การผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งจากผักตบชวา

๑. วัตถุดิบ
ในการผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งนอกจากจะใช้ผักตบชวาแล้วยังใช้แกลบผสมในอัตราส่วนต่างๆกันด้วยเพื่อให้สารลิกนินซึ่งเป็นส่วนประกอบหนึ่งที่มีอยู่ในแกลบได้รับความร้อนจากกระบวนการอัดสลายตัวออกมาทำหน้าที่เป็นตัวประสานทำให้แท่งเชื้อเพลิงแข็งที่ได้มีความแข็งแรงขึ้นไม่เปราะหรือแตกได้ง่าย

๑.๑ การเตรียมวัตถุดิบ
ผักตบชวาที่ใช้ในการทดลองผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งได้ทำการรวบรวมจากแหล่งน้ำริมถนนรัชดาภิเษก เขตอำเภอบางกะปิ กรุงเทพมหานครในเนื้อที่ประมาณ ๑๐ ตารางเมตรได้ผักตบชวาสด ทั้งสิ้นประมาณ ๗๑๕ กิโลกรัม
นำผักตบชวาที่รวบรวมได้มาทำการสับให้มีขนาดยาวประมาณ ๐.๕-๑.๕ เซนติเมตรจากนั้นทำการสุ่มตัวอย่างเพื่อนำไปวิเคราะห์หาความชื้นพบว่าผักตบชวาสดมีความชื้นโดยเฉลี่ย ๙๓.๑%จากนั้นนำผักตบชวาส่วนที่ย่อยขนาดแล้วไปผึ่งแดดบนลานซีเมนต์เพื่อให้ความชื้นลดลงเหลือประมาณ ๘-๑๐ %ซึ่งเป็นช่วงความชื้นที่เหมาะสมในการอัดเป็นแท่ง
สำหรับระยะเวลาในการตากผักตบชวาให้แห้งตามต้องการนั้น ขึ้นอยู่กับขนาดของลำต้นผักตบชวา อุณหภูมิ และความหนาของการตาก ที่อุณหภูมิเฉลี่ย ๓๕ องศาเซลเซียสระยะเวลาของการตากวันละ ๗ ชั่วโมงต้องใช้เวลาประมาณ ๖ วันจึงจะได้ผักตบชวาที่มีความชื้นตามต้องการ
ผักตบชวาที่มีความชื้นอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนดได้ถูกนำไปย่อยขนาดอีกครั้งหนึ่งโดยใช้แฮมเมอร์มิลล์ (Hammer mill) เพื่อให้ผักตบชวามีขนาดใกล้เคียงกับแกลบคือประมาณ ๑ เซนติเมตรทั้งนี้เพื่อทำให้การผสมกันระหว่างผักตบชวาและแกลบรวมกันดีขึ้นและทำการอัดแท่งได้สะดวกนำผักตบชวาที่มีขนาดตามต้องการผสมกับแกลบที่มีความชื้นใกล้เคียงกันที่อัตราส่วนผสม ๗๕:๒๕, ๕๐:๕๐, และ ๒๕:๗๕แล้วทำการสุ่มตัวอย่างส่วนผสมต่างๆรวมทั้งตัวอย่างผักตบชวาและแกลบก่อนการผสมจากนั้นทำการวิเคราะห์หาคุณสมบัติด้านเชื้อเพลิงของตัวอย่างทั้ง ๕ ที่ได้จากการสุ่มดังกล่าวแล้ว

๑.๒ คุณสมบัติด้านเชื้อเพลิงของผักตบชวา
คุณสมบัติด้านเชื้อเพลิงของผักตบชวาที่ส่วนผสมของผักตบชวาและแกลบต่างๆกัน พบว่าสารระเหยมีค่าอยู่ระหว่าง ๕๔.๔-๕๘.๙ %ในระหว่างค่าความชื้น ๘.๗-๙.๖%กำมะถันในผักตบชวาสูงถึง ๑.๒%เมื่อเทียบกับแกลบมีเพียง ๐.๔%สำหรับค่าความร้อนของผักตบชวาและแกลบมีค่าใกล้เคียงกันคือ ๓,๐๑๐และ๓,๑๒๐ กิโลแคลอรี่/กิโลกรัมตามลำดับ

๒. กรรมวิธีการผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็ง
ในการอัด ส่วนผสมของผักตบชวาและแกลบจะถูกบรรจุลงในถังป้อนที่ติดตั้งอยู่เหนือกระบอกอัดที่มีความยาว ๒๘.๕ ซม.ภายในกระบอกอัดมีสกรูชนิดเกรียวตัวหนอน ซึ่งหมุนด้วยความเร็วประมาณ ๒๕๐ รอบ/นาทีในการขับเคลื่อนใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ๓ สายขนาด ๑๕ แรงม้า ความเร็ว ๑,๔๕๐ รอบ/นาทีที่ปลายกระบอกอัดมีแผ่นความร้อนขนาด ๐.๘ กิโลวัตต์ ๓ ตัวเรียงกันอยู่ทำหน้าที่เป็นตัวให้ความร้อนกับผักตบชวาหรือแกลบที่ถูกอัดผ่านกระบอกอัดแท่งเชื้อเพลิงแข็งที่อัดได้จะค่อยๆเคลื่อนผ่านปลายกระบอกอัดไปตามรางเหล็กและถูกทำให้หักโดยเหล็กที่งอโค้งอยู่ปลายรางเหล็กคุณสมบัติด้านเชื้อเพลิงของผักตบชวาที่ส่วนผสมของผักตบชวาและแกลบต่าง ๆ เป็นค่าความชื้นที่หลังจากการผึ่งแดดแล้วแท่งเชื้อเพลิงแข็งที่อัดได้มีลักษณะเป็นแท่งรูปทรงกระบอกยาวประมาณ ๕๐ ซม.มีรูกลวงตามแนวกลางแท่งขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ๒.๐ ซม. และมีสันนูนตามยาวแท่ง ๕ สัน น้ำหนักประมาณ ๑.๒-๑.๔ กิโลกรัม/แท่ง

๓. ผลของการผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็ง
ผลของการทดลองผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งจากผักตบชวา พบว่าในการผลิตควรใช้แกลบเป็นส่วนผสมด้วยจะทำให้แท่งเชื้อเพลิงที่ผลิตได้มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นหรือช่วยเพิ่มความแข็งให้แก่แท่งเชื้อเพลิง อีกทั้งยังช่วยเพิ่มค่าความร้อนอีกด้วยอย่างไรก็ตาม อัตราส่วนผสมของแกลบไม่ควรเกินร้อยละ ๕๐ นอกจากนี้ยังพบอีกว่าการผสมแกลบในอัตราส่วนร้อยละ ๒๕ มีความเหมาะสมมากที่สุดในการผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งที่อัตราส่วนผสมของผักตบชวามากกว่าร้อยละ ๗๕ ทำให้ความยาวแท่งเชื้อเพลิงแข็งสั้นกว่าที่กำหนดไว้ เนื่องจากแท่งเชื้อเพลิงหักก่อนที่จะชนกับเหล็กฉากที่ติดตั้งไว้สำหรับหักท่อนเชื้อเพลิงซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกำหนดความยาวของแท่งเชื้อเพลิงด้วย

๔. การออกแบบและจัดสร้างเครื่องบีบน้ำและเครื่องย่อยขนาดผักตบชวา
ตามที่ได้กล่าวแล้วคือความชื้นที่สูงมากและขนาดที่ค่อนข้างยาวของผักตบชวาทำให้เป็นปัญหาในการผลิตโดยใช้เครื่องอัดเชื้อเพลิงแข็งที่มีอยู่เดิมเพราะต้องเพิ่มขั้นตอนในการเตรียมวัตถุดิบก่อนทำการอัด เช่น ต้องใช้คนสับเป็นจำนวนมากและทำการผึ่งแดดนานถึง ๖ วันจึงทำให้ต้นทุนในการผลิตแท่งเชื้อเพลิงแข็งจากผักตบชวาต้องสูงตามขึ้นไปด้วย ดังนั้นสาขาวิจัยอุตสาหกรรมการพลังงานสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทยจึงได้ทำการออกแบบและจัดสร้างเครื่องบีบน้ำ และเครื่องย่อยขนาดผักตบชวาเพื่อลดปัญหาในการเตรียมวัตถุดิบ