1

บทที่ 1

บทน ำ

1.1 ควำมส ำคัญและที่มำของปัญหำที่ท ำกำรวิจัย

ปัจจุบันโรงงานอุตสาหกรรม ได้น าเอาไม้ยางพารามาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการให้ความร้อนในกระบวนการต้ม บอยเลอร์ (Boiler) หรือหม้อต้มไอน้ า ท าให้ได้เถ้าไม้ยางพาราจากโรงงานในปริมาณมากถึง 3000 ตันต่อเดือน โดยขี้เถ้าเหล่านี้ยังมีถ่านที่เหลือจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์อยู่ด้วย และจะถูกรวมน าไปก าจัดหรือเก็บรอก าจัด ท าให้เกิดปัญหามลพิษเนื่องจากขี้เถ้ามีค่าความเป็นด่างสูงและต้องใช้พ้ืนที่ฝังกลบจ านวนมาก หากท าการคัดแยกถ่านที่เหลือจากเผาไหม้ไม่สมบูรณ์นี้ ซึ่งมีอยู่ประมาณ ¼ ของปริมาณเถ้าไม้ยางพาราทั้งหมดกลับมาใช้ จะช่วยลดปริมาณมลพิษและลดพ้ืนที่ฝังกลบได้เป็นจ านวนมาก อีกทั้งพลังงานทดแทนเป็นสิ่งที่ต้องการสูง เมื่อพลังงานที่ใช้ในปัจจุบันนั้นลดลงอย่างต่อเนื่อง และพลังงานหลายชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ ามัน ถ่านหิน แก๊สธรรมชาติ รวมทั้งไม้ฟืน ต้องใช้เวลานานเพ่ือที่จะกลับมาใช้ได้อีกครั้ง จึงเกิดความคิดที่จะร่อนแยกถ่านไม้ยางพารามาผ่านกระบวนการขึ้นรูป เพ่ือใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ใหม่

1.2 วัตถุประสงค์ของโครงงำนวิจัย

1.2.1. ศึกษาความเป็นไปได้ของการเพ่ิมค่าความร้อนให้กับถ่านที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์จากเถ้าไม้ยางพาราและน ามาข้ึนรูปเป็นถ่านอัดแท่ง

1.3 ทฤษฎี สมมติฐำน และกรอบแนวควำมคิดของโครงกำรวิจัย

ปัจจุบันโรงงานอุสาหกรรมที่ใช้ไม้ยางพาราในการต้มหม้อไอน้ า มีของเสียเถ้าไม้ยางพาราที่เกิดจากการเผาไหม้ซึ่งต้องท าการก าจัดในปริมาณมากถึง 3000 ตันต่อเดือน ซึ่งจัดเป็นของเสียที่โรงงานต้องส่งไปก าจัดโดยวิธีที่นิยมคือการฝังกลบ แต่ขี้เถ้ามีค่าความเป็นด่างสูง มีค่า pH 9-11 เป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและต้องการพ้ืนที่ฝังกลบจ านวนมาก แต่ในเถ้าไม้ที่ต้องส่งก าจัดเหล่านี้ยังมีถ่านที่เกิดจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ผสมอยู่ในสัดส่วนประมาณ 20-30 % หรือคิดเป็นน้ าหนักระหว่าง 600-900 กิโลกรัมต่อเดือน แต่ถ้าเราท าการคัดแยกถ่านที่ยังสามารถเผาไหม้ได้ ซึ่งมีอยู่ ¼ ของขี้เถ้ากลับมาใช้จะช่วยลดปริมาณมลพิษ และลดพ้ืนที่ฝัง อีกทั้งการคัดแยกถ่านกลับมาใช้ใหม่โดยเพ่ิมค่าความร้อนด้วยกากไขมันจากบ่อดักไขมันซึ่งเป็นของเสียเช่นเดียวกัน ยังท าให้ช่วยลดปัญหามลพิษของโรงงานและชุมชนอีกด้วย

2

1.4 ขอบเขตของโครงกำรวิจัย

1.4.1. ศึกษาอัตราส่วนถ่านไม้ยางพาราที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ต่อขี้เถ้าที่ได้จากการใช้ไม้ฟืนยางพาราในกระบวนการต้มหม้อไอน้ า

1.4.2. ศึกษาอัตราส่วนที่เหมาะสมของกากไขมันที่ผสมในถ่านไม้ยางพาราที่เหลือจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์เพ่ือเพ่ิมค่าความร้อนและสัดส่วนของกากน้ าตาลเพ่ือเพ่ิมค่าความหนาแน่นให้กับถ่าน

1.4.3. ศึกษาคุณสมบัติของถ่านอัดแท่งที่ท ามาจากกากไขมัน และกากน้ าตาล ผสมเข้าถ่านไม้ยางพารา

1.5 ประโยชน์ที่คำดว่ำจะได้รับ

1.5.1. ทราบถึงประสิทธิภาพและอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมของถ่านอัดแท่งไม้ยางพาราที่เหลือจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณผ์สมกากไขมันโดยมีกากน้ าตาลเป็นตัวประสาน

1.5.2. เป็นแนวทางในการจัดการของเสียโดยน ามาแปรรูปเพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงอัดแท่งได้ 1.5.3. เป็นแนวทางเลือกการน าถ่านไม้ยางพาราที่เหลือจากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์มาสร้างคุณค่าให้

เกิดประโยชน์ได ้

3

บทที่ 2

ทฤษฎีและงำนวิจัยที่เกี่ยวข้อง

2.1 ชีวมวล

คือ สารอินทรีย์ (พืช สัตว์) ได้แก่ เศษไม้ (Wood chip) ใบไม้ ส่วนต่างๆ ของไม้ที่เหลือใช้ รากต้นยาง วัสดุ เหลือใช้ทางการเกษตร กาก-กะลา-ทะลายปาล์ม กาบ-กะลา-ทางมะพร้าว ซังข้าวโพด กากมัน แกลบ ชานอ้อย ส่าเหล้า ขยะ น้ าเสีย พืชผลทางการเกษตร ที่ปลูกขึ้นมาเพ่ือใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรง เช่น พวก ไม้โตเร็วต่างๆ หญ้าโตเร็ว เช่น หญ้าตระกูลเนเปียร์ (Napier Grass) หญ้ายักษ์ (Giant King Grass) หญ้าจักรพรรดิการ

2.1.1 กำรกระจำยตัวของแหล่งชีวมวล

1. อยู่รวมเป็นกลุ่ม คือ ชีวมวลจากกระบวนการแปรรูป ณ ที่ใดที่หนึ่ง และชีวมวลที่เกิดจากการปลูกข้ึนมาใช้เป็นวัตถุดิบโดยตรง เช่น

1.1 โรงสีข้าว

1.2 โรงงานผลิตน้ าตาลทราย

1.3 โรงงานแป้งมันส าปะหลัง

1.4 โรงงานสกัดน้ ามันปาล์ม

1.5 โรงงานแปรรูปไม้ยางพารา

1.6 ฟาร์ม-ไร่ ปลูกหญ้าโตเร็วหรือพืชโตเร็วขนาดใหญ่ ที่เพียงพอกับขนาดโรงไฟฟ้า

2. อยู่กระจัดกระจาย ตามพ้ืนที่เพาะปลูกหรือไม่มีการรวบรวม เช่น

2.1 การสีข้าวโพดโดยอาศัยอุปกรณ์สีข้าวโพดที่เคลื่อนที่ได้

2.2 เศษไม้-ปลายไม้จากสวนป่ายางพารา

2.3 ฟาร์ม-ไร่ ปลูกหญ้าโตเร็ว หรือพืชโตเร็วขนาดเล็ก

ส่วนการน าชีวมวลที่อยู่กระจัดกระจายมาเป็นเชื้อเพลิง จะมีข้อเสียเปรียบคือเสียค่าใช้จ่ายในการรวบรวมเพ่ิมข้ึน

4

2.1.2 ขนำดของชีวมวล

ชีวมวลที่มีขนาดใหญ่ เช่น เศษไม้, ปลายไม้, ปีกไม ้จะต้องน ามาตัดให้ เป็นชิ้นเล็กๆ ขนาดประมาณ 1 cm หรือไม่เกิน 2.5 cm จะท าให้ประสิทธิภาพการเผาไหม้ดีขึ้น แต่ก็มีค่าใช้จ่ายในการย่อยเพ่ิมขึ้นด้วยเช่นกัน

ชีวมวลที่มีขนาดเล็ก สามารถน ามาใช้งานได้ทันที เช่น แกลบ ซึ่งจะเป็นการช่วยลดต้นทุนในเรื่องของค่าใช้จ่ายใน การตัดหรือสับเป็นชิ้นเล็กๆ

2.1.3 ควำมชื้นของชีวมวล

ความชื้นหมายถึงปริมาณน้ าที่มีอยู่ ชีวมวลส่วนมากจะมีความชื้นค่อนข้างสูง เพราะเป็นผลผลิตทางการเกษตร ถ้าต้องการน าชีวมวลเป็นพลังงานโดยการเผาไหม้ ความชื้นไม่ควรเกิน 50 %

กากมันส าปะหลังหรือส่าเหล้า ซึ่งมีความชื้นประมาณ 80-90 % ไม่เหมาะสมที่จะน ามาใช้ ต้องน ามาลดความชื้นก่อนน าไปเป็นเชื้อเพลิง

เศษไม้หรือวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตร เช่น ฟางข้าว ตอซังข้าว ซังข้าวโพด มีความชื้นประมาณ 10-60% ขึ้นอยู่กับชนิด ฤดูกาล หรือพ้ืนที่ โดยความชื้นสามารถลดลงได้เองโดยธรรมชาติ

พืชตระกูลหญ้าเนเปียร์ กรณีต้นสดมีความชื้นประมาณ 40-80 % ขึ้นอยู่กับพันธุ์ ฤดูกาลที่เก็บเกี่ยว ความชื้นสามารถลดลงได้เองโดยธรรมชาติ หรือสามารถท าแห้งได้ง่ายอย่างรวดเร็ว

2.1.4 ค่ำควำมร้อนที่ได้จำกชีวมวล

ชีวมวลแต่ละชนิดเมื่อน าไปเผาไหม้จะให้ค่าความร้อนที่มากน้อยแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับค่าความชื้น หรือปัจจัยอื่นๆ โดยสามารถใช้ค่าความร้อนนี้เป็นตัวประเมินศักยภาพของชีวมวลแต่ละชนิดได้ ค่าความร้อนของชีวมวลแต่ละชนิดแสดงในตารางที่ 2.1

2.1.5 ปริมำณขี้เถ้ำ

ปริมาณขี้เถ้าเป็นสิ่งที่เหลือหลังจากการเผาไหม้ โดยปริมาณขี้เถ้าในวัสดุชีวมวลมีผลต่อการเผาไหม้ด้วยเช่นกัน ยกตัวอย่าง แกลบจะมีปริมาณขี้เถ้า 12 % โดยน้ าหนัก ดังนั้นในการออกแบบห้องเผาไหม้ จะต้องพิจารณาถึงการรวบรวมขี้เถ้าออกจากห้องเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพ ปริมาณขี้เถ้าในวัสดุชีวมวลประเภทต่างๆ แสดงในตารางที่ 2.1

5

ตำรำง 2.1 ตำรำงเปรียบเทียบคุณสมบัติของชีวมวลแต่ละชนิด

ชื่อตัวอย่ำง

Proximate Analysis as Received ค่ำควำมร้อน (kcal/kg) (Dry basis)

ควำมชื้น

(%) เถ้ำ (%)

สำรระเหย (%)

คำร์บอนคงตัว(%)

ข้าวฟ่าง 4.31 8.63 68.3 18.23 4,051.48

ต้นข้าวโพด 13.32 6.20 64.58 15.90 4,313.90

ซังข้าวโพด 4.39 1.03 80.17 14.41 4,187.00

กะลามะพร้าว 11.79 0.85 64.03 23.33 4,860.48

กะลาปาล์ม 13.00 1.30 64.55 21.05 5,072.50

ฟางข้าว 2.86 11.24 65.64 20.26 3,503.51

แกลบ 7.27 14.07 60.87 17.79 4,009.40

มันส าปะหลัง 31.54 6.22 47.73 14.51 4,670.00

เหง้ามันส าปะหลัง 41.98 3.57 41.86 12.59 4,368.30

ไมยราบยักษ์ 9.25 4.15 64.38 22.22 4,556.10

ผักตบชวา 6.47 10.08 67.07 15.70 3,492.13

ไม้ยางพารา 3.94 4.54 16.00 73.52 6,934.02

ไม้ยูคาลิปตัส 4.30 1.51 79.10 15.09 4,436.00

ไม้กระถินยักษ์ 9.09 1.03 72.17 17.71 4,309.40

ที่มา : ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงาน ฝ่ายวิจัยพลังงานและสิ่งแวดล้อม สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย

2.2 ถ่ำน

ถ่าน คือไม้ที่ได้จากการเผาไหม้ภายในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศอยู่เบาบางขณะนั้น คือ ระหว่างที่ไม้ถูกสลายตัวด้วยความร้อน ภายในเนื้อไม้เกิดกระบวนการก าจัดน้ า น้ ามันดินและสารประกอบอ่ืนๆ ออกไป คงเหลือถ่านที่มีคาร์บอนสูงกว่า 80 % และไม่มีความชื้นหลงเหลืออยู่ เป็นผลให้ถ่านสามารถให้พลังงานได้สูงกว่าไม้แห้งถึงสองเท่า

6

โดยปริมาณผลผลิตถ่าน ที่ได้จากการเผาไม้มีเพียงประมาณ 25 % ส่วนที่เป็นของเหลวที่กลั่นตัวได้ (Distilled Liquids) ประมาณ 50 % และเป็นก๊าซที่กลั่นตัวไม่ได้ (Undistilled Gas) อีกประมาณ 25 %

ตารางท่ี 2.2 แสดงค่าความร้อนและคุณสมบัติการเป็นเชื้อเพลิงของเชื้อเพลิงอัดแท่งชนิดต่างๆ

ตัวอย่าง สารระเหย (%)

คาร์บอนเสถียร

(%)

เถ้า (%)

ก ามะถัน (%)

ค่าความร้อน (kcal/kg)

1.ขี้เลื่อย 71.3 27.2 1.5 - 4,990

2.ขี้กบ 72.4 25.1 2.5 - 4,990

3.กากอ้อย 73.9 17.6 8.5 - 4,440

4.ชานอ้อย 71.8 23.4 4.8 - 4,510

5.แกลบ 62.7 17.4 20.0 - 3,860

6.ฟางข้าว 74.4 18.9 7.3 - 4,300

7.ต้นมันส าปะหลัง 76.2 19.1 4.7 1.30 4,300

8.เหง้ามันส าปะหลัง 75.0 17.0 8.0 0.28 4,050

9.ซังข้าวโพด 76.1 21.8 2.1 - 4,540

10.ขุยมะพร้าว 63.3 29.4 7.1 0.06 4,380

11.กะลามะพร้าว 73.7 25.5 0.7 0.03 4,830

12.ถ่านกะลามะพร้าว

15.2 82.4 2.4 - 7,760

13.ทางมะพร้าว 72.3 20.8 6.9 - 4,130

14.ต้นถั่วเหลือง 72.5 19.1 8.4 - 4,150

15.ผักตบชวา 58.9 15.3 25.8 - 3,010

16.เปลือกหวาย 70.5 23.7 5.7 - 4,480

17.ไมยราบยักษ์ 71.2 25.1 3.7 - 4,460

18.ทะลายปาล์ม 73.9 22.3 3.8 - 4,500

19.เส้นใยปาล์ม 71.5 23.1 5.4 - 4,820

20.ไม้ยางพารา 74.9 23.0 2.1 - 4,560

21.ถ่านไม้ยางพารา 17.5 79.1 3.4 - 7,650

22.น้ ามันเตา* - - - 2.43 10,450

23.ถ่านหิน 42.8 49.5 7.7 1.73 5,860

24.ถ่านโค้ก 1.2 90.6 8.2 0.48 7,150 ที่มา : ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงาน ฝ่ายวิจัยพลังงานและสิ่งแวดล้อม สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย

7

2.2.1.หลักกำรเผำถ่ำน

การเผาถ่าน คือ กระบวนการเปลี่ยนให้ไม้กลายเป็นถ่าน ซึ่งจ าแนกขั้นตอนการเผาออกเป็น 4 ขั้นตอนคือ

1. การไล่ความชื้น (Dehydration) อุณหภูมิ 20-270 ˚C โดยจะแบ่งออก 2 ช่วง คือ

ช่วงที่ 1 อุณหภูมิ 20-180 ˚C เป็นช่วงที่มีการให้ความร้อนเพ่ือไล่ความชื้น ซึ่งก็คือน้ าที่อยู่ภายในเนื้อไม ้

ช่วงที่ 2 อุณหภูมิ 180-270 ˚C เป็นช่วงที่มีการสลายตัวของเฮมิเซลลูโลส (Hemicellulose) โดยจะสลายตัวจนหมดที่อุณหภูมิ 260 ˚C การจะท าให้ความร้อนใกล้เคียงกันทั่วทุกจุดของเตา ต้องพยายามรักษาอุณหภูมิให้อยู่ที่ 260 ˚C ให้ได้นาน ควันช่วงนี้จะมีสีเหลืองจาง

2. การเปลี่ยนจากไม้เป็นถ่าน (Carbonization) อุณหภูมิ 270-400 ˚C

3. การท าถ่านให้บริสุทธิ์ (Refinement หรือ Refining Technique) ถ่านจะสามารถใช้ เป็นเชื้อเพลิงได้เมื่อเผาเสร็จที่อุณหภูมิ 400 ˚C แล้ว แต่ยังมีน้ ามันดิน (Tar) ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งอยู่รวมทั้งค่าคาร์บอนเสถียรยังต่ าอยู่ อุณหภูมิพ้ืนเตาประมาณ 500 ˚C ควันจะมีสีเริ่มใสจะต้องท าการปิดช่องอากาศเข้า ความร้อนจะมีการถ่ายเทลงมาท่ีพ้ืนอุณหภูมิก็จะใกล้เคียงกันที่ 500 ˚C

4. การท าให้เย็น (Cooling) ก่อนจะน าถ่านไม้มาใช้งานต้องปิดปล่องเตาทุกปล่อง ปล่อยให้ถ่านเย็นจนอุณหภูมิต่ ากว่า 50 ˚C

2.2.2 เตำเผำถ่ำน

ในการผลิตถ่านให้ได้คุณภาพสูง มีคุณสมบัติที่สมบูรณ์ และปลอดจาก สารก่อมะเร็ง จะต้องเป็นเตาเผาถ่านที่สามารถ เพ่ิมอุณหภูมิได้สูงเกิน 1,000 ˚C โดยที่ตัวเตาต้องออกแบบมาให้สามารถทนต่อความร้อนสูงที่เกิดขึ้นได้รวมทั้งมีระบบการหมุนเวียนความร้อนภายในที่ดี ซึ่งดั้งเดิมจะเป็นเตาที่เรียกว่า เตาอิวาเตะ (Iwatae) ที่มีต้นก าเนิดมาจากประเทศญี่ปุ่น โดยสามารถผลิตถ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เตาเผาถ่านแบ่งได้หลายชนิด ดังนี้

1. เตาหลุมผีกรมป่าไม้ เตาหลุมผีหรือเตาหลุมหรือเตาผีเป็นเตาเผาถ่านที่มีมาแต่ครั้งโบราณและปัจจุบันยังคงมีการเผาถ่านด้วยวิธีนี้กันอย่างแพร่หลายในทั่วทุกภาคของประเทศ ทั้งนี้เนื่องจากเป็นเตาเผาถ่านที่สามารถสร้างขึ้นเองได้ง่ายและวิธีในการเผาถ่านตลอดจนการคัดเลือกไม้ที่น ามาผลิตถ่านไม่ค่อยพิถีพิถันนัก เตาหลุมผีจะแตกต่างกัน

8

ไปตามรูปร่างลักษณะและวัสดุที่น ามาใช้คลุมเตาเผาถ่าน เช่น เตาดินกลบ เตาแกลบกลบ เตาขี้เลื่อยกลบ เป็นต้น

รูปที่ 2.1 เตาหลุมผี

(ที่มา: http://prengwa.blogspot.com/)

2. เตาถังคู ่

เป็นการน าถังน้ ามัน 200 ลิตร 2 ถังมาเจาะทะลุทั้ง 2 ด้านและเชื่อมติดกันเป็นลักษณะทรงสูงในแนวดิ่ง ทั้งนี้เพ่ือให้สามารถจุไม้เผาถ่านได้มากข้ึน

รูปที่ 2.2 เตาถังคู ่ (ที่มา: http://natee2007.thaiza.com/blog_view.php?blog_id=191395)

9

3. เตาทองก้า

เตาทองก้าเป็นเตาเผาถ่านที่มาจากต่างประเทศ สร้างจากถังน้ ามัน 200 ลิตร ที่ปิดฝาทั้ง 2 ด้าน โดยเจาะปล่องควันขนาด 2.5 cm จ านวนด้านละ 3 ปล่อง รวม 6 ปล่อง และเจาะช่องส าหรับใส่ไม้เผาถ่านบริเวณกลางถังขนาดกว้าง 30 cm ยาว 73 cm

รูปที่ 2.3 เตาทองก้า (ที่มา: https://www.google.co.th/search?q=เตาทองก้า )

4. เตาถงัเด่ียวแบบนอน

เป็นเตาเผาถ่านที่ดัดแปลงให้สามารถเก็บน้ าส้มควันไม้ได้ ท าให้มีการพัฒนาและส่งเสริมกันอย่างแพร่หลายทั้งหน่วยงานราชการ องค์กรเอกชน และธนาคาร เพ่ือการเกษตรและสหกรณ์การเกษตร (ธกส.) เป็นต้น

รูปที่ 2.4 เตาถังเดี่ยวแบบนอน (ที่มา: https://www.google.co.th/search?q=เตาถังเดี่ยวแบบนอน)

10

5. เตาดินเหนียวก่อ

เตาดินเหนียวก่อมีรูปลักษณะคล้ายจอมปลวก ตัวผนังเตาส่วนหนึ่งอยู่บนดิน อีกส่วนหนึ่งขุดลึกลงไปต่ ากว่าระดับผิวดิน ทั้งนี้เพ่ือลดปริมาณดินเหนียวที่ต้องน ามาใช้ท าผนังเตาและเพ่ิมความแข็งแรงของฐานเตาเนื่องจากผนังฐานเตาอยู่ใต้ระดับผิวดิน เตาดินเหนียวก่อนี้สามารถพบได้ทั่วไปในชนบทของประเทศไทย ผนังเตาที่ใช้ก่อขึ้นมาเหนือพ้ืนดินนั้นก่อด้วยดินเหนียว แต่ไม่จ าเป็นต้องใช้ดินเหนียวล้วน อาจใช้ดินลูกรัง หรือทรายหยาบปนได้บ้างเล็กน้อย เพ่ือป้องกันผนังเตาแตกร้าวในระหว่างการเผาถ่านในกรณีท่ีใช้ดินเหนียวล้วนๆ

รูปที่ 2.5 เตาดินเหนียวก่อ (ที่มา: https://www.google.co.th/search?q=เตาดินเหนียวก่อ)

6. เตาอิฐก่อ

เตาอิฐก่อขนาด 2 ลูกบาศก์เมตร มีรูปลักษณะเหมือนมะนาวผ่าซีก ซึ่งคล้ายเตาดินเหนียวก่อแต่จะเตี้ยกว่าเตาดินเหนียวก่อเล็กน้อย ผนังเตาท าด้วยอิฐมอญ โดยทั่วไปเตาอิฐก่อจะเผาถ่านเพ่ือการค้าเสียเป็นส่วนมาก เช่น เตาเผาไม้โกงกาง หรือไม้ยูคาลิปตัส ตัวเตาอาจมีความจุมากถึง 20 ลูกบาศก์เมตร

รูปที่ 2.6 เตาอิฐก่อ (ที่มา: http://www.pizzaoventhailand.com/references_pizza_oven_TH.htm)

11

2.3 ถ่ำนอัดแท่ง

ถ่าน อัดแท่ ง Charcoal Briquettes ค าว่า Charcoal หมายถึง ถ่ านหรือคาร์บอน ส่ วนค าว่า Briquette หมายถึง วัสดุที่สามารถให้ความร้อนที่มีลักษณะเป็นก้อนหรือแท่ง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งถ่านอัดแท่งก็คือ ถ่านที่น ามาขึ้นรูปเป็นแท่งหรือก้อน เพื่อน ามาใช้เป็นแหล่งพลังงานความร้อน โดยมากแล้วจะใช้ส าหรับประกอบการท าอาหารปิ้ง ย่าง นั่นเอง

2.3.1 ส่วนประกอบถ่ำนอัดแท่ง

- ถ่านจากไม้ กะลา ฟางข้าว แกลบ เศษไม้ ขี้เลื่อย ถ่านหิน Biomass ฯลฯ ภาษาอังกฤษเรียกว่า Mineral Charcoal ส่วนนี้ใช้ส าหรับเป็นเชื้อเพลิง

- ผงแป้ง (Starch) ใช้เป็นตัวยึดผงถ่านให้ยึดติดกันดี

- โซเดียมไนเตรท (Sodium nitrate) ใช้เร่งให้ไฟแรง

- แวกซ์ (Wax) ใช้เป็นตัวยึดผงถ่าน เป็นตัวเร่งให้ไฟแรงขึ้น แถมยังช่วยให้ติดไฟได้ง่ายอีกด้วย นอกจากนั้น อาจมีการเติม หินปูน (Limestone) บอแรกซ์ (Borax) หรือสารเคมีตัวอ่ืนๆ เพ่ือ

เพ่ิมประสิทธิภาพหรือคุณสมบัติของถ่านให้ดีขึ้น 1) วัสดุที่ใช้ในการผลิตถ่านอัดแท่ง วัตถุดิบในการผลิตถ่านอัดแท่ง มีหลากหลายชนิด เช่น ซังข้าวโพด กะลามะพร้าว แกลบ ขี้

เลื่อย ฟางข้าว ชานอ้อย ต้นมันส าปะหลัง เหง้ามันส าปะหลัง หญ้าคา หญ้าขจรจบ ไมยราบ ผักตบชวา ใบจามจุรี กะลาปาล์ม ต้นฝ้าย ต้นข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ กากทานตะวัน เปลือกทุเรียน เศษถ่านหุงต้มที่เหลือใช้ ฯลฯ (ข้อมูลจาก กรมพัฒนาและการส่งเสริมพลังงาน, 2535)

ส่วนผสมของถ่านอัดแท่ง ผงถ่าน 10 kg แป้งมัน 0.5 kg น้ า 3 L (ปริมาณน้ าสามารถปรับได้ ขึ้นอยู่กับความชื้นของวัสดุ) 2) ตัวประสานของถ่านอัดแท่ง วัสดุประสานเป็นวัสดุที่ใช้ติดวัตถุชนิดเดียวกัน หรือวัตถุต่างชนิดกัน เข้าด้วยกันให้แน่น โดย

ผลิตจากวัสดุธรรมชาติ เช่น กาวยางไม้ หรือวัสดุสังเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ เช่น อีพอกซี ซึ่งเป็นวัสดุประสานที่น าไปใช้ในงานการท าเครื่องเรือน อุตสาหกรรมกระดาษ อุตสาหกรรมรถยนต์ เครื่องบิน เครื่องอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเลคทรอนิกส์ ฯลฯ

12

2.1) วัสดุที่ใช้ประสานในถ่านอัดแท่ง 1.) กากไขมัน

ไขมันเป็นสารอินทรีย์ที่มีเสถียรภาพและมีโมเลกุลค่อนข้างซับซ้อนกว่าสารอินทรีย์อื่นและย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ได้ยาก แต่ไขมันมีคุณสมบัติด้านพลังงานที่น่าสนใจโดยเฉพาะไขมันที่มาจากขยะประเภทเศษอาหาร ซึ่งมีการศึกษาองค์ประกอบของไขมัน พบว่า มีค่าความร้อนอยู่ระหว่าง 7,448 – 9,148 kcal/kg มีความชื้นร้อยละ 0 – 2.00 โดยน้ าหนัก เถ้าร้อยละ 0 – 0.20 โดยน้ าหนัก คาร์บอนเสถียรร้อยละ 2.36 – 2.50 โดยน้ าหนัก ซัลเฟอร์ร้อยละ 0 – 0.07 โดยน้ าหนักและสารระเหยร้อยละ 95.30 – 97.64 โดยน้ าหนัก (สุธีรา สุนทรารักษ์, 2557) ไขมัน 1 g ให้พลังงาน 9 kcal (ที่มา : http://devshop.tripod.com/Lesson7.htm)

2.) กากน้ าตาล

กากน้ าตาล (Molasses) เป็นของเหลวที่เป็นผลพลอยได้จากการผลิตน้ าตาลทรายจากอ้อยในกระบวนการผลิตที่แยกตัวออกมาเป็นกากน้ าตาล ขี้ตะกอนและกากอ้อย ประโยชน์ของกากน้ าตาลมีมากมายหลายอย่างเนื่องจากมีน้ าตาลและแร่ธาตุชนิดต่างๆ เป็นองค์ประกอบ ซึ่งน้ าตาลเป็นแหล่งอาหารพลังงานที่เหมาะสมจึงมีการน ามาผสมอาหารสัตว์ได้หลายชนิด ใช้ผลิตปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ ยหมักและน้ าหมักชีวภาพที่มีองค์ประกอบของธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัสและโพแทสเซียม ซึ่งเป็นสารอาหารที่ส าคัญต่อพืช

กากน้ าตาลเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมน้ าตาล มีน้ าตาลเป็นองค์ประกอบหลักซึ่งจัดเป็นสารประเภทคาร์โบไฮเดรต ดังนั้นจะให้พลังงานความร้อนไม่เกิน 4 kcal/g , 4,000 kcal/kg (ที่มา: http://devshop.tripod.com/Lesson7.htm)

2.2) สัดส่วนตัวประสานที่ใช้ในถ่านอัดแท่ง ตัวประสานที่ใช้ในการอัดผงถ่านให้เป็นแท่ง โดยมากมักใช้แป้งมันผสมผงถ่านในสัดส่วน ประมาณ 10 % โดยน้ าหนัก และใช้น้ าเป็นตัวท าละลายให้แป้งเกิดความเหนียวอีกประมาณ 8 % โดยน้ าหนักแป้งช่วยให้ง่ายต่อการยึดเกาะตัวของผงถ่านในการข้ึนรูป

2.3.2 กำรอัดแท่ง

หลักการผลิตถ่านอัดแท่งมี 2 วิธี

- การอัดร้อน เป็นการอัดวัสดุโดยที่วัสดุไม่จ าเป็นต้องเป็นถ่านมาก่อนเมื่ออัด เป็นแท่งเสร็จ แล้ว ค่อยน าเข้าเตาให้เป็นถ่านอีกครั้งหนึ่งวัสดุที่สามารถผลิตโดยวิธีการอัดร้อนขณะนี้มี 2 ชนิด คือ แกลบและขี้เลื้อยเพราะวัสดุทั้ง 2 ชนิดนี้เมื่อโดนอัดด้วยความร้อนจะมีสารในเนื้อของวัสดุยึดตัวมันเองจึงท าให้สามารถยึดเกาะเป็นแท่งได้โดยที่ไม่ต้องใช้ตัวประสานโดยที่เครื่องอัดต้องเป็นเครื่องอัดชนิดอัดร้อนซึ่งราคาค่อนข้าง สูง

13

- การอัดเย็นเป็นการอัดวัสดุที่เผาถ่านมาแล้ว แล้วน ามาผสมกับแป้งมันหรือวัสดุประสานอ่ืนๆ โดยทั่วไปจะเป็นแป้งมัน ถ้าวัสดุใดมีขนาดใหญ่ เช่น กะลามะพร้าวเมื่อผ่านการเผาแล้วต้องมีเครื่องบดให้ละเอียดก่อน แล้วค่อยน ามาผสมกับแป้งมันและน้ าในอัตราส่วนตามที่ต้องการ เพื่อให้สามารถยืดเกาะกันและขึ้นรูปเป็นแท่งได้ง่าย

2.3.3 เครื่องอัดแท่ง

เครื่องอัดแท่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กลุ่มใหญ่ๆ ดังนี้ 1. เครื่องอัดแท่งแบบลูกสูบ (Piston Press) ประกอบด้วยลูกลูบชัก (Reciprocating Piston)

เพ่ือดันวัตถุดิบที่มาจากช่อง ป้อนเข้าไปในกระบอกอัดรูปเรียว(Tapered Die) หลักการท างานคือ ลูกสูบอัดวัสดุเข้าไปในปลายท่อ (Barrel) หรือกระบอกอัด ซึ่งมีลักษณะเป็นตัวรีดรูปกรวย (Conical Chock) หรือรูปเกลียวจะท าหน้าที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัสดุ ผลจากการต้านนี้รวมทั้งการขัดสีวัสดุกับผนังท่อ ท าให้เกิด ความร้อนที่อุณหภูมิในช่วง 150-300 ˚C และได้ผลิตภัณฑ์ที่ถูกอัดแท่งออกมาเป็นรูปทรงกระบอก ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 50-100 mm เครื่องอัดแบบนี้มีความสามารถในการผลิตได้ 40-1,000 kg/hr และมีปัญหาที่พบโดยทั่วไปคือ การสึกกร่อนจากการขัดสีของกระบอกอัดและการแตกของลูกสูบ

รูปที่ 2.7 เครื่องอัดแบบลูกสูบ (Piston Press) (ที่มา: จุฑามาศ, 2547)

2. เครื่องอัดแบบเกลียว (Screw Press) ในเครื่องอัดแบบเกลียว วัตถุดิบที่ใช้อัดจากช่องป้อน

(Feed Hopper) ถูกส่งผ่านและอัดด้วยเกลียว แบ่งเครื่องอัดแบบนี้ได้เป็น 3 ประเภท คือ

2.1 เครื่องอัดแบบเกลียวรูปกรวย (Conical Screw Press) มีหลักการท างานคือ เกลียวรูปกรวยจะดันให้วัสดุเคลื่อนตัวไปข้างหน้า เมื่อพ้นเกลียวไปวัสดุถูกดันผ่านกระบอกอัดขนาด 25 mm การไหลผ่านของวัสดุเข้าไปในกระบอกอัดเพ่ิมขึ้นพร้อมกับแรงเสียดทานที่มากขึ้น ท าให้อุณหภูมิสูงขึ้นระหว่าง 100-200 ˚C ส่งผลให้ลิกนินหลอมละลายท าหน้าที่เป็นตัวประสานหลังจากระบายความร้อนจะได้แท่งเชื้อเพลิงอัด

14

ก าลังในการผลิตของเครื่องอัดแท่งแบบนี้อยู่ในช่วง 500-1,000 kg/hr อัตราก าลังของมอเตอร์ที่ใช้ขับเคลื่อนอัดอยู่ระหว่าง 35-75 kw วัสดุที่ใช้ท าการอัดควรมีลักษณะเป็นเม็ดละเอียดและมีความชื้นร้อยละ 8-10

2.2 เครื่องอัดแบบเกลียวพร้อมด้วยขดลวดความร้อนที่กระบอกอัด (Screw press with a heated die) มีหลักการท างาน คือวัสดุถูกดันโดยเกลียวที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกหรือรูปกรวยเล็กน้อยผ่านเข้าไปในท่อ (Barrel) หรือกระบอกอัดที่มีอุณหภูมิจากขดลวดความร้อนระหว่าง 200-350 ˚C ความร้อนนี้ท าให้วัสดุที่สัมผัสกับท่อเกิดการเผาไหม้และได้ผลิตภัณฑ์ที่ถูกยึดตัวกันดี ลักษณะเป็นท่อทรงกระบอกหกเหลี่ยมขนาดประมาณ 50 mm โดยเฉพาะการออกแบบของหัวเกลียวท าให้ได้เชื้อเพลิงอัดแท่งที่มีรูกลวงตรงกลางขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 20 mm เพ่ือเป็นช่องให้ก๊าซหรือควันที่เกิดในระหว่างการอัดถ่ายเทออกมา ก าลังในการผลิตของเครื่องอัดแบบนี้อยู่ในช่วง 50-500 kg/hr วัสดุที่ใช้มีลักษณะเม็ดละเอียดและมีปริมาณความชื้นในช่วงร้อยละ 8-12 ปัญหาใหญ่ของเครื่องอัดแบบนี้คือ การขัดสีของเกลียวและกระบอกอัด

2.3 เครื่องอัดแบบเกลียวคู่ (Twin-screw press) เครื่องอัดแบบนี้มีเกลียวอัด 2 อันต่อกับเพลาที่สวมเข้ากับชิ้นส่วนของเกลียว (Screw Parts) ที่เปลี่ยนความเร็วในการหมุนได้ เนื่องจากแรงอัดและแรงเสียดทานสูง ท าให้อุณหภูมิของวัตถุดิบสูงถึง 250 ˚C จึงต้องมีส่วนหล่อเย็นที่กระบอกอัด ส าหรับวัตถุดิบที่ใช้อัดควรมีขนาด 30-80 mm และวัตถุดิบที่มีปริมาณความชื้นร้อยละ 25 ขึ้นไป จึงจะสามารถ

ท าการอัดได้ โดยไม่ต้องท าให้แห้งเสียก่อน ก าลังการผลิตของเครื่องนี้อยู่ในช่วง 2,800-3,600 kg/hr ขึ้นอยู่กับส่วนผสมของวัตถุดิบที่ใช้

รูปที่ 2.8 เครื่องอัดแบบเกลียว(Screw Presses) (ที่มา: จุฑามาศ, 2547) 3 เครื่องอัดแบบลูกกลิ้ง (Roll Press) เครื่องอัดแบบลูกกลิ้งนี้ มีการท างาน โดยจะเริ่มท างานอัดวัตถุดิบที่ตกลงมาในระหว่างลูกกลิ้งทั้งสองที่หมุนทิศทางตรงกันข้ามท า ให้วัตถุดิบถูกอัดแน่นเข้าไปในตัวรองรับแท่นอัด (Pillow-shaped briquetted) การอัดแท่งแบบนี้ต้องการวัสดุที่มีขนาดเล็กกว่าการอัดแบบอ่ืน และแท่งอัดที่ได้มีความทนทานน้อยกว่าแท่งอัดที่ได้จากการอัดแบบอ่ืนเนื่องจากช่วงเวลาในการอัดสั้น ท าให้ยากต่อการสร้างสภาวะของอุณหภูมิแรงอัดในการหลอมละลายลิกนิน ได้อย่างเต็มที่ ดังนั้นการอัดแท่งด้วยวิธีนี้จะได้ผลส าเร็จดีจ าเป็นต้องใช้ตัวประสานเข้าช่วย ที่ท าให้วัสดุเกาะติดกัน

15

4 เครื่องอัดเม็ดหรืออัดเป็นแท่งเล็ก ๆ (Pelletizing Press) เครื่องอัดแบบนี้ประกอบด้วยแม่พิมพ์ (Matrix) และลูกกลิ้ง (Roller) ซึ่งแรงอัดระหว่างแม่พิมพ์กับ ลูกกลิ้งท าให้เกิดความร้อนจากแรงเสียดสีและท าการอัดวัตถุดิบผ่านแม่พิมพ์ที่เจาะเป็นรูซึ่งมี 2 แบบ คือ เครื่องอัดแบบแม่พิมพ์แผ่นกลม (Disk matrix press) และเครื่องอัดแม่พิมพ์วงแหวน (Ring matrix press) แท่งอัดเม็ดที่ถูกอัดออกมาแล้วจะถูกตัดด้วยใบมีดตามขนาดความยาวที่ก าหนดให้ ซึ่งปกติจะมีความยาวน้อยกว่า 30 mm และมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 5-15 mm ถ้าแท่งอัดมีขนาดใหญ่กว่านี้แล้วจะใช้การอัดเป็นลูกบาศก์ (Cubing) แทนการอัดเม็ด

รูปที่ 2.9 เครื่องอัดแบบเม็ด (Pellet Presses) (ที่มา: จุฑามาศ, 2547)

2.3.4 คุณสมบัติของถ่ำนและเชื้อเพลิงอัดแท่ง

โดยทั่วไปเชื้อเพลิงอัดแท่งมีคุณลักษณะคล้ายฟืน มีค่าความร้อนต่ ากว่าถ่านมากเวลาจุดมีควันมาก การประเมินคุณภาพและคุณสมบัติของเชื้อเพลิงชีวมวลจะใช้องค์ประกอบส าคัญของเชื้อเพลิงซึ่งเป็นหลักในการประเมินคุณภาพ คือ

1. ปริมาณความชื้น (Moisture Content) คือ ปริมาณความชื้นต่อปริมาณของเนื้อ เชื้อเพลิงอัดแท่งอบแห้ง โดยน าเชื้อเพลิงไปอบหาค่าความชื้นที่อุณหภูมิ 105 ˚C นาน 1 hr ความชื้นมีผลท าให้ค่าความร้อนของเชื้อเพลิงอัดแท่งลดลง และท าให้เชื้อเพลิง อัดแท่งแตกกร่อนได้ง่าย

2. ปริมาณเถ้า (Ash Content) คือส่วนของสารอนินทรีย์ที่เหลือจากสภาวะสันดาปภายใน เตาเผาที่อุณหภูมิ 950 ˚C เป็นเวลา 30 min ซึ่งประกอบด้วยซิลิกาแคลเซียมออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ เป็นต้น

3. สารที่ระเหยได้ (Volatile Matters) ปริมาณสารระเหย คือ ส่วนของเนื้อเชื้อเพลิงอัดแท่งแห้งที่ระเหยได้เมื่อน าไปอบที่อุณหภูมิ 750 ˚C นาน 1 hr ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีคาร์บอนออกซิเจน และไฮโดรเจน

16

4. ปริมาณคาร์บอนคงตัว (Fixed Carbon) คือ ปริมาณสารประกอบคาร์บอนซึ่งระเหยได้ยาก โดยจะคงเหลืออยู่ในของเสีย หาได้จาก ร้อยละคาร์บอนคงตัว = 100 – (ร้อยละของปริมาณความชื้น) – (ร้อยละของปริมาณสารระเหย) – (ร้อยละของปริมาณเถ้า) ของเสียที่มีปริมาณคาร์บอนคงตัวสูงจึงมีช่วงเวลาในการลุกไหม้นาน

5. ก ามะถันรวม (Total Sulfur) เมื่อก ามะถันท าปฏิกิริยาสันดาปกับออกซิเจน จะกลายเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดังนั้นหากของเสียที่มีก ามะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ในปริมาณมาก จึงไม่เหมาะจะเป็นเชื้อเพลิงเนื่องจากจะเกิดมลสารซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากการเผาไหม้ในปริมาณมากด้วย

6.ค่าความร้อน (Calorific value or Heating value) คือ ปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อของเสียถูกเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ หรือเรียกว่า ความร้อนของการเผาไหม้ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ค่าความร้อนสูงและค่าความร้อนต่ า มีหน่วยเป็นกิโลจูล (kJ) หรือ กิโลแคลอรีต่อกิโลกรัมของเสีย (kcal/kg)

ค่าความร้อนสูง (High Heating Value, HHV) เป็นปริมาณความร้อนทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของเสีย ซึ่งรวมถึงปริมาณความร้อนแฝงที่ถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อไอน้ าที่เกิดจากการเผาไหม้น้ าที่เป็นองค์ประกอบของของเสียเกิดการควบแน่น

ค่าความร้อนต่ า (Low Heating Value, LHV) เป็นค่าความร้อนจากการเผาไหม้ของเสียที่ไม่รวมค่าความร้อนแฝง

ค่าความร้อนสูงและค่าความร้อนต่ าที่ตรวจวัดได้ในของเสียชนิดหนึ่งจะแตกต่างกันเสมอ โดยค่าความแตกต่างขึ้นอยู่กับปริมาณน้ าหรือความชื้นที่อยู่ในของเสีย ดังนั้น ในกรณีของเสียมีความชื้นมากๆ อาจใช้วิธีการตากแดดหรือผึ่งลมเพ่ือลดความชื้นในของเสีย แล้วตรวจวัดเฉพาะค่าความร้อนสูงก็ได้ เนื่องจากในระหว่างการผลิตเชื้อเพลิงแท่งนั้น กระบวนการอัดและการตากแห้งแท่งเชื้อเพลิงก่อนน าไปใช้ จะท าให้น้ าในของเสียถูกก าจัดออกไปบางส่วน และคงเหลือในแท่งเชื้อเพลิงอีกบางส่วน

2.3.5 กำรหำคุณสมบัติของถ่ำน

1) กำรหำคุณสมบัติทำงเคมี

1.1) กำรหำปริมำณควำมชื้น (Moisture) ASTM D 3173

ก) เครื่องมือ (1) เตาอบ (Moisture Over) (2) ถ้วย (Crucible) (3) โถดูดความชื้น (Desiccators)

17

ข) วิธีการทดลอง (1) น าถ้วย (Crucible) ที่สะอาดไปอบ 30 min ที่อุณหภูมิ 105 ˚C แล้วน าไปท าให้เย็น

โดยใส่ในโถดูดความชื้น (Desiccators) 15 min จึงน าไปชั่งน้ าหนัก (2) ใส่ตัวอย่างประมาณ 1 g จากนั้นน าไปชั่งน้ าหนัก (W1) (3) น าไปอบในเตาอบที่อุณหภูมิ 105 ˚C นาน 1 hr แล้วท าให้เย็นในโถดูดความชื้น

(Desiccators) 20 min จึงน าไปชั่งน้ าหนัก (W2) ค) สูตรการค านวณ

M = (W1 – W2) / W1 * 100 (2.1)

M = ร้อยละของปริมาณความชื้น W1 = น้ าหนักถ้วยและตัวอย่างก่อนอบ (g) W2 = น้ าหนักถ้วยและตัวอย่างหลังอบ (g)

1.2) กำรหำค่ำควำมร้อน (Heating Value) ASTM D 5865

ก) เครื่องมือ (1) Oxygen Bomb Calorimeter (2) บีกเกอร์ (3) บิวเรต ข) สารเคมี (1) Methyl Orange Indicator (2) สารละลายโซเดียมคาร์บอเนต 0.0709 N ค) วิธีการทดลอง (1) ตัดลวด (Fuse wire) ยาวประมาณ 10 cm ผูกที่ปลายทั้งสองของแท่งเหล็กด้านล่าง

ของฝาบอมบ ์ (2) ใส่ถ่านอัดแท่งที่ได้ประมาณ 1 g ลงไปในถ้วย (3) วางถ้วยบนช่วงปลายเหล็กด้านฝาบอมบ์ จัดลวดให้สัมผัสตัวอย่างเติมน้ ากลั่น 1 ml

ลงไปในตัวบอมบ ์(4) ประกอบฝาบอมบ์กับตัวบอมบ์ น าไปอัดออกซิเจนให้ได้ความดันประมาณ 3 bar ใส่

น้ ากลั่นที่มีอุณหภูมิประมาณ 24 ˚C ปริมาณ 2L ลงในกระบอกส าหรับบอมบ์ (5) เปิดสวิตช์ รอประมาณ 20 min อ่านค่าความร้อนที่ แสดงบนโปรแกรมใน

คอมพิวเตอร์ ซึ่งค่าความร้อนท่ีได้จะเป็น ค่าความร้อนสูง (High Heating Value, HHV) (6) น าตัวบอมบ์ออก ปล่อยก๊าชออกจากตัวบอมบ์อย่างช้าๆ (7) ล้างฝา ตัวบอมบ์และถ้วยที่บรรจุถ่านอัดแท่งด้วยน้ ากลั่น

18

1.3) กำรหำปริมำณเถ้ำ (Ash) ASTM D 3174

ก) เครื่องมือ (1) เตาอบ (Moisture Oven) (2) ถ้วย (Crucible) (3) โถดูดความชื้น (Desiccators ข) วิธีการทดลอง (1) น าถ้วย (Crucible) ที่สะอาดไปอบ 30 min ที่อุณหภูมิ 105 ˚C แล้วน าไปท าให้เย็น

โดยใส่ในโถดูดความชื้น (Desiccators) 15 min จึงน าไปชั่งน้ าหนัก ใส่ตัวอย่างประมาณ 1 g จากนั้นน าไปชั่งน้ าหนัก (W3)

(2) น าไปอบในเตาอบที่อุณหภูมิ 950 ˚C นาน 30 min แล้วท าให้เย็นในโถดูดความชื้น (Desiccators) 20 min จึงน าไปชั่งน้ าหนัก (W4)

ค) สูตรการค านวณ

M = (W4/W3) * 100 (2.2)

M = ร้อยละของปริมาณเถ้า W3 = น้ าหนักของเชื้อเพลิงก่อนอบ (g) W4 = น้ าหนักของเชื้อเพลิงหลังอบ (g)

1.4) หำปริมำณคำร์บอนคงตัว (Fixed Carbon) ASTM D3172

ท าการค านวณตามสมการต่อไปนี้

ร้อยละคาร์บอนคงตัว = 100 – (ร้อยละของปริมาณความชื้น) – (ร้อยละของปริมาณสารระเหย) – (ร้อยละของปริมาณเถ้า)

1.5) สำรระเหย (Volatile Matter) ASTM D 3175 ก) เผา Crucible พร้อมฝาที่อุณหภูมิ 950 ˚C ประมาณ 30 min แล้วน าไปท าให้เย็น

โดยน าไปใส่ในโถดูดความชื้น (Desiccators) เป็นเวลา 15 min จึงน าไปชั่งน้ าหนักด้วย เครื่องชั่งทศนิยม 4 ต าแหน่ง (W5)

ข) ใส่ตัวอย่างประมาณ 1 g จากนัน้น าไปชั่งน้ าหนักด้วยเครื่องชั่งทศนิยม 4 ต าแหน่ง ค) น าไปใส่ในเตา อบที่อุณหภูมิ 750 ˚C นาน 1 hr แล้วปล่อยไว้ในเตา 7 min

19

ง) น าออกจากเตาเผา ทิ้งให้เย็นในโถดูดความชื้น ประมาณ 30 min แล้วน าไปชั่งน้ าหนัก (W6)

จากนั้นท าการค านวณตามสมการต่อไปนี้

V = (W5 - W6)/W5 x 100 – M (2.3)

V = ร้อยละของปริมาณสารระเหย M = ร้อยละปริมาณความชื้น W5 = น้ าหนักอบแห้งของเชื้อเพลิงก่อนอบ (g) W6 = น้ าหนักอบแห้งของเชื้อเพลิงหลังอบ (g)

2) กำรหำคุณสมบัติควำมเป็นเชื้อเพลิงและควำมร้อน

เปลือกไม้ยางพาราจะให้ถ่านร้อยละ 26.18 ของน้ าหนักเปลือกไม้ยางพาราเมื่อศึกษาปริมาณความร้อนของถ่านจากเปลือกไม้ยางพาราและถ่านที่ซื้อจากท้องตลาด จะให้ปริมาณความร้อน 2,333.33 และ 1,600 แคลอรีต่อถ่าน 5 กรัมเมื่อทดสอบระยะเวลาการเผาไหม้ พบว่าถ่านจากเปลือกไม้ยางพาราใช้เวลาในการเผาไหม้จนหมดน้อยที่สุด คือ 32.33 min ถ่านกะลามะพร้าว 2.33 min และถ่านที่ซื้อจากท้องตลาดใช้เวลานานที่สุด 45.67 min ถ่านจากเปลือกไม้ยางพารา ให้น้ าหนักขี้เถ้า ร้อยละ 5.35 เมื่อท าการทดสอบน าถ่านมาใช้ในการหุงต้ม คือต้มน้ าและหุงข้าวเปรียบเทียบเวลาที่ท าให้น้ าเดือด และหุงข้าวจนสุก เปรียบเทียบกับถ่านที่ซื้อจากท้องตลาดถ่านจากเปลือกไม้ยางพารา ใช้เวลาเฉลี่ยในการต้มน้ า 19.33 min ถ่านจากท้องตลาดใช้เวลา 20.67 min และใช้เวลาในการหุงข้าวจนสุกใช้เวลาเท่ากัน คือ 26.33 min เมื่อทดสอบความสิ้นเปลืองในการใช้งาน ถ่านเปลือกไม้ยางพารา มีอัตราสิ้นเปลืองสูงกว่าถ่านจากท้องตลาดร้อยละ11.85 ดังนั้นถ่านจากเปลือกไม้ยางพาราจึงสามารถน ามาเป็นเชื้อเพลิงทดแทนถ่านจากไม้ได้ในระดับหนึ่ง (ที่มา : http://www.charcoal.snmcenter.com/charcoalthai/comparepara.php)

20

3) กำรหำคุณสมบัติเชิงกล 3.1) กำรทดสอบค่ำควำมหนำแน่น (Density)

จากสูตร

P = M/V P = ความหนาแน่นของถ่านอัดแท่ง (g/cm3) M = มวลของถ่านอัด (g) V = ปริมาตรของถ่านอัดแทง่ (cm3)

3.2) กำรทดสอบค่ำกำรทนแรงกด (Compressive Strength)

1) ทดสอบแนวตั้ง การทดสอบท าโดยน าตัวอย่างถ่านอัดแท่งมาตัดด้วยเลื่อยไฟฟ้าเพ่ือท าให้ปลายทั้งสองของถ่านอัดแท่งเรียบเสมอกัน จากนั้นน าไปวางแนวตั้งในเครื่อง UTM (Universal Testing Machine) เพ่ือทดสอบต่อไป ซึ่งค่าการทนแรงกดของถ่านอัดแท่งนั้นเป็นค่าแรงเค้น (Stress) สูงสุดที่ถ่านอัดแท่งรับไดซึ่งหาได้จากความสัมพันธ์

= F/A

= การทนแรงกดของถ่านอัดแท่ง (kg/cm2) F = แรงกดที่กระท าตัวอย่างจนกระท่ังตัวอย่างแตก (kg) A = พ้ืนที่หน้าตัดของถ่านอัดแท่ง (cm2) 2) ทดสอบแนวนอน ใช้ตัวอย่างแบบเดียวกับแนวตั้ง เพ่ือวัดขนาดของแรงสูงสุด (Peak

load) ที่ท าให้ถ่านอัดแทง่แตก แล้วเปรียบเทียบกับการทดสอบการทนแรงกดของถ่านอัดแท่งแนวตั้ง

3.3) กำรทดสอบดัชนีกำรแตกร่วน (Drop Shatter Test) เพ่ือหาความสามารถของถ่านอัดแท่งที่จะมีความทนทานระหว่างการขนส่ง การเก็บ

รักษาและการน ามาใช้งาน วิธีทดสอบท าโดยน าถ่านอัดแท่งใสถุงพลาสติก 5 kg แล้วปล่อยจากท่ีสูง 2 m ลงสู่พ้ืนคอนกรีตซ ้าๆ กัน 3 ครั้งจากนั้นน าไปร่อนด้วยตะแกรงขนาด 20 mm น าส่วนของถ่านอัดแท่งที่เหลือจากการร่อนแล้วไปชั่งน้ าหนัก ซึ่งจะสามารถหาค่าดัชนีการแตกร่วน (Friability index) หรือดัชนีการแตกละเอียด (Shatter index) ได้จากสูตร

R = w/wf

R = ดัชนีการแตกร่วน W = น้ าหนักของถ่านอัดแท่งก่อนทดสอบ (kg) wf = น้ าหนักของถ่านอัดแท ่งที่เหลือหลังทดสอบ (kg)

21

จากการศึกษาการท าถ่านอัดแท่งของ วิชิต ทองธิสาร สมจิตร ค าษาวงค์ และสรายุทธ มะโรงวัง ในปี 2557 ใช้กากไขมัน แป้งมันส าปะหลัง และกากน้ าตาลในสัดส่วนต่างๆ ตารางที่ 2.3 และ 2.4 เป็นตัวประสานช่วยเพ่ิมค่าความร้อนของถ่านอัดแท่งผักตบชวาได้สูงถึง 5,000-6,000 kcal/kg ซึ่งเดิมมีค่าความร้อนเพียง 2,000-3,000 kcal/kg

ตำรำง 2.3 อัตราส่วนผสมเชื้อเพลิงอัดแท่ง ถ่านผักตบชวา โดยใช้กากไขมันและแป้งมันเป็นตัวประสาน

ที่มา: วิชิต ทองธิสาร สมจิตร ค าษาวงค์ และสรายุทธ มะโรงวัง (2547). ตำรำง 2.4 อัตราส่วนผสมเชื้อเพลิงอัดแท่ง ถ่านผักตบชวา โดยใช้กากไขมันและกากน้ าตาลเป็นตัวประสาน

ที่มา: วิชิต ทองธิสาร สมจิตร ค าษาวงค์ และสรายุทธ มะโรงวัง (2547).

ตัวอย่าง อัตราส่วนผสม

ถ่าน กากไขมัน แป้งมัน ค่าความร้อน (kcal/kg)

1 1 0.5 0.1 5,447.89

2 1 0.5 0.5 5,010.99

3 1 1 0.1 6,084.60

4 1 1 0.5 5,575.28

5 1 1.5 0.1 6,718.45

6 1 1.5 0.5 5,959.60

ตัวอย่าง อัตราส่วนผสม

ถ่าน กากไขมนั กากน้ าตาล ค่าความร้อน (kcal/kg)

1 1 0.5 0.1 5,579.83

2 1 0.5 0.5 5,542.54

3 1 1 0.1 6,135.99 4 1 1 0.5 6,067.64

5 1 1.5 0.1 6,714.39 6 1 1.5 0.5 6,582.93

22

บทที ่3

วิธีด ำเนินกำรศึกษำ

จากการทบทวนวรรณกรรมของวัสดุประสาน จึงได้ท าการออกแบบการทดลองอัตราส่วนผสมของถ่านอัดแท่ง เพ่ิมค่าความร้อน จ านวน 2 ชุดการทดลอง ได้แก่

ชุดการทดลองที่ 1 มีวัตถุประสงค์เพ่ือหาอัตราส่วนผสมที่เหมาะสมระหว่างถ่านและกากไขมันเพ่ือให้ถ่านมีค่าความร้อนที่เพ่ิมสูงขึ้นและยังสามารถคงรูปเป็นถ่านอัดแท่งอยู่ได้ เนื่องจากกากไขมันมีค่าพลังงานสูงถึง 9,000 kcal/kg โดยท าการทดลองอัดขึ้นรูปถ่านอัดแท่งที่แปรเปลี่ยนอัตราส่วนผสมต่างๆ ระหว่างถ่านและกากไขมัน และท าการคัดเลือกอัตราส่วนผสมที่สามารถอัดขึ้นรูปถ่านผงให้เป็นถ่านแท่งที่คงรูปได้ค่อนข้างดีถึงดีมาก มาจ านวน 3 อัตราส่วนผสม ได้แก่ 6.5:5, 7.5:5 และ 10:5 เพ่ือน ามาท าการทดสอบคุณสมบัติของการคงรูปเป็นถ่านอัดแท่ง และท าการคัดเลือกส่วนผสมที่สามารถขึ้นรูปถ่านอัดแท่งที่ดีที่สุด เพ่ือน ามาเพ่ิมคุณสมบัติด้านความหนาแน่นโดยยังคงสามารถเพ่ิมค่าความร้อนให้สูงขึ้นได้

ชุดการทดลองที่ 2 มีวัตถุประสงค์เพ่ือเพ่ิมความหนาแน่นและความสามารถในการยึดเกาะตัวของถ่านอัดแท่งให้มีความคงทนมากขึ้น โดยท าการคัดเลือกส่วนผสมที่สามารถขึ้นรูปถ่านอัดแท่งที่ดีที่สุดแล้วน ามาทดสอบใส่กากน้ าตาลซึ่งเป็นวัสดุประสานที่มีความเหนียว โดยมีสมมติฐานว่าสามารถช่วยเพ่ิมค่าความหนาแน่นให้แก่ถ่านอัดแท่งได้ ซึ่งต้องปรับลดปริมาณกากไขมันลงเท่ากับปริมาณของกากน้ าตาลที่ใส่เพ่ิมในถ่านอัดแท่ง ซึ่งจากการทดสอบเบื้องต้นพบว่าอัตราส่วนผสมระหว่างถ่านและกากไขมันที่สามารถอัดขึ้นรูปได้เป็นแท่งที่ดีที่สุดคือที่อัตราส่วน 7.5 ต่อ 5 จึงได้น าอัตราส่วนนี้มาออกแบบเพ่ิมปริมาณวัสดุประสานที่เป็นกากน้ าตาลจ านวน 3 อัตราส่วนผสม คือ 7.5:4.7:0.3, 7.5:4:1 และ 7.5:0:5 (ถ่าน:กากไขมัน:กากน้ าตาล)

3.1 วัสดุอุปกรณ์และเครื่องมือ 1) ถ่านข้ีเถ้าไม้ยางพารา 2) เครื่องย่อย Hammer mill ขนาด 3 hp

รูปที่ 3.1 เครื่องย่อย Hammer mill ขนาด 3 hp (ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ ก าแพงแสน มหาวิทยาลยัเกษตรศาสตร์)

23

3) เครื่องผสม ขนาด 5 hp

รูปที่ 3.2 เครื่องผสม ขนาด 5 hp (ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ ก าแพงแสน มหาวิทยาลยัเกษตรศาสตร์)

4) เครื่องขึ้นรูปถ่านอัดแท่งแบบสกรู ขนาด 5 hp

รูปที่ 3.3 เครื่องขึ้นรูปถ่านอัดแท่งแบบสกรู ขนาด 5 hp (ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ ก าแพงแสน มหาวิทยาลยัเกษตรศาสตร์)

5) เตาอบอุณหภูมิ 1000 ˚C ยี่ห้อ CARBOLITE

รูปที่ 3.4 เตาอบอุณหภูมิ 1000 ˚C ยี่ห้อ CARBOLITE (ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร-์ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

24

6) เครื่อง Oxygen Bomb Colorimeter

รูปที่ 3.5 Oxygen Bomb Colorimeter (ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร ์ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

7) เครื่องชั่งทศนิยม 4 ต าแหน่ง

รูปที่ 3.6 เครือ่งชั่งทศนิยม 4 ต าแหน่ง

(ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร-์ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

8) หม้อต้มน้ า 9) เตาเผา 10) ปรอทวัดอุณหภูมิ 11) ถ้วยส าหรับเผาที่อุณหภูมิสูง

รูปที่ 3.7 ถ้วยส าหรับเผาที่อุณหภูมิสูง (ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร-์ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

25

12) โถดูดความชื้น

รูปที่ 3.8 โถดูดความชื้น (ภาควิชาวิศวกรรมการอาหาร คณะวิศวกรรมศาสตร-์ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

13) เครื่องทดสอบแรงกด Universal Testing Machine ยี่ห้อ INSTRON รุ่น 5569

รูปที่ 3.9 เครื่องทดสอบแรงกด Universal Testing Machine ยี่ห้อ INSTRON รุ่น 5569 (ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวศิวกรรมศาสตร์ ก าแพงแสน ม.เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตก าแพงแสน)

3.2 กำรเตรียมวัตถุดิบ

3.2.1. การเตรียมกากไขมัน โดยท าการตักไขมันจากโรงอาหารนนทรี ซึ่งมีปริมาณมากประมาณ 50-100 กิโลกรัมต่อเดือน ส าหรับตัวอย่างน้ ามันและไขมันที่ได้นั้นจะเป็นน้ ามันและไขมันซึ่งที่เป็นส่วนที่ลอยแยกตัวกันน้ าเสียในถังดักไขมัน (Scum) และมีลักษณะเป็นของเหลวเหนียวข้น โดยน าจ านวน 10 kg

3.2.2. การเตรียมถ่านไม้ยางพารา โดยการน าขี้เถ้าไม้ยางพาราที่ผ่านการเผาไหม้แบบไม่สมบูรณ์จากโรงงานซึ่งยังมีถ่านเป็นส่วนประกอบอยู่มาร่อนจ านวน 200 kg เพ่ือคัดแยกถ่าน, เศษไม้, ขี้เถ้า และวัสดุเจือปน โดยการใช้ตะแกรงขนาด คือ 2.1 cm, 1.3 cm, 0.6 cm, 0.4 cm ในการร่อนแล้วชั่งน้ าหนักส่วนประกอบที่คัดแยกได้

26

รูปที่ 3.10 ขั้นตอนการร่อนถ่าน

3.3 ขั้นตอนและวิธีด ำเนินงำน

1. น าถ่านที่แยกแล้วไปเข้าเครื่องบด (Hammer mill) เพ่ือลดขนาด

รูปที่ 3.11 เครื่องบด Hammer mill

2. ออกแบบการทดลอง เพื่อน ามาเปรียบเทียบค่าความร้อนของถ่านอัดแท่ง โดยจะเปรียบเทียบกับถ่านที่อัดโดยไม่มีตัวประสานกับถ่านที่อัดโดยมีตัวประสาน

2.1 การทดลองชุดที่ 1 ใช้ไขมันเป็นตัวประสานเพ่ือเพ่ิมค่าความร้อนให้กับถ่าน และหาอัตราส่วนที่

สามารถขึ้นรูปและจับตัวเป็นก้อนได้ดีที่สุด ดังตาราง 3.1

27

ตำรำงท่ี 3.1 แสดงอตัราส่วนการผสมท่ีใช้ไขมนัเป็นตวัประสาน

ตัวอย่างที่ ถ่านไม้ยางพารา

(kg) ตัวประสาน

(kg) กากไขมัน

1-Reference 7.5 - 2 7.5 3.7

3 7.5 5

4 7.5 5.7 หมายเหตุ กากไขมันเป็นกากไขมันที่ได้จากโรงอาหารนนทรี มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

วิทยาเขตก าแพงแสน ณ เดือนมีนาคม 2559

จากการทดลองชุดที่ 1 พบว่าที่อัตราส่วน 7.5:5 จะขึ้นรูปได้ดีที่สุด เพราะฉะนั้นจะใช้ตัวประสาน 5

kg ในการออกแบบอัตราส่วนต่อไป

2.2 การทดลองชุดที่ 2 ใช้ตัวประสาน 5 kg แต่เพ่ิมกากน้ าตาลเป็นตัวประสานด้วย เนื่องจาก

กากน้ าตาลจะช่วยท าให้ถ่านยึดเกาะกันได้ดีมากข้ึน ดังตาราง 3.2

ตำรำง 3.2 แสดงอัตราส่วนการผสมที่ใช้ตัวประสานคือกากไขมันและกากน้ าตาล

ตัวอย่างที่ ถ่านไม้ยางพารา

(kg) ตัวประสาน 5 kg. (kg)

กากไขมัน กากน้ าตาล

5 7.5 4.7 0.3

6 7.5 4 1 7 7.5 - 5

- ชั่งน้ าหนักส่วนตามอัตราส่วนที่ออกแบบไว้

28

รูป 3.12 การชั่งน้ าหนักเพ่ือหาอัตราส่วนต่างๆ

- น าวัสดุที่ชั่งเตรียมไว้ลงในเครื่องผสมประมาณ 3 – 5 min เพ่ือให้ส่วนผสมเข้ากัน

รูปที่ 3.13 ผสมถ่านและตัวประสานด้วยเครื่องผสม

3. น าถ่านที่ผสมแล้วไปอัดเพ่ือขึ้นรูป โดยใช้เครื่องอัดแบบสกรู

- เมื่อถ่านไหลออกมาจะท าการตัดเป็นแท่งให้มีความยาวประมาณ 8 cm

รูปที่ 3.14 การขึ้นรูปถ่านอัดแท่ง

29

4. น าถ่านไปตากแดดเป็นเวลา 5 วันเพื่อลดความชื้น

รูปที่ 3.15 การตากถ่าน

รูปที่ 3.16 รูปของถ่านอัดแท่งที่อัตราส่วน ถ่าน : กากไขมัน 6.5:5 , 7.5:5 , 10:5

(หมายเหต ุ: ปรับตัวเลขอัตราส่วน 6.5:5 = 7.5:5.7, 7.5:5, 10:5=7.5:3.7)

- หาความหนาแน่นของถ่านจากสูตร ความหนาแน่น = น้ าหนักวัสดุ / ปริมาตร

5. การหาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อน โดยการน าถ่านไปเผาและจับเวลา เพ่ือท าการ

เปรียบเทียบระยะเวลาการติดไฟ เวลาน้ าเดือด และเวลาที่เผาไหม้จนเป็นเถ้าของถ่านแต่ลt

อัตราส่วน

- จะท าการจุดไฟให้ติดเพ่ือจับเวลาจากนั้นจะน าหม้อมาวางเพ่ือจับเวลาที่น้ าเดือด

รูปที่ 3.17 เริ่มจุดไฟ

30

- การต้มน้ าจะใช้ ถ่าน 0.5 kg ต่อน้ า 2 L

รูปที่ 3.18 น าหม้อใส่น้ าไปวางและจับเวลา

- เมื่อต้มจนน้ าเดือดจะใช้ปรอทวัดอุณหภูมิขณะน้ าเดือด และจดบันทึกเวลาตั้งแต่เมื่อถ่านเริ่ม

ติดไฟ ทั้งหมดท าตัวอย่างละ 3 ครั้ง

รูปที่ 3.19 การวัดอุณหภูมิ

31

รูปที่ 3.20 ถ่านเผาไหม้จนเป็นเถ้า

- จากการทดลองค านวณได้ว่า ต้องใช้ 4000 kcal จึงจะท าให้น้ า 2L เพ่ิมข้ึน 100 ˚C

6. การหาคุณสมบัติเชิงกลโดยการใช้เครื่องทดสอบแรงกด Universal Testing Machine

รูปที่ 3.21 เครื่องทดสอบแรงกด

32

- น าตัวอย่างถ่านมาท่ีความยาวประมาณ 6 cm แล้วท าปลายทั้งสองข้างให้เรียบ น าไปวางตรง

กลางของเครื่องเพ่ือทดสอบ

รูปที่ 3.22 การทดสอบแรงกด

- เมื่อกดจนถ่านแตกหัก ท าการจดบันทึกค่าแรงกดที่ได้ ทั้งหมดท าตัวอย่างละ 3 ครั้ง

รูปที่ 3.23 การแตกของถ่านหลังจากได้รับแรงกด

7. การหาคุณสมบัติทางเคมีได้แก่ ความชื้น สารระเหย ปริมาณเถ้า และ คาร์บอนคงตัว

- น าถ้วยเปล่าไปอบท่ีอุณหภูมิ 950 ˚C นาน 30 min แล้วน ามาชั่งน้ าหนัก

33

- จากนั้นเอาถ่านที่บดละเอียดใส่ 1 g แล้วชั่งน้ าหนัก จะได้ค่าน้ าหนัก ถ้วย+ถ่าน ก่อนอบ

(W1)

- น าถ่านไปอบที่อุณหภูมิ 105 ˚C 1 hr แล้วเอาออกมาใส่โถดูดความชื้นประมาณ 15 min

จากนั้นชั่งน้ าหนัก จะได้ ค่า ถ่าน+ถ้วย หลังอบ (W2) น าไปหาค่าความชื้นจากสูตร

ปริมำณควำมชื้น = (W1 – W2) / W1 * 100

รูป 3.24 น าถ่านเข้าตู้อบ

- น าถ่านไปอบอีกรอบที่อุณหภูมิ 750 ˚C 1 hr ท าซ้ าแบบเดิม และชั่งน้ าหนัก (W4)

หาสารระเหยจากสูตร สำรระเหย = (W3 – W4)/W3 x 100 – ควำมชื้น

รูปที่ 3.25 น าถ่านที่อบแล้วไปใส่ในโถดูดความชื้นเพ่ือท าให้เย็น

- จากนั้นน าไปอบต่ออีก ที่ 950 ˚C 30 min ท าซ้ าแบบเดิมแล้วชั่งน้ าหนัก (W6)

34

- หาปริมาณเถ้าจากสูตร ปริมำณเถ้ำ = (W6/W5) * 100

รูปที่ 3.26 เปิดฝาตู้อบหลังจากอบที่ความร้อน 950 ˚C

รูปที่ 3.27 ถ่านหลังจากผ่านการอบ 3 ครั้ง

- หาค่าคาร์บอนคงตัวจากสูตร

ร้อยละคำร์บอนคงตัว = 100 – (ร้อยละของปริมำณควำมชื้น) – (ร้อยละของปริมำณสำร

ระเหย) – (ร้อยละของปริมำณเถ้ำ)

- จดค่าน้ าหนัก และวิเคราะห์ผลการทดลอง ทั้งหมดท าตัวอย่างละ 3 ครั้ง

35

8. หาค่าความร้อนโดยใช้เครื่อง Oxygen Bomb Colorimeter

รูปที่ 3.28 อุปกรณ์ส าหรับท าการ Bomb

- น าถ่านบดละเอียด 1 g ใส่ในถ้วย

- น าลวดขึงให้ตึงทั้งสองข้าง

- เอาเชือกผูกที่ลวดและเอามาแตะที่ตัวอย่างเพ่ือเป็นชนวน

รูปที่ 3.29 การเตรียมตัวอย่างเพ่ือเข้าเครื่อง Bomb

36

- น ากระบอกที่ใส่ตัวอย่างไปอัด Oxygen ด้วยความดันที่ 3 bar

รูปที่ 3.30 อัด Oxygen ทีค่วามดัน 3 bar

- น าตัวอย่างเข้าเครื่อง Bomb และรอประมาณ 20 min จะแสดงผลการทดสอบที่หน้าจอ

ค่าท่ีแสดงจะมีหน่วยเป็น MJ/Kg

รูปที่ 3.31 ตัวอย่างผลที่แสดงทางหน้าจอ

- บันทึกผลการทดลองและวิเคราะห์เพ่ือเปรียบเทียบคุณสมบัติของถ่านแต่ละอัตราส่วน

- สรุปผลการทดลอง

37

3.4 ระยะเวลำท ำกำรวิจัยและแผนกำรด ำเนินงำนตลอดโครงกำรวิจัย

ระยะเวลาท าการวิจัย 1 ปี เริ่มวันที่ 1 สิงหาคม 2558 สิ้นสุดวันที่ 31 พฤษภาคม 2559 แบ่ง

ระยะเวลาตามแผนงานวิจัยดังตาราง

ตำรำงท่ี 3.3 แผนการด าเนินงานตลอดโครงการวิจัย

แผนกำรด ำเนนิงำนตลอดโครงกำรวิจัย ปีท่ี 1 เดือน

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.การเตรียมถ่านไม้ยางพารา

-น าถ่านที่ได้จากโรงงานไปตาก

-ร่อนเพ่ือคัดแยกถ่านและขี้เถ้า -คิด%ของถ่านและขี้เถ้า

2.การเตรียมการอัดแท่ง

-เตรียมตัวประสาน -อัดแท่ง

3.การหาค่าคุณสมบัติต่างๆ -หาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อน

-หาการหาคุณสมบัติเชิงกล -น าตัวอย่างไปหาค่าความชื้น

-น าตัวอย่างไปหาสารระเหย -น าตัวอย่างไปหาขี้เถ้า

-น าตัวอย่างไปหาปริมาณคาร์บอนคงตัว

-น าตัวอย่างไปหาค่าความร้อน 4.สรุปผลและท าเล่มรายงาน

38

บทที่ 4

ผลกำรทดสอบและวิเครำะห์ผล

4.1 ผลกำรร่อนแยกถ่ำนและข้ีเถ้ำ จำกถ่ำนขี้เถ้ำไม้ยำงพำรำ

จากการเตรียมถ่านไม้ยางพารา โดยการน าขี้เถ้าไม้ยางพาราที่ผ่านการเผาไหม้แบบไม่สมบูรณ์จาก

โรงงานซึ่งยังมีถ่านเป็นส่วนประกอบอยู่มาร่อนเพ่ือคัดแยกถ่าน, เศษไม้, ขี้เถ้า และวัสดุเจือปน โดยการใช้

ตะแกรง 4 ขนาด คือ 2.1 cm, 1.3 cm, 0.6 cm และ 0.4 cm โดยท าการร่อนแล้วชั่งน้ าหนักส่วนประกอบที่

คัดแยกได้จ านวน 8 ครั้ง ได้ผลดังตาราง 4.1

ตำรำง 4.1 ผลการร่อนแยกถ่านออกจากขี้เถ้าไม้ยางพารา 10 kg ที่ขนาดตระแกรงต่างๆ

ครั้งท่ี น้ าหนักขี้เถ้าไมย้างพารา (kg) ขนาดตระแกรง

2.1 cm. 1.3 cm. 0.6 cm. 0.4 cm. ขี้เถ้า % ถ่าน %ขี้เถ้า

1 10 0.5 0.4 0.7 0.6 7.4 22.91 77.08

2 10 0.4 0.4 0.6 0.6 7.7 20.61 79.38

3 10 0.6 0.4 0.65 0.65 6.95 24.86 75.13

4 10 0.6 0.4 0.7 0.65 7.6 23.61 76.38

5 10 0.5 0.4 0.65 0.7 7.7 22.61 77.38

6 10 0.55 0.3 0.65 0.7 7.6 22.44 77.55

7 10 0.65 0.4 0.65 0.7 7.7 23.76 76.23

8 10 0.8 0.35 0.6 0.75 7.1 26.04 73.95

เฉลี่ย 23.36 76.63

จากตาราง 4.1 จะเห็นได้ว่าปริมาณ ถ่านจะมีประมาณ 23 % และ ขี้เถ้าจะมีประมาณ 77 % ของ

ถ่านข้ีเถ้ายางพาราเพราะฉะนั้นในวัสดุ 10 kg จะได้ถ่านที่น าไปใช้ 2.3 kg

39

จากการทดลองชุดที่ 1 ได้ผลจากการหาความหนาแน่นดังตาราง 4.2

ตำรำง 4.2 ผลการหาความหนาแน่นของการทดลองชุดที่ 1

ตัวอย่างที่ ถ่านไม้ยางพารา

(kg) ตัวประสาน

(kg) ความ

หนาแน่น (kg/m3) กากไขมัน

1 7.5 - 441.63

2 7.5 3.7 505.86

3 7.5 5.0 518.91

4 7.5 5.7 528.95

จากตางาราง 4.2 พบว่า อัตราส่วนที่มีความหนาแน่นพอดี ไม่แข็งหรือไม่อ่อนเกินไปมีผิวเรียบ

สามารถขึ้นรูปได้ดีคือ อัตราส่วน 7.5:5.0

จากการทดลองชุดที่ 2 คือการใช้กากไขมัน และกากน้ าตาลเป็นตัวประสานส าหรับการอัดแท่ง

ตำรำง 4.3 ผลการทดลองการเพิ่มกากน้ าตาลมาเป็นตัวประสาน

ตัวอย่างที่ ถ่านไม้

ยางพารา (kg)

ตัวประสาน 5 kg. (kg) ความหนาแน่น (kg/m3)

กากไขมัน กากน้ าตาล

5 7.5 4.7 0.3 521.92

6 7.5 4 1 479.77

7 7.5 - 5 737.72

จากตาราง 4.3 จะเห็นได้ว่าที่อัตราส่วน 7.5:0:5 มีความหนาแน่นมากที่สุดเนื่องจากตัวประสานที่ใช้

คือกากน้ าตาลอย่างเดียว

40

4.2 ผลกำรทดสอบหำคุณสมบัติของถ่ำนอัดแท่ง

จากการน าถ่านที่อัดแท่งไปอัดตามอัตราส่วนต่างๆแล้ว หาคุณสมบัติของถ่าน คือ การหาคุณสมบัติ

ทางเคม ีการหาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อน การหาคุณสมบัติเชิงกล โดยท าตัวอย่าง 3 ครั้ง

จะได้ค่าเฉลี่ยนของผลการทดสอบตามตาราง 4.4 ตาราง 4.5

ตำรำง 4.4 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติเชิงกลของการทดลองชุดที่ 1

ตัวอย่างที่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตัวประสาน

(kg)

จน.ก้อน/กก.

ความหนาแน่น (kg/m3)

ความแข็ง

ความเปราะ

แรงกด (N)

กากไขมัน 1 7.5 - 4.91 441.63 น้อย มาก ไม่สามารถ

หาได ้2 7.5 3.7 5.93 505.86 ปานกลาง ปานกลาง 339.77

3 7.5 5 6.45 518.91 ปานกลาง ปานกลาง 363.68 4 7.5 5.7 4.78 528.95 น้อย มาก 471.84

หมายเหตุ - ตัวอย่างที่ 1 มีความเปราะมาก จึงไม่สามารถน าไปทดสอบหาแรงกดได้ - ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก จากตารางที่ 4.4 จะเห็นได้ว่ากากไขมันมีส่วนช่วยให้ถ่านมีความหนาแน่นเพ่ิมข้ึน แต่จะไม่ยึดเกาะ ค่าแรงกดจึงน้อย

ตำรำง 4.5 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติเชิงกลของการทดลองชุดที่ 2

ตัวอย่างที่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตัวประสาน 5 kg (kg) จน.ก้อน/กก.

ความหนาแน่น (kg/m3)

ความแข็ง ความเปราะ

แรงกด (N)

กากไขมัน กากน้ าตาล

5 7.5 4.7 0.3 6.00 521.92 มาก น้อย 794.39 6 7.5 4 1 5.63 479.77 มาก น้อย 1194.97

7 7.5 - 5 4.16 737.72 น้อย (ถ่านอ่อน)

ปานกลาง 269.77

หมายเหตุ ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก

41

จากตารางที่ 4.5 อัตราส่วนที่มีความหนาแน่นมากที่สุดคือ อัตราส่วน 7.5:0:5 เพราะเป็นอัตราส่วน

ที่ใช้กากน้ าตาลเป็นตัวประสานพียงอย่างเดียว

จะเห็นได้ว่าตารางที่ 4.5 ที่อัตราส่วน 7.5:4:1 และ 7.5:4.7:0.3 มีค่าแรงกดมากเม่ือเทียบกับ ตาราง 4.4 เนื่องจากการเพ่ิมกากน้ าตาลมาเป็นตัวประสานท าให้ถ่านยึดเกาะกันได้ดีขึ้น ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า

กากน้ าตาลมีความหนาแน่นมากช่วยให้ถ่านยึดเกาะกันได้ดี

การทดสอบหา คุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อน และคุณสมบัติทางเคมี เราจะน าถ่าน

กะลามะพร้าวมาทดสอบด้วย เพื่อที่จะน ามาเปรียบเทียบกัน ดังตาราง 4.6 4.7 4.8 และ 4.9

ตำรำงท่ี 4.6 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อนของการทดลองชดุที่ 1

ตัวอย่างที ่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตัวประสาน

(kg) การจุดตดิไฟ

ระยะเวลาการติดไฟ (min)

เวลาน้ าเดือด (min)

เวลาเผาไหม้จนเป็น

เถ้า (min) กากไขมัน

1 7.5 - ช้า 4 ไม่เดือด 169 2 7.5 3.7 ปานกลาง 3 12 130 3 7.5 5 ปานกลาง 3 12 116 4 7.5 5.7 เร็ว 2 11 123

หมายเหตุ - ตัวอย่างที่ 1 ไม่สามารถต้มน้ าให้เดือดได้เนืองจากถ่านไม่ลุกติดไฟ - ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก

จากตารางที่ 4.6 ถ่านที่ใช้ไขมันเป็นตัวประสานจะติดไฟได้ดี ติดไฟเร็ว แต่เวลาการเผาไหม้จนเป็นเถ้าจะน้อย เพราะกากไขมันช่วยเพิ่มความหนาแน่นและเพ่ิมค่าความร้อนให้ถ่าน แต่การยึดเกาะจะไม่ดีนักจึงท าให้เป็นเถ้าเร็ว

42

ตำรำงท่ี 4.7 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อนของการทดลองชดุที่ 2

ตัวอย่างที ่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตวัประสาน (kg) การจุดตดิ

ไฟ

ระยะเวลาการติดไฟ (min)

เวลาน้ าเดือด (min)

เวลาเผาไหม้จนเป็นเถ้า (min)

กากไขมัน

กากน้ าตาล

5 7.5 4.7 0.3 เร็ว 2 11 139 6 7.5 4 1 ปานกลาง 2 11 153 7 7.5 - 5 เร็ว 4 ไม่เดือด 188 8 ถ่านกะลามะพร้าว ช้า 3 41 277

หมายเหตุ - ตัวอย่างที่ 1 และ 7 ไม่สามารถต้มน้ าให้เดือดได้เนืองจากถ่านไม่ลุกติดไฟ - ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก

จากตาราง 4.7 ถ่านที่เพ่ิมกากน้ าตาลเป็นตัวประสานจะเห็นได้ว่า ติดไฟได้ดีและถ่านอยู่ได้นานขึ้น

เนื่องจากกากน้ าตาลจะช่วยในการยึดเกาะท าให้ถ่านแน่นและเวลาเผาไหม้จนเป็นเถ้ามาก

เมื่อท าการเทียบกับถ่านกะลามะพร้าวจะเห็นได้ว่าถ่านกะลามะพร้าวใช้เวลาในการท าให้น้ าเดือด

นานกว่าถ่านไม้ยางพารา และเวลาเผาไหม้จนเป็นเถ้าจะนานกว่า

ตำรำงที ่4.8 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติทางเคมีของถ่านของการทดลองชุดที่ 1

ตัวอย่างที ่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตัวประสาน

(kg) ความชื้น

(%)

สารระเหย (%)

ปริมาณเถ้า (%)

คาร์บอนคงตัว (%)

ค่าความร้อน

(kcal/kg) กากไขมัน

1 7.5 - 4.73 44.64 43.62 7.01 2178 2 7.5 3.7 4.50 64.47 30.08 0.96 4383

3 7.5 5 5.29 61.14 32.16 1.41 4715

4 7.5 5.7 6.07 62.34 29.81 1.78 4837 หมายเหตุ - กากไขมันทีได้อาจมีเศษอาหารปนอยู่ ท าให้ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ค่าการทดสอบอาจมี

ความคลาดเคลื่อนได้ - ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก

43

จากตาราง 4.8 ค่าคาร์บอนคงตัวที่ตัวอย่างที่ 1 มีมากท่ีสุดเนื่องจากเป็นอัตราส่วนที่มีปริมาณถ่าน

มากที่สุดแต่ค่าความร้อนกลับน้อยที่สุดเพราะไม่มีกากไขมัน และจะเห็นได้ว่าตัวอย่างที่มีกากไขมันจะมีค่า

ความร้อนท่ีเรียงกันตามล าดับ ทั้งนี้ทั้งนั้น ค่าความร้อนที่ได้ก็ข้ึนอยู่กับความชื้นด้วยเช่นกัน ยิ่งมีความชื้นมาก

ค่าความร้อนก็จะน้อย

ตำรำงที ่4.9 ค่าเฉลี่ยของผลการทดสอบหาคุณสมบัติทางเคมีของถ่านของการทดลองชุดที่ 2

ตัวอย่างที ่

ถ่านไม้ยางพารา

(kg)

ตวัประสาน (kg) ความชื้น

(%)

สารระเหย (%)

ปริมาณเถ้า (%)

คาร์บอนคงตัว (%)

ค่าความร้อน

(kcal/kg) กากไขมัน

กากน้ าตาล

5 7.5 4.7 0.3 3.83 65.64 30.33 0.20 4749

6 7.5 4 1 6.30 62.36 31.01 0.33 4255 7 7.5 - 5 9.92 59.25 29.54 1.28 2776

8 ถ่านกะลามะพร้าว 7.19 47.99 20.60 24.22 5404

หมายเหตุ - กากไขมันทีได้อาจมีเศษอาหารปนอยู่ ท าให้ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ค่าการทดสอบอาจมี ความคลาดเคลื่อนได้

- ท าตัวอย่างละ 3 ซ้ า ดูได้จากภาคผนวก ก - ค่าความร้อนที่ได้เป็น ค่าความร้อนสูง (High Heating Value, HHV)

จากตาราง 4.9 ที่อัตราส่วน 7.5:4.7:0.3 จะได้ค่าความร้อนที่มากที่สุดเมื่อเทียบกับท่ีอัตราส่วน

7.5:4:1 เพราะมีกากไขมันมากกว่า จึงกล่าวได้ว่า กากไขมันช่วยเพิ่มค่าความร้อนได้แต่ในทางกลับกัน

ตัวอย่างที่มีกากน้ าตาลมากจะท าให้ค่าความร้อนน้อยลง

แต่เมื่อเทียบกับถ่านกะลามะพร้าวแล้วค่าความร้อนมีค่าน้อยกว่า จึงต้องหาอัตราส่วนที่ดีและ

เหมาะสมที่สุดต่อไป

ปริมาณคาร์บอนคงตัวที่ได้มีค่าน้อยมากท าให้ถ่านติดไฟได้ไม่นาน และสารระเหยมีค่ามากเนื่องจาก

ถ่านยังมีปริมาณน้ าอยู่มาก

44

รูปที่4.1 กราฟแสดงการเปรียบเทียบค่าความร้อนที่ทดสอบได้ของการทดลองที่ 1

รูปที่4.2 กราฟแสดงการเปรียบเทียบค่าความร้อนที่ทดสอบได้ของการทดลองที่ 2

45

ตำรำง 4.10 มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชน

มาตรฐาน ผลิตภัณฑ์ชุมชน

คุณสมบัติ

ความชื้น (%) ค่าความร้อน (Kcal/Kg)

เถ้า (%) สาระเหย (%)

ถ่านไม้ปิ้งย่าง มผช.658/2547

≤8 ≥7,000 ≤3 ≤8

ถ่านไม้หุงต้ม มผช.657/2547

≤10 ≥6,000 ≤8 ≤25

ถ่านอัดแท่ง มผช.638/2547

≤8 ≥5,000 - -

เมื่อน าถ่านที่ได้มาเปรียบเทียบกับมาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนพบว่ามีค่าความชื้นอยู่ในเกณฑ์ตาม

มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนคือน้อยกว่า 8 % แต่ค่าความร้อนมีค่าต่ ากว่าเกณฑ์มาตรฐานเล็กน้อย จาก

มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนต้องมีค่าความร้อนมากกว่า 5000 kcal/kg แต่ถ่านที่ทดสอบมีค่าความร้อนสูงสุด

อยู่ที่ 4,749 kcal/kg

46

บทที่ 5

สรุปผลกำรทดสอบและข้อเสนอแนะ

1. อัตราส่วนถ่านที่เผาไหม้ไม่สมบูรณ์ต่อขี้เถ้าที่ได้จากการใช้ไม้ฟืนในกระบวนการต้มหม้อไอน้า ใน 100 % มี

ถ่าน 23 % และมีขี้เถ้า 77 %

2. อัตราส่วนที่ให้ค่าความร้อนมากท่ีสุดคือ 10 : 5 มีค่าความร้อน 4837kcal/kg ที่ความชื้น 4.50 % จากการ

ทดสอบหาค่าความร้อนที่อัตราส่วนต่างๆ เมื่อเทียบกับถ่านที่ไม่มีตัวประสานได้ค่าความร้อนอยู่ที่ 2178

kcal/kg จะเห็นได้ว่าเมื่อใช้กากไขมันเป็นตัวประสานจะมีค่าความร้อนเพ่ิมขึ้นประมาณ 2600 kcal/kg

3. การใช้กากน้ าตาลเป็นตัวประสานท าให้ถ่านมีความหนาแน่นสูงแต่จะไม่แข็งเมื่อเปรียบเทียบกับกากไขมัน

กากไขมันจะท าให้มีความแข็งมากกว่าแต่จะมีความหนาแน่นน้อยกว่า ส่วนอัตราส่วนที่ทนแรงกดได้มากที่สุด

คือ 7.5 : 4 : 1 และ 7.5 : 4.7 : 0.3 เพราะมีการผสมของตัวประสานทั้งสองชนิดคือ กากไขมันและ

กากน้ าตาล เพราะฉะนั้นอัตราส่วนที่เหมาะสมในการขึ้นรูปถ่านอัดแท่งคือ 7.5 : 4 : 1 และ 7.5 : 4.7 : 0.3

เพราะฉะนั้นเมื่อน ากากน้ าตาลซึ่งเป็นตัวประสานที่มีความหนืดสูงมาผสมลงในถ่านในสัดส่วนที่เหมาะสมจะ

ช่วยให้ค่าความหนาแน่นของถ่านเพิ่มมากขึ้นได้

4. การทดสอบหาคุณสมบัติความเป็นเชื้อเพลิงและความร้อนพบว่า ไขมันช่วยท าให้ค่าความร้อนเพิ่มข้ึนเมื่อมี

อัตราส่วนที่เหมาะสม แต่กากน้ าตาลเมื่อใส่มากจะท าให้ค่าความร้อนลดลง และค่าความชื้นก็ยังมีผลต่อค่า

ความร้อนโดยจะแปรผกผันกัน ถ่านที่มีส่วนผสมของกากไขมันจะติดไฟเร็วและท าให้น้ าเดือดได้เร็ว แต่ถ่านที่

มีส่วนผสมของกากน้ าตาลจะท าให้ยึดเกาะกันได้ดีถ่านจะอยู่ได้นาน เพราะฉะนั้นถ่านควรมีส่วนผสมของกาก

ไขมันและกากน้ าตาลรวมกัน

47

เอกสำรอ้ำงอิง

การผลิตถ่านอัดแท่งจากวัสดุทางการเกษตรhttp://www.siweb.dss.go.th/bct/fulltext/report/otop13.pdf; วันที่เขา้ถึงข้อมูล,12 สค. 2558

การอัดแท่ง http://www.clinictech.most.go.th/online/pages/techlist_display.asp?tid=384; วันที่เข้าถึงข้อมูล,20 สค. 2558 http://www.charcoal.snmcenter.com/charcoalthai/comparepara.php ; วันที่เข้าถึงข้อมูล, 12 มค. 2559 ค่าความร้อนคาร์โบไฮเดรต สธุีรา สุนทรารักษ์ (2557). การใช้ประโยชน์กากไขมันของระบบบ่อดักไขมันอย่างง่ายจากร้านอาหาร ร่วมกับเศษกระดาษและเศษใบไม้เพ่ือการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่ง. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ปี ที่ 30 ฉบับที่ 1 มหาวิทยาลัยราชัฎบุรีรัมย์. http://science.bru.ac.th/download/journal/v30_1.pdf http://devshop.tripod.com/Lesson7.htm ; วันที่เข้าถึงข้อมูล 15 มค. 2559 ข้อมูลทั่วไปของถ่านไม้ https://poptaewall.wordpress.com ; วันที่เข้าถึงข้อมูล 15 มค. 2559 วิชิต ทองธิสาร , สมจิตร ค าษาวงค์ และสรายุทธ มะโรงวัง. (2557). การท าถ่านอัดแท่งผักตบชวา. โดย สาขาวิศวกรรมการจัดการ แขนงการจัดการสิ่งแวดล้อมอุตสาหกรรม คณะวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี

มหาวิทยาลัยราชภัฎมหาสารคาม ศิวพงษ์ กาญจนวิภาพร ,ไพโรจน์ ธนานุภาพพันธ์ุ และ พงศ์คณิต พงษ์พิทักษ์. (2546). เชื้อเพลิงอัดแท่งจาก

ถ่านกะลามะพร้าว. ลักษมี สุทธิวิไลรัตน์ ,ประภัสสร ภาคอรรถ และ ขวัญรพี สิทตรีสอาด. (2557). การเพ่ิมมูลค่าเศษเหลือจาก

โรงงานผลิตเฟอร์นิเจอร์โดยการท าเชื้อเพลิงอัดแท่ง. สุธีรา สุนทรารักษ์. (2557). การใช้ประโยชน์กากไขมันของระบบบ่อดักไขมันอย่างง่ายจากร้านอาหาร ร่วมกับ

เศษกระดาษและเศษใบไม้เพ่ือการผลิตเชื้อเพลิงอัดแท่ง.

48

ภำคผนวก ก

ตำรำงแสดงผลกำรทดสอบหำคุณสมบัติของถ่ำน

ที่อัตรำส่วนต่ำงๆ

49

ตำรำง การหาค่าความหนาแน่น

ตัวอย่าง น้ าหนักภาชนะ

(kg) น้ าหนักรวม

(kg) น้ าหนักวัสด ุ

(kg) ปริมาตร (m3)

ความหนาแน่น (kg/m3)

7.5:0:0 1.1 0.2 1.7 1.5 0.00332 451.66 1.2 0.2 1.7 1.5 0.00332 451.66

1.3 0.2 1.6 1.4 0.00332 421.55

7.5:5.7:0

2.1 0.2 1.92 1.72 0.00332 517.91

2.2 0.2 2 1.8 0.00332 542.00 2.3 0.2 1.95 1.75 0.00332 526.94

7.5:5:0

3.1 0.2 1.92 1.72 0.00332 517.91

3.2 0.2 1.9 1.7 0.00332 511.88 3.3 0.2 1.95 1.75 0.00332 526.94

7.5:3.7:0 4.1 0.2 1.89 1.69 0.00332 508.87 4.2 0.2 1.9 1.7 0.00332 511.88

4.3 0.2 1.85 1.65 0.00332 496.83

7.5:4:1

5.1 0.2 1.7 1.5 0.00332 451.66

5.2 0.2 1.83 1.63 0.00332 490.81 5.3 0.2 1.75 1.55 0.00332 466.72

7.5:4.7:0.3

6.1 0.2 1.9 1.7 0.00332 511.88

6.2 0.2 2 1.8 0.00332 542.00 6.3 0.2 2.1 1.9 0.00332 572.11

7.5:0:5 7.1 0.2 2.5 2.3 0.00332 692.55 7.2 0.2 2.65 2.45 0.00332 737.72

7.3 0.2 2.7 2.5 0.00332 752.77

50

ตำรำง ผลการทดสอบหาคุณสมบัติเชิงกล

ตัวอย่าง จน.ก้อน/kg ความแข็ง ความเปราะ แรงกด (N)

7.5:0:0 1.1

4.91 น้อย มาก -

1.2 -

1.3 -

7.5:5.7:0

2.1

4.78 น้อย มาก

510.44

2.2 426.77 2.3 478.32

7.5:5:0 3.1

6.45 ปานกลาง ปานกลาง 349.2

3.2 360.49

3.3 381.35

7.5:3.7:0

4.1

5.93 ปานกลาง ปานกลาง

372.06

4.2 327.57 4.3 319.68

7.5:4:1

5.1

5.63 มาก น้อย

1125.56

5.2 1300.93 5.3 1158.44

7.5:4.7:0.3 6.1

6 มาก น้อย 844.22

6.2 782.16 6.3 756.8

7.5:0:5 7.1

4.16 น้อย ปานกลาง 242.61

7.2 273.94 7.3 292.77

หมายเหตุ ตัวอย่างที่ 1 มีความเปราะมาก จึงไม่สามารถน าไปทดสอบหาแรงกดได้

51

ตำรำง ผลการทดสอบหาค่าความชื้น

ตัวอย่าง ก่อนอบ หลังอบรวม

ถ้วย หลังอบ ความชื้น

(%) ความชื้นเฉลี่ย (%)

7.5:0:0

1.1 1.06 1.72 0.73 0.99 6.604

4.730 1.2 1.07 1.69 0.67 1.02 4.673 1.3 1.03 1.90 0.90 1.00 2.913

7.5:5.7:0

2.1 1.04 1.73 0.77 0.96 7.692

6.069 2.2 1.03 2.00 1.02 0.98 4.854 2.3 1.06 1.74 0.74 1.00 5.660

7.5:5:0

3.1 1.07 1.84 0.85 0.99 7.477

5.287 3.2 1.07 1.71 0.70 1.01 5.607 3.3 1.08 1.80 0.75 1.05 2.778

7.5:3.7:0 4.1 1.02 1.75 0.77 0.98 3.922

4.497 4.2 1.05 1.65 0.65 1.00 4.762

4.3 1.04 1.71 0.72 0.99 4.808

7.5:4:1 5.1 1.05 1.72 0.71 1.01 3.810

6.298 5.2 1.08 1.69 0.71 0.98 9.259

5.3 1.03 1.64 0.67 0.97 5.825

7.5:4.7:0.3 6.1 1.05 1.75 0.75 1.00 4.762

3.831 6.2 1.04 1.74 0.73 1.01 2.885

6.3 1.04 1.61 0.61 1.00 3.846

7.5:0:5

7.1 1.04 1.62 0.68 0.94 9.615

9.922 7.2 1.08 1.60 0.62 0.98 9.259

7.3 1.01 1.59 0.69 0.90 10.891

52

ตำรำง ผลการทดสอบหาคุณสมบัติทางเคมี

ตัวอย่าง a b c ถ้วย A B C ความชื้น (%) สารระเหย

(%) ปริมาณเถ้า

(%) คาร์บอนคงตวั

(%)

7.5:0:0

1.1 32.6146 31.6124 31.4161 30.4906 2.124 1.1218 0.9255 6.6038 40.5808 43.5734 9.2420

1.2 36.2747 35.4238 35.3042 34.547 1.7277 0.8768 0.7572 4.6729 44.5776 43.8271 6.9225

1.3 31.6803 30.9067 30.8339 30.1832 1.4971 0.7235 0.6507 2.9126 48.7606 43.4640 4.8627

7.5:5.7:0

2.1 38.1976 37.3148 37.2901 36.9018 1.2958 0.413 0.3883 7.6923 60.4355 29.9660 1.9062

2.2 30.9796 30.2726 30.255 29.9812 0.9984 0.2914 0.2738 4.8544 65.9589 27.4239 1.7628

2.3 37.8392 37.0058 36.9849 36.582 1.2572 0.4238 0.4029 5.6604 60.6298 32.0474 1.6624

7.5:5:0

3.1 37.9047 37.2152 37.2003 36.892 1.0127 0.3232 0.3083 7.4766 60.6087 30.4434 1.4713

3.2 35.7516 35.0187 35.0036 34.5389 1.2127 0.4798 0.4647 5.6075 54.8279 38.3195 1.2452

3.3 37.6122 36.8783 36.8625 36.5751 1.0371 0.3032 0.2874 2.7778 67.9869 27.7119 1.5235

7.5:3.7:0

4.1 55.0346 54.3115 54.3014 53.951 1.0836 0.3605 0.3504 3.9216 62.8097 32.3367 0.9321

4.2 51.9438 51.2456 51.235 50.9526 0.9912 0.293 0.2824 4.7619 65.6780 28.4907 1.0694

4.3 51.1062 50.3487 50.3392 50.0198 1.0864 0.3289 0.3194 4.8077 64.9180 29.3999 0.8744

7.5:4:1

5.1 51.8034 51.2248 51.2221 50.9693 0.8341 0.2555 0.2528 3.8095 65.5587 30.3081 0.3237

5.2 55.0348 54.2917 54.289 53.9671 1.0677 0.3246 0.3219 9.2593 60.3389 30.1489 0.2529

5.3 54.1018 53.3856 53.3812 53.033 1.0688 0.3526 0.3482 5.8252 61.1845 32.5786 0.4117

7.5:4.7:0.3

6.1 30.8636 30.2322 30.231 29.9783 0.8853 0.2539 0.2527 4.7619 66.5586 28.5440 0.1355

6.2 31.1555 30.4915 30.4901 30.1763 0.9792 0.3152 0.3138 2.8846 64.9258 32.0466 0.1430

6.3 37.9346 37.2246 37.2212 36.9096 1.025 0.315 0.3116 3.8462 65.4221 30.4000 0.3317

7.5:0:5

7.1 51.1545 50.3596 50.3476 50.0295 1.125 0.3301 0.3181 9.6154 61.0424 28.2756 1.0667

7.2 50.9501 50.1724 50.1522 49.8514 1.0987 0.321 0.3008 9.2593 61.5244 27.3778 1.8385

7.3 54.2832 53.4608 53.4492 53.0388 1.2444 0.422 0.4104 10.8911 55.1970 32.9797 0.9322

ถ่านกะลา

8.1 35.6824 35.0576 34.7605 34.554 1.1284 0.5036 0.2065 7.6190 47.7514 18.3002 26.3293

8.2 37.5171 36.9859 36.734 36.5878 0.9293 0.3981 0.1462 6.4815 50.6798 15.7323 27.1064

8.3 38.1016 37.4746 37.2471 36.9187 1.1829 0.5559 0.3284 7.4766 45.5287 27.7623 19.2324

53

ภำคผนวก ข

มำตรฐำนผลิตภัณฑ์ชุมชนถ่ำนอัดแท่ง

54

มผช.๒๓๘/๒๕๔๗

มำตรฐำนผลติภณัฑ์ชุมชน

ถ่ำนอัดแท่ง

๑. ขอบข่ำย ๑.๑ มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนนี้ครอบคลุมเฉพาะถ่านอัดแท่งท่ีท าจากถ่านผงหรือถ่านเม็ดมาอัดเป็นแท่ง หรือ ท าจากวัสดุธรรมชาติมาอัดเป็นแท่งแล้วเผาจนเป็นถ่าน

๒. บทนิยำม ความหมายของค าท่ีใช้ในมาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนนี้ มีดังต่อไปนี้ ๒.๑ ถ่านอัดแท่ง หมายถึง ผลติภัณฑ์ที่ได้จากการน าวัตถุดิบธรรมชาติ เช่น กะลามะพร้าว กะลาปาล์ม ซังข้าวโพด มาเผาจนเป็นถ่าน อาจน ามาบดเป็นผงหรือเม็ดแล้วอัดเป็นแท่งตามรูปทรงที่ต้องการ หรอืน าวัตถุดิบ ธรรมชาติ เช่น แกลบ ขี้เลื่อย มาอัดเป็นแท่งตามรูปทรงที่ต้องการแล้วจึงน ามาเผาเป็นถ่าน ๒.๒ ค่าความร้อน หมายถึง พลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาถ่านหนัก ๑ กรัม มีหน่วยเป็นแคลอรีต่อกรัม

๓. คุณลักษณะที่ต้องกำร ๓.๑ ลักษณะทั่วไป ในภาชนะบรรจุเดียวกันต้องมีรูปทรงเดียวกัน ขนาดใกล้เคียงกัน มีสีด าสม่ าเสมอ ไม่เปราะ อาจแตกหักได้บ้าง ๓.๒ การใช้งาน เมื่อติดไฟต้องไม่มีสะเก็ดไฟกระเด็น ไม่มีควันและกลิ่น ๓.๓ ความชื้น ต้องไม่เกินร้อยละ ๘ โดยน้ าหนัก ๓.๔ ค่าความร้อน ต้องไม่น้อยกว่า ๕ ๐๐๐ แคลอรีต่อกรัม

๔. กำรบรรจุ ๔.๑ หากมีการบรรจุ ให้บรรจุถ่านอัดแท่งในภาชนะบรรจุที่สะอาด แห้ง และสามารถป้องกันความเสียหาย ที่อาจเกิดข้ึนกับถ่านอัดแท่งได้ ๔.๒ น้ าหนักสุทธิของถ่านอัดแท่งในแต่ละภาชนะบรรจุ ต้องไม่น้อยกว่าที่ระบุไว้ที่ฉลาก

55

มผช.๒๓๘/๒๕๔๗

๕. เครื่องหมำยและฉลำก

๕.๑ ที่ฉลากหรือภาชนะบรรจุถ่านอัดแท่งทุกหน่วย อย่างน้อยต้องมีเลข อักษร หรือเครื่องหมายแจ้งรายละเอียด ต่อไปนี้ให้เห็นได้ง่าย ชัดเจน (๑) ชื่อผลิตภัณฑ์ (๒) ชนิดของวัสดุที่ใช้ท า (๓) น้ าหนักสุทธิ (๔) เดือน ปีที่ท า (๕) ข้อแนะน าในการใช้ (๖) ชื่อผู้ท า หรือสถานที่ท า พร้อมสถานที่ตั้ง หรือเครื่องหมายการค้าที่จดทะเบียน ในกรณีที่ใช้ภาษาต่างประเทศ ต้องมีความหมายตรงกับภาษาไทยที่ก าหนดไว้ข้างต้น

๖. กำรชักตัวอย่ำงและเกณฑ์ตัดสิน ๖.๑ รุ่น ในที่นี ้หมายถึง ถ่านอัดแท่งที่ท าโดยกรรมวิธีเดียวกัน ที่ท าหรือส่งมอบหรือซื้อขายในระยะเวลาเดียวกัน ๖.๒ การชักตัวอย่างและการยอมรับ ให้เป็นไปตามแผนการชักตัวอย่างท่ีก าหนดต่อไปนี้ ๖.๒.๑ การชักตัวอย่างและการยอมรับ ส าหรับการทดสอบลักษณะทั่วไป การบรรจุ และเครื่องหมายและฉลาก ให้ชักตัวอย่างโดยวิธีสุ่มจากรุ่นเดียวกัน จ านวนไม่น้อยกว่า ๓ กิโลกรัม เมื่อตรวจสอบแล้วทุกตัวอย่าง ต้องเป็นไปตามข้อ ๓.๑ ข้อ ๔. และข้อ ๕. จึงจะถือว่าถ่านอัดแท่งรุ่นนั้นเป็นไปตามเกณฑ์ที่ก าหนด ๖.๒.๒ การชักตัวอย่างและการยอมรับ ส าหรับการทดสอบการใช้งาน ความชื้น และค่าความร้อน ให้ใช้ตัว อย่างที่ผ่านการทดสอบตามข้อ ๖.๒.๑ แล้ว จ านวนไม่น้อยกว่า ๓ กิโลกรัม เมื่อตรวจสอบแล้วตัวอย่าง ต้องเป็นไปตามข้อ ๓.๒ ถึงข้อ ๓.๔ จึงจะถือว่าถ่านอัดแท่งรุ่นนั้นเป็นไปตามเกณฑ์ท่ีก าหนด ๖.๓ เกณฑ์ตัดสิน ตัวอย่างถ่านอัดแท่งต้องเป็นไปตามข้อ ๖.๒.๑ และข้อ ๖.๒.๒ ทุกข้อ จึงจะถือว่าถ่านอัดแท่งรุ่นนั้นเป็นไปตาม มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชนนี้

๗. กำรทดสอบ ๗.๑ การทดสอบลักษณะทั่วไป ภาชนะบรรจุ และเครื่องหมายและฉลาก ให้ตรวจพินิจ

56

๗.๒ การทดสอบการใช้งาน ให้ทดสอบโดยการจุดตัวอย่างถ่านอัดแท่ง แล้วตรวจพินิจ ๗.๓ การทดสอบความชื้น ให้ใช้วิธีทดสอบตาม ASTM D 3173

มผช.๒๓๘/๒๕๔๗ ๗.๔ การทดสอบค่าความร้อน ให้ใช้วิธีทดสอบตาม ASTM D 5865 ๗.๕ การทดสอบน้ าหนักสุทธิ ให้ใช้เครื่องชั่งที่เหมาะสม