เตากึ่งรีทอร์ทต่างจากเตาเรทอร์ตเต็มรูปแบบอย่างไร

เตาเรทอร์ตเต็มรูปแบบจะดึงก๊าซไพโรไลซิสผ่านท่อกลับไปเผาที่หัวเผาใต้ถัง ทำให้ก๊าซถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงเกือบทั้งหมด ส่วนเตากึ่งรีทอร์ทใช้โครงสร้างที่ง่ายกว่า คือแยกห้องไฟออกจากห้องไม้และให้ความร้อนวิ่งรอบถัง โดยที่ก๊าซบางส่วนถูกเผาในทางเดินความร้อนและบางส่วนออกทางปล่อง จึงมีต้นทุนต่ำกว่าและซ่อมง่ายกว่า แต่ประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย

ทำไมไม้ถึงไม่โดนไฟโดยตรง

เพราะห้องเผาไฟเริ่มต้นอยู่ด้านข้างและด้านล่าง แยกจากห้องบรรจุไม้ ความร้อนจากห้องไฟจะวิ่งเข้าห้องรองลมร้อนด้านล่างแล้วขึ้นไปตามช่องรอบถัง ไม้จึงได้รับความร้อนผ่านผนังเหล็ก ไม่ได้สัมผัสเปลวไฟ ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่ทำให้ได้ถ่านแทนขี้เถ้า

เตาขนาด 200 ลิตรผลิตถ่านได้ครั้งละเท่าไร

ขึ้นกับความหนาแน่นของไม้ที่บรรจุและอัตราผลผลิตของเตา หากบรรจุไม้แห้งได้ราว 50 ถึง 60 กิโลกรัมต่อรอบ และเตาทำงานได้ที่อัตราผลผลิต 25 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ จะได้ถ่านราว 12 ถึง 18 กิโลกรัมต่อรอบ ทั้งนี้ต้องยืนยันด้วยการชั่งจริงในรอบแรก ๆ

เตาเผาถ่านแนวตั้งกึ่งรีทอร์ท 200 ลิตร หลักการและความต่าง

ในบรรดาเตาเผาถ่านที่มีขายและมีแบบให้ทำเองในไทย ส่วนใหญ่แบ่งได้เป็นสองขั้ว ขั้วหนึ่งคือเตาถัง 200 ลิตรวางนอนที่ทำง่ายและถูก อีกขั้วคือเตาเรทอร์ตสองห้องที่ให้ผลผลิตสูงแต่ลงทุนหลักแสน

เตาแนวตั้งกึ่งรีทอร์ทอยู่ตรงกลางระหว่างสองขั้วนี้ และเข้าใจได้ง่ายที่สุดถ้าดูจากสิ่งที่มันเลือกทำและเลือกไม่ทำ

สิ่งที่เตานี้ทำเหมือนเตาเรทอร์ต

แยกห้องไฟออกจากห้องไม้ ไม้อยู่ในถังชั้นในที่ปิด ส่วนไฟอยู่ในห้องเผาแยกต่างหาก
ให้ความร้อนผ่านผนัง ไม่ให้เปลวไฟสัมผัสไม้โดยตรง ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่ทำให้ได้ถ่านแทนขี้เถ้า
มีฉนวนหุ้ม เพื่อไม่ให้ความร้อนรั่วออกทางผนัง

สิ่งที่เตานี้เลือกไม่ทำ

เตาเรทอร์ตเต็มรูปแบบจะมีท่อดึงก๊าซไพโรไลซิสกลับไปเผาที่หัวเผาใต้ถัง ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่แพงที่สุดและมีปัญหาบ่อยที่สุด เพราะน้ำมันดินจะสะสมในท่อและอุดตัน

เตากึ่งรีทอร์ทตัดชิ้นส่วนนั้นออก แล้วใช้วิธีที่ง่ายกว่า คือให้ก๊าซที่เกิดขึ้นไหลขึ้นปล่องกลาง แล้วผ่านโซนที่ยังร้อนจัดจนถูกเผาไปบางส่วน

ยอมเสียประสิทธิภาพบางส่วน เพื่อแลกกับการไม่มีท่ออุดตันให้ต้องแคะทุกสิบรอบ

เส้นทางความร้อนในเตาแนวตั้ง

ลำดับ	ส่วนประกอบ	หน้าที่
1	ห้องเผาไฟเริ่มต้น	อยู่ด้านข้างล่าง ใช้ฟืนหรือเศษไม้แห้งจุดไฟ พร้อมช่องอากาศปฐมภูมิที่ปรับได้
2	ห้องรองลมร้อนด้านล่าง	ช่องว่างใต้ถังชั้นใน ทำหน้าที่กระจายความร้อนให้ทั่วก้นถังก่อนวิ่งขึ้นด้านข้าง
3	ช่องความร้อนรอบถัง	ความร้อนวิ่งขึ้นระหว่างถังชั้นในกับถังชั้นนอก ให้ความร้อนแก่ไม้ผ่านผนัง
4	ห้องเผาถ่านหรือห้องอบไม้	ถังชั้นในที่บรรจุไม้ ไม้ได้รับความร้อนจากรอบด้านโดยไม่สัมผัสไฟ
5	ปล่องกลาง	ก๊าซไพโรไลซิสที่เกิดขึ้นไหลเข้าปล่องกลางแล้วขึ้นสู่ด้านบน
6	ช่องเขี่ยเถ้า	ระบายเถ้าจากห้องเผาไฟ ซึ่งถ้าอุดตันจะทำให้อากาศเข้าไม่พอและอุณหภูมิตก

ทำไมแนวตั้งถึงต่างจากแนวนอน

เตาถัง 200 ลิตรที่นิยมทำกันมักวางนอน ซึ่งง่ายกว่าในการบรรจุและขนย้าย แต่มีข้อจำกัดสองข้อ

ความร้อนกระจายไม่เท่ากันระหว่างด้านบนกับด้านล่าง เพราะความร้อนลอยขึ้นตามธรรมชาติ ไม้ด้านบนจึงสุกก่อนไม้ด้านล่างเสมอ
ก๊าซที่เกิดขึ้นเดินทางในแนวนอน ซึ่งสวนทางกับแรงลอยตัวตามธรรมชาติ ต้องอาศัยแรงดูดจากปล่องมากกว่า

เตาแนวตั้งใช้แรงลอยตัวเป็นตัวช่วยแทนที่จะต้านมัน ก๊าซเดินทางขึ้นด้านบนตามธรรมชาติ และความร้อนที่วิ่งรอบถังก็ขึ้นในทิศเดียวกัน

ข้อแลกเปลี่ยนคือเตาสูงกว่าและบรรจุยากกว่า เตาสูงราวหนึ่งเมตรครึ่งรวมปล่อง จึงต้องมีที่ยืนและอาจต้องใช้อุปกรณ์ช่วยยกเมื่อบรรจุไม้

เทียบกับเตาชนิดอื่น

ชนิดเตา	ผลผลิต	ต้นทุน	ข้อสังเกต
หลุมดิน สุมกอง	8–15%	เกือบ 0	ควันมากที่สุด ไม่มีการควบคุมใด ๆ
เตาถัง 200 ลิตร วางนอน	20–28%	หลักพัน	ทำง่าย แต่ความร้อนไม่สม่ำเสมอ
เตาแนวตั้งกึ่งรีทอร์ท	25–32%	หลักหมื่น	มีฉนวนและปล่องกลาง ควบคุมได้ดีกว่า
เตาทรงกรวยม่านเปลวไฟ	22 ± 5%	หลักหมื่น	เร็วที่สุด แต่ต้องมีคนอยู่ตลอดรอบ¹
เตาเรทอร์ตสองห้อง	28–35%	หลักแสน	ผลผลิตสูงสุด แต่ท่อก๊าซต้องดูแลสม่ำเสมอ

ตัวเลขผลผลิตต้องอ่านอย่างระวัง

ช่วง 25 ถึง 32% ที่ระบุไว้สำหรับเตากึ่งรีทอร์ทเป็นค่าประมาณจากหลักการและจากเตาที่มีโครงสร้างคล้ายกัน ไม่ใช่ค่าที่วัดจากเตารุ่นนี้โดยตรง เตาแต่ละใบและคนเดินเตาแต่ละคนให้ผลต่างกันได้มาก วิธีเดียวที่จะรู้ตัวเลขของตัวเองคือชั่งไม้เข้าและชั่งถ่านออกทุกรอบ อย่างน้อยห้ารอบแรก

เตานี้เหมาะกับใคร

ครัวเรือนที่มีกิ่งไม้ประจำและอยากทำถ่านใช้เอง ขนาด 200 ลิตรพอดีกับปริมาณกิ่งจากสวนขนาดเล็กถึงกลาง
กลุ่มชุมชนที่เพิ่งเริ่ม เพราะลงทุนต่ำกว่าเตาเรทอร์ตมาก แต่ควบคุมคุณภาพได้ดีกว่าเตาถังธรรมดา
คนที่ต้องการทั้งถ่านหุงต้มและไบโอชาร์ เพราะปรับอุณหภูมิและเวลาเผาให้ได้ผลต่างกันตามต้องการ

ส่วนคนที่ต้องการผลิตเชิงพาณิชย์ระดับตันต่อเดือน ควรมองที่เตาเรทอร์ตขนาดใหญ่ตั้งแต่ต้น เพราะการเดินเตาเล็กหลายรอบมีต้นทุนแรงงานสูงกว่า

แหล่งอ้างอิง

Cornelissen, G., Pandit, N.R., Taylor, P., Pandit, B.H., Sparrevik, M., Schmidt, H.P. (2016). Emissions and Char Quality of Flame-Curtain "Kon Tiki" Kilns for Farmer-Scale Charcoal/Biochar Production. PLOS ONE 11(5): e0154617
Cornelissen, G., Sørmo, E., Anaya de la Rosa, R.K., Ladd, B. (2023). Flame curtain kilns produce biochar from dry biomass with minimal methane emissions. Science of the Total Environment 903: 166547
สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม — มาตรฐานผลิตภัณฑ์ชุมชน มผช. 657/2547 ถ่านไม้หุงต้ม · tisi.go.th

ตัวเลขทางวิศวกรรมในบทความนี้เป็นค่าประมาณจากหลักการทั่วไปและจากแบบร่างเบื้องต้น ไม่ใช่ผลการวัดจากเตาที่ผลิตจริง ค่าจริงต้องมาจากการทดสอบหน้างานของแต่ละเตา

ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง

FORGE KILN 200

เตาเผาถ่านแนวตั้งกึ่งรีทอร์ท 200 ลิตร พร้อมฉนวนและปล่องกลาง เปิดรับพรีออเดอร์

ดูรายละเอียด

เตาเผาถ่านแนวตั้งกึ่งรีทอร์ท ต่างจากเตาถังนอนและเตาปิดเต็มรูปแบบอย่างไร