BÖLÜM 1 KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİNİN ARTTIRILMASI

Transkript

1 BÖLÜM 1 KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİNİN ARTTIRILMASI Genel olarak kazanları,bir yakıttaki enerjiyi ısı şeklinde açığa çıkartarak oluşan ısı enerjisini bir akışkana verecek şekilde imal edilmiş ve basınç altında çalışan kapalı bir kap olarak tanımlayabiliriz. Kazanlar konutlarda ısınma için kullanılabildiği gibi enerji gereksinimi olan birçok sanayi dalında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Kazanlarda üretilen buhar,sanayi proseslerinde doğrudan ısı enerjisi olarak pişirme, kurutma gibi işlerde ve buhar makineleri veya türbinlerde harekete dönüştürülerek mekanik enerji olarak birçok alanda kullanılmaktadır. Kullanım ihtiyaçlarına göre çok değişik türlerde üretilen kazanlar,ilk yatırım ve işletme giderleri bakımından oldukça pahalı enerji üreteçleridir.bu nedenle,amaca uygun kazan seçilmeli,işletilmesinde ve bakımında gerekli özen gösterilmelidir. 1.1.Kazan Tipleri Sıcak su sağlamadan gelişmiş büyük su borulu tipleri vasıtasıyla güç üretimine kadar geniş bir alanda kullanılan kazanlar; kullanılan yakıtın cinsine,yakıtın yakıldığı ocağın cinsine, ürettikleri akışkanın cinsine, çalışma basıncına, yapım tarzına ve imalat malzemesi cinsine göre çok değişik şekilde sınıflandırılabilir. Aşağıda bazı kazan tipleri hakkında kısa bilgiler verilmiştir Yatay Kazanlar Bu tip kazanlarda su ve yanma bölgesi dıştaki silindir muhafaza ile çevrilidir. Beş tipi mevcuttur; 1.Çift alev borulu kazanlar 2.Ekonomik kazanlar

2 3.Paket kazanlar 4.Termal depolu kazanlar 5.Lokomotif kazanlar Çift Alev Borulu Kazanlar Bu kazanlar tuğla duvar üzerine sabitleştirilmiştir.iki adet alev borusu vardır.bunlar mekanik ızgaralı veya brülörlü olabilir.(şekil 1.1) Gazlar iki alev borusundan kazanın cidar kısmına geçer,buradan bir iniş borusu vasıtasıyla su bölgesinin alt tarafındaki tuğlalı bölgeye iner ve tuğla arasından kazanın önüne doğru devam eder,sonra gazlar kazanın iki yan tarafındaki akış bölgelerinden geçerek hava akımı kontrollü damper vasıtasıyla bacaya girer. Isı transferinin %75 i taban akışından önce alev borularında olmaktadır.bir miktar ısı transferi de taban ve yan akışlarda olmaktadır. Çift alev borulu kazanlar 5500 kg/h debi ve 3 GCal/h e kadar olan ısı ihtiyaçlarında kullanılmaktadır. Bu tip kazanlar geniş olmaları nedeniyle kolaylıkla ve sağlıklı bir şekilde temizlenebilir.

3 Değişken buhar yüklerine karşı dayanıklı bir yapıya sahiptir. Isınma yüzeyinin nispeten yetersiz olması nedeniyle baca gazının çıkış sıcaklığı yüksek olmaktadır,bu atık ısıdan ekonomizer kurulması suretiyle faydalanmak mümkündür. Bu tip kazanlarda kızdırıcılar da kullanılabilir. Katı yakacaklar kullanıldığında bu tip kazanların ısıl verimleri %65-70,mekanik yükleme halinde %80,sıvı yakıt kullanılması durumunda ve besleme suyu veya giriş havası ısıtılarak kullanıldığında ise %85 e kadar çıkabilmektedir

4 Ekonomik Kazanlar Küçük ve orta büyüklükteki işletmelerin buhar ihtiyacı için çok kullanılan bir kazan çeşididir. İlk olarak gemiler için geliştirilmiştir. Ekonomik kazanlarda yatay bir silindirik muhafaza bulunur. Eski tuğlalı tip ekonomik kazanlarda taban ve yanlarda gaz akışı mevcut olmasına rağmen, modern kazanlarda dizayn değişikliği yapılmış ve taban ve yan akışlar iptal edilmiştir.bu tip kazanlarda, sıcak gaz, alev borularından kazanın arkasına doğru geçer ve çoğunlukla ateş tuğlası ile çevrilmiş olan çelik bir yanma odasına girer.eğer bu oda su ile çevriliyse kazana wetback,yanma odası kazan su bölgesinin dışında ve kazanın arkasında ayrı bir yerde tesis edilmişse bu kazana da dryback denir. İki geçişli kazanlarda,yanma odasından çıkan gazlar,su seviyesinin aşağısına yerleştirilmiş olan duman borularından geçerek kazanın ön kısmına dönerek dumanlığa girer ve oradan bacaya geçer. Bununla birlikte eğer kazanın arkasına giden gazlar ikinci bir duman borusu gurubundan geçerek bacaya çıkarsa,bu kazanlara da üç geçişli kazanlar denir. Dolayısıyla bir ekonomik kazan dryback, wetback,iki veya üç geçişli olabilmektedir.(şekil 1.2a-1.2b)

5 İki geçişli ekonomik kazanların verimleri katı yakıt kullanıldığı zaman %80,sıvı yakıtlar kullanıldığında %84,gaz yakıtlarda ise %86 ya kadar çıkabilmektedir.

6 Paket Kazanlar Paket kazanlar oldukça verimli kazanlar olup ekonomik kazanların geliştirilmiş bir tipidir. Bu tip kazanlar iki,üç veya dört geçişli olabilmektedir. İki veya dört geçişli olanlarda çıkış gazları kazanın önünden,üç geçişli olanlarda ise arka tarafından bacaya verilmektedir.(şekil 1.3) Çoğunlukla yakıt olarak fueloil kullanılır. Su ve fueloil için besleme pompaları, fueloil ısıtıcıları ve kontrol panosu gibi yan ekipmanların hepsi aynı şasi üzerine oturtulmuştur. Paket kazanlar 500 kg/h debi ve 0.25 GCal/h deki ısı ihtiyaçlarından kg/h debi ve 17 GCal/h e kadar olan ısı ihtiyaçlarında kullanılmaktadır.3 geçişli paket kazanlarda en çok kullanılan yakıt olan fueloil kullanıldığında verim %90 civarındadır Termal Depolu Kazanlar Esasında ekonomik tip kazan olmasına rağmen daha büyük boyutlu, derinliği daha fazla ve su bölgesi alev borularının üzerindedir.(şekil 1.4)

7 Su çalışma seviyesi,diğer silindirik tip kazanların kabul edilebilir çalışma sınırından daha geniş aralıklardadır. Düşük kapasitede çalıştığı zamanlarda bile ateşleme oranı oldukça dengelidir. Düşük buhar istendiği durumlarda su seviyesi yükselir ve ısı depolanır. Yüksek ısı çekildiği durumlarda ise ortalama üretim ısısıyla birlikte,depolanmış olan ısıya bağlı olarak buhar sisteme gönderilir ve kazandaki su seviyesi düşer Lokomotif Kazanlar Lokomotif kazanların ilk modelleri demir yollarında denenmiştir. Bu tip kazanların buhar kapasiteleri oldukça düşüktür. Yatay silindirik bir dış muhafaza içerisinde,yanma bölgesinden dumanlığa kadar uzanan duman borularından oluşmaktadır. Duman kazan boyunca bu borulardan geçer ve bacaya gider. (Şekil 1.5)

8 Bu tip kazanlarda yanma bölgesi küllüğün üzerindedir ve etrafı su ile çevrilidir. Dar duman borularının yüzey alanlarının suyla teması direkt olduğundan bu tip kazanlar oldukça verimlidir. Bununla beraber duman borularının oldukça fazla sayıda olmaları ve su altında çok yer kapladıkları için buhar üretimi esnasında duman borularının küçük bir kısmı su seviyesinin üzerinde kalır. Sonuç olarak da yaş buhar elde edilir Su Borulu Kazanlar Su borulu kazanlar 9000 kg/h debi ve 17 bar dan yüksek olmayan basınçtaki buhar ihtiyaçlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Günümüzde 24 bar, 340 C ve kg/h in üzerinde buhar üretebilen, güçlü, modern tip kazanlar yapılabilmektedir. Böyle kazanlar çok büyük olmayan fabrikalarda güç ihtiyacını karşılayabilirler. Su borulu kazanlar yüksek sıcaklıktaki büyük buhar üretimleri ile güç üretimi veya bazı prosesler için halen tercih edilmektedirler. Yüksek çalışma basınçları ve artan ihtiyaçlar için silindirik tipteki kazanların çok sağlam bir yapıda yapılmış olmaları gereklidir. Bu gereksinim dolayısıyla radyasyon ve konveksiyonla ısıtılan borular içerisinden su sirkülasyonu sağlanmış olan su borulu kazanlar kullanılmaktadır. ( Şekil 1.6)

9 Bir su borulu kazanda mekanik ızgaralı katı yakıt, toz yakıt, sıvı yakıt veya gaz brülörü ile ateşleme olabilir. Bununla birlikte, mekanik ızgaralı ocaklar, büyük tip kazanlar için pek uygun değildir, çünkü büyük kazanlarda ocak bölümü çok büyük yer kaplar. Su borulu kazanların alev ve duman boruları refraktör yapı veya tuğla ile ısıl yalıtımı yapılmış ve metal kaplama ile çevrilmiş bir gövde içerisindedir. Kazandaki radyant su boruları alevle karşı karşıyadır. Konveksiyon boruları olarak adlandırılan diğer borular genellikle kazanın yan bölümlerinde gruplanır. Az eğimli su borulu kazanlarda su sirkülasyonunun kötü olması nedeniyle, özellikle buhar kapasitesi artınca bu kazanlarda bazı problemler ortaya çıkar. Bu problemlerden en önemlisi, buharın depoya kadar sürüklenmeyerek, az eğimli borular içerisinde buhar cepleri oluşturmasıdır. Buharın suya göre kötü bir iletken olması nedeniyle boru malzemesinin sıcaklığı artar ve borular çok kısa zamanda tahrip olur. Bu yüzden buhar yükü 60 kg/m 2 h değerini aşan su borulu kazanlar su- buhar sirkülasyonunu artırmak için dik borulu olarak imal edilir. Dik su borulu kazanlarda üstteki depodan başka, birde altta daha küçük çaplı depo bulunur. Bu depolar dik veya dike yakın borular ile birbiriyle irtibatlıdır. Kazanın nispeten soğuk kısmında bulunan borular iniş boruları adını alır ve su üstteki depodan aşağıdaki depoya gelir. Çıkış boruları dediğimiz kazanın

10 daha sıcak bölgesindeki borulardan ise buhar su karışımı alttaki depodan üstteki depoya yükselir. Kullanma yerlerine ve buhar kapasitelerine göre bu kazanlar çok değişik şekilde yapılır. Bunlar deponun yerleştiriliş şekli ve sayılarına göre 2, 3, 4 ve 5 depolu olarak adlandırılmaktadır. Ekonomizerli su borulu kazanlarda katı yakıt kullanıldığı hallerde verimleri % 88, sıvı yakıt kullanıldığında ise % 90 civarındadır Cebri Su Sirkülasyonlu Kazanlar Bazen su borulu kazanlarda, suyun normalden çok daha hızlı sirküle edilmesi istenir. Böyle durumlar için su borulu kazanlardan bazıları bir cebri su sirkülasyaon pompasıyla takviye edilmiştir. Bu pompalar vasıtasıyla yapılan sirkülasyonla kazan kapasitesine de bağlı olarak tabii sirkülasyona göre buhar talebinin 20 katını bulan oranlara ulaşılabilir Dökme Dilimli Kazanlar Dökme dilimli kazanlar genellikle kalorifer tesisatlarında küçük sanayide sıcak su ve alçak basınçlı buhar üretimi için kullanılır. Buhar üretiminde 2 bar, sıcak su üretiminde ise 3 bar basınca kadar imal edilirler. Bu tip kazanlar sistemin ısı ihtiyacına göre dökme çelikli içi boş bölümlerden imal edilirler. Kazan içindeki döküm radyatörler sisteme dağıtılan sıcak suyu muhafaza ederler. Yakıttan suya ısı transferi bu bölgede olmaktadır. Kazan içine yerleştirilmiş olan radyatör demetleri yakıttan açığa çıkan enerjiyle ısıtılarak ısı transferi gerçekleştirilir. Daha sonra sıcak gazlar profildeki iç duman boruları vasıtasıyla bacaya geçerler (Şekil 1.7).

11 Standart dilimler halinde dökülen parçalar kullanma yerlerinde kolayca monte edilebilir şekildedir. Bu tip kazanlar profiller halinde taşınabildikleri için özellikle yerleşimin güç olduğu yerlerde kullanılışlıdır. Bu kazanlarda fuel oil, doğal gaz veya katı yakıtlar kullanılabilir Kazanların Verimli Çalıştırılması Kazan seçimi yapılırken işletmenin yıllık, aylık ve günlük bazda halihazırdaki buhar ihtiyaçlarının bilinmesi ve yakın gelecekte olabilecek yük durumlarının göz önüne alınması gereklidir. Bu durumda kazan seçiminde daha kolay ve daha isabetli kararlar verilebilecektir. Kullanılan kazanlar mümkün olduğunca maksimum talebi karşılayacak yanma oranında çalıştırılmalıdır.

12 Kazandaki buhar basıncının düşürülmesi ile yakıt faturasında % 1-2 lik bir tasarruf sağlayabilmektedir. Bu amaçla kazanlar, prosesteki ihtiyaç göz önüne alınmak kaydıyla, kendi orijinal çalışma basınçlarının altında çalıştırılabilirler. Bu tasarrufların bir kısmı baca gazı sıcaklığının düşmesi ve bununla birlikte oluşan kazan verimindeki artıştan dolayıdır. Kazan yüzeyinden olan ısı kayıpları da basıncın düşürülmesiyle orantılı olarak bir miktar düşecektir. Kazanın çalışma basıncında sağlanan düşme ile verimde sağlanabilecek artış Şekil 1.8 de gösterilmiştir.

13 1.3. Kazan Verimini Etkileyen Faktörler Kazan verimini etkileyen faktörler aşağıdaki başlıklar altında incelenebilir: 1. Eksik Yanma 8. Kazan Yükü 2. Su Buharındaki Isı 9. Kazan Yüzeyinden Olan Isı Kayıpları 3. Kuru Baca Gazındaki Isı 10. Blöfteki Isı 4. Fazla Hava 11. Besi Suyu Sıcaklığı 5. Baca Gazı Sıcaklığı 12. Kondensatın Geri Kazanımı 6. Yakıt Cinsi 13. Yanma Havası Sıcaklığı 7. Brülörler Eksik Yanma Eksik yanmayla oluşan ısı kayıpları, katı veya sıvı yakıt içerisinde bulunan yanabilir maddelerin yanmayarak kül içinde kaldığı veya baca gazında yanmamış karbon oluştuğu zaman meydana gelmektedir. Eğer ayarı yapılmış ayarlanarak iyi bir yanma sağlanabilir. ve modern bir yanma ekipmanı kullanılıyorsa hava fazlalığı Eksik yanmanın olduğu bir kazanda tam yanmayı sağlamak amacıyla düşük olan hava yakıt oranı olması gereken değerin üzerine çıkarılırsa bunun sonucunda bacadan atılan enerjide artacaktır. Bundan dolayı baca gazındaki O 2 miktarını optimum seviyede tutmak gerekir. Soğuk yanma havasının fazlalığından veya alevin soğuk yüzeyden geçmesinin neden olduğu alev soğumasından sakınılmalıdır. Yakma sisteminin ilk seçimi ve sonraki bakımı çok önemlidir. Yakıt ile hava orantılı olarak verilirse bile yanma hacminin kaldırılamayacağı kadar debi uygulanması tam yanmayı engeller. Bu durumda yanma bacada devam edecektir. Böylece yararlı enerjinin bir kısmı bacadan dışarı atılmış olacaktır.

14 Su Buharındaki Isı Yakıtlar serbest nem şeklinde ve kimyasal kompozisyonlarından dolayı içerisinde nem bulundurur. Yakıtın içerisinde bulunan nem yanma esnasında buharlaşarak açığa çıkmaktadır. Su buharı olarak ortaya çıkan nem, kazandaki faydalı enerjinin bir kısmının bacadan dışarı atılmasına sebep olmaktadır. Yakıttaki serbest nemin yakmadan önce mümkün olduğunca azaltılması enerji tasarrufu açısından gereklidir. Katı yakıtlarda kömürün stoklanması sırasında veya yakmadan önce ıslanmamasına özen gösterilmelidir. Ayrıca katı yakıt alımında yakıtın kimyasal kompozisyonuna bakılarak düşük nem bulunduranlar tercih edilmelidir. Katı yakıtlarda hidrokarbon ve yanması sonucunda ortaya çıkan buhar veya doğal nem ile ilgili olarak çok az şey yapılabilmektedir. Su buharı ile olan en yüksek kayıplar kimyasal kompozisyonları nedeniyle gaz yakıtlarda meydana gelmektedir Kuru Baca Gazındaki Isı Baca gazındaki su buharı sebebiyle meydana gelen kayıplara ilave olarak CO 2 ve yanmada önemli bir rolü olmayan nitrojenin çoğu tarafından da dışarı ısı taşınmaktadır.yanma için gerekli olan O 2 nin yüksek olmasında faydalı ısıyı bacaya taşır. Isı kayıpları fazla havayı ve bacagazı sıcaklığını optimum seviyeye indirme yoluyla kontrol edilmelidir.şekil 1.9 da, O 2 veya CO 2 e bağlı olarak fazla havanın bulunması, Şekil 1.10 de ise fazla hava ve bacagazı sıcaklığına bağlı olarak yakıt kaybının bulunması basit olarak gösterilmektedir.

15

16

17 Şekil 1.11, 1.12, 1.13, 1.14, 1.15 ve 1.16 de de değişik yakıt türleri için O 2 veya CO 2 ve gaz sıcaklığına bağlı olarak meydana gelebilecek bacagazı kayıpları görülmektedir. (Yakıtın üst ısıl değerine ve 20 C ortam sıcaklığına göre hazırlanmıştır.)

18 (Yakıtın üst ısıl değerine ve 20 C ortam sıcaklığına göre hazırlanmıştır.)

19 (Yakıtın üst ısıl değerine ve 20 C ortam sıcaklığına göre hazırlanmıştır.)

20 (Yakıtın üst ısıl değerine ve 20 C ortam sıcaklığına göre hazırlanmıştır.)

21 (Yakıtın üst ısıl değeri yaklaşık 6500 Kcal/kg alınarak hazırlanmıştır.)

22 (Yakıtın üst ısıl değeri yaklaşık 7000 Kcal/kg alınarak hazırlanmıştır.) Ayrıca aşağıdaki verilen formüllerin kullanılmasıyla daha isabetli sonuç alınabilmektedir. 1 - Uçucu Küldeki Yanabilir Maddeler Nedeniyle Olan Kayıp: A L FA = fuel x F FA x FA x CFA ) x (1 C 8083 H a x 100 L FA : % olarak uçucu külle olan ısı kaybı A fuel :Yakıttaki külün ağırlıkça yüzdesi F FA : Uçucu külün toplam küldeki ağırlıkça yüzdesi C FA : Uçucu küldeki yanabilir maddelerin ağırlıkça yüzdesi H a : Üst ısıl değer (Kcal/kg)

23 2 - Curuftaki Yanabilir Maddeler Nedeniyle Olan Kayıp: A L SA = fuel x F SA x SA x CSA ) x (1 C 8083 H a x 100 L SA : Curuftaki yanabilir maddeler nedeniyle olan kayıp F SA : Curuf külünün toplam kütledeki ağırlıkça yüzdesi C SA : Curuftaki yanabilir maddelerin ağırlıkça yüzdesi 3 - Uçucu Küldeki Yararlı Isı Olarak Atılan Kayıp: A L FA = fuel x FFA x (Tg - Ta ) x 0.21x 100 (1 CFA ) x Ha L FA : Uçucu küldeki yararlı ısı olarak atılan kayıp T g T a : Baca gazı sıcaklığı C : Ortam sıcaklığı C 0.21 : Külün spesifik ısısı (Kcal/kg C) 4 Curuftaki Yararlı Isı Olarak Atılan Kayıp : A L SA = fuel x F SA x (T (1 C SA SA - T ) x a ) H a x 0.21 x 100 L SA : Curuftaki yararlı ısı olarak atılan kayıp T SA : Curuf külünün çıkış sıcaklığı 5 Kuru Baca Gazı Kaybı : L DG = K x ( TFG L L FA SA Ta ) x (CO2 ) CO 2 = O 1 2 x (CO 2 ) max 21

24 (CO 2 ) max Linyit 19.2 Ağır Fuel Oil 15.9 Doğal Gaz 11.7 Kok 20.7 (CO 2 ) max = 4.78 x C 12 Fuel C Fuel x H 2 (CO 2 ) max : Teorik stokiyometrik yanmada kuru baca gazındaki CO 2 in hacmen % si Fuel 6 Subuharı Duyulur Isısı Nedeniyle Olan Kayıp : L H 2 = (NemFuel ) 9 x (H2 fuel ) x 588 Ta Ha (TFuel Ta ) x T FG 7 Yanmamış Karbonmonoksit Nedeniyle Olan Kayıp : L CO = L L FA SA K x CO x (CO CO2 ) K Kok 70 Linyit 63 Sıvı Yakıt 48 Doğal gaz 32

25 1.3.4 Fazla Hava Kazanlarda yanma sistemi yanma problemlerine neden olmayacak minimum hava yakıt oranını verecek çalışma seviyesinde ayarlanmalıdır.fazla hava miktarı gereğinden çok olursa, bacagazı miktarını arttırır ve artan bu miktardaki hava bacagazı sıcaklığına kadar ısınıp enerji alacağından daha fazla ısınım bacadan dışarı atılmasına neden olur. Ayrıca bacagazı miktarının artması, gaz debisini, dolayısıyla hızının artmasına ve ısı transferinin düşmesine neden olmaktadır. Bu nedenlerden dolayı fazla hava miktarının mümkün olan en düşük seviyede tutulması gerekmektedir. Bunu sağlamak için bacagazındaki O 2 seviyesi kontrol edilmeli, hava ayarı yapılarak oksijen miktarı mümkün olan en düşük seviyeye getirmelidir. Bu durumda bacada duman oluşmaya başlarsa yakma elemanlarında gerekli bakım yapılmalıdır. Yanma bölgesine dışarıdan girebilecek hava kaçakları önlenmeli açık yerler kapatılmalıdır.(kapaklar, delikler, vs.) Kazanlarda iyi bir yanma yakma ekipmanlarının performansı kadar, sağlanan havanın ve yakıtın kalitesine de bağlıdır. Bunun için: i. Kazan dairesine hava tedariki yeterli olmalı ve yakma ekipmanlarındaki hava basıncı sabit olmalıdır. ii. Fuel Oil de, Yağ sabit bir viskositede olmalı ve aşırı sıcaklık dalgalanmaları minimuma indirilmelidir. iii. Gazlarda, brülöre giren gaz basıncı sabit olmalıdır. iv. Kömürde, kömürün tane büyüklüğü, nem, uçucu madde miktarı ve reaksiyona girme kabiliyeti göz önüne alınarak mümkün olduğunca homojen bir karışım sağlanmalıdır.

26 1.3.5 Baca Gazı Sıcaklığı Kazan verimini etkileyen önemli faktörlerden birisi de bacagazı sıcaklığıdır. Bacagazı sıcaklığının kabül edilen değerlerin üzerinde olması halinde bacadan atmosfere fazla enerji atılmış olacaktır.bu durumda kazan verimi bir miktar düşer. Bacadan atılan enerjinin yüksek olmasının iki ana nedeni vardır.bunlardan birincisi ısı transfer yüzeylerinin yetersiz oluşudur.böyle durumlarda bacaya hava ön ısıtıcısı veya kızdırıcılar kurularak bacagazının ısısından faydalanmak mümkün olmaktadır. Bacagazı sıcaklığının yüksek olmasının ikinci nedeni ise ısı transfer yüzeylerinde oluşan kirliliklerdir.bu nedenle kazan boruları belirli periyotlarda temizlenmeli ve ayrıca kazana verilen besi suyunun sertliği sık sık kontrol edilmelidir. Bacgazında normal gaz sıcaklığının üzerine çıkan her 17 C lık artış verimlilikte yaklaşık olarak %1 lik düşüşe sebep olmaktadır.(şekil 1.17)

27 Pratikte modern kazanlar için kazan temizken uygun O 2 ve CO 2 oranlarında sağlanan bacagazı sıcaklıkları optimum değer olarak kabul edilebilir. Bacagazı sıcaklığı alev ve duman borularının ve diğer ısı değişim yüzeylerinin düzenli olarak temizlenmesi ile istenen düzeyde tutulabilir. Düzenli temizleme süresi bacagazı sıcaklığının sürekli izlenerek kabul edilen sıcaklığın 20 C üzerine çıkana kadar geçen süre olarak kabul edilebilir. Bacagazı sıcaklığının asit yoğuşma sıcaklığı olarak belirlenen sınırın altına düşmesi durumunda ise bacada korozyon sorunları ile karşılaşılmaktadır.ayrıca, bacagazı sıcaklığının aşırı düşürülmesi sonucu baca çekişinde de önemli düşüşler meydana

28 gelebilir. Bacagazı sıcaklığı düşürülürken bu durumların göz önünde bulundurulması gerekmektedir. O 2 veya CO 2 ve bacagazı sıcaklığının bilinmesi halinde farklı yakıtlar için hazırlanmış olan grafiklerden faydalanılmak suretiyle bacagazı kaybının bulunması mümkündür Yakıtın Cinsi Farklı yakıtlar, farklı oranlarda C ve H 2 ihtiva ettikleri için ısıl değerleri, yanma sonucu oluşan bacagazındaki nem miktarları, curuf ve kurum miktarları değişmektedir. Bunlardan her biri verimi etkilemektedir.bu durum daha çok katı yakıt yakan kazanlarda kendisini belli etmektedir, örneğin bir yakıt cinsi ve parça büyüklüğüne göre dizayn edilmiş bir kazanda farklı bir yakıt ve değişik parça büyüklüğünde yakıt yakıldığında verim değişmektedir. Ayrıca sıvı yakıtlarda verimi etkileyen önemli faktörlerden biriside atomizasyon sıcaklıklarıdır. Atomizasyon sıcaklıkları sıvı yakıtların cinsine göre değişmektedir. Yakıt Tipi Ağır Fuel Oil Orta Fuel Oil Hafif Fuel Oil Atom Sıcaklığı C C C Brülörler Yapılan çalışmalar, pekçok brülörün uygun şartlarda çalıştırılmadığını göstermektedir.brülörlerde, hava miktarının yakıt miktarıyla orantılı olarak değişmesini sağlamak için, genelde yakıt vanası bir mekanik sistemle hava klepesine bağlanır. Bu mekanik bağlantının zamanla gevşemesi, eklem parçalarının aşınması sonucu hava miktarının yakıtla uyumlu olarak otomatik bir biçimde ayarlanması imkansız hale gelir, hava/yakıt oranı değişir ve verimi azaltacak yönde etki eder.

29 Brülörlerde, yakıt basınç ve sıcaklığının da istenen değerlerde olmaması, yakıtın yeterince atomize olamamasına ve eksik yanmaya neden olmakta, verimi azaltacak yönde etki etmektedir. Ayrıca on/off tipi brülörlerde kazan yüküne göre brülör off durumuna geçtiği sürelerde dahi pek çok kazan sisteminde hava fanları çalışmaya ve kazan içine hava göndermeye devam etmekte ve kazan iç sıcaklığının düşmesine neden olmaktadır.buda verimi olumsuz yönde etkileyen bir başka faktördür Kazan Yükü Kazanlardan, genellikle düşük yükte ve aşırı yük durumunda çalıştırılmadıkları zaman en büyük verim elde edilir. Maksimum ve devamlı çalışma durumunda çekilen yük oranı %50 nin altına düştüğünde verim eğriside hızla düşmektedir. Bu yük düşüşüne bağlı olarak kazan yüzeyinden olan ısı kayıplarının % si artacaktır. Kazanlar çalıştırılırken, kazanın kapasitesi göz önüne alınarak mümkün olduğunca bunlara uyulmalıdır. Kazan yükünün değişmesiyle yakılan yakıt miktarı da değişmekte ve özellikle radyasyon ve konveksiyon kayıplarında olmak üzere kayıplarda, dolayısıyla verimde önemli değişme olmaktadır.maksimum verimlere genel olarak, kazanın tam yükünün % 70 inden yukarı yüklerde çalıştığı durumlarda ulaşılmaktadır. Bundan dolayı, kazanların mümkün olduğu kadar tam yüke yakın bir yükte çalıştırılmaları gerekmektedir. Mevsimlik olarak tam kapasite ile çalışılan tesislerde çalışma süresince kazanlar tam kapasite ile çalıştırılmakta, çalışma sezonu dışındaki sürelerde ise ihtiyaca göre bir kazan düşük yükte çalıştırılarak buhar ihtiyacı karşılanmaktadır. Kazanın düşük yükte çalıştırılması ise verim düşmesine neden olmaktadır. Bunu önlemek için, sezon dışı buhar ihtiyacını karşılayabilecek şekilde seçilmiş daha küçük boyutlu bir kazanın monte edilmesi ve bu süre boyunca çalıştırılması daha uygun olacaktır. Kazandan çekilen yük durumuna bağlı olarak kazan verimindeki değişmeler şekil 1.18 de verilmiştir.

30 1.3.9 Kazan Yüzeyinden Olan Isı Kayıpları Kazan yüzeyinden ısı kayıpları, radyasyon ve konveksiyon şeklinde olmaktadır. Modern kazanlarda bu kayıp genel olarak eğer kazan tam yükte çalışıyorsa % 1 den küçüktür.bununla birlikte eski tip kazanlarda ve izalasyonu kötü durumda olan kazanlarda bu kayıp % 10 a kadar çıkabilmektedir. Kazan yüzey sıcaklığı ortam sıcaklığının yaklaşık 30 C üstündeki bir değere düşürecek şekilde yapılmış bir izalasyon, bu tür kayıpları en aza indirmek açısından yeterli ve uygun olarak görülmektedir. Yüzey kayıplarının kazan yüküne bağımlılığından, kazan yükü bölümünde de bahsedilmişti. Kazan yüküne bağlı olarak yüzeyden olan kayıplar % olarak: % Kayıp = formülü ile bulunabilir.

31 Blöfteki Isı Kazan suyunun içindeki bazı minerallerin yüksek sıcaklıkta çözünmesiyle suyun içerisinde tortulaşmalar oluşmaktadır. Buhar kazanlarında ısı değişim oranlarını azaltan ve verimin düşmesine sebep olan tortuları önlemek için kazana iletkenliği düşük uygun besi suyu verilmelidir. Kazanların ilave suları şebeke suyundan direkt olarak alınmamalı, bir su yumuşatma işleminden geçirilmelidir.kazan suyunda oluşan tortular temizlenmez ise kazan boruları içerisinde kireç taşı oluşur. Kireç taşının oluşmasıyla da ısı iletimi güçleşir ve ileri safhalarında kazanın elden çıkarılmasına kadar sonuçlanabilir.böyle tehlikelerle karşılaşmamak için kazan içerisindeki suyun bir miktarının belli aralıklarla boşaltılmasına blöf adı verilir. Blöf sistemi ile atılan her litre su için eşdeğer miktarda besi suyunun kazana ve besleme tankına verilmesi gerekmektedir.blöf suyunun sıcak, besi suyunun soğuk olması nedeniyle bir miktar enerji kaybı olmaktadır.blöf mikltarının yüksek olduğu işletmelerde, blöf yoluyla dışarı atılan ısının geri kazanılmasının düşünülmesi gereklidir. Blöf ısısının geri kazanılması, çıkışa konulacak bir ısı değiştiricisi vasıtasıyla dışarı atılan sıcak blöften ilave bir ısı kazanılması şeklinde olabileceği gibi diğer bir basit ve yaygın olarak kullanılan metod olan blöf valfinden basıncın düşürülmesi ve dolayısıyla sıcak suyun tekrar buharlaştırılmasıyla oluşturulan flaş buharın yeniden kullanılması sonucu ısı geri kazanımı şeklinde olmaktadır. Kazan borularında oluşan kireç taşı nedeniyle kazan verimindeki düşüş şekil 1.19 da verilmiştir.ayrıca bir kazan borusunda oluşmuş kireç taşı şekil 1.20 de rahatlıkla görülebilir.

32

33 Besi Suyu Sıcaklığı Kazan suyu buharlaşma ile, prosesde direkt buhar kullanımı sonucu veya blöf nedeniyle zaman içerisinde bir miktar eksilmektedir. Bilindiği gibi eksilen su dışarıdan tasfiye edilmiş su ve kondens suyu ile takviye edilmektedir.besi suyu adını verdiğimiz kondensat geri dönüşü ve tasfiye edilmiş su karışımını kazana mümkün olan en yüksek sıcaklıkta girmesi sağlanmalıdır.besi suyunun kazana soğuk girmesi durumunda hem bu suyun yeniden ısıtılması için ayrıca bir enerji harcanacak, hem de suyun içerisindeki bazı minerallerin soğuk halden yüksek sıcaklığa ısıtılması esnasında tortulaşarak kazan içinde kireçtaşı oluşturmasına sebep olacaktır. Kazana soğuk su verilmesinin diğer önemli sakıncası ise, soğuk suyun içerisinde bulundurduğu çözünmüş oksijenin yüksek sıcaklıkta açığa çıkması şeklinde olmaktadır. Oksijenin kazan suyu içerisinde açığa çıkmasıyla kazan borularında korozyon meydana gelmektedir. Kazan borularında oluşacak korozyon, bilindiği gibi çok tehlikeli durumlar meydana gelmesine sebep olabilir. Besleme suyunun değişik sıcaklıklarda içinde bulundurduğu çözünmüş oksijen miktarı ve bunu gidermek için gerekli sülfat ihtiyacı. Şekil 1.21 deki gibidir.kazana giren besi suyunun sıcaklığının artırılması ile orantılı olarak yükselen verim artışı bu şekilde görülmektedir.

34 Kondensatın Geri Kazanımı Kazanlarda üretilen buhar, sistemde kullanıldıktan sonra bir kısmı doymuş buhar, bir kısmı da su olarak sistemden ayrılmaktadır. Uygun yerlere konulacak buhar kapanları vasıtasıyla buharın sistemde kalması sağlanabilmektedir. Sıcak su olarak ayrılan diğer akışkan ise proseste kaynaklanabilecek herhangi bir kirlenme söz konusu değil ise besleme suyu olarak kazana döndürülmesi kazan verimine olumlu etki yapacaktır. Kondens geri dönüş oranına ve kondensat sıcaklığına bağlı olarak kazan verimi artırılabilmekte ve dolayısıyla da yakıt tasarrufu elde edilebilmektedir(şekil 1.22). Kondensatın kirli olması ve kazana döndürülmemesi durumlarında ise sıcak kondensat saf su kalitesinin aranmadığı yerlerde kullanılabilir. Ayrıca kirli kondensatın bir ısı değiştiriciden geçirilmesiyle de ısı kazanılabilir.

35 Yanma Havası Sıcaklığı Kazanları yanma havası olarak verilen havanın ısıtılması ile kazan veriminde artış sağlamak mümkündür. Yanma havasının baca gazından faydalanılarak ısıtılması yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Yanma havasının ısıtılması ile sağlanacak her 56 C lik sıcaklık artışı kazan verimini yaklaşık olarak % 2 artırabilmektedir (Şekil 1.23).

36 1.4 Emniyet Kazan daireleri emniyet açısından üretim birimlerinin ve idare binasının dışında ayrı bir bölümde olmalıdır. Kazan dairesi üretim yapıldığı iş yeri ile aynı çatı altında bulunuyorsa bu durumda kazan dairesinin kapısı başka bir yerden dışarıya açılmalı, kapılar yanmaz malzemeden yapılmış olmalı ve dışarıya açılacak şekilde monte edilmelidir. Kazan daireleri hiçbir şekilde soyunma yeri, yıkanma yeri, dinlenme yeri vb. kullanılmamalıdır.

37 Parlayıcı, patlayıcı ve kolay yanıcı maddelerle çalışan iş yerlerindeki kazan dairelerinin diğer atölyelere açılan pencereleri ve kapıları bulunmamalıdır. Kazan dairelerinin tavanı gerektiğinde kazan üzerinde çalışmayı kolaylaştıracak yükseklikte olmalıdır. Sürekli olarak havalandırılmalı ve doğal havalandırılmanın yeterli bulunmadığı durumlarda uygun havalandırma tesisatı yapılmalıdır. Kazanlar üzerinde bulunması gereken sıcaklık, basınç, su seviye göstergesi gibi ölçü, kontrol ve güvenlik cihazları mutlaka bulunmalıdır ve bu cihazlar sürekli kontrol altında bulundurulmalıdırlar. Özellikle basınç ve su seviye göstergeleri sesli ve lambalı alarm sistemlerine sahip olmalı, bu alarm sistemi aynı zamanda kazana giden yakıt ve havayı keserek kazanı devre dışı bırakacak şekilde dizayn edilmelidir. Ayrıca kazandan uzakta, başka bir yerde emniyet için bir kapatma şarteli bulunmalıdır. Çünkü her otomatik sistem hata yapabilir. Bunların olağan işlevini yerine getirip getirmediklerinin kontrolü kazan işletmecisi tarafından yapılmalıdır. Kazan patlamalarının çok değişik nedenlerinin yanında en önemlisi ve en sık görüleni işletme hatalarıdır. Bu nedenle kazanların işletmesinde güvenlik en önemli kavramlardan biridir. Basınç altında çalışan kazanların işletilmesinde yapılan hatalar büyük tehlikelere neden olmaktadır. Kazan patlamaları ve diğer çeşitli iş kazalarının önlenmesi açısından olduğu gibi enerji tasarrufu ve hava kirliliği açısından da kazanların bu konuda eğitimden geçmiş ehliyetli kazancılar tarafından işletilmesi güvenlik ve yasal açıdan zorunludur. Uzun zamandır bekleyen, yeni imal edilen veya yapılan bakım ve onarımdan sonra kazanların işletmeye alınmasından önce, kazan konstrüksiyon basıncının 1.5 katı basınçta soğuk su ile hidrolik deney basıncı uygulanmalıdır. Yapılan deney sonucu bir sızıntı veya kaçak olmadığı anlaşılırsa kazan işletmeye alınmalı aksi taktirde deney tekrarlanmalıdır. Esasında bu deneylerin yasal olarak da 12 ayda bir yetkili birimlere yaptırılmaları gereklidir.