ทำไมโรงไฟฟ้าใช้สารละลายยูเรีย: SCR, ยูเรีย 40% vs DEF 32.5%

ในเอกสารรายการอุปกรณ์ของซัพพลายเออร์ SCR ชาวญี่ปุ่น เขียนว่า 尿素水 (nyososui คือสารละลายยูเรีย) และใน data sheet ระบุ 40% ส่วนที่ซัพพลายเออร์ในไทยหาซื้อได้ง่ายคือ DEF ความเข้มข้น 32.5% (ในไทยมักเรียกตามชื่อการค้าว่า AdBlue) สองอย่างนี้ดูเหมือนใกล้กัน แต่ใช้แทนกันไม่ได้ เพราะปริมาณยูเรียที่ส่งไปไม่เท่ากัน อุณหภูมิที่เริ่มเกิดผลึกไม่เท่ากัน และอาจผลิตตามเกณฑ์คุณภาพคนละชุด

สรุปสั้น ๆ: โรงไฟฟ้าเก็บสารละลายยูเรียเพราะ เป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตแอมโมเนียที่ใช้กำจัดไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ในก๊าซไอเสีย บนตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ของระบบ SCR (selective catalytic reduction) แอมโมเนียนี้จะเปลี่ยน NOx เป็นไนโตรเจนกับน้ำ สารละลายยูเรียไม่ใช่เชื้อเพลิง และไม่ใช่น้ำสำหรับกระบวนการผลิตไฟฟ้า

บทความนี้แยกให้เห็นว่ายูเรีย 40% สำหรับงานอุตสาหกรรม, DEF/AUS32 และ AUS40 สำหรับเรือ ต่างกันอย่างไร จากนั้นแสดงวิธีแปลงความเข้มข้นด้วยมวล และอธิบายว่ายูเรียกลายเป็นแอมโมเนียได้อย่างไร ท้ายบทความมีเช็กลิสต์ ตัวอย่างอีเมลสอบถาม และตารางศัพท์ญี่ปุ่น-ไทย

สารบัญ

1. ทำไมโรงไฟฟ้าต้องเก็บสารละลายยูเรีย
2. ยูเรีย 40% vs DEF 32.5% vs AUS40
3. ยูเรียกลายเป็นแอมโมเนียและกำจัด NOx ได้อย่างไร
4. การเก็บรักษา: อุณหภูมิ วัสดุ และการรั่ว
5. นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนสั่งซื้อหรือเปลี่ยนผลิตภัณฑ์
6. คำถามถึงฝั่งญี่ปุ่น
7. ศัพท์ญี่ปุ่นที่พบในเอกสาร SCR
8. ขอบเขตของบทความนี้
9. คำถามที่พบบ่อย
10. แหล่งอ้างอิง

ทำไมโรงไฟฟ้าต้องเก็บสารละลายยูเรีย

เอกสารโรงงานญี่ปุ่นเรียกงานนี้ว่า 脱硝 (dassho คือการลด NOx หรือ DeNOx) สารละลายยูเรียเป็นวัตถุดิบของ 還元剤 (kangenzai คือตัวรีดิวซ์ ในที่นี้คือแอมโมเนีย) หลักการเดียวกันนี้ใช้กับหม้อไอน้ำ กังหันก๊าซ เตาเผาขยะ และเครื่องยนต์ดีเซล ไม่ได้มีเฉพาะโรงไฟฟ้า

ระบบ SCR ใช้แอมโมเนียโดยตรงก็ได้ ดังนั้นการใช้ยูเรียจึงเป็นทางเลือกของการออกแบบ เอกสารผลิตภัณฑ์ของ Yuken Kagaku (油研化学) อธิบายว่าสารละลายยูเรียจัดการง่ายกว่าแอมโมเนียเหลวหรือแอมโมเนียน้ำ

ตัวอย่างจริง: ที่โรงไฟฟ้า Salmisaari B ในเมืองเฮลซิงกิ Valmet รายงานว่ากฎระเบียบจำกัดการเก็บแอมโมเนียน้ำกลางแจ้งและการขนส่งผ่านเมือง โรงไฟฟ้าจึงใช้ถังเก็บยูเรียร่วมกับ hydrolyzer และเครื่องปฏิกรณ์แบบมีตัวเร่งปฏิกิริยา

แต่ "จัดการง่ายกว่า" ไม่ได้แปลว่าไม่มีอันตราย ต้องควบคุมแอมโมเนียที่ผลิตจากยูเรีย และต้องควบคุมตัวสารละลายเองด้วย ดังที่อธิบายในหัวข้อการเก็บรักษาด้านล่าง

ยูเรีย 40% vs DEF 32.5% vs AUS40

คำว่า "สารละลายยูเรีย" ครอบคลุมสินค้าอย่างน้อยสามแบบ ความเข้มข้นเป็นแค่ความต่างข้อแรก ดูได้จากตารางนี้

หัวข้อ	ยูเรียสำหรับงานอุตสาหกรรม 40%	DEF / AUS32	AUS40
ยูเรียโดยมวล	40% ตามชื่อ ค่าเผื่อให้ดูจาก spec ของผลิตภัณฑ์	32.5% ทั่วไป ช่วง 31.8–33.2%	40% ตามชื่อ ช่วง 39.0–41.0%
มาตรฐานคุณภาพ	spec ของซัพพลายเออร์และข้อกำหนดของเครื่องจักร อาจไม่เข้าเกรด ISO	ชุดมาตรฐาน ISO 22241	ชุดมาตรฐาน ISO 18611
เขียนไว้สำหรับ	หม้อไอน้ำ กังหันก๊าซ เตาเผาขยะ	เครื่องยนต์ดีเซล	เครื่องยนต์ดีเซลของเรือ
ค่าสูงสุดของ biuret (ตัวอย่างหัวข้อคุณภาพ)	สอบถามซัพพลายเออร์	สูงสุด 0.3% (m/m)	สูงสุด 0.8% (m/m)

ความเข้มข้นในที่นี้หมายถึงเปอร์เซ็นต์โดยมวลเสมอ รูปที่ 1 แสดงว่าสารละลาย 1,000 kg เท่ากัน มียูเรียต่างกันเท่าใด

รูปที่ 1: สารละลาย 1,000 kg เท่ากัน แต่ยูเรียไม่เท่ากัน

แถบเต็มแต่ละแถบแทนสารละลาย 1,000 kg เปรียบเทียบด้วยมวล

สารละลายยูเรีย 40%

40%น้ำ 60%

ยูเรีย 400 kg + น้ำ 600 kg

สารละลายยูเรีย 32.5%

32.5%น้ำ 67.5%

ยูเรีย 325 kg + น้ำ 675 kg

แสดงสัดส่วนมวลเท่านั้น แม้ความเข้มข้นเท่ากัน มาตรฐานการใช้งานและค่าจำกัดของสิ่งปนเปื้อนก็อาจต่างกัน ภาพนี้จึงไม่ได้รับรองว่าสองผลิตภัณฑ์ใช้แทนกันได้

เปอร์เซ็นต์เท่ากัน แต่เป็นคนละผลิตภัณฑ์

เปอร์เซ็นต์ตรงกันไม่ได้แปลว่าเทียบเท่ากัน Hokkaido Mitsui Chemicals ระบุในหน้าผลิตภัณฑ์ว่ายูเรีย 40% สำหรับงาน DeNOx ในอุตสาหกรรมของบริษัท ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน AUS40 สำหรับเรือ ทั้งที่ทั้งคู่เป็น 40%

เอกสารสเปกของญี่ปุ่นอาจแสดงหลายความเข้มข้นจากผู้ผลิตรายเดียว สี่ตัวอย่างนี้แสดงช่วงที่คุณอาจเจอ

ซัพพลายเออร์ญี่ปุ่น	เอกสารอธิบายผลิตภัณฑ์ไว้อย่างไร	สิ่งที่เห็นได้
Yuken Kagaku (油研化学)	AUS 40, AUS 35 และ AUS 32 ที่ 40.0, 35.0 และ 32.5 w/w% สำหรับ DeNOx ของหม้อไอน้ำ กังหันก๊าซ และเตาเผาขยะ	ความเข้มข้นระดับอุตสาหกรรมไม่ได้มีค่าเดียว
Taki Chemical (多木化学)	สารละลายยูเรียสำหรับลด NOx ในก๊าซไอเสีย "40% และอื่น ๆ"	ตรวจเกรดที่แน่นอนในใบสั่งซื้อ
Hokkaido Mitsui Chemicals (北海道三井化学)	สารละลายยูเรีย 40% สำหรับลด NOx ในเตาเผาและอุปกรณ์ที่คล้ายกัน ไม่เป็นไปตาม AUS40	เปอร์เซ็นต์เท่ากัน แต่มาตรฐานต่างกัน
Taiki Yakuhin Kogyo (タイキ薬品工業)	สารละลายยูเรีย 40% สำหรับ DeNOx ใน SDS ระบุว่าเริ่มเกิดผลึกที่ 0°C	ข้อมูลช่วงอุณหภูมิต่ำเป็นของผลิตภัณฑ์นั้น ๆ

ตอนสั่งซื้อ อย่าระบุแค่ชื่อว่า "สารละลายยูเรีย" ให้ระบุเกณฑ์ความเข้มข้น การใช้งาน มาตรฐานที่ต้องการ และรายการตรวจรับ แล้วยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ตรงกับที่เครื่องจักรกำหนด อย่าเปลี่ยนเป็นเกรดที่เข้มข้นกว่าหรือเจือจางกว่าเองโดยพลการ

แปลงความเข้มข้นด้วยมวล

ถ้าโรงงานต้องการยูเรียมวลเท่าเดิมจากสารละลายความเข้มข้นอื่น มวลของสารละลายจะเปลี่ยน การคำนวณนี้ตอบคำถามที่พบบ่อยว่า สารละลาย 32.5% กี่ kg จึงแทนสารละลาย 40% ได้ 1,000 kg

ถ้าต้องการยูเรีย 400 kg ซึ่งมีอยู่ในสารละลาย 40% จำนวน 1,000 kg ต้องใช้สารละลาย 32.5% ประมาณ 1,231 kg หรือมากกว่าประมาณ 1.23 เท่า ส่วนที่เพิ่ม 231 kg คือน้ำที่ต้องขนและเก็บเพิ่มด้วย

สารละลาย	มวลสารละลาย	ยูเรีย	น้ำ	NH3 เชิงทฤษฎี
40%	1,000 kg	400 kg	600 kg	ประมาณ 227 kg
32.5% มวลสารละลายเท่ากัน	1,000 kg	325 kg	675 kg	ประมาณ 184 kg
32.5% มวลยูเรียเท่ากัน	ประมาณ 1,231 kg	400 kg	ประมาณ 831 kg	ประมาณ 227 kg

แถวกลางคือแถวที่ต้องระวัง ถ้าอัตราป้อนสารละลายเท่าเดิมและเปลี่ยนแค่ความเข้มข้น ยูเรียที่ส่งไปจะลดลง 75 kg ต่อสารละลาย 1,000 kg เวลาประเมินปริมาณรับของหรือสต็อกในถัง ให้ชัดเจนว่าตัวเลขหมายถึงมวลสารละลายหรือมวลยูเรีย

ตัวเลขเหล่านี้เปรียบเทียบมวลยูเรียเท่านั้น ไม่ใช่อัตราฉีดของเครื่องจักรจริง การลด NOx จริงยังขึ้นกับสภาพก๊าซไอเสียและประสิทธิภาพของปฏิกิริยา

หน่วยลิตรเป็นอีกกับดักหนึ่ง เพราะการแปลงปริมาตรเป็นมวลต้องใช้ความหนาแน่นของความเข้มข้นและอุณหภูมินั้น

ตัวเลขที่เผยแพร่ต่างกัน: data sheet ของ DEF ฉบับหนึ่งให้ 1.087–1.093 kg/L ที่ 20°C, SDS ของยูเรีย 40% ฉบับหนึ่งของญี่ปุ่นให้ช่วง 1,105–1,177 kg/m³ ที่ 20°C และอีกเว็บหนึ่งของญี่ปุ่นระบุความถ่วงจำเพาะ 1.14 ให้ใช้ค่าจากเอกสารของผลิตภัณฑ์ที่คุณใช้เอง และอย่าใส่ตัวเลขลิตรลงในสูตรข้างบนเหมือนเป็น kg

ยูเรียกลายเป็นแอมโมเนียและกำจัด NOx ได้อย่างไร

ระบบ SCR มีสามส่วนที่ต้องแยกให้ออก คือ การเก็บของเหลว การผลิตและจ่ายตัวรีดิวซ์ และการบำบัด NOx บนตัวเร่งปฏิกิริยา รูปที่ 2 แสดงแบบที่ฉีดสารละลายยูเรียเข้าก๊าซไอเสียโดยตรง

รูปที่ 2: สารละลายยูเรียป้อนตัวรีดิวซ์เข้าสู่ก๊าซไอเสีย

แนวคิดของระบบฉีดตรง

แผนภาพแสดงความสัมพันธ์ของสายการไหล ป้ายบนตัวเร่งปฏิกิริยาแสดงเฉพาะผลิตภัณฑ์ ส่วนสมการปฏิกิริยาอยู่ในเนื้อหา ตำแหน่งตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิปฏิกิริยา และลำดับอุปกรณ์บำบัดอื่นต่างกันไปแต่ละโรงงาน

ก๊าซไอเสียที่มี NOx ออกจากหน่วยเผาไหม้ รับตัวรีดิวซ์ก่อนถึงตัวเร่งปฏิกิริยา ทำปฏิกิริยาบนตัวเร่ง แล้วผ่านการบำบัดอื่น (ถ้ามี) ก่อนไปปล่อง ในโรงไฟฟ้า หน่วย DeNOx จะติดตั้งรอบหม้อไอน้ำหรือ HRSG (heat recovery steam generator, 排熱回収ボイラー hainetsu kaishu boira) เอกสารสรุปของ EPA เรื่อง SCR ระบุว่ากังหันก๊าซแบบ combined-cycle มักวางเครื่องปฏิกรณ์ไว้ภายใน HRSG

จากยูเรียเป็นแอมโมเนีย: ปฏิกิริยา

เมื่อฉีดสารละลายยูเรียเข้าไปในก๊าซไอเสีย น้ำในหยดละอองจะระเหย ยูเรียสลายตัวด้วยความร้อน และสารมัธยันตร์ (intermediate) เกิดไฮโดรไลซิส แอมโมเนียจากสองปฏิกิริยานี้จะผสมกับก๊าซไอเสียและไปถึงตัวเร่ง SCR

รูปที่ 3: จากสารละลายเป็นตัวรีดิวซ์

NH₃ จากการสลายตัวด้วยความร้อนคงอยู่ตามเดิม มีเฉพาะ HNCO ที่ไปต่อที่ไฮโดรไลซิส

แขนสีน้ำเงินรวม NH₃ สองโมเลกุล สีเทาแสดงน้ำที่ระเหย สารมัธยันตร์ และ CO₂ ภาพนี้เป็นแนวคิดที่แยกปฏิกิริยาให้เห็น ไม่ได้หมายความว่าแต่ละขั้นเกิดในถังแยกกัน

เมื่อเขียนเป็นสมการ สองขั้นรวมกันจะได้แอมโมเนียสองโมเลกุลต่อยูเรียหนึ่งโมเลกุล

ฉีดตรง หรือใช้เครื่องสลายยูเรียแยก

ไม่ใช่ทุกโรงงานที่ฉีดสารละลายเข้าก๊าซไอเสียตรง ๆ บทของ EPA ว่าด้วยต้นทุน SCR ระบุว่าโดยทั่วไปยูเรียจะถูกแปลงเป็นแอมโมเนียก่อนฉีด และซัพพลายเออร์ก็ขายอุปกรณ์แยกสำหรับขั้นตอนนี้

ตัวอย่างสองแบบ: กระบวนการ ULTRA ของ Fuel Tech ป้อนยูเรียเข้า decomposition chamber แล้วใช้ blower ส่งแอมโมเนียเจือจางไปที่ SCR ผ่าน ammonia injection grid ส่วนโรงไฟฟ้าที่เฮลซิงกิของ Valmet ใช้ hydrolyzer เปลี่ยนสารละลายยูเรียเป็นก๊าซแอมโมเนีย

ความต่างนี้สำคัญเวลาอ่านเอกสารญี่ปุ่น ให้ดู 系統図 (keito-zu คือผังระบบ) ว่าในหน่วยของคุณผลิตแอมโมเนียตรงจุดไหน เพราะจุดนั้นกำหนดว่าคุณต้องควบคุมชิ้นส่วนสัมผัสของเหลวตัวไหน และอันตรายแบบใด

การลด NOx บนตัวเร่งปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาพื้นฐานของไนตริกออกไซด์ (NO) ใช้แอมโมเนียกับออกซิเจน ส่วนไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂) เดินปฏิกิริยาอีกทางหนึ่ง และสัดส่วนของสองตัวนี้มีผลต่อปฏิกิริยา ก๊าซไอเสียจริงจึงไม่ได้เป็นไปตามสมการเดียว

ตัวเร่งปฏิกิริยาบางชนิดใช้ไทเทเนียมออกไซด์เป็นตัวรองรับ ร่วมกับองค์ประกอบวาเนเดียมและทังสเตน รูปทรงแบบแผ่นและแบบรังผึ้ง (honeycomb) พบได้ทั้งคู่ เชื้อเพลิง สมบัติของก๊าซไอเสีย และอุณหภูมิ เป็นตัวกำหนดว่าหน่วยไหนเหมาะกับตัวเร่งแบบใด ให้ถามซัพพลายเออร์ SCR อย่าเดาเอง

SCR หรือ SNCR: ดูอย่างไรว่าเป็นแบบไหน

การมีถังยูเรียในโรงงานไม่ได้บอกว่าใช้วิธี DeNOx แบบใด เพราะ SNCR (selective non-catalytic reduction) ก็ใช้ยูเรียได้ ให้ตรวจว่ามีเครื่องปฏิกรณ์และตัวเร่งปฏิกิริยาหรือไม่ และดูคำศัพท์ในเอกสาร

จุดที่ต้องตรวจ	SCR	SNCR
ตัวเร่งและเครื่องปฏิกรณ์	มี ก๊าซผ่านเครื่องปฏิกรณ์ที่มีตัวเร่ง	ไม่มีตัวเร่ง
สารที่ใช้	แอมโมเนียหรือยูเรีย	สารละลายยูเรียหรือแอมโมเนีย
จุดที่เกิดปฏิกิริยา	ท้ายหน่วยเผาไหม้ บนตัวเร่งปฏิกิริยา	ในก๊าซร้อนภายในเตาหรือหม้อไอน้ำ
ช่วงอุณหภูมิ	ต่ำกว่าและกว้างกว่า SNCR	สูงกว่าและแคบกว่า ระบบเตาเผาขยะของญี่ปุ่นรายหนึ่งสลับจุดฉีดตามอุณหภูมิก๊าซ
คำที่ใช้ในเอกสารญี่ปุ่น	触媒脱硝 (shokubai dassho), SCR	無触媒脱硝 (mushokubai dassho), SNCR

แอมโมเนียหลุด (ammonia slip) และการผสมไม่สม่ำเสมอ

การฉีดยูเรียเพิ่มไม่ใช่วิธีง่าย ๆ ที่จะกำจัด NOx ได้มากขึ้น ถ้าแอมโมเนียน้อยไป NOx จะเหลือไม่ทำปฏิกิริยา ถ้ามากไป แอมโมเนียที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะหลุดไปท้ายระบบ เรียกว่า ammonia slip EPA ระบุว่าอาจเกิดเกลือแอมโมเนียมซัลเฟตที่อุดตันหรือกัดกร่อนอุปกรณ์ปลายน้ำ และอาจไปปนอยู่ใน fly ash

ค่าจำกัด slip มาจากใบอนุญาตและเกณฑ์การออกแบบของโรงงานคุณ เอกสารสรุปของ EPA ปี 2003 ให้ 2–10 ppm เป็นระดับที่ใบอนุญาตในสหรัฐฯ มักกำหนด และระบุว่า slip เพิ่มขึ้นเมื่อตัวเร่งเสื่อมสภาพ ให้ถือเป็นข้อมูลประกอบ ไม่ใช่ค่าจำกัดของโรงงานคุณ

ปริมาณป้อนรวมอาจถูกต้อง แต่การกระจายอาจผิด ถ้าความเข้มข้นแอมโมเนียที่ทางเข้าตัวเร่งไม่สม่ำเสมอ บางส่วนจะขาดและบางส่วนจะเกินพร้อมกัน เอกสารทางเทคนิคของ Yanmar อธิบายว่าการระเหยและการผสมมีผลมากต่อสมรรถนะการลด NOx

หยดละอองหรือฟิล์มของเหลวที่ระเหยไม่หมดอาจทิ้งคราบสะสม รบกวนการฉีดและการไหลของก๊าซ การระเหยจึงสำคัญไม่ต่างจากการผสม อุณหภูมิ การฉีดพ่น และการผสม ต้องออกแบบไปด้วยกัน บทความนี้จึงไม่ให้อุณหภูมิฉีด ให้ขอค่าเหล่านี้จากซัพพลายเออร์เครื่องจักร

เวลาประเมินผล ให้เทียบ NOx ขาออกบนเกณฑ์เดียวกัน ปรับค่า O2 (การปรับค่า O2 หรือ O2 kansan) เพื่อไม่ให้เข้าใจว่าอากาศเจือจางคือการกำจัด NOx และใช้อัตราไหลกับความเข้มข้นของก๊าซไอเสียบนฐานเปียกหรือแห้งเดียวกัน

การเก็บรักษา: อุณหภูมิ วัสดุ และการรั่ว

เงื่อนไขการเก็บขึ้นกับผลิตภัณฑ์ที่ส่งมาและเครื่องจักร ตัวเลขด้านล่างจึงเป็นจุดอ้างอิง ไม่ใช่ค่าที่ตั้งใช้งาน ก่อนจัดการสารให้อ่าน SDS ฉบับล่าสุดจากซัพพลายเออร์ และขั้นตอนของโรงงาน

ขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำ: อย่ายืมตัวเลขของเกรดอื่น

การแข็งตัวและการเกิดผลึกขึ้นกับความเข้มข้น จึงไม่มีขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำค่าเดียวที่ใช้ได้กับสารละลายยูเรียทุกแบบ ส่วนผสม 32.5% เป็นองค์ประกอบยูเทคติก (eutectic) ซึ่งมีจุดเยือกแข็งต่ำที่สุดในบรรดาส่วนผสมยูเรียกับน้ำ สารละลายที่เข้มข้นกว่าจะเริ่มเกิดผลึกที่อุณหภูมิสูงกว่า ดังรูปที่ 4

รูปที่ 4: ใช้ขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำจากเอกสารของผลิตภัณฑ์นั้นเอง

อย่านำจุดเยือกแข็งของ DEF ไปใช้กับถังยูเรีย 40% ของโรงงาน

DEF 32.5%

จุดเยือกแข็งประมาณ −11°C (12°F)

แหล่งที่มา: Cummins

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ 40%

เริ่มเกิดผลึกที่ 0°C (32°F)

แหล่งที่มา: SDS ของ Taiki Yakuhin Kogyo

สารละลายยูเรีย 50%

เกิดผลึกที่ 18°C (64°F)

แหล่งที่มา: บทว่าด้วยต้นทุน SNCR ของ EPA

อย่านำขีดจำกัดเหล่านี้ข้ามจากผลิตภัณฑ์หนึ่งไปอีกผลิตภัณฑ์หนึ่ง

ค่า 0°C มาจาก SDS ของผลิตภัณฑ์ 40% เพียงรายการเดียว ซัพพลายเออร์รายอื่นอาจเผยแพร่ค่าอื่น ตัวเลขเหล่านี้ไม่ใช่ค่าตั้งฮีตเตอร์ของถังหรืออุณหภูมิเก็บที่อนุญาต

การแข็งตัวไม่ได้ทำให้สารละลายยูเทคติกเสียหายโดยอัตโนมัติ เอกสารขาวของ OWI ระบุว่าวัฏจักรแข็งตัว-ละลายไม่กระทบคุณภาพ DEF เพราะความเข้มข้นยูเรียในของเหลวกับของแข็งเท่ากัน ข้อความนี้ใช้กับ DEF 32.5% ส่วนความเข้มข้นอื่น ให้ตรวจ spec ของผลิตภัณฑ์และคำแนะนำของเครื่องจักร

การเก็บที่อุณหภูมิสูงนาน ๆ เป็นความเสี่ยงอีกเรื่อง ความร้อนค่อย ๆ ทำให้ยูเรียสลายเป็นแอมโมเนียกับคาร์บอนไดออกไซด์ และการสูญเสียน้ำทำให้ความเข้มข้นสูงขึ้น SDS ของ Taiki ให้เก็บในภาชนะปิดสนิท ในที่เย็น ระบายอากาศดี และพ้นแสงแดดโดยตรง

ให้ตรวจเงื่อนไขการเก็บใน SDS วันผลิต และอุณหภูมิกับระยะเวลาเก็บจริงของแต่ละล็อต อย่ากำหนดอายุการเก็บค่าเดียวให้ทุกผลิตภัณฑ์ ให้ถามซัพพลายเออร์ของคุณ

ถ้าเห็นผลึก สาเหตุอาจเป็นเรื่องความเข้มข้นหรือการปนเปื้อน และวิธีรับมือต่างกัน อย่าเติมน้ำหรือเปลี่ยนเงื่อนไขการให้ความร้อนเองตามดุลยพินิจ ให้ตรวจสภาพตามคำแนะนำของซัพพลายเออร์และผู้ผลิตเครื่องจักร

การอ่านอุณหภูมิก็มีข้อจำกัด เพราะเครื่องมือต่างกันที่ชนิด จุดวัด และความแม่นยำ ให้ใช้การวัดอุณหภูมิของเหลวตามที่โรงงานกำหนด ไม่ใช่อุณหภูมิอากาศภายนอก

วัสดุสัมผัสของเหลว: ตรวจให้ครบทั้งเส้นทาง

การเลือกวัสดุป้องกันความเสียหายสองแบบ คือการกัดกร่อนที่ทำให้รั่ว และโลหะหรือคราบที่ปนเปื้อนสารละลาย รายการที่เผยแพร่ไม่ตรงกันทั้งหมด เพราะเขียนไว้สำหรับผลิตภัณฑ์และวัตถุประสงค์ต่างกัน

• SDS 40% ของ Taiki (ภาชนะ): โพลีเอทิลีนและโพลีโพรพิลีน
• เอกสาร DEF ของ Cummins (ภาชนะ): แนะนำโพลีเอทิลีน โพลีโพรพิลีน และสแตนเลส Grade 316 ส่วนเหล็กกล้าคาร์บอน ทองแดงและโลหะผสมทองแดง สังกะสี ตะกั่ว โลหะผสมอะลูมิเนียม และโลหะผสมแมกนีเซียม อยู่ในรายการวัสดุที่อาจถูกกัดกร่อน
• บท SNCR ของ EPA (ถังเก็บยูเรีย): พลาสติก เหล็ก หรือสแตนเลส แต่ห้ามใช้ทองแดง โลหะผสมทองแดง หรืออุปกรณ์ต่อสังกะสีหรืออะลูมิเนียม

ให้สังเกตว่าเรื่องเหล็กขัดแย้งกัน: EPA ยอมรับเหล็กสำหรับถังเก็บยูเรียของ SNCR ส่วนเอกสาร DEF ของ Cummins เตือนเรื่องเหล็กกล้าคาร์บอน ไม่มีรายการใดรับรองว่าใช้ได้ทุกความเข้มข้นและทุกอุณหภูมิ ให้ขอข้อกำหนดของระบบคุณจากซัพพลายเออร์เครื่องจักร

การตรวจครอบคลุมถัง ท่อ ปั๊ม วาล์ว ซีล และสายยาง ถ้า spec ระบุสแตนเลส ให้ยืนยันเกรดด้วย เพราะ SUS304 กับ SUS316 เป็นคนละวัสดุ และตอนเปลี่ยนชิ้นส่วนในงานซ่อมบำรุง ต้องคงเงื่อนไขวัสดุเดิมไว้

วัสดุที่เข้ากันได้ก็ยังป้องกันสารละลายจากคราบสารเคมีอื่นหรือสิ่งแปลกปลอมไม่ได้ อุปกรณ์ถ่ายของเหลวเฉพาะและป้ายบ่งชี้ที่ชัดเจนช่วยลดความเสี่ยงนี้ SDS ของ Taiki ยังเตือนว่าการสัมผัสกับโซเดียมหรือแคลเซียมไฮโปคลอไรต์ทำให้เกิดไนโตรเจนไตรคลอไรด์ที่ระเบิดได้ ให้ถามว่าสารทำความสะอาดถูกแยกจากงานยูเรียอย่างไร

การรั่ว การหก และการสัมผัส

การป้องกันการรั่วไม่ได้มีแค่ความจุถัง รูปที่ 5 แสดงช่วงที่ต้องตรวจ ตั้งแต่จุดต่อรับของจนถึงจุดใช้งาน

รูปที่ 5: ขอบเขตที่ต้องดูคือตั้งแต่ถังถึงจุดใช้งาน

ดูระดับ วัสดุสัมผัสของเหลว อุณหภูมิ และคุณภาพ เป็นเงื่อนไขของระบบเดียวกัน

แผนภาพแสดงช่วงที่ต้องตรวจ TI คือตัวแสดงอุณหภูมิ ท่อเล็กด้านข้างแทนเกจวัดระดับ ภาพนี้ไม่ได้กำหนดขนาดคันกั้น ชนิดเครื่องมือ ค่าเตือน หรือขั้นตอนการเดินเครื่องและการกู้คืน

การล้นตอนรับของเป็นเรื่องบัญชีปริมาณพอ ๆ กับเรื่องอุปกรณ์ ปริมาตรคงเหลือกับปริมาตรที่รับเข้าต้องอยู่บนเกณฑ์เดียวกัน ให้ตรวจความสัมพันธ์ระหว่างความจุถังกับระดับในเอกสารเครื่องจักร การตรวจประจำไม่ได้รับประกันความปลอดภัย โรงงานต้องมีวิธีตรวจพบความผิดปกติและตอบสนองได้ด้วย

กรณีหกรั่วไหล ให้ทำตาม SDS ของผลิตภัณฑ์ที่ส่งมาและขั้นตอนของโรงงาน และอย่าปล่อยลงแม่น้ำ การเจือจางไม่ได้ทำให้เรื่องจบ เพราะของเหลวที่เก็บคืนและเครื่องมือที่ปนเปื้อนก็ต้องจัดการให้เหมาะสมตามกฎระเบียบท้องถิ่น ข้อกำหนดตามกฎหมายไทยขึ้นกับโรงงานและสารที่ใช้ ให้ปรึกษา จป. (เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยในการทำงาน) และฝ่ายสิ่งแวดล้อมของโรงงาน

SDS อาจไม่มีการจัดประเภทอันตราย GHS แต่ก็ยังขอให้ระวัง SDS ของ Taiki ระบุว่าอาจระคายเคืองผิวหนังและเยื่อเมือกบ้าง ให้ใส่ถุงมือและอุปกรณ์ป้องกันตา และให้มี eyewash กับ safety shower ในที่เก็บหรือที่ใช้ผลิตภัณฑ์ SDS ยังให้ระบายอากาศ และเตือนว่าการสลายตัวด้วยความร้อนปล่อยก๊าซแอมโมเนีย

สารละลายยูเรียก็ไม่ได้แก้ทุกปัญหาของก๊าซไอเสีย ตัวอย่างเช่น การกัดกร่อนที่อุณหภูมิต่ำจากจุดน้ำค้างของกรดซัลฟิวริก ต้องประเมินแยกจากการลด NOx และการกู้คืนความร้อน

นำไปใช้ได้ทันที: เช็กลิสต์ก่อนสั่งซื้อหรือเปลี่ยนผลิตภัณฑ์

ใช้รายการนี้เมื่อต้องทำให้สเปกญี่ปุ่น ใบเสนอราคาจากซัพพลายเออร์ในไทย และเครื่องจักรที่ติดตั้งจริง ตรงกันทั้งสามฝ่าย

• วิธี: SCR หรือ SNCR ยืนยันจากตัวเร่งปฏิกิริยาและเครื่องปฏิกรณ์บนผังระบบ
• การผลิตแอมโมเนีย: ฉีดตรง decomposition chamber หรือ hydrolyzer และอยู่ตำแหน่งไหนในระบบ
• ความเข้มข้น: ค่าที่ระบุเป็นเปอร์เซ็นต์โดยมวล พร้อมค่าเผื่อ
• มาตรฐานคุณภาพ: ใช้ข้อกำหนดใด (spec เครื่องจักร, ISO 22241, ISO 18611 หรือ spec ของซัพพลายเออร์) และค่าจำกัดของหัวข้อเช่น biuret และโลหะ
• เกณฑ์ปริมาณ: ปริมาณระบุเป็นมวลสารละลายหรือมวลยูเรีย และเป็น kg หรือลิตร
• ความหนาแน่น: ค่าและอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์คุณ สำหรับการแปลงปริมาตร
• ขีดจำกัดอุณหภูมิต่ำ: จุดเยือกแข็งหรืออุณหภูมิเริ่มเกิดผลึกจากเอกสารของผลิตภัณฑ์คุณ ไม่ใช่ของเกรดอื่น
• วัสดุสัมผัสของเหลว: ถัง ท่อ ปั๊ม วาล์ว ซีล และสายยาง รวมถึงเกรดสแตนเลส
• การควบคุมการปนเปื้อน: อุปกรณ์ถ่ายของเหลวเฉพาะ ป้ายบ่งชี้ และการแยกจากสารทำความสะอาด
• เอกสาร: SDS ฉบับล่าสุด spec sheet และใบรับรองผลวิเคราะห์หรือรายงานผลทดสอบของทุกการส่งมอบ (ถ้าโรงงานต้องการเอกสารฉบับภาษาไทยหรืออังกฤษ ให้แจ้งซัพพลายเออร์ล่วงหน้า)
• ข้อกำหนดของโรงงาน: ค่าจำกัดการปล่อยมลพิษและเงื่อนไขในใบอนุญาตของโรงงานเอง ให้ตรวจกับฝ่ายสิ่งแวดล้อม

คำถามถึงฝั่งญี่ปุ่น

ส่งคำถามเหล่านี้ไปที่ซัพพลายเออร์ SCR หรือซัพพลายเออร์สารเคมี ขอคำตอบเป็นลายลักษณ์อักษร โดยเฉพาะถ้าการสื่อสารต้องผ่านล่าม

1. ระบบนี้ใช้ SCR หรือ SNCR และผลิตแอมโมเนียที่จุดไหน
2. เครื่องจักรต้องการยูเรียความเข้มข้นเท่าใดและมาตรฐานคุณภาพใด มีค่าเผื่อกำหนดไว้หรือไม่
3. ความเข้มข้นอื่นใช้ได้หรือไม่ (เช่น 32.5% แทน 40%) ถ้าได้ ต้องปรับอัตราป้อนและระบบควบคุมอย่างไร และใครเป็นผู้อนุมัติ
4. ผลิตภัณฑ์ในเอกสารเป็นรายการเดียวที่อนุมัติหรือไม่ หรือใช้ผลิตภัณฑ์เทียบเท่าที่หาซื้อในประเทศได้ และรายงานผลทดสอบต้องแสดงอะไรบ้าง
5. จุดเยือกแข็งหรืออุณหภูมิเริ่มเกิดผลึก ความหนาแน่น และเงื่อนไขการเก็บของผลิตภัณฑ์ที่ระบุคือเท่าใด
6. วัสดุใดได้รับอนุมัติสำหรับแต่ละชิ้นส่วนสัมผัสของเหลว รวมถึงซีลและสายยาง
7. แนะนำให้ตรวจรับ (receiving inspection) หัวข้อใดในแต่ละการส่งมอบ
8. ถ้าพบผลึกหรือการปนเปื้อน ควรติดต่อใคร และต้องการข้อมูลอะไร

ตัวอย่างอีเมลสอบถามสั้น ๆ ด้านล่าง (เป็นภาษาอังกฤษ เพราะใช้สื่อสารกับฝั่งญี่ปุ่นได้ตรง) ชื่อและอุปกรณ์เป็นตัวอย่าง ให้แก้ตามจริง

Subject: Confirmation of urea solution specification for [Unit name] DeNOx system

Dear [Name],

Your specification [document no.] lists 40% urea solution (尿素水) for the DeNOx system on [Unit name]. We plan to source it locally and need to confirm the following before ordering:

1. Required concentration (mass %) and tolerance
2. Required quality standard and limits for impurities
3. Whether a 32.5% product is acceptable, and any changes it would require
4. Density, crystallization temperature, and storage conditions for the specified product
5. Approved materials for wetted parts, including seals and hoses

Please send the latest SDS and spec sheet with your reply. If any item depends on the system configuration, please tell us who can confirm it.

Best regards,
[Your name, company, plant]

ศัพท์ญี่ปุ่นที่พบในเอกสาร SCR

คำเหล่านี้พบบ่อยใน spec sheet, SDS และผังระบบของญี่ปุ่น คอลัมน์คำอ่านเขียนเป็นอักษรโรมันโดยไม่ใส่เครื่องหมายสระเสียงยาว

ญี่ปุ่น	คำอ่าน	ไทย / อังกฤษ
尿素水 / 尿素液	nyososui / nyoso-eki	สารละลายยูเรีย (Urea solution)
脱硝 / 排煙脱硝	dassho / haien dassho	การลด NOx (DeNOx) / การลด NOx ในก๊าซไอเสีย
窒素酸化物	chisso sankabutsu	ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx)
還元剤	kangenzai	ตัวรีดิวซ์ (Reducing agent)
触媒 / 脱硝触媒	shokubai / dassho shokubai	ตัวเร่งปฏิกิริยา / ตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx
選択触媒還元	sentaku shokubai kangen	Selective Catalytic Reduction (SCR)
無触媒脱硝	mushokubai dassho	DeNOx แบบไม่ใช้ตัวเร่ง (SNCR)
熱分解 / 加水分解	netsu bunkai / kasui bunkai	การสลายตัวด้วยความร้อน / ไฮโดรไลซิส
質量分率, 質量%	shitsuryo bunritsu, shitsuryo pasento	สัดส่วนโดยมวล, เปอร์เซ็นต์โดยมวล
結晶開始温度	kessho kaishi ondo	อุณหภูมิเริ่มเกิดผลึก
凝固点	gyokoten	จุดเยือกแข็ง
接液部	setsueki-bu	ส่วนสัมผัสของเหลว (wetted parts)
防液堤	boekitei	คันกั้นของเหลว (containment dike)
受入検査	ukeire kensa	การตรวจรับ (Receiving inspection / IQC)
SDS	anzen deta shito	เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (Safety Data Sheet)
試験成績書	shiken seisekisho	รายงานผลทดสอบ, ใบรับรองผลวิเคราะห์
系統図	keito-zu	ผังระบบ (System diagram)
HRSG	hainetsu kaishu boira	หม้อไอน้ำกู้คืนความร้อนทิ้ง (Heat Recovery Steam Generator)

ขอบเขตของบทความนี้

บทความนี้อธิบายวิธีอ่านและเปรียบเทียบสเปก ไม่ได้ให้อัตราฉีด อุณหภูมิฉีด ค่าตั้งฮีตเตอร์ อุณหภูมิเก็บ หรือขั้นตอนการกู้คืน และไม่ควรนำการคำนวณใด ๆ ในบทความนี้ไปกำหนดค่าเหล่านั้น

ข้อกำหนดต่างกันไปตามผู้ผลิตเครื่องจักร ผลิตภัณฑ์ และประเทศ ซัพพลายเออร์ SCR ซัพพลายเออร์สารเคมี ใบอนุญาตของโรงงาน และกฎหมายท้องถิ่น เป็นผู้กำหนดว่าอะไรใช้บังคับ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ข้างบนไม่ใช่การแนะนำและไม่ใช่รายการที่ครบถ้วน ค่าจำกัดของ ISO ในบทความนี้มาจาก data sheet ของซัพพลายเออร์ที่อ้างถึงมาตรฐาน ถ้าสัญญาขึ้นกับค่าเหล่านี้ ให้ตรวจกับตัวมาตรฐานเอง รวมถึงการเทียบกับมาตรฐานไทย (มอก.) ซึ่งบทความนี้ยังไม่ได้ยืนยัน

คำถามที่พบบ่อย

ยูเรีย 40% สำหรับงานอุตสาหกรรมใช้แทน DEF หรือ AUS40 ได้หรือไม่

ไม่ใช่การสลับใช้ตรง ๆ DEF คือ 32.5% และมีมาตรฐานคุณภาพของตัวเอง ผลิตภัณฑ์ยูเรีย 40% สำหรับงานอุตสาหกรรมบางรายการระบุว่าไม่เป็นไปตาม AUS40 แม้ความเข้มข้นเท่ากัน ให้เลือกผลิตภัณฑ์ที่ตรงกับความเข้มข้นและคุณภาพที่เครื่องจักรระบุ

AUS32 กับ AUS40 ต่างกันอย่างไร

AUS32 คือสารละลายยูเรีย 32.5% สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลตามชุด ISO 22241 และ AUS40 คือสารละลาย 40% สำหรับเครื่องยนต์เรือตามชุด ISO 18611 ความเข้มข้นและค่าจำกัดสิ่งเจือปนต่างกัน data sheet ของซัพพลายเออร์แสดงความต่างในหัวข้ออย่าง biuret ไม่มีตัวใดตรงกับข้อกำหนดของโรงงานแบบอยู่กับที่โดยอัตโนมัติ

สารละลายยูเรียที่แข็งตัวแล้วใช้ไม่ได้หรือไม่

ไม่จำเป็นสำหรับ DEF 32.5% ซึ่งเอกสารขาวของ OWI ระบุว่าคุณภาพคงเดิมหลังวัฏจักรแข็งตัว-ละลาย อย่าขยายไปใช้กับความเข้มข้นอื่น สำหรับความเข้มข้นอื่น ให้ตรวจ spec ของผลิตภัณฑ์และคำแนะนำของเครื่องจักร

ฉีดยูเรียมากขึ้นแล้ว NOx จะลดลงมากขึ้นเสมอไปหรือไม่

ไม่ แอมโมเนียส่วนเกินอาจหลุดไปท้ายระบบ และการผสมที่ไม่สม่ำเสมอทำให้บางจุดขาดและบางจุดเกินพร้อมกันได้ การป้อนออกแบบจากอัตราไหลของก๊าซไอเสีย อุณหภูมิ ความเข้มข้น NOx และตัวเร่งปฏิกิริยา

เทียบสารละลาย 32.5% กับ 40% ด้วยปริมาตรได้หรือไม่

เทียบตรง ๆ ไม่ได้ เพราะเปอร์เซ็นต์เป็นโดยมวล ให้แปลงลิตรเป็น kg ด้วยความหนาแน่นของความเข้มข้นและอุณหภูมินั้นก่อน แล้วจึงเทียบมวลยูเรีย ปริมาตรเท่ากันไม่ได้แปลว่ามียูเรียเท่ากัน

แหล่งอ้างอิง

• ภาพรวม SCR, ammonia slip, รูปทรงตัวเร่ง และข้อดีเทียบกับ SNCR: U.S. EPA, Air Pollution Control Technology Fact Sheet: Selective Catalytic Reduction (EPA-452/F-03-032)
• การแปลงยูเรียก่อนฉีดใน SCR: U.S. EPA, Air Pollution Control Cost Manual, Chapter 2: Selective Catalytic Reduction
• สมบัติของยูเรีย 50% และวัสดุเก็บ: U.S. EPA, Air Pollution Control Cost Manual, Chapter 1: Selective Noncatalytic Reduction
• จุดเยือกแข็งของ DEF ภาชนะ และวัสดุที่กัดกร่อน: Cummins Emission Solutions, "DEF Quality and Maintenance"
• จุดยูเทคติกของ DEF และพฤติกรรมแข็งตัว-ละลาย: OWI, "DEF Heating and Cooling: Effect on Product Quality and Shelf Life"
• ค่าจำกัด AUS32: Irving, DEF data sheet
• ค่าจำกัด AUS40: Sinopec, Marine Grade Diesel Exhaust Fluid data sheet
• ขอบเขตมาตรฐาน AUS40: ISO 18611-1:2014
• อุปกรณ์สลายยูเรีย: Fuel Tech, ULTRA systems
• Hydrolyzer ในโรงไฟฟ้า: Valmet, บทความเรื่องการควบคุม NOx ที่ Salmisaari B (หน้าภาษาญี่ปุ่น)
• ปฏิกิริยา SCR ตัวเร่งแบบแผ่นและรังผึ้ง: Mitsubishi Heavy Industries, ระบบ DeNOx สำหรับก๊าซไอเสีย (ภาษาญี่ปุ่น)
• องค์ประกอบตัวเร่งปฏิกิริยา: IHI Engineering Review, ตัวเร่งรังผึ้งลด NO₂ (ภาษาญี่ปุ่น)
• การระเหย การผสม และสมรรถนะ: Yanmar Technical Review, 2017
• SNCR ที่ไม่ใช้ตัวเร่ง: Takuma, เทคโนโลยี SNCR (ภาษาญี่ปุ่น)
• ยูเรีย 40% สำหรับงานอุตสาหกรรม vs. AUS40: Hokkaido Mitsui Chemicals, สารละลายยูเรีย (ภาษาญี่ปุ่น)
• SDS ยูเรีย 40% (องค์ประกอบ การเก็บ วัสดุ การหก อุณหภูมิเริ่มเกิดผลึก): Taiki Yakuhin Kogyo, SDS สารละลายยูเรีย (ภาษาญี่ปุ่น)
• ความเข้มข้นและการใช้งาน: Yuken Kagaku, สารละลายยูเรียสำหรับ DeNOx (ภาษาญี่ปุ่น)
• สารละลายยูเรียสำหรับลด NOx ในก๊าซไอเสีย: Taki Chemical, สารละลายยูเรีย (ภาษาญี่ปุ่น)