Cafer ÜNLÜ. G R fi Buhar, merkezi bir kazanda verimli bir flekilde üretilip, kullan m noktas na tafl nan, kontrol edilebilir bir enerji sa lamaktad r.

Transkript

1 Buharl Sistemlerde Enerji Geri Kazan m Cafer ÜNLÜ ÖZET Buhar, iyi bir enerji tafl y c s d r ve endüstride yayg n olarak kullan lmaktad r. Buhar n s l veriminden maximum oranda yararlanmak için üretiminden, da t - m na ve kullan m na kadar yap lmas gereken önemli ifller vard r. Enerji maliyetleri sürekli artmaktad r. Petrolün varili flu günlerde 75.- USD seviyelerine gelmifltir. Buhar maliyetinin üretim maliyeti içindeki oran n n konuya göre % oldu unu düflünecek olursak buhar maliyetini düflürmenin önemi de ortaya ç kmaktad r. Buhar maliyetini düflürmenin birçok yolu ve yöntemi vard r. Bunlar n en önemlileri flunlard r: Buhar kazan n n verimini yükseltmek, kazan yüzey blöfünün yap lmas ve blöften enerji geri kazan m, kondensin geri döndürülmesi, kondenstoplardaki buhar kaçaklar n n önlenmesi, at k s dan ve flafl buhardan s geri kazan m. Bu tür ifllemlerin yap lmas ile enerji tasarrufu ve enerji geri kazan m sa lanacak, üretim maliyetleri de düflecektir. G R fi Buhar, merkezi bir kazanda verimli bir flekilde üretilip, kullan m noktas na tafl nan, kontrol edilebilir bir enerji sa lamaktad r. Birçok nedenden dolay buhar, s enerjisini tafl mada kullan lan en önemli araçlardan biridir. Mekanik güç üretiminden, s tma ve proses uygulamalar na kadar çok genifl bir sanayide oldukça yayg n bir kullan m vard r. Abstract: Steam is a very good energy carrier and it is widely using in the industry. There are important steps in the production, distribution and the usage of the steam to get maximum thermal efficiency. Energy expenses are getting higher. The barrel price of the oil is about 75 USD. The proportion of the cost of the steam in the total production cost can vary between 10 percent to 30 percent. So, it is very important to reduce the cost of steam. There are some different ways to reduce the steam cost: expanding of the efficiency of the steam boiler, reverse of the condense, avoiding the leakage in the condenstops, producing thermal energy from waste heat. These processes provide lower production costs. Enerji Kolayl kla Prosese letilir Buhar, çok iyi s transferi sa lamaktad r. Buhar, sisteme ulaflt nda, proseste s s n verimli bir flekilde s t lan ürüne ileterek yo uflur. Buhar, s t lan ürünü tamamen sarabilir veya ürüne enjekte edilebilir. Sabit bir s cakl kta herhangi bir yeri nüfuz eder ve sabit s cakl kta yo uflarak s s n verir. Bu sayede de herhangi bir s tranferi yüzeyi boyunca s cakl n homojen da lmas sa lanm fl olur. 53

2 Buhar Kullanan Sanayi ve Prosesler Buhar, çok iyi bir s tafl y c s olmas n n yan s ra, ayn zamanda sterildir ve böylece g da, ilaç, sa l k endüstrisinde oldukça yayg n bir flekilde kullan l r. Ayr ca otel ve hastanelerde; çamafl rhanelerde y kama, mutfakta piflirme amaçl olarak kullan lmaktad r. Buhar n kullan ld sanayiler, çok büyük petrol fabrikalar ndan küçük çamafl rhanelere kadar çok çeflitlidir. Ka t üretimi, tekstil, bira, g da, lastik, binalar n s tma ve nemlendirilmesi de yine buhar n kullan ld alanlard r. Birçok kullan c, buhar s tmada ve proses uygulamalar nda kullanmay uygun bulmaktad rlar. Örne- in, bira üretim sektöründe prosesin de iflik bölümlerinde, direkt enjeksiyondan bobin s tmaya kadar buhar kullan l r. Buhar ayn zamanda oldukça emniyetlidir. K v lc mlara yol açmaz ve yang n riski yoktur. Birçok petrokimyasal fabrikada buhar yang n söndürücüleri kullan lmaktad r. Dolay s yla tehlikeli bölgelerde veya patlay c ortamlarda buhar kullanmak en idealidir. Buhar Maliyeti Endüstriyel enerji kullan c lar, enerji verimlili ini art rmaya ve üretim maliyetlerini en aza indirmeye çal flmaktad rlar. Çevre koruma için Kyoto Anlaflmas, enerji verimlili i konusunda önemli bir d fl etkidir. Ayn zamanda günümüzün rekabetçi piyasas nda, en düflük maliyete sahip organizasyon, rakipleri karfl s nda önemli bir avantaja sahiptir. Üretim maliyetleri, firman n baflar s ve baflar s zl aras nda önemli rol oynar. Enerji verimlili ini art rman n yollar ile ilgili çal - flan departmanlar enerji tüketimini izlemektedir. Bu sayede maliyetlere daha fazla dikkat edilir ve hedeflere ulaflmak için çaba sarfedilir. Planl, sistematik bir bak mla maliyetler daha da düflürülebilir, proses verimi maksimuma getirilir ve kalite art r l r. Konuya ve sektöre göre de iflmekle birlikte buhar maliyetinin üretim maliyeti içindeki yeri birçok sektörde % aras ndad r. Bu noktadan bakt m zda buhar maliyetlerinin önemi daha iyi anlafl lacakt r. Buhar maliyetlerini düflürmenin birçok yolu ve yöntemi vard r. Ancak, en kolay yol enerji tasarrufu ve enerji geri kazan m sa lamakt r. NERELERDEN ENERJI GERI KAZANIMI SA LAYABILIRIZ 1. Buhar Kazan Buhar maliyetlerine etki eden faktörlerin bafl nda kazan verimi gelmektedir. Bugün ülkemizde kullan lan buhar kazanlar n n ço unda gerçek veriminin %70 ler civar nda oldu unu üzülerek görmekteyiz. Buhar Kullan lar Yerler : Çok Kullan m Orta Derece Kullan m Az Kullan m G da ve içecek laç Petrol rafineri Plastik Ka t Tekstil Metal prosesleri Lastik Tersane Güç üretimi Is tma Havaland rma Piflirme So utma Mayalama Temizleme Eritme Kurutma Elektronik Bahçe iflleri Klima Nemlendirme 54

3 1.1 Brulör ve Yanma Verimi Optimum yanma ile sa lanabilecek tasarruflar Yanma, yak t içerisindeki yanabilir elemanlar n havan n oksijeni ile s aç a ç kararak kimyasal bileflik oluflturmalar olarak tan mlan r. Yak t içerisindeki karbon, yanma s s n temin eden ana maddedir. deal durumda, yanma olay oksijen ve yak t elemanlar n n teoride istenen tam oranlarda kar flt r lmas ile meydana gelir. Ancak, yanma olay nda her zaman teorik ihtiyaçtan daha fazla hava verilir. Optimum yanman n sa lanmas ile verimlilik art r lacakt r Brulör yakma havas n n s t lmas ile sa lanabilecek tasarruflar Brulör yakma havas n n s t lmas ile de kazan verimi art r l r Brulörlerde durup kalkma dolay s yla oluflan kay plar n önlenmesi ile sa lanabilecek tasarruflar Kazanlar iflletmelerdeki maksimum ihtiyac karfl layabilecek kapasitede seçilirler. Genellikle hesaplar emniyetli yap l r ve kazan bu emniyetli de erden de büyük seçilir. Kazanlar daha az yüklerde çal fl rlar. Düflük k smi yük çal flmas nda on-off brülör kullan ld nda y ll k flalt say lar çok yüksek olmaktad r. Her çal flma konumuna geçiflte öncelikle saniye süren bir ön süpürme yap l r. On-Off brülörlerde kesintili çal flma yak t tüketimine olumsuz etki eder. 1.2 Kazan Verimi Kazan borular n n kireç tafl (k fl r) ile kaplanmas n n önlenmesi ile sa lanabilecek tasarruflar Kazan içerisinde bulunan su tamamen saf de ildir. Kimyasal iflleme u rayan ham su kat partiküller içerir. Bu kat maddeler gerek erimifl, gerekse süspansiyon halinde bulunurlar. Kazan buhar üretti inde, suyun içerisindeki maddelerin yo unlu u giderek artar ve bu maddeler: - Kazan s t c yüzeylerinde birikir ve bir tabaka oluflturarak; Is transferini engeller, Sistemin ömrünü k salt r. - Su yüzeyinde köpük fleklinde birikir ve buhar ile tafl narak; Kontrol cihazlar n n ar zalanmas na, Is eflanjör yüzeylerinde birikim yapmas na, Kondenstoplar n t kanarak ar zalanmas na neden olur. Is t c yüzeylerdeki kireç tafl birikiminin etkisi önemlidir. Kazanlar için verilen s l verim de erleri herhangi bir kireç tabakas n n oluflmad, temiz yüzeyli yeni kazanlar içindir. Kazan alev duman borular etraf nda oluflacak kireç tafl, kazanda yanma ile ortaya ç - kan s n n tamam n n suya iletilmesini engeller. Ayn zamanda bu tabakalar dolay s yla su ile temas engellenen borularda yeterli so utman n yap lamad s cak noktalar ortaya ç kar. Bu noktalarda yüksek s cakl klar n etkisiyle bir süre sonra delinmeler meydana gelir. Bu tabakalar n temizlenmesi zordur. Dolay s ile kireç oluflmamas için, kazan içerisindeki iletkenlik de erleri belirli mertebelerde tutulmaya çal fl l r. D flar at lan yüksek derifliklikte kirletici içeren su yerine, çok daha düflük derifliklikte yabanc madde içeren taze besi suyu kazana otomatik olarak al n r. Böylece kazandaki yabanc madde deriflikli i kontrol edilir. Kazan s t c yüzeylerinde biriken kireç tafl kal nl - na ba l olarak, kazanda tüketilmesi gereken yak t miktar artacakt r (fiekil 1). Örne in; 2 mm kireç tabakas ndan dolay kazanda tüketilen yak t miktar ndaki art fl yaklafl k %15 olacakt r S cak cidar kay plar n n önlenmesi ile sa lanabilecek tasarruflar Kazan cidarlar ndan ortama bir miktar s transferi söz konusudur. Kazan izolasyonunun yetersiz yap lm fl veya hasar görmüfl olmas durumunda kazan cidar ndan çevreye olabilecek s kay plar ciddi oranda artacakt r. zolasyonu iyi yap lm fl 9000 kg/h buhar üretim kapasiteli skoç tipi veya su borulu bir kazanda, s cak cidar kay plar %0,3 ila %0,5 aras nda olacakt r. Bu miktar çok küçük gibi görünebilir, ancak bu kay plar n kazan yedek olarak bas nç alt nda tutuldu- 55

4 Kireç tafl kal nl (mm) fiekil 1 Tabaka Kal nl na Ba l Olarak Yak t Miktar ndaki Art fl unda (yani kazandan buhar çekifli yokken) da devam edece i unutulmamal d r Kazan blöfü ile d flar at lan s n n kontrolü ile sa lanabilecek tasarruflar Kazan üst blöf sistemleri farkl flekilde gerçeklefltirilebilir: a) Manuel blöf sistemleri Bu sistemde blöf vanas belli aral klarda manuel olarak aç larak kazan blöf edilir. Bu sistemde enerji kayb fazlad r. b) Devaml blöf sistemi En basit flekli ile devaml aç k olan bir i ne vanad r. Bu sistemin sak ncas ak fl azaltmak için vanan n siti supapa çok yak n bulunmas nedeniyle h z de erleri çok yüksektir ve afl nma nedeni ile vana ömrü fazla de ildir. c) Elektronik (otomatik) blöf sistemi Elektronik blöf sistemleri kazan suyunun TDS de erini devaml ölçer. Ayar edilen TDS seviyesine göre blöf vanas otomatik olarak aç l r ve gerekli miktarda kazan suyu blöf edilerek istenilen TDS de eri muhafaza edilir. Manuel ve otomatik sistemleri kazan TDS de erinin zamana ba l olarak de iflimleri aç s ndan karfl laflt rd m zda, manuel blöf ile kaybedilen enerji daha iyi anlafl lacakt r. d) Manuel blöf sistemi fiekil 2 de de görülece i gibi çal flma e risi ortalama de erin ya üstünde ya da alt ndad r. Üzerindeki konumda erimifl kat madde miktar yüksek, alttaki konumda ise düflük, ancak enerji kayb fazlad r. Kazan TDS De eri Artan Yak t Miktar (%) Zaman (h) fiekil 2 Manuel Blöf Yap lmas Durumunda Kazan TDS De erinin Zamana Ba l De iflimi 56

5 e) Otomatik blöf sistemi fiekil 3 de de görülece i gibi çal flma e risi ortalama e riye çok yak n ve enerji kayb optimumdur. Kazanlarda yüzey blöfü "otomatik blöf sistemleri" kullan larak yap ld nda blöf oran düflmekte, gereksiz blöf önlenmektedir. Blöf oran n n düflmesiyle su ve yak t tasarrufu sa lanmaktad r. Örnek 1 Manuel ve Otomatik Blöf Sisteminin Karfl laflt r lmas Bir ilaç fabrikas nda kazan yüzey blöfü, her 3 saatte bir manuel olarak yap lmaktad r. Blöf yap lmadan önce ve yap ld ktan sonra kazan suyundan numune al narak TDS de erleri ölçülmekte ve kaydedilmektedir. Bir ayl k ölçüm sonuçlar de erlendirildi inde fiekil 4 deki grafi e ulafl lm flt r. Ortalama TDS de- eri 2300 µs/cm olarak hesaplanm flt r. Kullan lmakta olan kazan kapasitesi kg/h olup, kazan tam kapasite ile çal flmaktad r. Kazan besi suyu TDS de- eri 500 µs/cm olarak ölçülmüfltür. Kazan imalatç s firma kazan TDS de erinin maksimum 5000 µs/cm olabilece ini belirtmifltir. Kazan kapasitesi : kg/h Kazan bas nc : 7 bar Buhar s cakl : 170,50 C Kullan lan yak t : Fuel Oil No: 4 Besi suyu (TDS) de eri : 500 µs/cm Kazan suyu TDS de eri : 2300 µs/cm Müsaade edilen max. TDS de eri : 5000 µs/cm Blöf miktar n n hesaplanmas : Blöf miktar = F x S F: Besi suyu TDS de eri B - F B: stenilen kazan suyu TDS de eri S: Kazan kapasitesi I µs/cm iletkenli i sa lamak için yap lacak blöf miktar : 500 x Blöf miktar = = kg/h ( ) II- Mevcut duruma göre yap lan blöf miktar ; Manuel blöf yap ld ndan kazan suyu TDS ortalama de eri: 2300 dür. 500 x Blöf miktar = = kg/h ( ) Burada gere inden fazla blöf yap ld aç kça gözlenmektedir. Hesaplanan iki blöf miktar ndan 1. si iflletme için ideal TDS de erini veren otomatik blöf sistemi ile sa lanan sonuçtur. 2. blöf, manuel blöf sistemi ile sa lanan sonuçtur. ki durumu mukayese edecek olursak, iki blöf aras nda 1667 kg/h lik ciddi bir fark vard r. Bunun anlam manuel blöf ile gereksiz yere su, yak t ve kazan kimyasallar sarfiyat yap lmaktad r. Kazan TDS De eri Zaman (h) fiekil 3 Otomatik blöf yap lmas durumunda kazan TDS de erinin zamana ba l de iflimi 57

6 Kazan TDS De eri 3, x = 582,4 kg/gün 100 fuel oil bofla harcanmaktad r. Parasal de er olarak hesaplarsak: Fuel Oil No4 ün fiyat = YTL/ton x 0,5824 = YTL fuel oil kayb vard r. Zaman (h) fiekil 4 laç fabrikas nda kazan TDS de erinin zamana ba l de iflimi Bu kay plar parasal olarak de erlendirecek olursak afla daki sonuçlara var r z: Su: 1667 kg/h x 24 = kg = 40 ton Verilere göre suyun ton fiyat = 1,80 YTL dir. Günlük su kayb = 72.- YTL Kazan kimyasallar : flletmeden verilen bilgilere göre kimyasal maliyeti 1,540 YTL/ton su olarak gerçekleflmektedir. 40 ton/gün x 1,540 YTL/ton = 61,60 YTL Toplam günlük kay plar: Su + Yak t + Kimyasal 72 YTL+661 YTL+61,60 YTL=794,6 YTL olacakt r. Yak t: Bu iflletmede manuel blöften dolay % 16,7 oran nda fazla blöf yap lmaktad r. Blöf ile at lan su, yüksek s ihtiva eden s cak sudur. Bu suyu elde etmek için yak t sarfedilmifltir. Dolay s yla blöf ile birlikte yak t da at lmaktad r. Kazan suyu blöf miktar n n % 1 düflürülmesi ile sa lanan yak t kazanç yüzdesi 7 bar için 0,19 (Kaynak: Spirax Sarco ve ngiltere Enerji Araflt rma Enstitüsü). Burada % 16,7 oran nda fazla blöf yap ld na göre, yak t kayb : KAZAN BASINCI BLÖF M KTARININ % 1 (bar) DÜfiÜRÜLMES LE SA LANAN YAKIT KAZAN YÜZDES 7 % 1,9 10 % 2,1 17 % 2,5 25 % 2,8 = % 16,7 x 0,19 = % 3,2 Bu iflletmedeki verilere göre günde kg fuel oil tüketilmektedir. Toplam ayl k kay p: 794,6 YTLx30 gün= YTL flletmede otomatik yüzey blöf sistemi kullan lmas ile sa lanan kazanç ayl k YTL olacakt r Kazan besi suyu s cakl n n art r lmas ile sa lanabilecek tasarruflar flletmedeki cihazlar n ve sistemin verimlili i ve uzun ömürlü olmas için oksijen ve di er gazlar n elimine edilmesi gerekir. Gazlar n besi suyundan elimine edilebilmesi için degazörler ve çeflitli kimyasal maddeler kullan l r. Su içerisinde çözünmüfl halde bulunan karbondioksit 60 C de oksijen ise 102 C de elimine edilir. Bir k s m iflletmelerde, gaz alma ifllemi bas nçl tip termik degazörlerde, besi suyu s cakl 102 C ye ç kar larak yap lmaktad r. Ancak iflletmelerin büyük bir ço unlu unda degazör bulunmamakta ve gaz alma ifllemi için kimyasal maddeler (sodyum sülfit vb.) kullan lmaktad r. Su içerisindeki oksijen miktar s cakl a ba l olarak de iflir (fiekil 5). Örne in 80 C de su içerisinde çözünmüfl oksijen miktar yaklafl k 3 ppm iken 90 C de yaklafl k 1,6 ppm e düflmektedir. Yani besi suyu s - cakl artt kça, su içerisindeki oksijeni elimine etmek 58

7 için kullan lacak kimyasal madde miktar düflecektir. Besi suyu içerisinde çözünmüfl halde bulunan oksijeni ayr flt rmak için en yayg n kullan lan kimyasal madde sodyum sülfittir. 1ton sodyum sülfit fiyat yaklafl k olarak 1162,8 US$ d r ve genellikle solüsyon halinde sat l r. Derifliklik miktar % 45 dir. 1 ppm çözünmüfl oksijeni ayr flt rmak için, 8 ppm sodyum sülfit kullan lmas gerekir. Besi suyu reservini kazan içerisinde koruyabilmek için ilave 4 ppm sodyum sülfit gereklidir. Y ll k kimyasal maliyeti: 2.613,24 * 1162,8 / 1000 = 3.038,68 US$ d r. 90 C s cakl kta çal fl lmas durumunda besi suyu için kimyasal madde maliyeti : Çözünmüfl oksijen miktar : 1,6 ppm Oksijeni ayr flt rmak için gerekli sodyum sülfit miktar : (1,6 * 8) + 4 = 16,8 ppm 16,8 ppm sodyum sülfit sa lamak için kullan lmas gereken solüsyon içerisindeki sodyum sülfit miktar (% 45 deriflik): (16,8 * 100) / 45 = 37,33 ppm flletmede kullan lacak y ll k kimyasal miktar : kg/h * 8400 h * 37,33 = 1.567,86 kg/ y l Y ll k kimyasal maliyeti: 1.567,86 * 1162,8 / 1000 = 1.823,10 US$ d r. Y ll k kimyasal tasarrufu: 3.038, ,86 = 1.470,82 US$ d r. fiekil 5. S cakl a Ba l Olarak Oksijen Konsantrasyonu Örnek kg/h buhar üretim kapasiteli, 6 bar iflletme bas nc nda çal flan bir iflletmede kazan besi suyu s cakl n n 80 C den 90 C ye yükseltilmesi durumunda iflletmede sa lanacak tasarruf ne kadard r? (Not: flletme y lda 50 hafta, haftada 7 gün ve günde 24 saat çal flmaktad r). 80 C s cakl ktaki besi suyu için kimyasal madde maliyeti : -Çözünmüfl oksijen miktar : 3 ppm -Oksijeni ayr flt rmak için gerekli sodyum sülfit miktar : (3 * 8) + 4 = 28 ppm -28 ppm sodyum sülfit sa lamak için kullan lmas gereken solüsyon içerisindeki sodyum sülfit miktar (% 45 deriflik) : (28*100)/45=62,22 ppm - flletmede kullan lan y ll k kimyasal miktar : kg/h * 8400 h * 62,22 = 2.613,24 kg/ y l Bu durumda kazana giren besi suyu s cakl n n 10 C yükseltilmesi durumunda kimyasal madde tüketimindeki azalmadan dolay elde edilecek tasarruf miktar 1.470,82 US$ d r. 2. At k Is dan Enerji Geri Kazan m 2.1 Baca gaz ndan Enerji Geri Kazan m Su s t c lar (ekonomizerler) Kazan terk eden duman gazlar n n s cakl n n kazandaki suyun doyma s cakl ndan daha yüksek olmas s geçifli için flartt r. Is geçiflinin pratik ve ekonomik olarak makul seviyelerde olabilmesi için su ile duman gaz s cakl klar aras ndaki fark 50 ile 75 C mertebelerine kadar indirilmektedir. Bu durumda hiçbir önlem al nmazsa buhar kazanlar nda duman s cakl klar 200 ile 350 C aras nda bir de erde d flar at lmaktad r. Aradaki bu farktan yararlanmak üzere su ekonomizör denilen s t c lar kullan l r. Su s t c lar nda baca gazlar kanatl borulardan oluflan bir s de ifltirgecinde so utularak, s lar kazana giden besi suyuna 59

8 aktar l r. Böylece d flar at lan s geri döndürülmüfl veya kazan lm fl olur. Büyük su borulu kazanlarda ço unlukla su s t c lar kazan n integral bir eleman d r ve kazanla birlikte mütalaa edilir. Orta büyüklükte endüstriyel tesislerde kurulu alev duman borulu kazanlarda ise genellikle bir ekonomizör yoktur. Bu gibi tesislerde ilave edilecek bir ekonomizörle önemli ölçüde yak t tasarrufu yapmak mümkün olacakt r. Alev duman borulu kazanlarla birlikte kullan lacak ekonomizörler, flanfllarla baca kanal na ba lanacakt r. Bu tip ekonomizörlerin kendi beton kaideleri olacakt r. Kaide üretici firman n verdi i ölçülere göre dökülecektir. D fltan ekonomizörlü bir buhar kazan sistemi fiekil 10'da görülmektedir. Örnek 3 10 bar daki buhar n s cakl 184 ºC dir. Kazanda ekonomizer kullan lmad nda bu örnekteki baca gaz s cakl minimum 234 ºC olacakt r. Bir ekonomizer kullan larak baca gaz s cakl n 150 ºC ye kadar düflürebiliriz. Baca gaz s cakl n n her 20 ºC düflürülmesi %1 verim art fl demektir. Burada; 234 ºC ºC = 84ºC Yani %4 den fazla verim art fl demektir. Do al gaz kullanan bir iflletmede baca gaz s cakl yo- uflmal ekonomizer ile 50 ºC lere düflürülebilmektedir. Bu durumda kazanç verim art fl ise %9 u geçmektedir. 2.2 Kirli At k Sudan Enerji Geri Kazan m Tekstilde y kama, boyama ve apre gibi ifllemlerde kullan lan s cak su, ifllemden sonraya ar tmaya gönderiliyor ya da soka a at l yor. Bu at k suyun s cakl 60 ila 80 C aras nda de ifliyor. At k s cak su bir eflanjörden geçirilirse 10 ila 15 C s cakl ndaki suyun 30 ila 40 C s cakl a yükseltilmesi sa lanarak küçümsenemeyecek oranda s geri kazan m sa lar. 3. Kondensin Geri Döndürülmesi Kondens en önemli s enerjisi kay p noktalar ndan birisidir. Kondensle s iki türlü kaybolur. 3.1 Geri Döndürülmeyen Kondens ile At lan Enerji Baz proseslerden sonra buhar veya kondens kirlendi i için d flar at l r. Di er bir neden kullan m yeri çok uzak oldu u için kondensin geri döndürülmesi ile ilgili yat r mdan kaç l r. Son neden ise boya makinalar s tma eflanjörü gibi kondensin kirlenme tehlikesi bulunan prosesler. Emniyet nedeniyle kondens bu durumda d flar at l r. Kondensin d flar at lmas 3 nedenle kay p oluflturur: a) Enerji kayb, b) Su kayb, 60

9 Makale c) Tamamen saf su oldu undan suyun saflaflt r lma (kimyasal madde) maliyeti Bu maliyetler dikkate al narak uygun bir hesap yap ld nda, d flar at lan kondens maliyetinin çok yüksek oldu u görülecektir. Di er ilginç bir nokta ise, kondensle d flar at lan saflaflt r lm fl su maliyetinin at lan enerji maliyetinden fazla olmas d r. fark bas nc nda buhar kaç rmas durumunda kaçan buhar miktar 30 kg/h dir. Buna göre y ll k yak t sarfiyat 8400 saat çal flan bir tesiste 18 ton fuel oil eflde eri olmaktad r (fiekil 6). Bu iflletmede 1 adet kondenstopun buhar kaç rmas n önleyerek sa layabilece i tasarruf: 18 ton x YTL = YTL olacakt r. 4. Buhar Kaçaklar n n Önlenmesi 4.1 Kondenstoplardaki Buhar Kaçaklar Kondenstoplar buhar sisteminin en önemli elemanlar ndan birisidir. Kondenstoplar hava, gaz ve kondensi otomatik olarak tahliye eden fakat buhar tutan cihazlard r. Buhar hatlar nda ve buhar cihazlar nda oluflan kondensi tahliye amaçl kullan lan kondenstoplar buhar kaç rmamal d r. Ancak, iflletmelerde bulunan kondenstoplar ya kalitesi nedeniyle ar zalan r ya da kat partikül nedeniyle buhar kaç r r. Kondenstoptan kaçan buhar miktar kondenstopun orifis çap na ve çal flma fark bas nc na ba l d r. Kaçak miktar formül yard m yla hesaplanabilece i gibi, fiekil 6 da verilen diyagramdan da okunabilir. Örnek 4 1/2 ba lant çap ndaki bir kondenstopun tahliye orifisi çap takribi 3 mm dir. Bu kondenstopun 10 bar Kondenstoplar sürekli kontrol edilerek buhar kaç ran, ar zal kondenstoplar n bak m yap lmal veya sorun giderilemiyorsa kondenstop de ifltirilmelidir. 4.2 Vana vb. Elemanlardan Buhar Kaçaklar : Zaman içinde buhar hatlar nda meydana gelen delinmeler nedeniyle oluflan buhar kaçaklar, önemli miktarda enerji kayb na neden olur. Bu tip kaçaklar gözle görülebilir. Görüldü ü an kaçaklar gidermek için gereken yap lmal d r. Üretilen buhar kalitesine ba l olarak vana vb elemanlar n ar zalanarak, tam kapatma yapamamalar nedeniyle tesisat içerisine kaçaklarda söz konusudur. Bu kaçaklar gözle görmek her zaman mümkün de ildir. Bu sebeple iflletmede kullan lan armatürler belirli aral klarla kontrol edilmelidir. 5. Flafl Buhar Üretimi ile Enerji Geri Kazan m Yüksek bas nçtaki doymufl suyun bas nc düflürülür fiekil 6. Kondenstoptan kaçan buhar n maliyeti 61

10 ise, suyun bir k sm buharlafl r. Bu buhara da Flafl Buhar denir. Bir buhar sisteminin verimlili ini art rma flekillerinden biri de flafl buhar n kullan lmas - d r. Kazan yüzey blöfünden veya kondensten flafl buhar elde edilerek, daha düflük bas nçta kullanarak de erlendirilebilir. fiekil 7'de de iflik kondens bas nc ile flafl buhar bas nc na göre elde edilebilecek flafl buhar miktarlar görülmektedir. Atmosferik kondens tanklar nda, yüksek bas nçl kondensin atmosferik bas nca tahliye edilmesi dolay s yla flafl buhar oluflur. Ancak atmosferik bas nçta yani 0 bar oldu u için bu flafl buhar n herhangi bir noktaya tafl nmas mümkün olmamaktad r. Flafl buhardan enerji geri kazan m sa lanabilmesi için, iflletmede ihtiyaç duyulan düflük bas nçl buhar kullan m noktas nda de erlendirilmelidir. Flafl buhar n belirli bas nçlarda elde edilebilmesi için Flafl Buhar Tank kullan l r. Bu tank düfley bir tankt r. Tank n çap o flekilde seçilmelidir ki, buhar üst ç k fla do ru 3 m/sn lik bir h zla akmas sa lanmal d r. Bu h z su damlalar n n ters bir yönde, yani tank n alt na do ru akabilece i bir h zd r. Bu ayr fl m için giriflten yeterli bir yükseklik gerekmektedir. Bu nedenle kondens suyunun girifli alttan, tank boyunun 1/3 oran nda olmal d r. Flafl buhar tank n n çap, türbilans meydana gelmeden kondensin geçmesini sa layacak çapta olmal d r. fiekil 7. Flafl Buhar Miktar (kg flafl buhar / kg kondens) 62

11 5.1 Kazan yüzey blöf sisteminden s geri kazan m Kazanlarda yüzey blöfü ile d flar al nan yüksek s - cakl ktaki kazan suyu, bir flafl tank ndan geçirilirse "flafl buhar" üretilebilir. Söz konusu buhar birçok noktada kullan labilir. Örnek 5 Örnek 1 de ilaç fabrikas nda kazan yüzey blöfünden elde edilecek flafl buhar n degazörde 0,5 bar bas nçta kullan lmas ile sa lanacak tasarruf miktar afla - daki flekilde hesaplanabilir. Otomatik yüzey blöf sistemi ile yap lacak blöf miktar 1111 kg/h olarak hesaplanm flt. Kazan bas nc : 7 bar Blöf edilen su kazan bas nc nda doymufl suyun entalpisine yani 721,4 kj/kg enerjiye sahiptir. Kazan yüzey blöfü bir flafl buhar tank na al narak bas nc 0,5 bar a düflürüldü ünde tafl yabilece i enerji miktar 468,3 kj/kg olacakt r. Bu durumda; 721,4 kj/kg 468,3 kj/kg = 253,1 kj/kg enerji fark blöfün bir miktar n buharlaflt r r. 0,5 bar buhar n gizli buharlaflma s s 2225,6 kj/kg de erindedir. Bu durumda; Flafl buhar oran = 253,1 kj/kg = % 11,4 olacakt r. 2225,6 kj/kg Sonuç olarak 7 bar bas nçtan, 0,5 bar bas nca boflalt lan kondensin, % 11,4 kadar bir k sm buhar faz na geçmektedir. Flafl buhar n kazan yüzey blöfünden ayr flt r larak kullan lmas demek, ayn miktardaki buhar n kazanda daha eksik üretilmesi, yani enerji tasarrufu demektir. Elde edilecek flafl buhar miktar = 1111 kg/h*%11,4 = 127 kg/h 1 ton buhar n maliyeti yaklafl k 63,34 US$ d r (Fuel Oil No:4 için sadece yak t maliyeti göz önüne al - narak hesaplanm flt r). flletmenin flafl buhar kullan - m ile sa layaca tasarruf miktar günlük; (127kg/h*24h*63,34 US$/ton)/1000 = 193 US$/gün olacakt r. 5.1 Kondensten Flafl Buhar Üretimi Kullanma yerini terk eden yüksek bas nçl kondens, kondenstoptan geçti inde bas nc düflerken bir k s m s v da buharlafl r. Bu buhar da flafl buhard r. Bu buhar kondens tank nda d flar at l r. Bu kayb n önlenmesi için kondens dönüfl hatt nda, sisteme karfl bas nç oluflturmayacak flekilde flafl buhar tank kullan lmal d r. Örnek 6 8 bar bas nçta çal flan toplam 5600 kg/h kondens dönüflü olan bir iflletmede geri dönen kondensten flafl buhar elde edilerek kullan lmas durumunda sa lanacak kazanç; Buhar bas nc : 8 bar Flafl buhar bas nc : 0,5 bar 8 bar da kondensin entalpisi : 743 kj/kg 0,5 bar da kondensin entalpisi : 468,3 kj/kg 0,5 bar buhar n buharlaflma entalpisi : 2225,6 kj/kg Aç a ç kan enerji : 274,7 kj/kg Flafl buhar oran : 274,7 kj/kg = %12,3 2225,6 kj/kg Elde edilecek flafl buhar miktar : %12,3 x kg = 688,8 kg/h Buhar maliyeti yaklafl k 28 US$ /ton (do al gaz için sadece yak t maliyeti göz önüne al narak hesaplanm flt r) ise; Flafl buhar kullan lmas ile sa lanan günlük tasarruf yaklafl k; 672 kg/h x 24h x 28 US$ = 463 US$ olacakt r SONUÇ Ürün maliyetlerinde önemli bir girdi olan buhar n en 63

12 ekonomik flekilde üretilip da t lmas gerekir. Bu nedenle kazan verimlili i izlenip, düflük verimlerde gereken yap lmal d r. Kondenstop buhar kaçaklar n önleyerek ve enerji geri kazan m uygulamalar yap - larak buhar maliyetleri önemli ölçüde düflürülebilir. KAYNAKLAR [1] Intervalf, Seminer Notlar [2] Intervalf, Buhar Tesiatlar ve Buhar Cihazlar El Kitab [3] Spirax Sarco, Energy Conservation In Steam Systems [4] Spirax Sarco, Heat Recovery From Boiler Blowdown [5] Prof. Dr. Ahmet Ar soy Seminer Notlar [6] Mak. Müh. Cafer Ünlü Seminer Notlar 64