวกรระดับ 5 แผนกเคมีเทคนิค กองเคมีคุณภาพ ฝ่ายเคมี 27