MAKALELER / Kazanlarda Enerji Verimliliği





Kazanlarda Enerji Verimliliği

1—Kazanlarda yetersiz oksijen so nucu karbonun karbondioksite dönüşemeden, karbonmonoksit halinde kalmasıyla kaybedilen enerji miktarı %70 mertebesinde olmaktadır.

2--Mükemmel yanmanın sağlanması için, genel bir kural olarak yakıta verilen hava belirli oranda artırılmaktadır. Buna hava fazlalık katsayısı denilmektedir.

3--Yakıt cinsine bağlı olarak değişen bu katsayının gereğinden az olması halinde karbonmonoksit oluşmakta, üretilen enerji azalmakta, islilik başlamakta, yanma verimi düşmekte, söz konusu hava fazlalık katsayısının gereğinden fazla olması halinde ise Yakıt içerisindeki Karbonmonoksit azalırken, yanmaya iştirak etmeyen kükürtün yanmasıyla ortaya çıkan hava ocakta ısıtılarak bacadan atılmakta, yanma bozulmakta, yanma verimi düşmektedir.

4--Bu nedenle, işletme sırasında yanmanın optimizasyonu için baca gazı analizörleri yardımıyla, baca gazı bileşenleri kolayca elde edilip değerlendirebilmekte, brülör ve kazanlara anında müdahale edilebilmektedir. Baca Gazı Bileşenleri Şunlardır:

4.1-- Oksijen : Baca gazları içerisinde Yakıt cinsine ve hava fazlalık katsayısına bağlı olarak, karbonmonoksit oluşumuna neden olmayacak şekilde, oksijen oranının mümkün olduğunca düşük olması istenir. Doğalgazda %2-3, sıvı yakıtta %3-4, katı yakıtta %5-6 oksijen oranı baca gazı analizleri için ideal değerler olarak kabul edilmektedir.

4.2—Karbonmonoksit: Yakıta verilen oksijen artırılarak, yada diğer bir deyişle eksik yanma tamamlanmak suretiyle karbonmonoksit mutlaka karbondioksite dönüştürülmelidir. Baca gazı analizlerinde karbonmonoksit miktarı 100 ppm değerine kadar normal kabul edilebilmektedir.

4.3—Karbondioksit :Yakıt cinsine bağlı olarak karbondioksitin baca gazları içerisinde yüksek oranda bulunması tercih nedeni olmaktadır. Doğalgazda %11, sıvı yakıtta %14, katı yakıtta %14 karbondioksit değerleri, baca gazı analizleri için uygun mertebeler olarak söylenebilmektedir.Öte yandan karbondioksit küresel ısınmada sera etkisiyle başlıca sorumlulardan biri kabul edilmektedir.

4.4—Kükürtdioksit: Brülör ve kazanda alınacak önlemlerle ilgisi olmayan bu gaz, ancak düşük kükürtlü yakıtlarla baca gazlarında azaltabilmektedir. Doğalgaz kullanımında, baca gazında "0" olan kükürtdioksit değeri, %0,5 kükürt ihtiva eden ithal kömür kullanıldığında, baca gazlarında 150-200 ppm değerlerinde oluşabilmektedir. Kükürtdioksitin, baca gazlarında, düşük sıcaklıklarda, su buharı ile birleşerek sülfirik asite dönüştüğü ve kazanlarda tahribatlara neden olduğu bilinmektedir.

 4.5-- Azotoksitler (NOX): Yakıt cinsine bağlı olarak, ocağa verilen havanın fazlalık katsayısı ile ocak dizaynından kaynaklanan nedenlerle oluşan azotoksitler, çevre açısından emisyon kabul edilmektedir. Yakıt hava ayarının elverdiği oran dışında azotoksitlere müdahale imkanı bulunmamakta, kazan alımı sırasında dikkate alınması gereken bir parametre olarak değerlendirilmektedir. Günümüzde

a)- Düşük Ocak Yükü  , b)-Baca Gazları Resirkülasyon Sistemi , c)-Düşük NOX Brülörleri azotoksitlerle mücadelede etkin yöntemler olarak kabul edilmektedir.

5--Baca Gazı Sıcaklığı (T):

Baca gazı sıcaklıklarında düşülebilecek minimum değerler, baca gazlarının yoğuşma (çiğlenme) sıcaklığı, ayrıca yakıttaki kükürt (S) dolayısıyla baca gazındaki kükürt dioksit (SO2 ) ile ilgilidir. Baca gazları içerisindeki kükürt dioksit (SO2 ), su buharı (H2O) ile düşük sıcaklıklarda reaksiyona girerek sülfirik asit (H2SO4 ) oluşturmakta, bunun sonucu olarak da kazanlarda korozyonla istenmeyen tahribatlar meydana gelmektedir. Bu nedenle, içerisinde yoğuşmaya izin verilmeyen normal çelik kazanlarda:

5.1--doğalgaz kullanımında 130-150 °C,

5.2--katı ve sıvı yakıt kullanımında 130-175 °C lik baca gazı sıcaklıkları uygun değerler olarak kabul edilebilmektedir.

5.3--Yüksek baca gazı sıcaklıklarında brülör ve kazana mutlaka müdahale edilmeli, kısmen kapasite düşürülerek veya kazan borularına türbülatörler ilave edilerek, baca gazı sıcaklığının düşürülmesi yoluna gidilmelidir.

5.3.1--Her 20 °C baca gazı sıcaklık düşümü, verimde %1 artışa neden olmaktadır.

6--Su Buharı (H2O),Kondenzasyon:Baca gazları içinde atılan su buharının bacada yoğuşması sonucu yaptığı çöküntü ve tahribatların neden olduğu kazalar olabilmektedir.Örnek olarak 20 000 Kcal/h kapasiteli bir kombi tam kapasitede 4.0 kg/h su buharı üretmektedir.

6.1—Su buharı Normal çelik kazanlarda enerji kaybı meydana getirmektedir. Alt ısıl değer baz alındığında, yakıt olarak, metan (CH4) kökenli doğalgazda bu fark %11, hidrojende %18.5 mertebelerinde olmaktadır.

6.2--Yeni teknoloji ürünü kondenzasyonlu (yoğuşmalı) doğalgaz kazanlarında ise kazan içinde veya kazana entegre yoğuşturucuda, baca gazlarında bulunan su buharının yoğuşmasına izin verilmekte ve bu maksatla sistem dönüş suyu yoğuşturucudan geçirilerek, baca gazı sıcaklıkları doğalgaz için baca gazı çiğlenme sıcaklığı olan 55ºC’ye kadar düşürülmekte, soğuyan baca gazının ısısına ek olarak, yoğuşan suyun gizli ısısı da kazan içindeki akışkana transfer edilmekte, yoğuşan su miktarına bağlı olarak normal kazanlara oranla %10-15 verim artışı sağlanabilmektedir.

6.3--Alt ısıl değer esas alındığında yoğuşmalı kazan verimleri günümüzde %100’den büyük ifadelerle anılmaktadır. Ancak üst ısıl değere göre sözkonusu verim her zaman %100’den küçüktür.

7—Kazan Verimleri:

7.1--TS.4041’de kazan radyasyon kayıpları, kapasite ve yakıt cinsine bağlı olarak  %0.7-3.0 arasında verilmektedir. Baca gazında is ve kurum ile küldeki yanmamış karbon (C) dikkate alındığında, yaklaşık kazan verimini belirlerken yanma veriminden radyasyon ve kül kayıpları olarak düşülmesi gereken miktar, yaklaşık olarak, doğalgazda %1, fuel-oil-de %2-3, kömürde ise %4-5 olarak kabul edilmektedir.

7.2--İşletmede yanmanın optimizasyonu ile verimin yüksek tutulması ive enerji ekonomisi için  Baca gazı analizörü  kullanılmalıdır.

8--Yakma Sistemleri:

8.1--Yakıt tüketimin büyük değerlere ulaştığı büyük kapasiteli kazanlarda, verimin kontrolu daha büyük önem arz etmekte ve bu iş için tam otomatik mikro modülasyonlu yakma yönetim ve oksijen trim kontrol sistemleri geliştirilmiş bulunmaktadır.

8.2—Bu sistem ile baca analizleri sürekli ve otomatik olarak yapılmakta, (O2 ), (CO2 ), (CO) ve baca gazı sıcaklığı gibi baca gazı parametreleri ile yanma verimi sürekli izlenmekte,

8.3-Yakıt karakterinde ve atmosferik şartlarda olabilecek değişikliklerin önceden ayarlanmış parametrelere etkisi sistemin yakıt/hava ayarına otomatik müdahalesi ile önlenebilmekte,

8.4--frekans konvertörlü brülör fanları ile eşgüdümlü çalışarak fan enerji tüketiminden tasarruf sağlanmakta, hassas ve oransal kontrol ile tam yanma sonucu sistem verimi yükseltilmekte ve yakıt tasarrufu sağlanmakta,

8.5--Sistem otomatik kalibrasyon ve hata tespitine imkan vermekte ve bina otomasyon sistemlerine de entegre edilebilmektedir.  

9-- Kazanlarda hava kaçaklarının önlenebilmesi için ön duman kapakları contalı ve tam sızdırmaz olmalı, kapandığında tüm kapak profili kazana düzgün bir şekil de basmalıdır.  

9.1--Brülör bağlantı flanşı contalı ve muntazam olmalı, gözetleme deliği kullanım dışında mut laka kapanabilir olmalıdır.  

9.2--Patlama kapakları kasıntılı olmamalı, contalı ve tam olarak kapanabilmelidir.

10-- Otomatik baca kapatma klapesi tesisi düşünüldüğünden büyük olmamalıdır.

11--- Kazan, brülör kapasiteleri, baca kesitleri gereğinden büyük seçilmemelidir.Sadece hesap edildiği kadar olmalıdır.

12--Çift kademeli veya modülasyonlu brülörler kullanılmak suretiyle, brülörlerin yıllık sezonda devrede kalma süresi artırılmalıdır.

13--Karıştırıcı vanalarla yapılan otomatik kontrolda,80-90°C gibi sabit bir kazan suyu sıcaklığı yerine, karışım suyundan +5°C gibi bir değer fazlasıyla, değişken kazan suyu sıcaklığı tercih edilmelidir.

14-- Kazan Bacalarında Meydana Gelen Enerji  Kayıpları;

14.1--Baca gazı sıcaklığı arttıkça baca kayıpları artmaktadır. Bundan dolayı baca gazının yüksek olması durumunda baca gazı ısısından faydalanmak gerekir. Ancak burada sınırlayıcı bir faktör vardır.

14.2--Çıkışta baca gazı sıcaklığının 130 0C’nin altına düşmemesi gerekir. Gaz sıcaklığı bu sıcaklığın altına düşmesi durumunda baca gazı içerisindeki su buharı yoğuşur ve SO’lerle birleşerek kükürt asitleri oluştururlar.

14.2—Bu asitlerde baca elemanlarında korozyona neden olur. Bundan dolayı baca gazı ısısından faydalanılması durumunda çıkışta baca gazı sıcaklığının 130 0C’nin üzerinde (180-220 0C) olmasına özen gösterilmelidir.Baca gazı ısısından yaralanılarak işletmenin sıcak su ihtiyacı karşılanabilir.

 

14.3--Doğalgazlı Kazanların Özellikleri aşağıda ifade edilmiştir:

1--Hava ile çok iyi karışabilmesi yanma verimliliğinin yüksek olmasıdır.Kazan verimleri yüksektir. 

2--Alev boyu fuel-oil ve kömüre göre daha kısadır,yanmayı tamamlamak için gereken zamanda daha kısadır.Böylece daha küçük kazanlar kullanılarak maliyet azalır.

3--Katı ve sıvı yakıtlarda baca gazları kükürt içerdiği için baca gazlarının suyun yoğuşma noktasına kadar

soğutulması ve böylece suyun gizli ısısından faydalanılması imkanı yoktur.

4--Kısaca katı ve sıvı yakıt kullanan yakıtlı kazanlarda ekonomizer kullanılması zordur.

5-- Doğalgazlı Kazan baca çıkışına  Ekonomizer ilave ederek doğal gazın baca gazı sıcaklığı          

56 °C’ye kadar indirilebilir.Ve bu ısı ile proses sıcak suyu yada kullanma sıcak suyu için sıcak su üretimi yapabilir.yada bu baca gazı atık ısısından bina ısıtmasında kullanılabilir.

 6--Örneğin 1MW gücündeki bir kazan bacasında baca sıcaklı 200 0C ve baca debisinin yaklaşık 2200 kg/h dır.

6.1--Fuel-oil için minimum baca gazı sıcaklığı 185°C olduğu düşünülürse bu durumda 15 C’lik bir sıcaklık farkı ile saatte yaklaşık 280 kg suyu 150C den 450 C ye kadar ısıtmak mümkündür.

6.2--Bu miktar sıcak su tesisin sıcak su ihtiyacını çok rahat karşılar. Ancak bu durumuma yeterince dikkat edilmediğinden baca enerjisi birçok tesiste atmosfere atılmaktadır.Bacadan atılan ısıdan faydalanılarak, kazan giriş havasının ısıtılması, tesisin sıcak su ihtiyacının karşılanması veya sanayi tesislerinde çeşitli proseslerin enerji ihtiyacı karşılanabilir. Ayrıca baca gazı atık ısısı ; ısı pompaları içinde  çok iyi bir kaynak olabilir

7-- Kazanlarda verimin yüksek tutulabilmesi için büyük tesislerde yıllık ortalama verimde kayba uğramamak için sürekli, küçük tesislerde periyodik olarak baca gazı analizörü kullanma alışkanlığı kazanılmalıdır.Çeşitli firmaların baca gazı analizörleri mevcuttur.Örneğin testo vs.




Makalenin İzlenme Sayısı : 176

Eklenme Tarihi : 21.10.2021

Önceki sayfaya geri dön.