TEKSTiL SEKTÖRÜNDE ISI GERi KAZANlM SiSTEMi

Transkript

1 97' TESKON PROGRAM BiLDiRiLERi 1 KLi Oi4 MMO, bu akaledeki ifadelerden, iikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve bası hatalarından sorulu değildir. Tekstil Sektöründe Isı Geri Kazanı Sistei Erden ENER REMAR Ltd. Şti. MAKiNA MÜHENDiSLERi ODASI BiLDIRI

2 "jt lll. ULUSAL TESiSAT MUHENDiSLiGi KONGRESi VE SERGiSi TEKSTiL SEKTÖRÜNDE ISI GERi KAZANlM SiSTEMi Erden ENER ÖZET Dünyada, Tekstil sektöründe ısı geri kazanı uygulaaları, arıta tesislerinin kurulası ile güncelleşti. ilk uygulaalarda Organize Sanayi bölgelerinde kurulan erkezi arıta sistelerinin örünü uzatak aaçlanıyordu. Enerji tasarufu açısından faydaları ise ikinci planda kalıştızaan içinde ısı geri kazanıından sağladıkları faydaların küçüseniyecek kadar fazla olduğu anlaşılıştır.türkiyede aliyetleri etkiliyen öneli kalelerden biri de yakıt aliyetidir. Bu sebeple yazıda teel olarak ısı geri kazanı sisteinin kurulasında dikkat edilesi gereken konular ve enerji tasarufu açısından önei aniatı lacaktır. GiRiŞ Tekstil sektöründe öneli adılar atış ülkeizde ciddi boyutta rekabet ortaının oluşaası ve iş gücünün diğer bazı ülkelere göre daha düşük olası sebebi ile enerji ekonoisi konusunda ciddi çalışalar yapılaaıştır. Son on yıl içinde bazı çalışalar yapılsa da yetersiz düzeydedir. Gelecek on yıl içinde bu çalışaların ive kazanacağı açıktır. ISI GERi KAZANIMI NEDiR? NASIL YAPlLlR? Tekstil fabrikalarında Yıkaa, Boyaa, Apre işlelerinde kullanılan sıcak su, özelliklerini kaybedince veya işle sonunda atılak üzere drenaj hattına verilir. işte bu atık suyun ısı enerjisini kullanarak taze beslee suyuna aktara işleine ısı geri kazanıı deekteyiz. Şekil 1 de lesisat şe ası görülektedir. Bu işlein ısı geri kazanı aacının dışında başka bir aacı da vardır. Arıta sistelerinde kullanılan borular, deir yada beton alzeeden yapılır. Boyalı atık su bünyesinde kiyasal tuzlar, boya ve bazı enziler içerir. Bu bileşik sıcak halde diğer bir fabrikadan gelen kiyasal at;kla birleştiğinde arıta sistei için tehlike oluşturabilir. Örneğin, yakından ilgilendiğiiz Avustralya gibi bazı ülkelerde 40-45"C cıvarındaki atık suyun Environent Protection Authority'nin belirttiğı yasalara göre kanunen 35'C altına soğutulası gerekir. Bu ülkede tekstil ve benzeri işletelerin uyguladığı yönte; sıcak atık suyu soguk su ile karşılaştırarak 35'C altına düşürektir. Yine de 35'C altına düşez ise tekrar bir kule devresi ile 35'C altına indirilir.maalesef ülkeizde enerji kaynakları o kadar bol ve ucuz değildir. ileride oluşabilecek enerji problelerini düşünerek kaynaklarıızı verili ve tasarruflu kullanalıyız.

3 2 y y y y y ı LMAKiNALAR 2- DRENAJ HA TTI 3 -SlCAK SU KANALl 4-KABA FiLTRE 5-DENGE TANKI 6-PLAKALIISI EŞANJÖRÜ ~~ c; r c en )> r -; en (})"?'< c. " I z o c;;,. Q o " z G> ;o "!. ;;i en ;u G> ~: 6 SlCAK TAZE SU 2 y N "'

4 J' lll ULUSAL TESISAT MÜHENDISLiGI KONGRESI VE SERGISI - ~---~" ~~- TEKSTiL SEKTÖRÜ ATlK SIVILARDAN ISI GERi KAZANlM!, GENEL ANLAMDA AŞAGIDAKi AVANTAJLARI SUNMAKTADlR: i-azalan yakıt tüketii~ 2-Düşük atık sıcaklığına bağlı olarak tennal kirliliğin önüne geçilesi. 3-Verii arttıran kısalış boyaa ve işle süresi. 4-Teiz sıcak suyun sürekli bulunasının yıkaa işleini 5-Azalan genel işlete giderleri kolaylaştırası. ISI GERi KAZANlM SiSTEMiNDE KARŞlLAŞlLAN SORUNLAR NELERDiR? 1. Mevcut tesislerde atık sular kanallarda toplanarak drenaj hattına verilektedir. Sıcak atık ile soğuk atık ayrı ayrı kanallara verilediği için kanşı suyu sıcaklığı ortalaa 40-45'C elvarı olaktadır. Bu sebeple ısı geri kazanıı verili olaaaktadır. Mutlaka sıcak ve soğuk akışkanınayrı ayrı kanallarda toplanası gerekir. Tesislerde üretii durduradan bu değişikliği yapak oldukça güçtür. Bu sebeple yeni yapılan tesislerde proje çalışaları sırasında bu konu dikkate alınalıdır. 2. üreti sırasında bir şekilde suya karışan elyaf. pauk ve ialat atıkları filtrelerde tutulası gerekir. Filtrelea ısı geri kazanı için en öneli probledir Her fabrikanın sudakl katı adde cinsi ve oranı değişiktir. Bu sebeple filtre seçii yaparken dikkatli olunalıdır. Filtrelerde otoatik teizleeli tipler tercih edilelidir. Otoatik tip filtreler yüksek aliyetlerine rağen gerekli filtrasyonu gerçekleştireeektedir. Kullanıcı hataları da eklendiğinde işlete probleleri ortaya çıkaktadır. Bu sorun karşısında piakalı ısı eşanjörü ial eden firalar bazı tedbirler alak zorunda kaldılar. Atık suyun geçtiği iki plaka arası esafeyi artırdılar.piaka yüzeylerinde tasarı değişiklikleri yaptılar.böylece plakaları arasını elyaf ve atıkların takılayacağı şekle getirdiler. Diğer teiz suyun dolaştığı taraf ise ısı transferi için uygun aralıkta tuttular. Atık suyun önüne 4 nı ızgara aralığı olan sepet filtre konularak kaba atıklar da tutuldu. Gözleleriiz neticesinde yünlü ve pauklu uygulaalarda oldukça başarılı olan Avusturalyada bu tip eşanjörler sorunsuz olarak kullanılaktadır. Ülkeizde de bu yöntei deneyen fira sayısı iki sene içinde oldukça artıştır. 3. Gerçekten örnek teşkil edecek sistelerin kurulaaası yüzünden yatırıcılar konuya uzak kalıştır. 4. Yeni yapılacak fabrikalarda proje aşaasında atık su sistei düşünülerek eği ve kot farkı ayarlanaaktadır.bu sebeple sonradan sistede popalar kullanarak ilave yükler getirilektedir. ISI GERi KAZANIMIN EKONOMiK OLABiLMESi için AŞAGIDAKi GEREKiR; ÖZELLiKLERi TAŞlMASI 1. Atık sıcak su iktarı en az 30 ton/h olalıdır. 2. Aşağıda belirtilen sebeplerden dolayı utlaka plakalı ısı eşanjörü kullanak gerekir. a) Tekstil uygulaalarında borulu eşanjörlerde bakı veya teizlik için gerekli üdahale süresı çok uzundur.buna göre plakalı ısı eşanjörlerinde süre çok daha kısadır. b) Borulu tiplerde lsıtıcı akışkan ile ısınan akışkarı arasındaki sıcaklık farkı (aynı debiler için) 15-20'C kadardır. Halbuki plakalı ısı eşanjörlerinde yaklaşı 5'C civarındadır c) Kullanılacak borulu tip eşanjör için gerekli kro nikel aliyeti plakalı eşanjör aliyetinden çok daha fazladır.

5 Y lll. ULUSALlESiSAT MÜHENDiSLiGi KONGRESi VE SERGISI --~ d) Aynı işi yapacak borulu eşanjör ağırlığı ve haci sebebi ile işletede çıkaracağı probleler sebebi ile tercih edilez. e) Herhangi bir kapasite artı n ı söz konusu olduğunda (bazı uygulaalar dışında) plakalı ısı eşanjörü kullanılan yerlerde yalnızca plaka ilave etekle ihtiyaca cevap verek ükündür. 3. işlete 24 saat çalışali ve su kullanıı sürekli olalıdır. YATIRIMMALiYETLERiNiN HESAPLANMASI Her fabrikan kendine has özelliklerinin bulunduğu ve akinalar çalışa periyotlannın yüklee hızlannın değiştiği bilinektedir. Bu sebeple standart bir hesap yaparak bu hesabı genelde bütün fabrikalar için kabul etek hatalı olacaktır. Bu sebeple her fabrika için ayn ayrı hesap yapak sağlıklı olaktadır. Siülasyon prograı hakkında genel bilgiler: Bu prograın aacı fabrikanın ta yükte ve 24 saatlik zaan dilii içinde ihtiyacı olan su iktenn ve hangi iktarlarda kaç derecede su istediğini, aynı anda atılan atık suyu ve akinalar arasda karşılaştıra yaparak gerekli depolaa ve ihtiyacın belirlenesi ikanını sağlar.prograa,24 saatlik zaan dilii içinde her akinanın yüklee ve boşaltı süreleri girilir Böylece akinalar çalışalarını progra üzerinde taklit ediliş olur.su tüketilerinde oluşan pik noktaları, bu pik noktaların süresi, gerekli olan sıcak su iktarı ve atık su iktann pik noktalarını karşılaştınr. Pik noktalar artık gün içinde bilinektedir, Yapılacak tankiann hacileri popa ve eşanjör boyutlan ihtiyacı karşılayacak şekilde kolayca.seçilecektir. Bu progra veya hesaplaa yukandaki içeriği taşıyacak şekilde basitçe yapılalıdır Bu sayede ekipanlar optiu olarak seçilecek, gerekli finansan ve bütçe kolayca çıkan lacaktır. Pratik olarak düşünürsek yukanda belirtilen koşullar göze alındığında ortalaa 70"C atık su üreten bir tesis (35 '/h altda olaak kaydı ile) ortalaa 2,5 ayda ilk yat bedelini ödeyecektir. ÖRNEK BiR TESiSiN ISI GERi KAZANlM MiKTARININ HESAPLANMASI: KABULLER Ortalaa sıcak atık su iktarı: 30'/h Atık su sıcakllğl:70oc Karışı koşullarında PH12-5 arasda Soğuk su sıcaklığı:15"c Soğuk su debisi 50 oc Cp: 1 Kcall'"C Yakıt alt ı sıl değeri H u: 9600kcal/kg Tesis 24 saat ve 365 gün çalışıyor. Fuel oil fiyatı : 30 OOO.Tllkg KAZANILAN ENERJi MiKTARININ HESAPLANMASI: Q = x Cp x6t Q =30 000x1x(70-35) Q = Kcal/h Q =H u x rny y= /9.600 y= Kg 1 h

6 "'jt lll. ULUSAL TESiSAT MÜHENDiSLiGi KONGRESI VE SERGiSI---~--~------~ ~ BiR GÜNLÜK YAKIT TASARRUFU: x 24 = kg/gün AYLlK x 30 = kg/ay " YILLIK " X 12= kg/yıl Maddi Değer Olarak x = TUYIL ISINAN TAZE SOGUK SUYUN EŞANJÖR ÇlKlŞ SlCAKLlGlNlN HESAPLANMASI:. 0= KCal/h Q= X Cp X ilt Tç= (Q/ M) +Tg Tç= 36"C ilt=(tç- Tg) Genelde işletelerde düşük sıcaklikta çalışan akinalar iniu 40"C sıcak su kullanırlar. Bu sebeple bazı işleteler bu suyu hazır bekletek veya hazırlanana kadar bekleek zorundadır. Bu suyu hazırlaak için harcanacak para ve zaan artık kazanılıştır. Bazı işletelerde de düşük sıcaklıkta su kullanıı yerine yüksek sıcaklıklarda su ile çalışılakt: Böyle durularda yukarıdaki örnek çalışada soğuk su debisini atık su debisi cıvarına çe ısınan suyun sıcaklığını yükselte şansıız vardır. Aynı örnek için teiz suyun çıkış sıcaklığı - oc çıkarılabilir. Plakalı Eşanjörlerin seçiinde bu sıcaklık yaklaşıı 2"C cıvanna kadar rahatlıkla çıkarılabilir tekstil sektöründe bu farkı en fazla 5-10 "C cıvarında tutalıyız. Bu uygulaanın sebel kısaca anlatılıştır. PLAKALI is! EŞANJÖRÜ TASARIMINDA DiKKAT EDiLMESi GEREKEN HUSUSLAR Q=M x Cpx i\t Q=kA LMTD M=Q 1 Cp x.i\t L\t=Q 1 M x Cp ( 1) (2) 0= LMTD ka Cp 1/k= 1/a1 +1/a2 + 8/ "Ic +Rf T, T, Yukarıdaki denklelerden de anlaşılacağı gibi 0 değerini büyüteiz ısı transferini zorlaştınr.piaka yüzeyini büyütür 0 değerine etki eden faktörlerin başında LMTD değerinin büyüesi gelir. LMTD büyür ise 0 Küçür ve böylece daha küçük yüzeyli bir eşanjör ile çözü sağlaış oluruz T, Şekil2 de stcaklık eğrilerinin şeatik gösteriirniştir.lmtd değeri kısaca (T1-T 4)ve(T2- T4) değerierinin arasındaki!arka bağlıdır.bu fark büyük ise eşanjör küçüiecektir _ Daha küçük bir yüzey ile görev taalanacaktır..

7 }" ili. ULUSAL lesisat MÜHENiliSLiGi KONGRESi VE SERGiSI-~-~--- Plakalı ısı eş 'örlerinin en büyük faydası da işte bu noktadadır. lsrtıcr akışkan ile ısınan akışkan arasındaki s... k farkı 2"C cıvarrndadır.böylece sanayide her sektörde ısr geri kazanıını ükerr ı olarak vapar Orta ile kro nikel plakalar arasında rsr transfer yüzeyi oldukça düşük olası sebebi rle rsı ener'.i kayıplan %1-1.4 kadardır. Tekstil sektöründe sıcak akışkan ile soğuk akışkan arası yaklaşı aksiu 5-1 O"C cr van kadar olaktadır.sıcaklık farkını iki derece erverında tutaız,0l degerini beş dereceye göre logeritik olarak arttıracaktır. e degerindaki artış gerekli ısr transfer yüzeyini de aynı oranda arttıracaktır. Aaç ısr transferini aksiu yaparken eşanjör içinde kirleneyi de iniu yapaktır. Plaka sayısını arttırak işte bu sebep göz önüne alınarak kontrollü yapılalıdır. SONUÇ Ülkeizde lsr Geri Kazanıı bu güne kadar bütün alanlarda beklediğiiz seviyeye geleeiştir.üidiiz,ge!ecek yıllarda bu konuda çalışacak kişi ve kuruluşların sayısında artış olasıdır. Doğal yapının korunası, kaynaklarrızın ekonoik kullanılası ve gelecek kuşaklara daha iyi bir ülke bırakabileiz için bu konuya ayrı bir öne vereiz gereklidir. GÖSTERiMLER Q Cp il! farkı k LMTD =lsr yükü y = Kütlesel debi e =Özgül rsı a1 =Tek tar3f için giriş çrkrş arası sıcakirk o:2 ö. =Isı transfer yüzeyi ~ =Logaritik sıcakirk farkı Rf =Yakıt debisi =Teta degeri =Akrşkandan etale = Metalden diğer akışkana =Metal kalınlığı =Teral kondüktivite =Kirlene faktörü KAYNAKLAR (1]-Aifa Laval Plate Heat Exehangers The Theory Behind Heat Transfer VM/67075 E/910 (2] Metin Alfa Laval bultenler ve şirket içi teknik döküanların düzenlenesi, tecrube ve teknik görüşüüze dayanaktadır. (3] Siülasyon prograı hakkındaki bilgiler, Segü Mühendislik Ltd. Şti.den elde ediliştir. ÖZGEÇMiŞ Erden ENER 1971 yılında doğdu.orta öğretiini 1988 yriında istanbul Perlevniyel Lisesininde brtrrdi.lisans eğitiıni Trakya üniversitesi Mühendislik Miarlik Fakültesi Makina Mühendisliği bolüünde, 1993 yriında taaladı Halen Alfa laval Plakalı lsr Eşanjörleri Ege Bölgesi Distrübitörü Rear Ltd.Şti de satış ühendisi olarak çalışaktadır.