ENERJİ TASARRUFU ve ENERJİ GERİ KAZANIMI SEMİNERİ

Transkript

1 ENERJİ TASARRUFU ve ENERJİ GERİ KAZANIMI SEMİNERİ HOŞGELDİNİZ Endüstride Buhar Kullanımı Buhar sanayide yaygın ve yoğun olarak kullanılmaktadır. Buhar kullanma nedenleri: Büyük ısı yükleri taşıması Yüksek sıcaklıklara ulaşılabilmesi Çok hassas sıcaklık kontrolünün sağlanabilmesi Buhar endüstride proses gereği olmazsa olmaz konumundadır 1

2 Buhar Kullanılan Yerler Fabrikalar Tekstil Kağıt Petro Kimya Gıda Temizlik Maddeleri İlaç Demir Çelik Lastik Buhar Kullanılan Yerler Oteller Hastaneler 2

3 Türkiye nin Enerji Tüketimi Sektörel Dağılım Buhar, sanayinin ana girdilerinden biridir. Buhar maliyetlerinin düşürülmesi ürün maliyetlerine etki edecektir. Kazanda üretilen buhar, çeşitli ünitelerde kullanılmakta ve yoğuşmanın sonunda kondens halinde kazana geri döndürülmektedir. 3

4 Kazanın verimi, buhar dağıtım hatlarının dizaynı ve buhar cihazlarının sağlıklı çalışıp çalışmaması enerji tasarrufu açısından önemli konulardır. Sanayide Enerji Kayıpları Ülkemizdeki endüstriyel tesisleri incelediğimizde ortaya çıkan sonuç: İşletmelerin %98 inde %10 ila %40 arasında enerji kaybı olduğudur. % 2 işletmedeki kayıplar ise % 10 un altındadır. 4

5 Sanayide Nerelerden Kayıp Var? Kazan dairesi Yanma : % 0-6 Radyasyon : % 0,3-1 Blöf : % 1-3 Baca gazı : % 4-15 Buhar tesisatları Buhar hatları : % 1-3 (Çap ve yalıtıma bağlı) Flaş buhar : % 2-10 Kondenstoplar : % 8-20 Kondensin geri döndürülmediği durumlarda kayıplar, miktara bağlı olarak değişecektir. Neler yapılabilir? Kazan dairesi Kazanda ve yakma sisteminde iyileştirme Baca gazından enerji geri kazanımı Otomatik blöf sistemi Buhar tesisatları Hat çaplarının uygun seçilmesi ve yalıtımının doğru yapılması Flaş buhar elde edilmesi ve kullanılması Kaliteli ve ünitesine uygun kondenstop seçilmesi Kondensin tamamen geri döndürülmesi. 5

6 Kazanda ve Yakma Sisteminde İyileştirme 1.1 Brulör, yanma kayıplarını asgariye indirecek şekilde seçilmeli. 1.2 Kazan içerisindeki boruların üzeri kışır kaplanmamalı. Bunu sağlamak için mutlaka yüzey blöf yapılmalı. Yanma Kayıpları Optimum yanma ile sağlanabilecek tasarruflar Karbon (C) tam olarak yanar ise; 1 kg C + 2,6 kg O 2 3,6 kg CO kcal ISI Eğer Karbon (C) tam olarak yanmaz ise; 1 kg C + 1,3 kg O 2 2,3 kg CO kcal ISI 6

7 Yanma Kayıpları Hava Fazlalık Katsayısı değerinin yanma sıcaklığına etkisi Brulör Brulör yakma havasının ısıtılması ile sağlanabilecek tasarruflar Brulör yakma havasının ısıtılması ile de kazan verimini arttırmak mümkündür. Yakma havasının her 56 o C lik artışı için kazanda yaklaşık %2 lik verim artışı sağlanır. 7

8 Brulör Brulörlerde durup kalkma dolayısıyla oluşan kayıpların önlenmesi ile sağlanabilecek tasarruflar On-off brülörlerde bütün bu kesintili çalışma kayıpları toplamı yıllık yakıt tüketiminde % 5 mertebelerine ulaşabilmektedir. NERELERDEN TASARRUF EDEBİLİRİZ? 8

9 NERELERDEN TASARRUF EDEBİLİRİZ? KAZAN OTOMASYON SİSTEMLERİ FLAŞ BUHAR GERİ KAZANIMI HIZLI PAKET SICAK SU ÜRETİM SİSTEMLERİ BUHARI SAYMAK DOĞRU PROSES TESİSATI DİZAYNI BASINÇLI HAVA TÜKETİMİNİ DÜŞÜRMEK BUHAR KALİTESİ KAZAN DAİRESİ MERKEZİ KONTROLÜ DEGAZÖR SİSTEMLERİ TRİM SİSTEMLERİ DOĞRU SU ŞARTLANDIRMA BLÖFTEN GERİ KAZANIM SİSTEMLERİ OTOMATİK BLÖF SİSTEMLERİ BACA GAZI EKONOMİZERİ OTOMATİK POMPA KONDENSTOP SİSTEMLERİ BUHAR KAÇAĞI KONTROL SİSTEMLERİ 9

10 1 ton Buharın Maliyeti Veriler Besi Suyu Sıcaklığı = 80 C Kazan Basıncı = 10 barg Kazan Kapasitesi = kg/h Kazan Verimi = 85% Yakıt = Doğalgaz Yakıtın Alt Isıl Değeri = kcal/m³ Yakıtın Fiyatı = 0,8 TL/m³ 1 ton Buharın Maliyeti 10

11 11

12 1 ton buharın maliyeti 80 o C kg 4,186 kj kcal o C = 334,88 kj/kg Kondens Buhar Kazanı Buhar 2.781,33 kj/kg Yakıt ,50 kj/m 3 12

13 1 ton Buharın Maliyeti 1 kg buharın taşıdığı 10 barg, hg = 2781,33 kj/kg (Buhar tablosundan) 80 C sıcaklığındaki suyun taşıdığı enerji, hf = 80 x 4,186 kj/kg = 334,88 kj/kg olarak hesaplanır. 1 kg buhar üretmek için gerekli enerji miktarı = 2.781,33 kj/kg 334,88 kj/kg = 2.446,45 kj/kg 1 ton buhar üretmek için gerekli enerji miktarı= 2.446,45 kj/kg x 1000 kg/ton = kj/t Doğalgaz ın alt ısıl değeri = 8250 kcal/m³ veya ,50 kj/m³ 1 ton buhar için gerekli doğalgaz miktarı = kj/t ,50 kj/m 3 = 70,84 m³/t Kazan verimi dikkate alındığında gerekli doğalgaz miktarı = 70,84 m³/t 0,85 = 83,34 m³/t 1 ton buharın maliyeti = 83,34 m³/t x 0,8 TL/m³ = 66,67 TL/t ATÖLYE ÇALIŞMASI 13

14 Atölye Çalışması Veriler Kazan dizayn basıncı : 8 bar Kazan işletme basıncı : 6 bar Kazan kapasitesi : 8000 kg/h İşletme buhar tüketimi : 6500 kg/h Kullanılan yakıt türü : Doğalgaz Kazan verimi : % 80 Kondens tankı sıcaklığı : 80 o C Degazör sıcaklığı : 102 o C Yakıt birim fiyatı : 0,8 TL/m 3 Çalışma süresi : 8 h/gün, 25 gün/ay, 12 ay/yıl Çözüm 1 kg buharın taşıdığı 6 barg, hg = 2.763,44 kj/kg (Buhar tablosundan) 80 C sıcaklığındaki suyun taşıdığı enerji, hf = 80 o C x 4,186 kj/kg = 335 kj/kg olarak hesaplanır. 1 kg buhar üretmek için gerekli enerji miktarı = 2.763,44 kj/kg 335 kj/kg = 2.428,5 kj/kg 1 ton buhar üretmek için gerekli enerji miktarı= 2.428,5 kj/kg x 1000 kg/ton = kj/t Doğalgaz ın alt ısıl değeri = 8250 kcal/m³ veya ,50 kj/m³ 1 ton buhar için gerekli doğalgaz miktarı = kj/t ,50 kj/m 3 = 70,3 m³/t Kazan verimi dikkate alındığında gerekli doğalgaz miktarı = 70,3 m³/t 0,80 = 87,9 m³/t 1 ton buharın maliyeti = 87,9 m³/t x 0,8 TL/m³ = 70,32 TL/t 14

15 Kazan Verimi Kazan borularının kireç taşı (kışır) ile kaplanmasının önlenmesi ile sağlanabilecek tasarruflar Kazan blöfü ile dışarı atılan ısının kontrolü ile sağlanabilecek tasarruflar Sıcak cidar kayıplarının önlenmesi ile sağlanabilecek tasarruflar Kazan Besi Suyu Sıcaklığının Arttırılması ile Sağlanabilecek Tasarruflar Kazan Üst Blöfü Kazan üst blöf işlemi farklı şekilde gerçekleştirilebilir: a) Manuel b) Devamlı c) Elektronik (Otomatik) 15

16 Kazan suyunda müsade edilen iletkenlik değerleri TDS Kazan tipi Maksimum TDS (ppm) Lancashire Geçişli Ekonomik Paket tip ve 3 Geçişli Ekonomik Düşük basınçlı Su borulu Orta basınçlı Su Borulu Buhar Jeneratörleri Yukarıda verilen değerler sadece tavsiye niteliğindedir. Kazan üreticisinin verdiği değer çalışma için dikkate alınmalıdır. Kazan İç Yüzey Temizliği - Kazan ısıtıcı yüzeylerinde birikir ve bir tabaka oluşturarak Isı transferini engeller Sistemin ömrünü kısaltır. - Su yüzeyinde köpük şeklinde birikir ve buhar ile taşınarak: Kontrol cihazlarının arızalanmasına Isı eşanjör yüzeylerinde birikim yapmasına Kondenstopların tıkanarak arızalanmasına neden olur. 16

17 Tabaka kalınlığı (mm) 07/04/2016 Kazan İç Yüzey Temizliği Kireç taşı kalınlığına bağlı olarak verim kaybı 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, % 10% 15% 20% Verim kaybı (%) The Yüksek effect iletkenlik of Too High değerlerinde TDS in the çalışılması boiler Yüksek iletkenlik seviyelerinde çalışılması durumunda buhar ile birlikte kazan suyunun sürüklenmesine neden olur. Isı eşanjör yüzeylerinde birikim yapmasına neden olur Kontrol vanalarının arızalanmasına neden olur Kondenstopların tıkanmasına neden olur 17

18 Düşük iletkenlik değerlerinde çalışılması Gereğinden fazla blöf yapılarak enerji kaybı olması anlamına gelir. Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Blöf Miktarının Hesaplanması: Blöf Miktarı : F x S B - F F: Besi suyu TDS değeri B: İstenilen kazan suyu TDS değeri S: Kazan kapasitesi 18

19 Kazan suyu iletkenliğinin kontrol edilmesi Günde (24 saatte) 3 defa manuel olarka blöf yapılan bir kazanda iletkenliğin (TDS) zamana göre değişimi Kazan suyu iletkenliğinin kontrol edilmesi Kazan suyunun iletkenliğini ölçerek, belirlenmiş bir ayar değerine göre kıyaslama yapar ve iletkenlik seviyesi (TDS) ayar değerinden yüksek ise açarak kazan suyunun bir kısmını dışarıya blöf eder. Sistemlerin belirli aralıklarla kalibre edilebilmesi için, kazan suyundan numune alınarak ölçülmesi gerekir. 19

20 Kazan suyu iletkenliğinin kontrol edilmesi Otomatik kontrol sistemi ile kontrollü blöf yapılan bir kazanda iletkenliğin (TDS) zamana göre değişimi Kazan suyu iletkenliğinin kontrol edilmesi Otomatik blöf sistemlerinin avantajları: Kazanda istenen iletkenlik seviyesine daha yakın bir kontrol sağlanabileceği için blöf miktarını azaltacaktır. Blöf miktarını azaltacağı için, ısı kayıplarını ve su şartlandırma maliyetlerini azaltacaktır. İletkenliğin çok yükselerek, buhar ile birlikte kazan suyunun taşınması, buhar ile direkt temastaki ürünün kirlenmesi veya kondenstopların tıkanması gibi hasarların önüne geçilmesini sağlar. Yüksek iletkenlik nedeni ile kazan ısı transfer yüzeylerinde tabaka oluşmasını engeller. Tüm bu avantajları en az gözetim ihtiyacı ile sağlar. 20

21 Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı kg/h kapasiteli, 7 bar basınçta çalışan buhar kazanında yüzey blöfü manuel olarak yapılmaktadır. Besi Suyu TDS değeri : 500 µs/cm Kazan suyu TDS değeri : 2300 µs/cm Kullanılan yakıt : Doğal Gaz Günlük çalışma süresi : 24 saat İstenilen kazan suyu TDS değeri : 5000 µs/cm Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Kazan çalışma basıncı 7 bar Doymuş buhar sıcaklığı= 170,5 o C 10,000 kg/h buhar üretimi Besi suyu iletkenlik seviyesi 500 ppm Kazanda müsade edilen max. TDS = 5000 ppm 21

22 Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Mevcut durumda manuel olarak yapılan blöf ile kazandaki iletkenlik 2300 µs/cm dir. Bu durumda yapılan blöf miktarı; 500 x = kg/h olarak hesaplanır. ( ) Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Otomatik yüzey blöf sistemi ile hedeflenen 5000µS/cm iletkenliği sağlamak için yapılaması gereken blöf miktarı; 500 x = kg/h ( ) Fazladan yapılan blöf miktarı: = kg/h 22

23 Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Gereğinden fazla yapılan blöften dolayı kayıplar Günlük Su Kaybı: kg/h x 24 = kg/gün (40 ton/gün) Suyun ton maliyeti 6 TL olduğu kabul edilerek; 40 ton/gün x 6 TL = TL/gün Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı İşletmede kg/h blöf yapılması gerekirken kg/h blöf yapılmaktadır. Manuel blöf yapılması durumunda kg/h = 0,2778 yani % 27, kg/h kazan suyunun %27,78 i dışarıya atılmaktadır. Otomatik blöf yapılması durumunda kg/h = 0,1111 yani % 11, kg/h kazan suyunun %11,11 i dışarıya atılacaktır. 23

24 Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Günlük Yakıt Kaybı: %27,78 - %11,11 = %16,7 Yani fazladan % 16,7 oranında blöf yapılmaktadır. 7 bar için yakıt tasarrufu; %16,7 x 0,19 = %3,2 Günlük yakıt tüketimi : m3(doğalgaz) x %3,2 = 578,5 m3/gün Doğalgaz tasarrufu 578,5 kg x 0,80 TL/m3 = 462,8 TL/gün Kazan basıncına göre blöften geri kazanım Kazan Basıncı (bar) Blöf miktarının % 1 düşürülmesi ile sağlanan yakıt kazanç yüzdesi 7 0, , , ,28 24

25 Kazan Üst Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Günlük Kimyasal Madde Kaybı Kimyasal madde birim fiyatı : 4,5 TL/ton su 40 ton/gün x 4,5 TL/ton = 180 TL/gün Günlük toplam tasarruf miktarı: Su + Yakıt tasarrufu + Kimyasal madde = , = 882,8 TL/gün Aylık Tasarruf miktarı: 882,8 TL x 30 gün = TL/ay Sıcak Cidar Kayıpları İzolasyonu iyi yapılmış 9000 kg/h buhar üretim kapasiteli skoç tipi veya su borulu bir kazanda, sıcak cidar kayıpları %0,3 ila %0,5 arasında olacaktır. 25

26 Kazan Besi Suyu Kazan besi suyu içerisindeki çözünmemiş gazların ayrıştırılması işlemi termik yollarla yapılır. Besi suyu sıcaklığı arttıkça bünyesindeki gazların ayrışması için kullanılan kimyasal madde miktarı düşer. Kazan Besi Suyu Kazan besi suyu sıcaklığının arttırılması ile sağlanacak tasarruflar 5000 kg/h kapasiteli, 6 bar basınçta çalışan bir tesiste, kazan besi suyu sıcaklığının 80 C den 90 C ye yükseltilmesi durumunda sağlanacak tasarruf ne kadardır? Not: İşletmenin yıllık çalışma süresi 8400 saattir. 26

27 Kazan Besi Suyu Kimyasal Madde Tasarrufu 1 ton sodyum sülfit yaklaşık : US$ Sodyum sülfitin derişiklik miktarı : %45 1 ppm çözünmüş oksijeni ayrıştırmak için 8 ppm sodyum sülfit gerekir. Besi suyu rezervini kazan içerisinde koruyabilmek için ilave 4 ppm sodyum sülfit gerekir. Kazan Besi Suyu Kimyasal madde tasarrufu 80 C besi suyu için kimyasal madde maliyeti; Çözünmüş oksijen miktarı : 3 ppm Gerekli sodyum sülfit miktarı : (3 x 8)+4 = 28 ppm Gerekli sodyum sülfit solüsyon miktarı : 28 ppm /0,45 = 62,22 ppm Yıllık Kimyasal maliyeti: 5000 kg/h x 8400 h x 62,22 ppm x1200 US$/ton = 3.135,9 US$ x

28 Kazan Besi Suyu 90 C besi suyu için kimyasal madde maliyeti; Çözünmüş oksijen miktarı : 1,6 ppm Gerekli sodyum sülfit miktarı :(1,6x8)+4 = 16,8 ppm Gerekli sodyum sülfit solüsyon miktarı : 16,8 ppm /0,45 = 37,33 ppm Yıllık Kimyasal maliyeti: 5000 kg/h x 8400 h x 37,33 ppm x 1200 US$/ton = 1.881,4 US$ x 1000 Kazan Besi Suyu Besi suyu sıcaklığının 10 o C yükseltilmesi ile yılda kimyasal maddeden sağlanan tasarruf: 3.135,9 US$ 1.881,4 US$ = 1.254,5 US$ (1254,5x3,02= TL) 28

29 ATIK ISIDAN ENERJİ GERİ KAZANIMI Atık ısıdan geri kazanım Baca gazından enerji geri kazanımı Kirli atık sıcak sudan enerji geri kazanımı 29

30 Ekonomizer Çeşitleri Sekonder devre akışkan geçiş şekline göre; - Su borulu - Duman borulu Sekonder devre sıcaklığına göre; - Normal - Yoğuşmalı Su Borulu ve Duman Borulu Ekonomizer Su Borulu Ekonomizer : Isıtılması planlanan suyun boruların içinden geçtiği ve sıcak gazların da boruların dışından geçtiği dizayndır. Isıtılacak suyun durmadan sürekli aktığı sistemlerde kullanılması önerilir. Yüksek basınçlarda dizaynı mümkündür. Duman Borulu Ekonomizer : Buhar kazanı gibi içerisinde stok su olan ve suyun içerisinde bulunan boruların içinden sıcak gazların geçtiği dizayndır. Isıtılacak suyun on/off çalıştığı zamanlarda ve düşük basınçlarda tercih edilir. 30

31 Su Borulu Ekonomizer Duman Borulu Ekonomizer 31

32 Su Borulu Ekonomizer Normal ve Yoğuşmalı Ekonomizer Normal Ekonomizer: Baca gazı sıcaklığının ekonomizer çıkışında kontrol edilerek baca gazının yoğuşmasına engel olunan ve baca gazı içindeki enerjinin bir kısmı alınan modeldir. İmalatında kazan çeliği kullanılır. Beslenen suyun sıcaklığı düşük olamaz. Yoğuşmalı Ekonomizer : Su tarafına baca gazı enerjisinin tamamı aktarılarak düşürülebilecek en düşük noktaya düşürülüp gizli ısısı da alınan ve böylece baca gazı yoğuşturulan modeldir. Yoğuşan baca gazı asit olduğundan dolayı imalatında paslanmaz çelik kullanılır ve beslenen suyun sıcaklığı yüksek olamaz. Asit için drenaja atmadan önce nötrleştirici kullanılması gereklidir. 32

33 Su Borulu ve Yoğuşmalı Ekonomizer Yoğuşturucu 316 L paslanmaz Brülör 1200ºC Nötürleştirici Baca Gazından Enerji Geri Kazanımı Baca gazı sıcaklığı ideal şartlara göre dizayn edilmiş verimli bir kazanda, üretilen buhar sıcaklığının C üstünde olur. Kazanı terk eden duman gazının sıcaklığı buhar sıcaklığından fazladır. Baca gazı sıcaklığının her 20 C düşürülmesi % 1 verim artışı demektir. 10 bar daki buharın sıcaklığı 184 C dir. Kazanda ekonomizer kullanılmadığında bu örnekteki baca gazı sıcaklığı idealde yaklaşık 234 C olması gereklidir. Yoğuşmalı bir ekonomizer kullanılarak baca gazı sıcaklığını 50 C ye kadar düşürürsek; Burada; 234 C -50 C = 184 C Yani % 9 den fazla verim artışı demektir. (Gizli ısı hariç) 33

34 Baca Gazından Enerji Geri Kazanımı 10 ton kapasiteli 10 bar basıncında bir kazanda ekonomizer kullanılması durumunda geri kazanılabilecek enerji tutarı; kg/h x % 9 x 664,5 kcal/kg = kcal/h kcal/h x 24 h x 30 gün x 0,8 TL/m³ = kcal/m³ Kirli Atık Sıcak Sudan Enerji Geri Kazanımı Tekstil fabrikalarında, yıkama, boyama ve apre gibi işlemlerde kullanılan sıcak su ya atılmakta yada arıtmaya gönderilmektedir. Bu suyun sıcaklığı ortalama ºC arasındadır. Söz konusu sıcak su bir eşanjör yardımıyla temiz soğuk suyun ısıtılmasında kullanılabilir. 34

35 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi 35

36 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kondenstop nedir? Türleri: Termodinamik Şamandralı Ters Kovalı Termostatik Seçimi: Kullanıldığı üniteye göredir Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kondenstop neden buhar kaçırır? Malzeme özelliği ve yapısı İşçilik hataları Pislik etkisiyle Zamanla meydana gelen aşınma 36

37 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Buhar kaçıran bir kondenstop yakıt kaybına neden olur. Kondenstop Kontrol Yöntemleri Sıcaklık ile Ses dinleme ile Flow Line size Göz ile Indicator Connection İletkenlik ile 37

38 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kondenstop Kontrol Sistemi Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kondestop iyi, sağlıklı çalışıyor 38

39 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kondenstop arızalı, buhar kaçırıyor Kondenstop Kontrol Sistemi 39

40 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Kontrol Cihazları Spiratec 30 Manuel Kontrol Cihazı R16C Otomatik Kontrol Cihazı Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Duyargalı kondenstopların montajı 40

41 Buhar Kaçaklarının Önlenmesi Tipik bağlantı şekli Buhar Kaçaklarının Önlenmesi 1 çapındaki kondenstop 6 bar da buhar kaçırır ise yıllık 70 ton fuel oil kaybına neden olur. Yani yıllık 70 ton x 1,34 TL/kg x 1000 = TL Fuel oil fiyatı 1.34 TL/kg (Eylül 2015) 41

42 Kondensin Geri Döndürülmesi Kondensin Geri Döndürülmesi Geri döndürülmeyen kondensle atılan enerji Enerji (yakıt) kaybı Su kaybı Suyun saflaştırılma (kimyasal) maliyeti 42

43 Kondensin geri döndürülmesi Burada anlatılan gerçek bir uygulamadan alınmıştır. Yıllık çalışma saati = 24 saat x 5.5 gün/hafta x 50 hafta= 6,600 saat Doğal gaz fiyatı = 0,8 TL/m 3 9,000 kg/h toplam üretim 4,500kg/h herbiri Kondens geri kazanım potansiyeli Kondensin tamamını döndürmek gerçekte pek mümkün değildir, genellikle %75 80 kondens dönüş oranı erişilebilir bir değerdir. Dolayısıyla 7,000 kg/h kondens dönüşünün erişilebilir olduğunu kabul ettik. kondens dönüşü 43

44 Kondens dönüşü ile sağlanacak yakıt tasarrufu Kondens buharın toplam enerjisinin yaklaşık %25 ine sahiptir. 10 o C sıcaklıktaki soğuk besi suyunun kullanılması yerine kondensin 95 o C sıcaklıkta döndürülerek kullanılması durumunda sağlanacak enerji tasarrufu: Q = Enerji miktarı (kj) m = dönen kondens miktarı_kütlesel (kg) Cp = Suyun özgül ısısı(1 kcal/kg o C veya 4.186kJ/kg C) ΔT = Sıcaklık farkı ( C) Kondens dönüşü ile sağlanacak yakıt tasarrufu 7,000 kg/h x 1 kcal/kg o C x (95-10) o C = kcal/h Kazanın %80 verimle çalıştığını varsayarsak, kcal/h enerjiyi üretmek için ihtiyaç duyacağı Doğalgaz miktarı: kcal/h = 90 m 3 /h 8250kcal/m 3 x 0,8 Yıllık tasarruf edilecek yakıt maliyeti: = 90 m 3 /h x 6600 h/yıl x 0,8 TL/m 3 = TL/yıl 44

45 Kondens dönüşü ile sağlanacak su tasarrufu Su ve atık su fiyatının 6 TL/m 3 olduğunu kabul edelim. Yıllık su tasarrufu = (7,000 kg/h x 6600 h/yıl) = m 3 x 6 TL/m 3 = TL/yıl 1000 kg/m 3 Toplam sağlanacak tasarruf miktarı: TL/yıl TL/yıl = TL/yıl (Kazanda blöf miktarının azalması ve bununla sağlanacak tasarruflar dahil edilmemiştir.) Kondens dönüş miktarınızı biliyor musunuz? m b, i b m k, i k m k = Kondens dönüş oranı i k i b = Kondens iletkenliği = soğuk besi suyu iletkenliği i M = Kazana veya degazöre beslenen su iletkenliği i M % mk = i b im i b ik x

46 Kondens dönüş miktarınızı biliyor musunuz? i k i b i M = 50 ppm = 300 ppm = 150 ppm % mk = i b im i b ik x % mk = x 100 = % Kondensin Geri Döndürülmesi Kondens kirlilik kontrol cihazı 46

47 Flaş Buhar Üretimi ve Geri Kazanımı Flaş Buhar Nedir? 47

48 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş Buhar, basınç altındaki sıcak suyun basıncının düşürülmesi ile elde edilir. İşletmede flaş buhar ile enerji geri kazanımı - Kazan Yüzey Blöf Sisteminden - Kondensten elde edilebilir. Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş Buhar Çıkışı Flaş buhar Kondens girişi Kondens Kondens Çıkışı 48

49 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş buhar miktarı 49

50 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Kazan Yüzey Blöfünden Enerji Geri Kazanımı Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Kazan blöf miktarı Buhar basıncı Flaş buhar basıncı = kg/h = 7 bar g = 0,5 bar Elde edilecek flaş buhar ile sağlanacak tasarruf miktarı nedir? 50

51 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı 7 bar daki kondensin entalpisi = 721,4 kj/kg 0,5 bar daki kondensin entalpisi = 468,3 kj/kg Enerji farkı 721,4 kj/kg 468,3 kj/kg = 253,1 kj/kg 0,5 bar da buharlaşma ısısı = 2.225,6 kj/kg Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş buhar oranı = 253,1 kj/kg = % 11,4 2225,6 kj/kg Elde edilecek flaş buhar miktarı=1111 kg/h x %11,4 =127kg/h 1 ton buharın maliyeti yaklaşık 23 US$ (Doğalgaz) Flaş buhar kullanımı ile 1 ayda sağlanacak tasarruf tutarı: 127 kg/h x 24h x 20gün x 23 US$/ton = US$

52 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Kondensten Flaş Buhar Üretimi 8 bar basınçta çalışan toplam 5600 kg/h kondens dönüşü olan bir işletmede geri dönen kondensten flaş buhar elde edilerek kullanılması durumunda sağlanacak kazanç; Buhar basıncı : 8 bar Flaş buhar basıncı : 0,5 bar 8 bar da kondensin entalpisi : 743 kj/kg 0,5 bar da kondensin entalpisi : 468,3 kj/kg 0,5 bar da buharlaşma entalpisi : 2225,6 kj/kg Açığa çıkan enerji : 274,7 kj/kg Flaş Buhar miktarı : % 12,3 Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı 52

53 Proseslerden Dönen Kondensin ve Flaş Buharın Debileri Oranı Debisel Oran Flaş Buhar (12,3%) Enerjisel oran Flaş Buhar (45%) Kondens (87,7%) Kondens (55%) Flaş Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazanımı Flaş buhar miktarı : %12,3 x kg = 688,8 kg/h Buhar maliyeti yaklaşık 23 US$/ton (Doğal gaz için) Flaş buhar kullanımı ile 1 ayda sağlanacak tasarruf tutarı: 688,8 kg/h x 24h x 20 gün x 23 US$ = US$

54 Flaş Buhar Uygulama Örnekleri Flaş Buhar Uygulama Örnekleri 54

55 Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Su kilitlenmesi 55

56 Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Su Kilitlenmesinden Kaynaklanan Sorunlar Serpantin içerisindeki kondensin donması Korozyon etkisi Koç darbesi etkisi Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Su Kilitlenmesinin Belirtileri Kondenstop sıcaklığı, buhar boru sıcaklığına göre daha düşüktür. Kontrol vanası dalgalanmaya eğimlidir. Isıtılan akışkanın sıcaklığı istenilenden farklıdır. Eşanjör yüzeyinde farklı sıcaklık katmanları oluşur. 56

57 Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Pompa-Kondenstop Uygulaması Eşanjör Verimliliği ve Eşanjörden Kondens Tahliyesi Bir ısı değiştiricisinde su 5.2 bar (g) da 160ºC de buhar ile 20ºC den 60ºC ye ısıtılmak istenmektedir. 57

58 Sistem kilitlenir mi? Buhar basıncı AG AC AE AD 0,45 bar Karşı basınç AH Su dönüş sıcaklığı Su giriş sıcaklığı AF Su çıkış sıcaklığı Kilitlenmenin oluşacağı yük yüzdesinin hesaplanması D G H : Karşı basınca eşdeğer doymuş buhar sıcaklığı : Tam yükte eşanjör buhar hacmindeki doymuş buhar sıcaklığı : Isıtılacak akışkan çıkış sıcaklığı % Eşanjör yükü = D H x 100 G H % Eşanjör yükü = 110 o C 60 o C x 100 = % o C 60 o C 58

59 Kilitlenmenin oluştuğu dönüş suyu sıcaklığının hesaplanması x T1 T2 Tx : Kilitlenmenin oluştuğu yük faktörü, örneğimizde %50 yani 0,5 : Isıtılacak akışkanın tam yükteki giriş sıcaklığı : Isıtılacak akışkanın tam yükteki çıkış sıcaklığı : Kilitlenmenin oluşacağı ısıtılacak akışkan dönüş sıcaklığı Tx = [(T2 T1)(1-x)] + T1 Tx = [(60 o C 20 o C)(1-0,5)] + 20 o C = 40 o C Bir ısı değiştiricisinde su 4 bar (g) da 152ºC de buhar ile 20ºC den 70ºC ye ısıtılmak istenmektedir. Ancak proses gereği belirli ürünler için çıkış suyu sıcaklığı 60ºC istenmektedir. Aynı eşanjörün kullanılması durumunda eşanjörde kilitlenme yükü ve sıcaklığı değişimi nasıl olacaktır? Kondens 0 bar karşı basınca tahliye ediliyor. 59

60 Sistem kilitlenmesinin analizi A AE AJ AH AD AB AC AF 1 Sistem kilitlenmesinin analizi AE AJ AH AD AC AF 2 60

61 Kondensin pompalanması_pompa tipleri Pompa kondenstop_mekanik Basınç güçlü kondens pompası_mekanik Elektrikli kondens pompası Otomatik Pompa Kondenstop DN 40 giriş DN 25 çıkış 61

62 Otomatik Pompa Kondenstop Eşanjörden kondens tahliye edilmesi için otomatik pompa kondenstop uygulanması 62

63 Basınç güçlü kondens pompası_mekanik Eşanjörden kondens tahliye edilmesi için pompa - kondenstop uygulanması 63

64 Elektrikli kondens pompası Problu seviye kontrolü Buhar Sayaçları 64

65 BAHSETMEKTE OLDUĞUNUZ MADDEYİ ÖLÇEBİLİYOR VE BİR BİRİMLE İFADE EDEBİLİYORSANIZ HAKKINDA BİRŞEY BİLİYORSUNUZ DEMEKTİR. ANCAK ÖLÇEMİYOR VE BİR BİRİMLE İFADE EDEMİYORSANIZ BİLGİNİZ ZAYIF VE YETERSİZ DEMEKTİR. LORD KELVİN Buhar Sayaçlarının Önemi Tesisin verimliliği Enerji verimliliği Prosesin kontrolü Buhar maliyeti 65

66 Buhar Sayacı Seçimindeki Kriterler Buhar yük oranı Hassasiyet Ölçülen veya okunan değer hassasiyeti Tam ölçü aralık hassasiyeti (FSD) Montaj mesafesi Tekrar edebilme özelliği Buhar Sayacı Seçimindeki Kriterler - Buhar Yük Oranı Buhar Yük Oranı = Max. Buhar Yükü Min. Buhar Yükü 66

67 Buhar Sayacı Seçimindeki Kriterler Hassasiyet Ölçülen veya okunan değer hassasiyeti Tam ölçü aralık hassasiyeti (FSD) Hata aralığı 67

68 Basınç Kompanzasyonu Yandaki grafiğe göre 5 bar a göre set (ayar) edilen orifice plate tipi bir buhar sayacından geçen buharın basıncının 4,2 bar a düşmesi durumunda sayaç gerçek debinin % 7 altında bir deger okuyacaktır. Buhar Sayacı Tipleri Orifis plakalı sayaçlar Vortex sayaçlar Değişken kesitli, açısal ölçümlü sayaçlar (Spiraflo) Değişken kesitli yer değişim miktarı ölçümlü sayaçlar (TVA) Değişken kesitli basınç fark ölçümlü sayaçlar (Gilflo - ILVA) 68

69 Orifis Plakası Çalışma Prensibi 69

70 Özellikleri Buhar yük oranı düşüktür. Montajı için gerekli mesafe fazladır. Aşınma özelliği fazladır. Akışkanda basınç düşümü yaratır. Buhar yük oranı (Q max /Q min ) = 4:1 Hassasiyet = ±%3 Giriş serbest boru uzunluğu = D Çıkış serbest boru uzunluğu = 5 D 70

71 Vortex Çalışma Prensibi 71

72 Kapasite Buhar yük oranı (Qmax/Qmin) = 12:1 Hassasiyet = ±% 1 Giriş serbest boru uzunluğu = D Çıkış serbest boru uzunluğu = 10 D TVA Target Buhar Sayaçları 72

73 Çalışma Prensibi Çalışma Prensibi 73

74 Özellikleri Buhar yük oranı (Qmax/Qmin) = 50:1 Hassasiyet = ±% 2 Giriş serbest boru uzunluğu = 6 D Çıkış serbest boru uzunluğu = 3 D Montaj Şekilleri 74

75 Geleneksel sistem Kompakt TVA In Line Variable Area tipi buhar sayacı 75

76 Çalışma Prensibi Buhar yük oranı (Qmax/Qmin) = 100:1 Hassasiyet = %1 Giriş serbest boru uzunluğu = 6 D Çıkış serbest boru uzunluğu = 3 D 76

77 DOĞRU UYGULAMA ÖRNEKLERİ Doğru uygulama örnekleri Separatör Buhar sayacı öncesinde neden separatör kullanılmalıdır? Buhar içerisindeki su zerrecikleri nedeni ile oluşacak okuma hatalarını önlemek için Kazandan su sürüklenmeleri nedeni ile oluşabilecek koç darbelerinden cihazları korumak için 77

78 Doğru uygulama örnekleri Separatör Genellikle kazanda üretilen buharın kuruluğu %92 ila%95 arasındadır. %93 kuruluktaki gerçek değer %100 kuru kabul edilerek yapılan okuma 2000kg/h 1929kg/h -3.5% 2000kW 2043kW +2.2% Okuma hatası Separatör kullanımı ile buharın kuruluğu %99 a kadar yükseltilebilecektir. Doğru uygulama örnekleri Montaj mesafesi Montaj mesafesi Sayaç öncesi Sayaç sonrası Buhar sayacı öncesi ve sonrasındaki düz boru mesafeleri; Öncesindeki ekipman ve dirseklere Sayacın tipine bağlıdır. 78

79 Doğru uygulama örnekleri Montaj mesafesi D = Boru çapı 90 o dirsek Çift dirsek Basınç düşürme vanası Doğru uygulama örnekleri Montaj mesafesi Sayaç tipi Montaj mesafesi * ILVA TVA Türbin Vortex Orifice Plakası 6D önce /3D sonra 6D önce /3D sonra 10D önce /5D sonra 15D önce /5D sonra 20D önce /5D sonra *Sayaç öncesindeki mesafe sadece 1 adet 90 o dirsek için geçerlidir. 79

80 Doğru uygulama örnekleri Doğru montaj Separatör Pislik tutucu 6D 3D Çek vana Doğru uygulama örnekleri Montaj için yeterli serbest boru mesafesinin olduğundan emin olun Buharın yüksek kalitede (kuru) olduğundan emin olun Separatör kullanımı tavsiye edilir Akış yönünün doğru olduğundan emin olun Sayacın öncesindeki redüksiyonun konsantrik olduğundan emin olun Üretici firmanın montaj ve devreye alma talimatlarına uyunuz 80

81 Buhar Sayacı Montaj Şeması Sayaç Tiplerinin Karşılaştırılması Sayaç tipleri Buhar yük oranı Hassasiyet Montaj mesafesi Orifice Plate 4:1 ± % D Vortex 12:1 ± % D Target Buhar Sayacı 50:1 ± % 2 6 D In Line Variable Area 100:1 ± % 1 6 D 81

82 Sayaç Okuma Üniteleri M750 Anlık ve toplam debi alma Buhar ve diğer gazlarda kullanılabilme Yoğunluğu sabit olan akışkanlara uygun Pano montajına uygun M850 Ekrandan izlenebilen grafik okuma Debi, basınç ve sıcaklık okuma Yoğunluk kompanzasyonlu Basınç ve sıcaklık alarmı Duvara montaj 4-20 ma sinyal çıkışı Röle çıkışı Modbus (RS485) iletişim ilavesi Yalıtım Kazan, besi suyu tankı, buhar ve kondens boruları ile vanalar yalıtılmalıdır. Ülkemizde genellikle vanaların yalıtımı yapılmamaktadır. Bir vananın yüzeyinden oluşacak ısı kayıpları, aynı çaptaki borunun 1,2 m uzunluğundaki ısı kayıplarına eşit kabul edilir. 82

83 Sonuç Buhar kazanın verimini ölçmek için buhar sayacı kullanılmalıdır. Kazanlarda yüzey blöfü mutlaka yapılmalıdır ve tercihen otomatik sistem kullanılmalıdır. Kondensin tamamı geri döndürülmelidir. Kondenstopların kontrolü sık sık yapılarak buhar kaçakları önlenmelidir. Flaş buhar üretilerek enerji kaybı önlenmelidir. Isı kayıplarını önlemek için yalıtıma önem verilmelidir. Atık ısıdan enerji geri kazanımı sağlanmalıdır. 83