โครงงานเรื่อง “เตาเผาถ่านประหยัดพลังงานด้วยกระบวนการไพโรไลซิสจากถัง 30 ลิตร” 

โครงงานนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบ สร้าง และทดสอบเตาเผาถ่านขนาดเล็กโดยใช้ถังเหล็ก 30 ลิตรที่มีปล่องไฟอยู่กลางถังทำหน้าที่เป็นแกนถ่ายเทความร้อน พร้อมระบบระบายแก๊สไพโรไลซิสกลับมาเผาไหม้ที่ห้องเผาด้านท้ายถังเพื่อลดควันและเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน เตามีหลักการทำงานแบบ retort กึ่งปิด (limited oxygen) ทำให้เกิดกระบวนการไพโรไลซิสของเนื้อไม้ ผลลัพธ์ที่ต้องการคือถ่านคุณภาพดี ควันลดลงอย่างเห็นได้ชัด และได้สัดส่วนผลผลิตถ่าน 25–35% โดยน้ำหนักขึ้นกับชนิดไม้และความชื้น เอกสารนี้จัดทำแบบ 5 บท ประกอบด้วย บทนำ เอกสารที่เกี่ยวข้อง วิธีดำเนินการ ผลการทดลอง และสรุปอภิปรายผลพร้อมข้อเสนอแนะ รวมถึงแนวทางความปลอดภัย การคำนวณเบื้องต้น ต้นทุน และแบบร่างมิติ

ที่มาและความสำคัญของปัญหา

การผลิตถ่านแบบดั้งเดิมมักมีควันมาก ใช้เวลาและเชื้อเพลิงสูง โครงงานนี้พัฒนาระบบเตา 30 ลิตร ที่ผนวกรวมปล่องไฟกลางถังเพื่อกระจายความร้อนสม่ำเสมอ และมีท่อระบายแก๊สไพโรไลซิส (wood gas/tar vapor) กลับมาเผาไหม้ที่ห้องเผาด้านท้ายถัง (afterburner) ช่วยลดควันและนำพลังงานจากแก๊สกลับมาใช้ ประหยัดเชื้อเพลิงและลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม

วัตถุประสงค์

1.       ออกแบบและสร้างเตาเผาถ่านจากถัง 30 ลิตร พร้อมระบบปล่องกลางและท่อเผาแก๊สกลับ

2.       ทดสอบประสิทธิภาพ (ระยะเวลาเผา สัดส่วนผลผลิตถ่าน คุณภาพถ่าน ควัน)

3.       ประเมินต้นทุนการสร้างและความคุ้มค่าเชิงเศรษฐศาสตร์เบื้องต้น

4.       จัดทำคู่มือการใช้งานและความปลอดภัย

ขอบเขต

• ขนาดถังหลัก: 30 ลิตร (เส้นผ่านศูนย์กลาง ~30 ซม. สูง ~40–45 ซม.)

• เชื้อเพลิงเริ่มต้น: ฟืน/เศษไม้แห้ง หรือแก๊สหุงต้มปริมาณเล็กน้อยเพื่อจุดติดแรกเริ่ม

• วัสดุทดสอบ: ไม้เนื้อแข็ง/เนื้ออ่อนที่มีความชื้น (MC) < 20%

• วัดตัวแปร: เวลาเผา อุณหภูมิที่ผิวถัง/ปล่อง มวลเข้า/มวลออก ปริมาณควัน และคุณภาพถ่านเบื้องต้น

สมมติฐาน/คำถามวิจัย

• การมีปล่องกลางช่วยให้การถ่ายเทความร้อนสม่ำเสมอขึ้น ลดปัญหาไม้ไม่เป็นถ่านทั่วถึง

• การเผาแก๊สไพโรไลซิสซ้ำช่วยลดควันและเวลาเผา

• เตาขนาด 30 ลิตรให้ผลผลิตถ่าน 25–35%wt ภายใต้การควบคุมความชื้นไม้และอัตราไหลอากาศ

ตัวแปรวิจัย

• ตัวแปรต้น: ชนิดไม้ ความชื้นไม้ อัตราอากาศเข้า (ขนาดช่องลม), รูปแบบการเรียงไม้

• ตัวแปรตาม: สัดส่วนผลผลิตถ่าน (%wt), เวลาเผา (นาที), คุณภาพถ่าน, ควัน

• ตัวแปรควบคุม: ปริมาตรถัง 30 ลิตร, โครงสร้างปล่องกลาง, เส้นผ่านศูนย์กลางท่อแก๊สกลับ

นิยามศัพท์เฉพาะ

• ไพโรไลซิส: การสลายตัวทางความร้อนของชีวมวลในสภาพออกซิเจนจำกัด

• Retort: ภาชนะปิดกึ่งสนิทที่ภายในเกิดไพโรไลซิส

• Afterburner: ห้องเผาไหม้รองสำหรับเผาแก๊ส/ไอตะกอนที่ออกจากเตาหลัก

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

• ได้ต้นแบบเตาเผาถ่านควันต่ำ ใช้งานในครัวเรือน/ชุมชน

• ได้แนวทางออกแบบมาตราส่วนเล็ก พร้อมข้อมูลผลการทดลองจริง

โครงงานเรื่อง “เตาเผาถ่านประหยัดพลังงานด้วยกระบวนการไพโรไลซิสจากถัง 30 ลิตร”