เครื่องกรองไอเสียแบบแห้ง หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า...ตัวกรองอนุภาคดีเซล (DPF)หรือเครื่องกรองควันดำแห้ง เป็นอุปกรณ์สำคัญในการบำบัดหลังการเผาไหม้ ใช้เพื่อกำจัดควันดำฝุ่นละออง (PM), โดยเฉพาะเขม่าคาร์บอน (ควันดำ), จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลระบบนี้ทำงานโดยการกรองทางกายภาพโดยไม่ใช้สารเติมแต่งที่เป็นของเหลวใดๆ จึงเรียกว่า "ระบบแห้ง"
I. หลักการทำงาน: การกรองทางกายภาพและการฟื้นฟูสภาพ
หลักการทำงานของมันสามารถสรุปได้เป็นสามขั้นตอนดังนี้:"จับ - สะสม - สร้างใหม่"
- การจับภาพ (การกรอง):
- ก๊าซไอเสียอุณหภูมิสูงจากเครื่องยนต์จะเข้าสู่เครื่องกรองอากาศและไหลผ่านไส้กรองที่ทำจากเซรามิกพรุน (เช่น คอร์เดียไรต์ ซิลิคอนคาร์ไบด์) หรือโลหะเผาผนึก
- ผนังของไส้กรองถูกปกคลุมด้วยรูพรุนขนาดเล็ก (โดยทั่วไปมีขนาดเล็กกว่า 1 ไมครอน) ซึ่งยอมให้ก๊าซ (เช่น ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ) ผ่านได้ แต่ดักจับอนุภาคขนาดใหญ่กว่าอนุภาคของแข็ง (เขม่า, เถ้า) และเศษส่วนอินทรีย์ที่ละลายได้ (SOF)ภายในหรือบนพื้นผิวของตัวกรอง
- สะสม:
- อนุภาคที่ติดอยู่จะค่อยๆ สะสมตัวภายในตัวกรอง ก่อตัวเป็น "คราบเขม่า" เมื่อการสะสมเพิ่มขึ้น แรงดันย้อนกลับของไอเสียก็จะค่อยๆ สูงขึ้น
- สร้างใหม่:
- เมื่อแรงดันย้อนกลับของไอเสียถึงขีดจำกัดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์) ระบบจะต้องเริ่มดำเนินการ"การฟื้นฟู"กระบวนการเผาไหม้เขม่าที่สะสมอยู่ในตัวกรอง เพื่อฟื้นฟูประสิทธิภาพการกรอง
- การฟื้นฟูเป็นกระบวนการสำคัญซึ่งส่วนใหญ่บรรลุผลได้ผ่านทาง:
- การฟื้นฟูแบบพาสซีฟเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานภายใต้ภาระสูง อุณหภูมิไอเสียจะสูงขึ้นตามธรรมชาติ (โดยทั่วไปสูงกว่า 350°C) เขม่าที่ติดอยู่จะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนออกไซด์ (NO₂) ในก๊าซไอเสียและเกิดการออกซิเดชัน (เผาไหม้ไปอย่างช้าๆ) กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่โดยปกติแล้วไม่เพียงพอสำหรับการทำความสะอาดอย่างสมบูรณ์
- การฟื้นฟูอย่างกระตือรือร้น: เริ่มการทำงานโดยบังคับเมื่อแรงดันย้อนกลับสูงเกินไปและอุณหภูมิไอเสียไม่เพียงพอ
- ใช้เชื้อเพลิงช่วย (หัวเผา): มีการฉีดน้ำมันดีเซลปริมาณเล็กน้อยเข้าไปก่อนถึง DPF และจุดไฟด้วยหัวเผา ทำให้อุณหภูมิของก๊าซที่เข้าสู่ DPF สูงกว่า 600°C ส่งผลให้เกิดการออกซิเดชันและการเผาไหม้ของเขม่าอย่างรวดเร็ว
- การฟื้นฟูเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า: ไส้กรองจะถูกทำให้ร้อนถึงจุดติดไฟของเขม่าโดยใช้ขดลวดความร้อนไฟฟ้า
- การฟื้นฟูด้วยไมโครเวฟ: ใช้พลังงานไมโครเวฟเพื่อให้ความร้อนแก่อนุภาคเขม่าอย่างเฉพาะเจาะจง
II. ส่วนประกอบหลัก
โดยทั่วไป ระบบการทำให้บริสุทธิ์แบบแห้งที่สมบูรณ์จะประกอบด้วย:
- ไส้กรอง DPF: หน่วยกรองหลัก
- เซ็นเซอร์วัดความดันแตกต่าง (ต้นน้ำ/ปลายน้ำ): ตรวจสอบความแตกต่างของแรงดันคร่อมตัวกรอง กำหนดระดับปริมาณเขม่า และส่งสัญญาณการฟื้นฟูสภาพ
- เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ: ตรวจสอบอุณหภูมิขาเข้า/ขาออกเพื่อควบคุมกระบวนการฟื้นฟูและป้องกันความเสียหายจากความร้อนสูงเกินไป
- ระบบกระตุ้นและควบคุมการสร้างใหม่: ควบคุมการเริ่มต้นและหยุดโปรแกรมการฟื้นฟูโดยอัตโนมัติตามสัญญาณจากเซ็นเซอร์ความดันและอุณหภูมิ
- แอคชูเอเตอร์การสร้างใหม่เช่น หัวฉีดดีเซล หัวเผา อุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้า เป็นต้น
- ชั้นโครงสร้างและฉนวนกันความร้อน: เพื่อการกักเก็บแรงดันและรักษาความร้อน
III. ข้อดีและข้อเสีย
| ข้อดี | ข้อเสีย |
| ประสิทธิภาพการกำจัดฝุ่นสูง: ประสิทธิภาพการกรองเขม่า (ควันดำ) สูงมาก สามารถกรองได้มากกว่า 95% ลดระดับความดำตามมาตรฐาน Ringelmann เหลือระดับ 0-1 | เพิ่มแรงดันย้อนกลับ: ส่งผลต่อประสิทธิภาพการหายใจของเครื่องยนต์ อาจทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ประมาณ 1-3%) |
| ไม่จำเป็นต้องใช้ของเหลวสิ้นเปลือง: ต่างจาก SCR (ซึ่งต้องใช้ยูเรีย) ระบบนี้ใช้เพียงพลังงานไฟฟ้าและน้ำมันดีเซลปริมาณเล็กน้อยสำหรับการฟื้นฟูสภาพระหว่างการทำงาน โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับวัสดุสิ้นเปลือง | การบำรุงรักษาที่ซับซ้อน: จำเป็นต้องทำความสะอาดเถ้า (กำจัดเถ้าที่ไม่ติดไฟ) และตรวจสอบเป็นระยะ การฟื้นฟูสภาพที่ล้มเหลวอาจทำให้ตัวกรองอุดตันหรือเกิดการหลอมละลายได้ |
| โครงสร้างขนาดกะทัดรัดระบบนี้ค่อนข้างเรียบง่าย มีขนาดเล็ก และติดตั้งง่าย | ไวต่อคุณภาพเชื้อเพลิงปริมาณกำมะถันสูงในน้ำมันดีเซลทำให้เกิดซัลเฟต และปริมาณเถ้าสูงจะเร่งการอุดตันของตัวกรอง ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานและประสิทธิภาพการทำงาน |
| เป้าหมายหลักคือ ผู้จัดการโครงการ: อุปกรณ์ที่ตรงประเด็นและมีประสิทธิภาพที่สุดในการแก้ปัญหาควันดำและฝุ่นละอองที่มองเห็นได้ | ไม่ทำการบำบัด NOx: มุ่งเป้าไปที่ฝุ่นละอองเป็นหลัก มีผลจำกัดต่อไนโตรเจนออกไซด์ จำเป็นต้องใช้ร่วมกับระบบ SCR เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดอย่างครบถ้วน |
| เหมาะสำหรับการใช้งานแบบไม่ต่อเนื่องเมื่อเปรียบเทียบกับ SCR ซึ่งต้องการสภาวะอุณหภูมิคงที่ DPF สามารถปรับตัวให้เข้ากับรอบการทำงานที่เปลี่ยนแปลงได้ดีกว่า | เงินลงทุนเริ่มต้นสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องฟอกอากาศที่ใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากำลังสูง |
IV. สถานการณ์การใช้งานหลัก
- สถานที่ที่มีข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษที่เข้มงวด: ระบบไฟฟ้าสำรองสำหรับศูนย์ข้อมูล โรงพยาบาล โรงแรมหรู อาคารสำนักงาน ฯลฯ เพื่อป้องกันมลพิษจากควันดำ
- พื้นที่เมืองและพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นเพื่อปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่นและหลีกเลี่ยงการร้องเรียน
- ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบติดตั้งภายในอาคาร: จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการฟอกอากาศเสีย เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพอากาศภายในอาคารและความปลอดภัยของระบบระบายอากาศ
- อุตสาหกรรมพิเศษ: สถานีฐานการสื่อสาร, เหมืองใต้ดิน (แบบป้องกันการระเบิด), เรือ, ท่าเรือ ฯลฯ
- ในฐานะส่วนหนึ่งของระบบแบบบูรณาการ: ผสานรวมเข้ากับ SCR (สำหรับการกำจัดไนโตรเจน) และ DOC (ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันดีเซล) เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษระดับชาติ IV/V หรือสูงกว่า
V. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ
- น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันเครื่อง: ต้องใช้ดีเซลกำมะถันต่ำ(ควรมีปริมาณกำมะถันน้อยกว่า 10 ppm) และน้ำมันเครื่องที่มีเถ้าต่ำ (เกรด CJ-4 หรือสูงกว่า)ปริมาณกำมะถันและเถ้าที่สูงเป็นสาเหตุหลักของการเป็นพิษ การอุดตัน และอายุการใช้งานที่ลดลงของ DPF (ตัวกรองอนุภาคดีเซล)
- เงื่อนไขการใช้งานควรหลีกเลี่ยงการใช้งานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นเวลานานที่โหลดต่ำมาก เพราะจะทำให้อุณหภูมิไอเสียต่ำ ป้องกันการฟื้นฟูแบบอัตโนมัติ และกระตุ้นให้เกิดการฟื้นฟูแบบแอคทีฟบ่อยครั้งซึ่งสิ้นเปลืองพลังงาน
- การตรวจสอบและบำรุงรักษา:
- เฝ้าติดตามอย่างใกล้ชิดแรงดันย้อนกลับไอเสียและไฟแสดงสถานะการสร้างใหม่.
- ดำเนินการเป็นประจำบริการทำความสะอาดเถ้าถ่านแบบมืออาชีพ(โดยใช้ลมอัดหรืออุปกรณ์ทำความสะอาดเฉพาะทาง) เพื่อกำจัดเถ้าโลหะ (แคลเซียม สังกะสี ฟอสฟอรัส ฯลฯ)
- จัดทำบันทึกการบำรุงรักษา โดยบันทึกความถี่ในการฟื้นฟูและการเปลี่ยนแปลงแรงดันย้อนกลับ
- การจับคู่ระบบ: ต้องเลือกและจับคู่เครื่องกรองน้ำให้เหมาะสมกับรุ่น ปริมาตรกระบอกสูบ กำลังไฟฟ้า และอัตราการไหลของไอเสียของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การเลือกเครื่องที่ไม่เหมาะสมจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของเครื่องยนต์
- ความปลอดภัยในระหว่างกระบวนการฟื้นฟูสภาพ อุณหภูมิในตัวเครื่องกรองจะสูงมาก การติดตั้งฉนวนกันความร้อนที่เหมาะสม การติดตั้งป้ายเตือน และการเก็บให้ห่างจากวัสดุไวไฟจึงเป็นสิ่งสำคัญ
สรุป
ตัวกรองไอเสียแห้ง (DPF) คือเทคโนโลยีหลักที่มีประสิทธิภาพสูงเพื่อแก้ไขปัญหาควันดำที่มองเห็นได้และมลพิษจากฝุ่นละอองจากชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเครื่องนี้ดักจับเขม่าคาร์บอนด้วยการกรองทางกายภาพและทำงานเป็นวัฏจักรโดยการฟื้นฟูสภาพด้วยอุณหภูมิสูง การใช้งานที่ประสบความสำเร็จนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยการเลือกขนาดที่เหมาะสม คุณภาพเชื้อเพลิงที่ดี สภาวะการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เหมาะสม และการบำรุงรักษาตามระยะเวลาอย่างเคร่งครัดในการเลือกและใช้งาน DPF ควรพิจารณาว่าเป็นส่วนสำคัญของระบบเครื่องยนต์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยรวม
วันที่โพสต์: 16 ธันวาคม 2025
