KAZANLAR. Şekil 1: Döküm Kazan. İGDAŞ ın izni olmaksızın hiç bir yolla çoğaltılamaz. İGDAŞ yayınıdır.

Transkript

1 KAZANLAR 1. Sıcak su Kazanları: Ocağında yakılan yakıtın ısı enerjisini içindeki suya aktararak sıcak su üreten tesisat elemanıdır. Uygulamada çok sayıda farklı tipte sıcak su kazanı vardır. Sıcak su kazanları malzemesine ve genel formuna bağlı olarak aşağıdaki gibi gruplara ayrılabilir: 1.1. Döküm Kazanlar: Dökme demirden yapılmış dilimlerin birleştirilmesi suretiyle oluşturulan ve ısıtma tesisatına ve/veya kullanma sıcak suyu üretme tesisatına ısıtıcı akışkan sağlayan tesisat elemanıdır. Döküm kazanlar sıcak su ve alçak basınçlı buhar üretiminde kullanılabilirler. Bu kazanlarda işletme basıncı 4 6 kg/cm² değerlerindedir. Döküm kazanlar genellikle dilimler halinde üretilir. Kazanların dilimli olmasının önemli avantajları vardır. Birincisi inşaat sırasında kazan dairesinin öncelikle tamamlanması ve kazanın inşaat dışında kazan dairesine sokulması gereği ortadan kalkar. İkincisi herhangi bir kapasite artımı, basitçe dilim ilavesiyle gerçekleştirilebilir. Dökme dilimli kazanlarda gaz geçiş kesitlerinin ve kanatların oluşturulmasında basınç düşümüne dikkat edilmelidir. Geçiş kesitleri dar ve kanatlar fazla ise basınç düşümü fazladır. Böylece kazanlar ancak yüksek basınçlı brülörlerle çalıştırılabilir. Aynı kapasitede basınç kaybı fazla olan kazan, basınç kaybı az olan kazana göre daha küçük ve ucuz olacaktır. Buna karşılık kullanılacak yüksek basınçlı brülörlerde, basınç kaybı ile orantılı olarak (yaklaşık 4 misli) daha fazla güç harcanacaktır. Yani yatırım maliyetinde elde edilen avantaj işletme giderleri ile kaybolacaktır. Ayrıca ortaya çıkan ses problemini ve bunun çözümü için ilave susturucu yatırımlarını unutmamalıdır. Dökme dilimli kazanlarda tip değişmedikçe gaz geçiş kesiti sabittir. Kazana dilim eklendikçe kazan direnci artar. Pratik olarak sabit iyi döküm kazan şartlarından biri de 2/ 1 oranının aşılmamasıdır. Yani aynı tip kazanın maksimum kapasitesi, minimum kapasitesinin iki katını aşmamalıdır. Kalorifer kazanlarını karşılaştırırken gaz tarafı basınç kayıplarına özel bir dikkat göstermek gerekir. Dökme dilimli kazanların katalogda yazan kapasitelerinin, maksimum veya işletme ekonomisi dikkate alınarak hesaplanan optimum değerlerden hangisini yansıttığı çok önemlidir. Maksimum değerde belirlenen kapasitenin karşılığı fazla yakıt tüketimidir. Döküm kazan katalogunda kazan ağırlığı (kg) / kazan gücü (kw) değeri bulunmalıdır. kg/ kw değerinin yüksekliği kazan kalitesini gösteren önemli bir faktördür. Şekil 1: Döküm Kazan

2 Döküm Kazanlar İçin Pratik Notlar a) Döküm kazanların kesitleri sabit olduğu için, dilim ekleyerek kazan kapasitesi sınırlı oranlarda artırılabilir. Tip değiştirmeden, dilim ekleyerek kapasite artırımına zorlanan kazanlarda verim düşecek, brülör problemleri ve gürültü artacaktır. Pratik olarak bir döküm kazan (min. Kapasite x 2 max. Kapasite) şartını sağlamalıdır. Fiyatı ucuzlatmak, az sayıdaki tip ile yetinmek amacı ile kapasite aralığı geniş tutulan döküm kazanlarda her zaman problem olmuştur. b) Kazanlar mutlaka önden ve kolayca temizlenebilmelidir. c) Konstrüksiyonları uzun süre kullanmaya uygun olmalıdır. d) Ocak hacmi yeterli alev büyüklüğüne uygun olmalıdır. g) Doğalgaz kullanımında, duman kanatlarında kondenzasyonu önleyici önlem alınmış olmalı ve bu önlem direnci artırıcı, sercisi zorlaştırıcı olmamalıdır h) Dökme dilimli kazanlar buhar kazanı olarak kullanılacak ise, montajda kaynatılmış bezir kullanılmalıdır Çelik Kazanlar: Çelik esnek bir malzeme olduğu için ısı tekniğinde en uygun malzeme olarak bilinmektedir. Yüksek ısıl gerilimlere dayandığından çatlama riski yoktur. Çelik kazanların uluslararası standartlara uygunluk şartı aranmalı, doğalgaza uygun dizaynedilmiş olmalıdır. Çelik kazanlar, fiyatları diğer seçeneklere göre ucuz, tamiratı daha kolay ve kireçlenme riski düşük, döküm kazanlara göre hafiftir ve yüksek ısı güçlerinde yapılabilirler. Blok olarak üretildikleri için nakliyeleri, dar yere sokulmaları dökme dilimli kazanlar gibi kolay değildir. Kazan imalatında kullanılan asil çelikler dökme demire nazaran daha hafif ve korozyona dayanıklı olup yüzeyleri pürüzsüzdür, kolay temizlenirler. Fakat diğer çelik kazanlara göre daha pahalıdırlar. Çelik kazanların düşük sıcaklıklarda çalışma halinde soğuk yüzeyler üzerinde asit ve su buharı yoğuşması meydana gelir. Kazanlar çabuk çürür. Bu olay özellikle fuel oil yakan çelik kazanların korozyon nedeniyle kısa zamanda işe yaramaz hale gelmesine yol açar. Bu korozyonun önlenmesi için kazan sı sıcaklığının 55 ºC den, baca gazı sıcaklığının ise 150 ºC den aşağı düşmemesi gerekir. Bunun için de 3 veya 4 yollu karıştırma vanaları ile kazandaki su sıcaklığının yüksek tutulması yararlıdır. Çelik kazanlar, özel alaşım çelikten imal edilmelidir. Özellikle birinci geçişte duman boruları aynaya kaynak edilmeli ve boru uçlarındaki fazlalıklar traş edilmelidir. Kazan tamamen sızdırmaz olmalı, duman kutusu kapakları özel conta ile donatılmalıdır. Duman boruları küçük kesitli olmalı, içlerine türbülatör yerleştirilmelidir. Brülör adaptörü ve kapaklar refrakter malzeme ile kaplanmalı ve duman kapakları ayrıcı sıcaklığa dayanıklı malzeme ile ısıya karşı yalıtılmalıdır. Şekil 2: Çelik Kazan

3 Silindirik çelik kazanlarda, 600 kw gücün üzerinde silindirik külhanın hiç olmazsa bir bölümü dalgalı alev borusu şeklinde olmalıdır. Böylece ısıl genleşmeler kolayca karşılanabilir Standart Kazan: Kazan suyu dönüş sıcaklığının 50 ºC altına düşmesine müsaade edilmeyen, yüksek su sıcaklıklarında çalışan kazanlardır. 90/70 ºC ikili sistemi yerine 70/50 ºC ve 75/60 ºC sıcaklık çiftleri kullanılmaktadır Düşük Sıcaklık Kazanı: İçinde yoğuşma olmadan çalışabilmek üzere tasarımlanmış, ºC su giriş sıcaklıklarıyla çalışabilen kazanlardır Yoğuşmalı Kazanlar: Baca gazı içindeki yüksek su buharının büyük bir kısmının yoğuşturulması ile su buharının gizli buharlaşma ısısından yüksek oranda yararlanılarak, kazan veriminin yükseltilmesini amaçlayan tarzda tasarımlanmış kazanlardır. Doğalgaz hemen hiç kükürt içermediği için bu tip kazanlarda asit korozyonu daha az önemlidir. Sadece nitrik asit ve karbonik asit etkilerinden söz edilebilir. Doğalgaz yakılması halinde duman tarafında kurum ve kül oluşmaz ve periyodik temizlik gereksinimi ortadan kalkar. İşletme ve bakım giderlerindeki azalma dolayısıyla doğalgaz kazanlarında en az % 2 ısıl verim eşdeğeri bir avantaj söz konusudur. 2. Yakıt Cinsine Göre Kazanlar: 2.1. Katı yakıtlı kazanlar: Kazanda üretilecek enerjiyi katı yakıtların yakılması sonucu üreten kazanlardır. Kömür Odun, Talaş Fındık kabuğu, pirina vb. yakıtlar Sıvı yakıtlı kazanlar: Kazanda üretilecek enerjiyi sıvı yakıtların yakılması sonucu üreten kazanlardır. Fuel oil Motorin (Mazot) Gaz yağı 2.3. Gaz yakıtlı kazanlar: Kazanda üretilecek enerjiyi gaz yakıtların yakılması sonucu üreten kazanlardır. LPG Doğal gaz Biyogaz Hava gazı Jenerator gazı

4 3. Yakma Havasının Teminine Göre: 3.1. Atmosferik Brülörlü Kazanlar Bu kazanlarda yanma olayı düşey doğrultuda gerçekleşir ve göreceli olarak daha küçük bir yanma odası yeterlidir. Yanma için gerekli hava ortamdan sağlanır. Gaz ile hava karışımının yakılması atmosferik yakıcılarda gerçekleşir. Gaz yakıt normal basıncı ile bir lüleden geçerek yanma odasına üflenir. Birincil hava lülede enjeksiyon prensibi ile emilir ve yakıtla karışır. İkincil hava ise baca çekişi ile sağlanır. Bu nedenle yanma odası altı açıktır. İkincil hava emişinin etkilenmemesi için kazan duman çıkış ağzına gaz akım sigortası denilen özel bir eleman konur. Atmosferik brülörlü kazanlarda hava fazlalık katsayısı yüksektir. Dolayısıyla duman gazlarındaki su buharı yoğuşması kazanda ve bacada daha az olur. Ayrıca döküm kazanlarda, konveksiyon yüzeylerinde kanat ve çıkıntılar yapılarak yüzey sıcaklıkları yükseltildiğinden, yoğuşma tamamen önlenebilmektedir. Özellikle mevcut bacaların kullanılması gerektiği durumlarda atmosferik brülörlü kazanlar tercih edilmelidir. Atmosferik brülörlü kazanlar doğal çekişle çalıştığından sessizdir. Atmosferik brülörlü kazanlarda NOx ve CO emisyonu kontrolü, yakma tekniği açısından en önemli problemdir. Bu iki bileşenin birden istenilen limitlerin altında kalabilmesi için Şekil 3: Atmosferik Brülörlü Kazan yakıcıda özel önlemler alınmalıdır kw güç aralığında özellikle sessizlik istendiğinde üflemeli brülörlü kazanlar tercih edebilir. 700 kw üzerinde ise üflemeli brülör tercih edilmelidir. Bu değerlendirmede esas kriterler ses ve maliyettir. Yanma tekniği açısından her iki tip de eşdeğerdir Üflemeli Brülörlü Kazanlar Üflemeli brülörlü kazanlarda su ile çevrili kapalı bir yanma odası söz konusudur. Gerekli hava cebri olarak fanla temin edilir ve yüksek basınçlı brülör kullanıldığında ocakta karşı basınç adı da verilen artı bir basınç oluşur. Brülör ve yanma odası birbirine uygun olmalıdır. Gaz yollarının direnci fazla olan kazanlarda önemli bir problem ilk ateşleme sırasında ortaya çıkar. İlk kalkışta ocakta ani ısınan gazların sıkışması ile normal çalışma basıncının 6 misli mertebesinde basınç olur ki, bu kazanda titreşim ve sarsıntılara yol açar. Bu nedenle bu tip kazanların düşük alev başlangıçlı brülörler ile donatılması veya iki kademeli brülör kullanılması gereklidir. Doğalgazlı kazanlarda asıl ısı geçişi konveksiyon yüzeylerinde gerçekleşir. Yüzeyler üzerinde yoğuşma olmaması için kazan su sıcaklığının 55 ºC nin altına düşmemesi gerekir. Özel

5 alaşımlı döküm kazanlar duman tarafındaki yoğuşma dolayısıyla ortaya çıkan korozyona dayanıklıdırlar. Ayrıca kazan konstrüksiyonu önem kazanmaktadır. Döküm doğalgaz kazanlarında, otomatik kontrol sistemi ile ısıtma sisteminde yük azaldıkça kazan suyu sıcaklığını ve yakılan yakıt miktarını (oransal olarak) azaltmak mümkün olmaktadır. Böylece düşük yüklerde hem yakıt tüketimini azaltmak hem de kazan verimini yükseltmek mümkün olabilmektedir. Halbuki normal olarak düşük yüklerde çalışmada kazan verimi azalır. Klasik tip çelik kazanlarda yoğuşmanın önlenmesi için kazan su sıcaklığı yüksek tutulmalıdır. Bu amaçla, ısıtma sisteminde, 3 veya 4 yollu otomatik karıştırma vanaları ve kontrol paneli kullanarak kazan su sıcaklığı hep 90 ºC de tutulurken, sisteme gönderilen su sıcaklığı yüke göre değiştirilmelidir. Bu koşullarda yoğuşma önlenirken verim düşecek, yakıt tüketimi artacaktır. Şekil 4: Üflemeli Brülörlü Kazan