Biogas Generator Diesel Engine Oil

Biogas Generator Diesel Engine Oil

การแก้ปัญหาความเสียหายของเครื่องยนตร์ที่มาจากระบบการหล่อลื่นในน้ำมัน Diesel Engine Oil ที่ล้มเหลว ในเครื่องปั่นไฟฟ้า Biogas Generator พวก Gas Turbine Generator เช่น Caterpillar, Cummins, GE, Jenbacher Diesel Engine นั้นเราจำเป็นต้องเข้าใจกรรมวิธีการผลิต Biogas ที่เกิดขึ้นก่อน แล้วจึงใช้ข้อมูลนี้ประยุกต์ใช้ OilPure Technology ไปแก้ปัญหา

ในอุตสาหกรรม Biogas ที่เปลี่ยนของเสีย มาเป็นพลังงานในรูป CH4 Methane และ CO2 Gas หรือที่เรียกกันว่า RNG Renewal Natural Gas ที่มาจากขยะจากวัสดุอาหารและของเสียทางการเกษตร เช่น น้ำเสียจากการกลั่น การสกัดปาล์ม ขี้หมู ขี้ไก่ ที่มาจากเกษตรกรรมเลี้ยงสัตว์ น้ำเสียจากกรรมวิธีล้างกุ้ง ปลาเพื่อทำ Packaging สำหรับการส่งออก ขยะฝังกลบโรงขยะ Landfill เพื่อนำมาใช้เป็นพลังงานภายในโรงาน และส่วนที่เหลือใช้ปั่นไฟฟ้า ขายไฟฟ้าคืนให้กับ EGAT เป็นรายได้เสริมของโรงงาน ก๊าซที่เกิดจาก Biogas หรือ RNG จะเป็นก๊าซที่มีคุณภาพเหนือกว่าก๊าซ LPG เทียบเท่าได้กับก๊าซ CNG หรือ Natural Gas ที่มีจากใต้ดิน Fossil Fuel หล้งจากผ่านขบวนการทำความสะอาด Decontamination แล้ว

CH4 Methane gas นี้ถูกสร้างจากการเน่าเปื่อยผุพัง Fermentation การหมักหมม Decompose ของขบวนการ Micro Organism ของ Bacteria จาก Anaerobic Digestion ต่างๆ ออกมาเป็นก๊าซ ได้ 3 กลุ่มดังนี้

  1. CH4 Methane Gas ผลิตออกมาได้ปริมาณ 50%-70% ของก๊าซทั้งหมด
  2. CO2 Carbon Dioxide Gas ผลิตออกมาได้ปริมาณ 20%-50% ของก๊าซทั้งหมด
  3. Corrosive Gases ผลิตออกมาได้ปริมาณ 10%-15% ของก๊าซทั้งหมด ได้แก่ H2S Hydrogen Disulfide, H2 Hydrogen, N2 Nitrogen, Ammonia, Siloxane etc.

ก๊าซที่ผลิตออกมาจากหลุมหมัก ยังมีมูลค่าต่ำมาก ต้องนำมาเข้าขบวนการแยกและกรองให้สะอาดเสียก่อนจึงนำไปใช้ได้ และจะขายได้ราคาดี ผู้ใช้ส่วนมากเข้าใจผิด นำก๊าซที่ได้มาใช้ โดยไม่ได้คำนึงถึงผลเสียและต้นทุนเพิ่มต่างๆ ที่ตามมา

ปัญหาของการผลิต Biogas

  1. ก๊าซที่ผลิตออกมามีสิ่งสกปรก Impurity เจือปนมากมาย ที่ทำให้ยากกับการนำมาใช้ การเก็บเป็นสต๊อกในระยะยาว
  2. ก๊าซเหล่านี้เป็นอันตราย และไม่เสถียร พร้อมที่จะไปทำปฎิกิริยากับสารที่อยู่ใกล้เคียง มีความกัดกร่อน Corrosive สูงมาก การนำไปใช้โดยตรงจะไปสร้างปัญหามากมายตามในอุปกรณ์เครื่องจักรต่างๆ ถ้าไม่ควบคุมอย่างถูกต้องเสียก่อน
  3. ขบวนการผลิต Biogas ที่ดี จะมีต้นทุน Fixed Costs ในการลงทุนสูงมาก และปริมาณการผลิตไม่สามารถไปแข่งกับการผลิตของก๊าซธรรมชาติในระดับชาติ Large Scale

ปัจจัยการควบคุมปริมาณและคุณภาพของการผลิต Biogas มีดังนี้

  1. ปฎิกิริยา Bio Degradation ที่ใช้ Bacteria ในการย่อยสลายจะต้องเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ Yield ของก๊าซ Methane จะมีผลกับชนิดสายพันธ์ของแบคทีเรีย และสภาพแวดล้อมของอุณหภูมิ ปริมาณของ Oxygen
    • ชนิดสายพันธ์ Bacteria Species ที่ใช้จะต้องตรงกับชนิดของของเสีย เช่น Bacteria ที่ใช้กับน้ำเสียปาล์ม จะนำมาใช้กับขี้หมูไม่ได้เพราะทำให้ปริมาณกาเกิด Methane ลดลงจากควรจะได้ 70% ลงมาเป็น 40% จำเป็นต้องเลือกใช้แบคทีเรียให้ถูกต้อง
  2. สภาพของหลุมหรือถังหมักเชื้อ ต้องมีอุณหภูมิที่เหมาะกับสายพันธ์ของแบคทีเรียที่ใช้ และปริมาณของ Oxygen ต้องได้เหมาะสมเช่นกันเพราะแบคทีเรียส่วนใหญ่จะเป็น Anaerobic Bacteria ที่ไม่ต้องการมี Oxygen ในการยังชีพ ระบบจำเป็นต้องการ Monitoring เพื่อควบคุมสภาพแวดล้อมให้เชื้อแบคทีเรีย เติบโตได้อย่างสมบูรณ์
  3. การควบคุมประชากรของเชื้อแบคทีเรียให้เป็นแบบ Homogeneous สายพันธ์ุที่จะให้มีสายพันธ์แทรกซึมเข้ามาอยู่ด้วย มาแย่งอาหาร ฆ่ากันเอง ให้ Yield Gas น้อยลง
  4. Nutrient อาหารที่เป็นขยะของเสียกับปริมาน้ำที่ใช้เพราะเชื้อต้องมีสัดส่วนที่เหมาะสมกัน

อัตราการผลิตก๊าซจะต้องได้ Yield 70% CH4 Methane, 20% CO2 Carbon Dioxide, 10% H2S Hydrogen Sulfide & other corrosive gases

ก๊าซที่ผลิตนี้ยังมีความสกปรกมาก ไม่ควรรีบนำไปใช้ จำเป็นต้องมีขบวนการกรอง Pre-Treatment ก่อนใช้ดังนี้

  1. Air Scrubber หรือ Air Flotation โดยให้ก๊าซผลิตออกมาไหลผ่านน้ำเพื่อช่วยดึงดูด Corrosive Gases เช่น H2S ต่างๆ ออกก่อน แต่กรรมวิธีนี้ราคาถูก มีประสิทธิภาพต่ำแยกสิ่งสกปรกเจอบนได้ไม่มาก ก๊าซที่ผ่านออกมายังไม่บริสุทธิ์เพียงพอ แถมยังไปสร้างปัญหาน้ำเสียตามมาที่มีค่ากำจัดอย่างถูกต้อง แพงขึ้นอีก
  2. Membrane Gas Filtration ก๊าซที่ผลิตนี้จะไหลผ่าน Membrane Filter 1 เพื่อแยก CH4 Methane ออกจาก ก๊าซที่ผลิตก่อนให้เหลือ Pure Methane มาเก็บไว้ในถังที่ 1 แล้วที่เหลือก็นำมาแยกผ่าน Membrane Filter 2 เพื่อแยก CO2 ออกแล้ว มาเก็บไว้ในถังที่ 2 ให้เหลือ Pure CO2
  3. Membrane Gas Filtration for High Purity CH4 Gases ก๊าซ CH4 Methane จะถูกนำไปกรองผ่าน Membrane Filter 3 เพื่อแยกนำ้และสิ่งเจือปนที่เหลืออกจาก CH4 จนก๊าซ Methane มีความบริสุทธิ์อยู่ที่ 99.9% ก๊าซ Methane นี้จะมีคุณสมบัติบริสุทธิ์เทียบเท่าหรือสูงกว่า RNG gas, CNG gas เมื่อนำไปใช้กับเครื่องปั่นไฟฟ้า Biogas Generator จะไม่ทำให้เกิดปัญหาเครื่องยนตร์สึกหรอ อย่างที่เคยเกิดมาก่อนที่ใช้ Biogas with purity
  4. CH4 ก๊าซบริสุทธิ์นี้ยังไปใช้กับเครื่องรถยนตร์ที่ใช้ก๊าซได้อีกด้วยและสะอาดกว่าก๊าซที่เติมตามปั้มสาธารณะ นอกจากนี้แล้ว ก๊าซบริสุทธิ์นี้ยังไปทำปฎิกิริยากับสารเคมีทำให้ CH4 เปลี่ยนสภาพไปเป็นสาร Methanol ที่มีราคาแพงกว่า CNG gas 4-5 เท่า เป็นการผลิตสินค้าใหม่ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ Pure CH4 ในอุตสาหกรรมทำสี ทำกาว และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่มีราคสูงเพิ่มรายได้
  5. Membrane Gas Filtration for High Purity CO2 Gases ก๊าซ CO2 จะถูกนำไปกรองผ่าน Membrane Filter 4 เพื่อแยกนำ้และสิ่งเจือปนที่เหลืออกจาก CO2 จนก๊าซ Carbon Dioxide มีความบริสุทธิ์อยู่ที่ 99.9% เพื่อนำไปขายในอุตสาหกรรม Welding และอุตสาหกรรมอื่น Pure CO2 ก๊าซมีราคาแพง มูลค่าเพิ่มสูง

Air Scrubber ที่ใช้ทำความสะอาด Biogas แต่ยังไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอ ที่จะไปช่วยลดความเสียหายให้กับเครื่องจักร ดังนั้นอุตสาหกรรม Biogas นี้จึงมีปัญหากับความเสียหายในเครื่องปั่นไฟฟ้ามาตลอด เพราะคิดว่ามี Air Scrubber ใช้แล้วก็โอเค คำตอบคือ ยังไม่โอเค

ในอนาคตอันใกล้นี้ OilPure จะนำเทคโนโลยี่ Membrane Gas Filtration นี้มาใช้ในประเทศไทยเพื่อเป้าหมายตลาดใหม่ เพื่อให้อุตสาหกรรมไทยเป็นอิสระจากการพึ่งพาบริษัทผู้ผลิตก๊าซธรรมชาติขนาดใหญ่ Energy Independence อุตสาหกรรมไทยจะสามารถผลิตพลังงานใช้ได้เอง ทั้งปั่นไฟฟ้าใช้เอง ใช้เป็น CNG gas เติมในรถยนตร์ให้กับพนักงานในราคาถูกกว่า CNG ราคาตลาด ตามหลักเศรษฐกิจพอเพียง ส่วนที่เหลือใช้ นำไปขายเพื่อผลิต Methanol และสารเคมีที่ได้ราคาดีกว่า ปั่นเป็นไฟฟ้าเหลือไปขายให้กับ หน่วยงานไฟฟ้าของรัฐ ที่ถูกกดราคาเหลือ หน่วยละ 3.50 บาทต่อหน่วย แทบจะไม่มีกำไร

ระบบ Biogas Membrane Filtration Systems

ปัญหาของ Diesel Engine Lubricant ในเครื่องปั่นไฟฟ้า Biogas Generator

  1. Engine Damages – Siloxane สารแปลกปลอม Polution ที่เกิดจาก Silicon ฝุ่นผงในอากาศ ทำปฎิกิริยากับ CH4 Methane gas กลายเป็นสารแปลกปลอมที่เรียกว่า Siloxane ถูกนำเข้ามาในกระบอกลูกสูบเครื่องยนตร์ Siloxane เข้ามาติดอยู่ในนำ้มันหล่อลื่น มีขนาดเล็กมากตั้งแต่ 1-3 microns มีลักษณะ Abrasive และ High Hardness Value จะไปทำให้เกิดการสึกหรอ Excessive Wearสร้างความเสียหายมากมายในวาล์ว ลูกสูบ ฝาสูบของเรื่องยนตร์ดังแสดงให้เห็นในรูป
  2. Corrosive Gas Contamination in Engine Oil – ก๊าซเชื้อเพลิงสกปรกนี้ถูกฉีดเข้าไปสร้างพลังงานขับเคลื่อนให้กับเครื่องยนตร์ ในเวลาเดียวกันก๊าซที่สกปรกนี้ก็มีโอกาสเข้าไปผสมรวมกับน้ำมันหล่อลื่นในระหว่างขบวนการหล่อลื่นเช่นกัน มีผลทำให้ Diesel Engine Oil นี้สะสมเพิ่มขึ้น ไปด้วยก๊าซต่างๆ ที่ทำให้เกิด Internal Corrosion
  3. Internal Corrosion – สิ่งสกปรก Impurity ในก๊าซประกอบด้วย CO2, H2S N2, CL2 etc. ในน้ำมันหล่อลื่น จะเข้าไปทำลายเครื่องยนตร์ดีเซล ทำให้เกิดการสึกกรอน เสียหายก่อนกำหนดมีอายุสั้น ลดประสิทธิภาพในการปั่นไฟฟ้าจากเครื่องปั่นไฟ
  4. Shorter Engine Oil Life – สิ่งสกปรกและสารแปลกปลอม เหล่านี้มีผลทำลายคุณสมบัติของน้ำมันหล่อลื่น จำเป็นต้องเปลี่ยนถ่ายน้ำใหม่ทุกๆ 500 ชั่วโมง หรือทุกๆ 3 อาทิตย์ เพื่อชะลอ ลดความเสียหายของเครื่องยนตร์ที่มีมูลค่าต้นทุนเป็นหลักล้านบาท ถ้าผู้ใช้เริ่มขี้เหนียวยืดอายุการเปลี่ยนน้ำออกไป จะยิ่งความเสียหายในเครื่องยนตร์เกิดมากขึ้นและเร็วขึ้น มีราคาแพงกว่าการเปลี่ยน้ำมันใหม่ที่เคยคิดว่าแพงแล้ว
  5. Inefficient Power Generating – สิ่งเจอปนเหล่านี้ไปสร้างแรงเสียดทาน Friction เพิ่มขึ้นในระหว่างที่เครื่องยนตร์หมุน มีผลทำให้ประสิทธืภาพการผลิตไฟฟ้ลดลงได้ถึง 15%-22% จาก Friction เหล่านี้

Siloxane สารปนเปื้อนในระบบก๊าซเชื้อเพลิงเป็นศัตรูตัวแรกที่ไปสร้างความเสียหายให้เครื่องยนตร์ ศัตรูรองมาคือ Corrosive Gases H2S, CO2, N2 ที่เจือปนมาในก๊าซ จะไปทำให้น้ำมันกลายเป็นกรด อย่างรวดเร็วเกิดปฎิกิริยา Oxidation Reaction ทำให้ชิ้นส่วนภายใน Internal Components เกิดการกัดกร่อน Corrosion ขึ้นอย่างมากมาย

Chemical Formula Siloxane = Silicon (Si) + Methane (CH4)
Siloxane on Engine

ครื่องกรองน้ำมันจาก OilPure แก้ปัญหาของ Diesel Engine Lubricant ได้ด้วยวิธีดังกล่าวนี้

OilPure Technology วิธีการแก้ปัญหานี้คือ ใช้ TC-8 OilPure High Speed Centrifuge แยก Sludge ที่เป็น Oxidation By-Products ออกจากน้ำมันสกปรกก่อน แล้วแยก Degassing แยกปริมาณ CH4, H2S Gases ออกจาก Engine Oil ด้วย VJ-100 Vacuum Jet Degasification แล้วค่อยกรอง Siloxane ออกด้วย MB-50 PurePack Filter ที่สามารถแยก Solid Particle ได้ในระดับ 1-3 microns น้ำมันหล่อลื่นก็จะสะอาดปราศจากสิ่งสกปรกทั้งปวง ที่ไปมีผลทำลายคุณภาพของน้ำมันหล่อลื่นได้

OilPure Centrifuge Sludge Separation Technology (TC-8)

ขั้นแรกนำ้มันสกปรกจะถูกกรองผ่านระบบ Centrifuge Separation ในเครื่องของ OilPure ก่อนเพื่อแยกโคลน Sludge ออกจากนำ้มัน TC-8 OilPure High Speed Centrifuge แยก Sludge ที่เป็น Oxidation By-Products

Sludge นี้มีสาเหตุเกิดมาจากของ Excessive TBN Additive (Total Base Number) ที่มากเกินควรจะ ไปทำปฎิกิริยา Oxidation กับ Base Oil TC-8 Centrifuge จะกรอง Sludge ออกจากระบบเพื่อป้องกันการอุดตันของ Oil Filter จาก Sludge นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่บริษัทผู้ผลิตน้ำมัน สำคัญผิด คิดว่ายิ่งเพิ่มปริมาณ Calcium Sulfonate หรือยิ่งเพิ่มปริมาณของ TBN Additive มากเท่าไหร่ ยิ่งเป็นการช่วยยืดอายุให้น้ำมันมากยิ่งขึ้น แท้จริงแล้ว กลับยื่งไปทำลายคุณสมบัติการหล่อลื่นดีๆ ในน้ำมันให้บุบสลายเร็วขึ้น

TC-8 Turbine Jet Centrifuge from OilPure ควบคุม Oil Pressure ด้วยแรงหมุนออกจาก VSD Variable Speed Drive ที่ควบคุมรอบหมุนของการเหวี่ยงของ Jet Turbine Propel Centrifuge สามารถแยกโคลน Sludge ออกมาได้ถึง 44-22 กิโลกรัมต่อวั เหมาะที่จะใช้กับเครื่องจักรที่มีนำ้มันขนาดถึง 300 ลิตร

Turbine Jet Centrifuge
สามารถแยกโคลน Sludge ออกมาได้ถึง 22-44 กิโลกรัมต่อวัน
G Force รอบอยู่ที่ 5,000 RPM

Vacuum Jet Degasification Technology (VJ-100)

Vacuum Jet Degasification ยังสามารถมาใช้ Degassing แยก CH4 Methane, H2S Hydrogen Sulfide gas (Low Molecular Weight Gases) จาก Diesel Engine Oil ที่ใช้ใน Gas Turbine Generator ปั่นไฟฟ้า H2S จะทำปฎิกิริยาโดยตรงกับ Base Oil ไปเพิ่มความเป็นกรด TAN (Total Acid Number) ในนำ้มัน ซึ่งมีผลไปลด Deplete ค่า TBN (Total Base Number) ใน TBN Additive

Corrosive Dissolved Gases จะใช้ Conventional Vacuum Distillation มาแยกออกไม่ได้ ใช้ผิดงาน Corrosive Dissolved Gases นี้เป็นเหตุผลที่ทำให้ Conventional Vacuum Distillation พังและซ่อมบำรุงบ่อยๆ Premature failure เพราะเกิด Internal corrosion ภายใน Vacuum Pump และ Condenser ที่ผู้ใช้ไม่รู้เลยว่าสาเหตุเกิดมาจาก Hazardous Dissolved Gases นี้

Vacuum Jet Degasification ยังสามารถแยก Dissolved gases ที่หมักหมมภายในนำ้มันที่อยู่ใน Landfill Gas Turbine Engine และ Biogas ที่ทำให้เกิด Diesel Engine Corrosion จาก Siloxane อายุเครื่องยนต์สั้นกว่าปกติ และอายุสั้นของนำ้มันจาก 500 -1,200 ชม ยืดอายุไปเป็น 2,000-3,000 ชั่วโมง

Vacuum Jet สามารถแยก Gas เหล่านี้ออกจากนำ้มัน:

  • CH4 Methane
  • C2H2 Acetylene
  • NH4 Ammonia
  • C6H6 Benzene
  • C5H12 Pentane
  • C3H8 Propane
  • H2S Hydrogen Sulfide
  • CO2 Carbon Dioxide
  • C2H4 Ethylene
  • C3H6 Propylene
  • HCL Hydrogen Chloride
  • CH3OH Methanol

PurePack Chemical Filter Treatment (MB-50)

เนื่องจาก Siloxane มีขนาด 1-3 microns เล็กมาก OEM Filter ดีๆ มีขนาดกรองได้เพียง 50 microns จึงไม่สามารถกรอง Siloxane ออกได้ ดังนั้นบริษัทนำ้มันจึงเพิ่มปริมาณ TBN Additive เป็น 10-14 point เพื่อให้ Siloxane ถูกละลาย Disperse และ Dissolved เข้าไปในนำ้มันเช่นเดียวกับ Carbon Black แต่ก็ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหานี้

PurePack Filter สามารถกรอง Solid Particle มีขนาด 1-3 microns ที่เป็นทั้ง ฝุ่นในอากาศ Silcon Dust และ ฝุ่นโลหะ Metallic Fines ที่มีความหยาบและความแข็ง Hardness Value สูง จะไปทะลายผิวโลหะอุปกรณ์ในเครื่องยนตร์ เพื่อไปเพิ่มการสึกหรอที่มาจากผิวเครื่องยนตร์ ในขณะที่ OEM Filter ที่ติดมากับเครื่องยนตร์จะกรอง Solid Particle ได้เพียง 75-150 microns เท่านั้น ไม่เพียงที่จะป้องกันเครื่องยนตร์จากความเสียหายได้

PurePackTM is the Heart of the OilPure Process.
Spent PurePack is Non Hazardous,.
Spent PurePack Filter

ภาพ Siloxane มีขนาด 1-3 microns เล็กมาก ค่อยๆ สะสมกันมาเป็นก้อน Cluster จับบนผิวเครื่องจักร ฟิลเตอร์ธรรมดาทั่วไป ไม่สามารถกรองออกได้ และยังอุดดันได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย

Siloxane Wear on Cylinder
Siloxane Wear on Cylinder
Siloxane Wear on Valve

เมื่อ OEM Filter อุดดัน Pressure Drop สูงขึ้น Oil Pressure Regulator Valve จะเปิดออก ทำให้น้ำมันไม่ไหลผ่าน OEM Filter จะ By-pass ไหลอ้อมลงถัง Oil Reservoir น้ำมันจึงไม่มีการถูกกรองเกิดขึ้น ผู้ใช้ยังคิดว่าฟิลเตอร์ยังทำงานอยู่ แต่มันใช้งานไม่ได้

Oil By-pass Pressure Regulator Valve เปิดเมื่อฟิลเตอร์ตัน

Used Oil Filter ที่อุดตันด้วย Siloxane

© Copyright, August , 2021 เอกสารและข้อมูลในเว็บไซต์นี้มีลิขสิทธ์ ห้ามนำไปเผยแพร่หรือสื่อสารโดยมิได้รับอนุญาตจาก OilPure