การควบคุมการอุ่นเบ้ารับน้ำเหล็กร่วมกับเตาหลอมอาร์คไฟฟ้าเพื่อการประหยัดพลังงาน

Abstract

อุตสาหกรรมเหล็กเป็นอุตสาหกรรมที่มีใช้พลังงานสูงมาก โดยเฉพาะกระบวนการผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมอาร์คไฟฟ้า จึงต้องหาวิธีการเพื่อลดการใช้พลังงานในกระบวนการนี้ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาวิจัยเพื่อหาวิธีการควบคุม และออกแบบต้นแบบระบบควบคุมเพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงานในกระบวนการผลิตเหล็กด้วยเตาหลอมอาร์คไฟฟ้า หลักการของการควบคุมในการศึกษาวิจัยนี้คือการปรับอุณหภูมิเทน้ำเหล็กในเตาหลอมให้สัมพันธ์กับสภาวะทางความร้อนของเบ้ารับน้ำเหล็ก ดังนั้นในการควบคุมจะต้องทราบถึงสภาวะทางความร้อนของเบ้ารับน้ำเหล็กเพื่อให้ระบบนำไปคำนวณและกำหนดอุณหภูมิเทน้ำเหล็กที่เหมาะสม ในการศึกษานี้จึงได้ออกแบบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายสภาวะทางความร้อนของเบ้ารับน้ำเหล็ก และสอบเทียบแบบจำลองกับข้อมูลจากการตรวจวัดในวัฏจักรทำงานจริงของเบ้ารับน้ำเหล็กในโรงงานแห่งหนึ่ง และนำแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สอบเทียบแล้วนำมาประดิษฐ์เป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อประมวนหาอุณหภูมิเทน้ำเหล็กที่เหมาะ ผลการศึกษาวิจัยได้ต้นแบบโปรแกรมควบคุมการอุ่นเบ้ารับน้ำเหล็กร่วมกับเตาหลอมอาร์ค เมื่อนำไปใช้ประเมินศักยภาพความประหยัดที่จะเกิดขึ้นในโรงงานแห่งหนึ่ง พบว่าจะสามารถลดอุณหภูมิเทน้ำเหล็กโดยเฉลี่ยได้ 29.3 oC ซึ่งก่อให้เกิดความประหยัดโดยประมาณ 471.73 kWh ต่อรอบการหลอม หรือ20.51 kWh/t ต่อรอบการหลอม คิดเป็นร้อยละ 4.12 ของพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในเตาหลอม ซึ่งคิดเป็นมูลค่า 1,415.19 บาทต่อรอบการหลอม หรือ 61.53 บาทต่อตันผลิตภัณฑ์ต่อรอบการหลอม หากประเมินผลประหยัดที่สามารถเกิดขึ้นได้ใน 20 รอบการหลอมจะสามารถประหยัดไฟฟ้าที่ใช้ในการหลอมลงได้ 9434.6 kWh คิดเป็นมูลค่า 28,303.8 บาท