ผลงานวิจัย สิ่งประดิษฐ์ที่ยื่นขอจดทะเบียนสิทธิบัตรและอนุสิทธิบัตร มหาวิทยาลัยมหาสารคาม ปีงบประมาณ พ.ศ. 2554

ผลงานอนุสิทธิบัตรเรื่อง เตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตรโดยใช้ระบบป้อนเชื้อเพลิงแบบลูกสูบสำหรับกำเนิดอากาศร้อนให้กับเครื่องอบแห้ง (สิทธิบัตร/6334)

เจ้าของผลงาน ดร.นเรศ มีโส และ รศ.ดร.ศิริธร ศิริอมรพรรณ
1. อาจารย์ประจำคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
2. รองศาสตราจารย์ ประจำคณะเทคโนโลยี  มหาวิทยาลัยมหาสารคาม

ผลงานวิจัยโดยสรุป
ลักษณะของเตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตรโดยใช้ระบบป้อนเชื้อเพลิงแบบลูกสูบสำหรับกำเนิดอากาศร้อนให้กับเครื่องอบแห้งอันเป็นการประดิษฐ์ที่ประกอบด้วยส่วนที่สำคัญได้แก่ ห้องเผาเศษวัสดุทางการเกษตรที่มีชุดป้อนเศษวัสดุทางการเกษตรแบบลูกสูบ ส่วนภายในของห้องเผาเศษวัสดุทางการเกษตรแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนที่หนึ่ง คือ ส่วนบนจะมีตะแกรงเชื่อมต่อระหว่างด้านข้างทั้งสองด้านสำหรับรองรับการเผาไหม้เศษวัสดุทางการเกษตร และส่วนที่สอง คือ ส่วนล่างจะมีแผ่นเหล็กทำมุมลาดเอียงลงสู่บริเวณด้านล่างสำหรับให้ขี้เถ้าไหลลงไปสู่ด้านล่าง และมีแผ่นเหล็กเชื่อมต่อระหว่างด้านข้างทั้งสองด้านกับสกรูลำเลียงขี้เถ้า และยังมีส่วนที่สำคัญอื่น ๆ ของเตาเผา ประกอบด้วย ห้องแลกเปลี่ยนความร้อน พัดลม ท่ออากาศ และใบปรับกระแสอากาศ

ประโยชน์ของงานวิจัย
เตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตร (Agricultural waste furnace) สำหรับกำเนิดอากาศร้อนหรือแก๊สร้อนไปใช้อบแห้งผลิตผลทางการเกษตรในเครื่องอบแห้งแบ่งออกได้เป็น 5 ระบบหลัก ได้แก่ ระบบใช้แรงงานคนป้อนเชื้อเพลิง ระบบสโตกเกอร์ (Stoker) ระบบพัลเวอร์ไรซ์ (Pulverised) ระบบไซโคลน (Cyclone) และระบบฟลูอิไดซ์เบด (Fluidized bed) สำหรับรายละเอียดของเตาเผาที่ใช้กับเชื้อเพลิงเป็นเศษวัสดุทางการเกษตร อธิบายเฉพาะระบบสโตกเกอร์เท่านั้น เนื่องจากเป็นพื้นฐานของเตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตรที่ประดิษฐ์ขึ้นครั้งนี้สำหรับเตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตรระบบสโตกเกอร์เป็นระบบแรกที่มีการป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่เตาโดยอาศัยเครื่องกลแทนแรงงานคน ข้อดีของระบบนี้คือ มีราคาถูก และสามารถออกแบบให้ใช้ได้กับเชื้อเพลิงแข็งหลายชนิด ระบบสโตกเกอร์สามารถแบ่งตามลักษณะการป้อนเชื้อเพลิงได้เป็น 2 ระบบ ได้แก่
1. ระบบสโตกเกอร์ที่เชื้อเพลิงถูกป้อนเข้าสู่เตาทางด้านบน (Overfeed stoker) เชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าสู่เตาทางด้านบน หรือสูงกว่าตำแหน่งทางเข้าของอากาศส่วนแรกที่ถูกส่งไปช่วยในการเผาไหม้ โดยป้อนเชื้อเพลิงให้อยู่บนตะแกรง จากนั้นอากาศส่วนแรกถูกป้อนเข้าทางด้านล่างของตะแกรงผ่านขึ้นมาเผาไหม้เชื้อเพลิงบนตะแกรง  อากาศอีกส่วนหนึ่งจะถูกป้อนเข้าทางส่วนบนของตะแกรงเพื่อช่วยให้การเผาไหม้สมบรูณ์  ข้อเสียของการเผาไหม้ระบบนี้ คือการควบคุมปริมาณของอากาศที่ป้อนเข้าใต้ตะแกรงนั้นทำได้ยาก เพราะจะขึ้นอยู่กับความสูงและความหนาแน่นของเชื้อเพลิงที่กองอยู่บนตะแกรง และนอกจากนี้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างค่อนข้างสูง เพราะต้องป้องกันการสูญเสียความร้อนออกจากผนังเตาเพื่อทำให้การเผาไหม้เกิดขึ้นได้อย่างคงที่ เตาที่ใช้กับการป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่เตาทางด้านบนที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมทั่วไปมีอยู่ด้วยกัน คือ ระบบสโตกเกอร์แบบตะกรับเอียง หรือตะกรับอยู่กับที่ (Incline or fixed grate stoker) ระบบสโตกเกอร์แบบตะกรับเลื่อน (Traveling Grate stoker)  ระบบสโตกเกอร์แบบกระจาย (Spaeder fired stoker)  และระบบสโตกเกอร์แบบขั้นบันได (Step grate stoker)

2. ระบบสโตกเกอร์ที่เชื้อเพลิงถูกป้อนเข้าสู่เตาทางด้านล่าง (Underfeed stoker) เชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าสู่เตาทางด้านล่าง ส่งผลให้เชื้อเพลิงไปตามรางให้เคลื่อนตัวลึกเข้าไปในเตาตลอดเวลา ทำให้เกิดความดันขึ้นในเชื้อเพลิงส่วนล่าง ส่งผลให้เชื้อเพลิงส่วนบนขยับขึ้นด้านบนได้ วิธีนี้จะทำให้สารระเหยที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงระเหยขึ้นสู่ส่วนบนจึงทำให้ติดไฟได้ง่ายขึ้นและเกิดการเผาไหม้ขึ้นได้อย่างสมบรูณ์ เชื้อเพลิงที่ลุกไหม้หมดแล้วเป็นเถ้าซึ่งอยู่ส่วนบนสุดจะถูกเชื้อเพลิงตอนล่างดันกระจายลงสู่ที่รองรับเถ้าชนิดของเตาเผา ซึ่งเป็นองค์ประกอบแห้งสำคัญของระบบผลิตอากาศร้อนขึ้นอยู่กับชนิดของเศษวัสดุทางการเกษตรที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง  สำหรับเศษวัสดุทางการเกษตรที่มีขนาดเป็นชิ้นค่อนข้างใหญ่ เตาเผาระบบสโตกเกอร์มีความเหมาะสมมาก รวมทั้งเตาเผาดังกล่าวยังสามารถใช้กับเชื้อเพลิงได้หลายชนิดหรือขนาด เนื่องจากอากาศร้อนที่ใช้อบแห้งในเครื่องอบแห้งผลิตผลทางการเกษตรส่วนมากจะกำเนิดมาจากไฟฟ้าและเชื้อเพลิงแก๊ส ซึ่งไฟฟ้าและเชื้อเพลิงแก๊สดังกล่าวนี้ในปัจจุบันมีราคาแพงมากขึ้นอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง จึงส่งผลทำให้ต้นทุนค่าใช้จ่ายในการอบแห้งผลิตผลทางการเกษตรสูงขึ้นตามไปด้วยอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจากลักษณะเด่นเฉพาะของเตาเผาระบบสโตกเกอร์ดังที่กล่าวมาเบื้องต้นนี้ คณะผู้ประดิษฐ์จึงได้นำเอาพื้นฐานของเตาเผาระบบสโตกเกอร์มาพัฒนาเป็นเตาเผาเศษวัสดุทางการเกษตรโดยใช้ระบบป้อนเชื้อเพลิงแบบลูกสูบสำหรับกำเนิดอากาศร้อนให้กับเครื่องอบแห้งผลิตผลทางการเกษตรเพื่อลดต้นทุนค่าใช้จ่ายในการอบแห้งผลิตผลทางการเกษตรให้ต่ำลง