โรงไฟฟ้าแม่เมาะ

โรงไฟฟ้าแม่เมาะ เป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ถ่านหินลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง ด้วยการแปรสภาพพลังงานสะสมของถ่านลิกไนต์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้น้ำเป็นตัวกลาง

กระบวนการแปรสภาพพลังงานดังกล่าว มีขั้นตอนดังนี้

ขั้นที่ ๑ เปลี่ยนพลังงานสะสมในถ่านลิกไนต์ให้เป็นพลังงานความร้อนโดยการเผาไหม้ หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การสันดาป (Combustion or Exidation)

ขั้นที่ ๒ พลังงานความร้อนที่ได้จากการเผาไหม้ ถูกส่งผ่านไปให้กับน้ำทำให้น้ำกลายเป็นไอน้ำ อุณหภูมิและความดันสูง

ขั้นที่ ๓ เปลี่ยนพลังงานความร้อนของไอน้ำให้เป็นพลังงานกล โดยใช้ไอน้ำไปหมุนกังหันไอน้ำ

ขั้นที่ ๔ เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยให้กังหันไอน้ำไปหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เป็นการสิ้นสุดขั้นตอนการแปรสภาพพลังงาน

การทำงานของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ การทำงานของโรงไฟฟ้าแม่เมาะ เป็นเช่นเดียวกับโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนทั่วไป โดยใช้ถ่านลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง อุปกรณ์ของโรงไฟฟ้า ประกอบด้วย

เครื่องอุ่นอากาศ (Air Heater) เป็นอุปกรณ์เพิ่มอุณหภูมิแก่อากาศก่อนที่จะเข้าไปช่วยในการเผาไหม้เชื้อเพลิง เครื่องอุ่นอากาศนี้ ทำงานโดยรับความร้อนจากก๊าซร้อนที่ออกจากหม้อน้ำ และถ่ายความร้อนดังกล่าวให้กับอากาศ

แผงท่อรับความร้อน (Economizer) คือแผงท่อน้ำซึ่งทำให้น้ำที่เข้าไปในหม้อน้ำมีอุณหภูมิสูงขึ้นอีกขั้นหนึ่ง แผงนี้จะติดตั้งอยู่บริเวณช่วงสุดท้ายก่อนที่ก๊าซร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้จะออกจากตัวหม้อน้ำ เพื่อรับความร้อนจากก๊าซร้อนและถ่ายเทให้แก่น้ำที่เข้าหม้อน้ำ

เครื่องแยกไอน้ำ (Boiler Drum) ลักษณะเป็นเหล็กหนารูปแคปซูลที่สามารถทนความดันและอุณหภูมิสูง ภายในเครื่องแยกไอน้ำมีอุปกรณ์ Cyclone Seperator และ Steam Scrubber ทำหน้าที่แยกไอน้ำออกจากน้ำ โดยอาศัยหลักของแรงหนีศูนย์กลางและการเปลี่ยนทิศทางการไหล

หม้อน้ำ (Boiler) คือตัวเตา ซึ่งมีท่อเหล็กทนต่อความดันและอุณหภูมิสูง ประกอบกันเป็นผนัง ๔ ด้านของเตา ภายในท่อเหล่านี้จะมีน้ำไหลวนอยู่ ส่วนบนของตัวเตามีแผงท่อไอน้ำแขวนลอย เป็นท่อรับไอน้ำที่ออกจากเครื่องแยกไอน้ำ (Boiler Steam Drum) มารับความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงอีกครั้ง เพื่อเพิ่มอุณหภูมิแก่ไอน้ำให้สูงขึ้น และส่งไอน้ำอุณหภูมิสูงนี้ออกจากหม้อน้ำไปยังท่อนำไอน้ำ เพื่อไปหมุนเครื่องกังหันไอน้ำ

การทำงานของระบบหม้อน้ำ ขั้นแรก น้ำบริสุทธิ์ปราศจากแร่ธาตุ (Demineralized Water) จะถูกสูบเข้าไปสู่หม้อน้ำในระดับที่เหมาะสม จากนั้นจะจุดเชื้อเพลิงภายในเตา ความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงส่งผ่านไปยังน้ำในท่อผนังเตา ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นและเกิดการไหลเวียน น้ำที่มีอุณหภูมิสูงจนกลายเป็นไอน้ำและมีความดันสูงขึ้น จะไหลเข้าสู่เครื่องแยกไอน้ำเพื่อแยกไอน้ำออก ไอน้ำจะไหลเข้าสู่แผงท่อไอน้ำ เพื่อรับความร้อนจากก๊าซร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงอีกครั้งหนึ่ง จนมีอุณหภูมิสูงขึ้นพอเหมาะที่จะไหลออกจากหม้อน้ำ ผ่านไปยังท่อนำไอน้ำเพื่อไปหมุนเครื่องกังหันไอน้ำต่อไป

การทำงานของเครื่องกังหันไอน้ำ (Steam Turbine) เครื่องกังหันไอน้ำใช้เปลี่ยนพลังงานความร้อนของไอน้ำให้เป็นพลังงานกล มีส่วนประกอบสำคัญคือ ระบบควบคุม (Gevernor System) เพลาหมุนและใบพัด (Poter & Moving Blade) ตัวถังและใบพัด (Casing & Stationary Blade) และเครื่องควบแน่น (Condenser)

ไอน้ำอุณหภูมิและความดันสูงจากท่อนำไอน้ำจะไหลผ่านวาล์วของระบบควบคุม (Geverning System) ซึ่งจะควบคุมการไหลของไอน้ำให้อยู่ในภาวะที่ต้องการเข้าสู่เครื่องกังหันไอน้ำ ซึ่งประกอบด้วยตัวถัง มีเพลาหมุนและใบพัดติดตั้งอยู่ภายใน เมื่อไอน้ำไหลเข้าไปในตัวกังหัน ความดันของไอน้ำจะลดลงและเกิดการขยายตัว ทำให้ปริมาตรของไอน้ำเพิ่มขึ้น มีผลให้ความเร็วในการไหลของไอน้ำสูงขึ้น เมื่อไอน้ำความเร็วสูงนี้ไปปะทะกับใบพัด (Moving Blade) จำนวนหลายชุดที่ติดอยู่กับเพลา ก็จะผลักดันให้เพลาของกังหันหมุน ก่อกำเนิดพลังงานกล

เมื่อไอน้ำผ่านชุดของใบพัดจนครบ ความดันและอุณหภูมิจะลดลง ไอน้ำจะไหลออกจากกังหันเข้าสู่เครื่องควบแน่นซึ่งมีท่อโลหะ สอดขวางอยู่เป็นจำนวนมาก ภายในท่อมีน้ำเพื่อใช้ระบายความร้อนไหลอยู่ เมื่อไอน้ำไหลเข้าสู่เครื่องควบแน่นไอน้ำจะถ่ายเทความร้อนให้น้ำในท่อ ส่วนตัวไอน้ำเองจะควบแน่นและเปลี่ยนสถานะเป็นน้ำบริสุทธิ์อีกครั้งหนึ่ง และถูกสูบวนกลับเข้าหม้อน้ำอีก

การทำงานของระบบกังหันที่กล่าวมานี้เป็นเพียงคร่าวๆ เท่านั้น ในการทำงานจริงจะมีระบบอื่นๆ เสริม เช่น เครื่องอุ่นน้ำ  ปั๊มน้ำมันความดันสูง เครื่องดูดอากาศ เป็นต้น เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการเดินระบบเครื่องกังหันไอน้ำ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Gernerator) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าติดตั้งอยู่ในแนวเดียวกับเครื่องกังหันไอน้ำ โดยเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต่อโดยตรงเข้ากับเพลาของเครื่องกังหันไอน้ำ เมื่อเพลาเครื่องกังหันไอน้ำหมุนก็จะทำให้เพลาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนไปด้วย ที่เพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีตัวนำพันอยู่กับแกนเหล็ก ไฟฟ้ากระแสตรงจะถูกจ่ายให้กับตัวนำนี้ ดังนั้นจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นที่เพลาของเครื่อง กำเนิดไฟฟ้า เมื่อเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุน สนามแม่เหล็กก็หมุนไปด้วย สนามแม่เหล็กนี้จะหมุนไปตัดกับตัวนำอีกชุดหนึ่ง ซึ่งพันอยู่กับแกนเหล็กที่ติดอยู่รอบตัวถังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำและเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในตัวนำ ที่ติดอยู่กับตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้จะส่งเข้าไปยังหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันสูง เพื่อจ่ายให้กับสายส่งแรงสูงต่อไป

เครื่องกำเนดิดไฟฟ้ายังประกอบด้วยระบบอุปกรณ์อื่นๆ อีกมาก เช่นระบบระบายความร้อน ระบบควบคุม ฯลฯ

ขั้นตอนของการใช้ถ่านลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิง ถ่านลิกไนต์ที่ขุดจากเหมืองแม่เมาะ ถูกส่งเข้ามาบดในเครื่องย่อยถ่านชุดแรกและผ่านออกมาในขนาดไม่โตกว่า ๓๐ ลบ.ซม. จากนั้นจะใช้สายพานลำเลียงมากองไว้ยังลานกองย่อย ถ่านจากลานกองจะถูกส่งขึ้นมายังโรงย่อยถ่าน โดยมีระบบแม่เหล็กไฟฟ้าและระบบตรวจสอบโลหะ เพื่อแยกโลหะไม่พึงประสงค์ออก ก่อนจะผ่านไปยังเครื่องย่อยถ่านชุดที่สอง ซึ่งจะย่อยถ่านให้มีขนาดไม่โตกว่า ๓ ลบ.ซม. และส่งไปเก็บไว้ในยุ้งถ่าน (Coal Bunker) ในตัวโรงไฟฟ้า เพื่อเตรียมใช้งานต่อไป

ถ่านลิกไนต์ติดไฟค่อนข้างยาก ในช่วงแรกของการจุดเตาจึงต้องใช้ Light Oil จุดนำก่อน โดยใช้หัวฉีดน้ำมัน ฉีด Light Oil ให้กระจายเป็นฝอยเข้าไปในตัวเตา ใช้ระบบจุดระเบิดโดยการ Spark ของไฟฟ้าแรงสูง ทำให้ Light Oil ลุกไหม้ภายในเตา เมื่อการเผาไหม้ Light Oil อยู่ในสภาวะคงที่ (Stable) และอุณหภูมิภายในเตาสูงพอ จึงจะเริ่มเผาถ่านลิกไนต์

ถ่านลิกไนต์จากยุ้งเก็บถ่านถูกป้อนเข้าโม่บด โดยเครื่องป้อนถ่าน (Coal Feeder) ซึ่งเป็นตัวควบคุมปริมาณถ่านที่จะเผา ในโม่บดถ่านจะมีลมร้อนจากเครื่องอุ่นอากาศเป่าเข้าไปในโม่ ถ่านจะถูกบดโดยมีลมร้อนเป็นตัวกวนให้การบดมีประสิทธิภาพดี และไล่ความชื้นออกจากถ่าน

ถ่านที่บดแล้วจะมีขนาดประมาณ ๗๔/๑,๐๐๐ มิลลิลิตร และอุณหภูมิประมาณ ๖๐o C ถูกลมร้อนพาขึ้นไปตามท่อส่งถ่านไปยังหัวฉีดถ่าน (Coal Burner) หัวฉีดถ่านจะทำหน้าที่ควบคุมให้ถ่านกระจายเข้าไปในเตาอย่างมีระเบียบ เมื่อผงถ่านปะทะกับ Light Oil ที่กำลังลุกไหม้และมีอุณหภูมิสูง ผงถ่านจะติดไฟและเกิดการเผาไหม้ขึ้น ในช่วงนี้จะหยุดใช้ Light Oil และใช้ถ่านเพียงอย่างเดียวได้

การเผาถ่านจะทำให้เกิดขี้เถ้า ซึ่งแบ่งออกเป็น ๒ ส่วนคือ

ขี้เถ้าหนัก (Wet Ash) จะตกลงสู่ก้นเตาและถูกลำเลียงออกจากเตาโดยระบบสายพานเหล็ก (Scrapper Conveyor)

ขี้เถ้าเบา (Fly Ash or Dry Ash) จะปนไปกับก๊าซร้อนออกสู่ปล่องควันปริมาณขี้เถ้าเบาที่เกิดขึ้นมีปริมาณร้อยละ ๘๐-๘๕ ของขี้เถ้าที่เกิดขึ้นทั้งหมด จึงต้องมีการติดตั้งเครื่องดักจับฝุ่นไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Precipitator) เพื่อแยกฝุ่นออกจากก๊าซร้อน ก่อนจะปล่อยก๊าซออกทางปล่องควัน

ปัจจุบันโรงไฟฟ้าแม่เมาะมีหน่วยผลิตไฟฟ้า ๑๓ เครื่อง รวมกำลังผลิต ๒,๖๒๕,๐๐๐ กิโลวัตต์

ระบบส่งไฟฟ้า แม่เมาะมีลานไกไฟฟ้า หรือสถานีไฟฟ้าแรงสูง ๓ แห่ง เพื่อส่งไฟฟ้าไปยังจังหวัดต่างๆ โดยใช้แรงดันหลายระดับ คือ ๑๑๕, ๒๓๐ และ ๕๐๐ กิโลวัตต์ ด้วยสายส่งไฟฟ้าหลายสาย เริ่มจากลานไกไฟฟ้าแม่เมาะ

เชื่อมโยงส่งไฟฟ้าสู่หลายจังหวัดภาคเหนือตอนบนและตอนล่างได้แก่ เชียงราย เชียงใหม่ พะเยา ลำปาง ลำพูน แพร่ อุตรดิตถ์ และพิษณุโลก

เชื่อมโยงกับระบบไฟฟ้าของภาคกลางตอนบนผ่านสายส่งไฟฟ้า ขนาด ๒๓๐ กิโลโวลต์ แม่เมาะ๓-พิษณุโลก๒-นครสวรรค์-อ่างทอง๒

เชื่อมโยงกับเขตนครหลวงด้วยสายส่งไฟฟ้าขนาด ๕๐๐ กิโลโวลต์ แม่เมาะ๓-ท่าตะโก (นครสวรรค์) -หนองจอก (กทม.)

เชื่อมโยงรับระบบไฟฟ้าภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ด้วยสายส่งไฟฟ้าขนาด ๒๓๐ กิโลโวลต์ ผ่านสายส่งไฟฟ้าพิษณุโลก๒-หล่มสัก (เพชรบูรณ์) -ขอนแก่น๒ และยังมีสายส่งไฟฟ้าขนาด ๒๓๐ กิโลโวลต์ จากสถานีไฟฟ้าแรงสูงท่าตะโก ไปยังชัยภูมิ๓ และขอนแก่น๓ อีกด้วย

แหล่งน้ำสำหรับโรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้าแม่เมาะเป็นโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่ใช้ระบบระบายความร้อนแบบหอระบายความร้อน ซึ่งต้องใช้น้ำประมาณ ๓.๕ เท่าของปริมาณถ่านลิกไนต์ โดยน้ำหนัก ใน พ.ศ.๒๕๐๒-๒๕๐๓ มีการสร้างอ่างเก็บน้ำแม่เมาะสำหรับโรงจักรแม่เมาะ ขนาดความจุ ๐.๓๔ ล้านลูกบาศก์เมตร และเมื่อโรงไฟฟ้านี้หยุดเดินเครื่องแล้ว อ่างเก็บน้ำแม่เมาะก็กลายเป็นแหล่งเก็บน้ำในหน้าแล้งสำหรับราษฎร

ต่อมามีการสร้างหน่วยผลิตไฟฟ้าเพิ่มขึ้น กฟผ. จึงสร้างแหล่งเก็บน้ำและระบบส่งน้ำอีกหลายแห่งดังนี้

อ่างเก็บน้ำห้วยหลวง ขนาดความจุ ๑๓ ล้านลูกบาศก์เมตร เก็บน้ำสำหรับโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๑-๓

อ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่จาง ขนาดความจุ ๑๐๘.๕ ล้านลูกบาศก์เมตร เก็บน้ำสำหรับโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๔-๗

อ่างเก็บน้ำห้วยคิงตอนล่าง ขนาดความจุ ๑.๔๓ ล้านลูกบาศก์เมตร เก็บน้ำสำหรับการอุปโภคบริโภคของผู้ปฏิบัติงานที่พักอยู่บริเวณแค้มป์ห้วยคิง

อ่างเก็บน้ำห้วยคิงตอนบน ขนาดความจุ ๐.๓๔ ล้านลูกบาศก์เมตร เก็บน้ำสำหรับการอุปโภคบริโภคของราษฎรในพื้นที่จัดสรรท่าปะตุ่น-นาแขม ที่ กฟผ. จัดสร้าให้ใหม่

เมื่อ กฟผ. ก่อสร้างโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๘-๑๑ อ่างเก็บน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ไม่เพียงพอกับความต้องการใช้น้ำ ประกอบกับต้องยกเลิกอ่างเก็บน้ำห้วยหลวง เพื่อขยายเหมืองแม่เมาะ กฟผ. จึงดำเนินการก่อสร้างแหล่งน้ำและระบบส่งน้ำอีก ดังนี้

ฝายบ้านท่าสี เป็นฝายน้ำล้น สูง ๘ เมตร ยาว ๑๖๐ เมตร ทำหน้าที่ยกระดับน้ำและผันน้ำจากลำน้ำแม่เมาะในฤดูฝน ไปตามคลองผันน้ำ สู่อ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่ขาม

คลองผันน้ำบ้านท่าสี-แม่ขาม เป็นคลองผันน้ำดาดคอนกรีต ขนาด ๓๐ ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที มีความยาว ๓.๔ กิโลเมตร

เขื่อนแม่ขาม เป็นเขื่อนดิน สูง ๓๕ เมตร ตัวเขื่อนยาว ๓.๗ กิโลเมตร สามารถเก็บกักน้ำใช้งานได้ ๓๕ ลูกบาศก์เมตร

คลองผันน้ำแม่เมาะ-ห้วยทราย เป็นคลองผันน้ำขนาด ๓๐๗ ลูกบาศ์เมตรต่อวินาที ความยาว ๑๒.๔ กิโลเมตร ทำหน้าที่ผันน้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่ขามอ้อมบ่อเหมืองที่ขยายใหม่ ลงสู่อ่างเก็บน้ำเขื่อนห้วยทราย

เขื่อนห้วยทราย เป็นเขื่อนดิน สูง ๑๘ เมตร ยาว ๔๖๐ เมตร ความจุของน้ำใช้งาน ๑.๗ ล้านลูกบาศก์เมตร

เขื่อนห้วยเป็ด เป็นเขื่อนดิน สูง ๘ เมตร ยาว ๑,๐๙๐ เมตร ความจุของน้ำใช้งาน ๑.๔ ล้านลูกบาศก์เมตร

ระบบส่งน้ำตอนล่าง ส่งน้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนห้วยทรายมายังอ่างเก็บน้ำเขื่อนห้วยเป็ดไปยังบ่อพักน้ำ สำหรับส่งน้ำไปยังโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๔-๑๓

ระบบสูบน้ำระหว่างโรงไฟฟ้า เป็นการติดตั้งระบบสูบน้ำ เชื่อมโยงระหว่างโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๑-๓ (แห่งที่ ๑) กับโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๔-๑๓ (แห่งที่ ๒)

สำหรับโรงไฟฟ้าเครื่องที่ ๑๒-๑๓ ในระยะแรกใช้น้ำจากอ่างเก็บน้ำแม่ขาม และแม่จาง แต่ต่อไปจะใช้ระบบจัดส่งน้ำซึ่งกำลังก่อสร้าง โดยได้เริ่มมาตั้งแต่เดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๓๘ กำหนดแล้วเสร็จภายใน พ.ศ. ๒๕๔๑ โดยจะสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำเขื่อนกิ่วลม ของกรมชลประทาน ผ่านท่อส่งน้ำขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ๑.๓๕ เมตร ที่ฝังตามแนวถนนเข้าเขื่อนกิ่วลม ลอดใต้ถนนพหลโยธินสาย ลำปาง-งาว ผ่านอุโมงค์ยาว ๓ กิโลเมตร มาลงที่อ่างเก็บน้ำเขื่อนแม่ขาม น้ำจำนวนนี้เป็นน้ำที่เขื่อนกิ่วลม ระบายออกมาในช่วงฤดูฝนประมาณปีละ ๕๐๐ ล้านลูกบาศก์เมตร โดย กฟผ. จะสูบมาใช้ประมาณปีละ ๑๖ ล้านลูกบาศก์เมตรเท่านั้น และจะสูบเฉพาะในช่วงฤดูฝน จึงไม่มีผลกระทบต่อปริมาณน้ำที่จะส่งให้ประชาชนแต่อย่างใด

ข้อมูลจากฝ่ายประชาสัมพันธ์ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย

Power Plant Virtual Classroom ________________________________________________________ All Subjects Virtual Classroom

ภาพประกอบระบายสี มีการเพิ่มสีสันพิเศษ เช่น รูปประกอบขาวดำจากตำรา ถูกปรับปรุงโดยการระบายสี ทำให้ดูส่วนประกอบภายในได้ง่ายขึ้น

แนะนำ ติดต่อ [ผู้สอน]  คำถามวิชาการผ่าน [Web Board]     ตั้งแต่ 5/6/2543  Version: 2.1s  ปรับปรุงล่าสุด: 03-06-2546.