Reküperatör Destekli Bölgesel Isıtma ve Absorbsiyon Soğutma Sistemi Nilüfer EĞRİCAN, Abdullah BİLGİN, Mehmet BİLGİN Özet Ankara Set Çimento Sanayii T. A. Ş.'nin Güvercinlik Tesislerine ait fabrika binaları, lojmanlar, sosyal ve idari tesisler 2.800 kw kapasiteli, fuel-oil yakıtlı, 3,5 bar basınçlı buharlı bölgesel ısıtma sistemi ile ısıtılmaktadır. Tesiste merkezi sıcak su gereksinimi ile çimento üretim prosesinde kullanılmakta olan 12.000 kg/h fuel-oilin ön ısıtma işlemi de, söz konusu ısı merkezinde üretilen buharla sağlanmaktadır. Fabrikada çimento üretim sistemine ait iki adet bacadan birincisi 210.000 m3/h ve 150 C, İkincisi ise 100.000 m3/h ve 220 C baca gazı atmaktadır. Bacalardaki atık gaz, tesisin tüm ısıtma, sıcak su ve fuel oil ön ısıtma gereksinimi karşılayabilecek potansiyele sahiptir. Fabrika yönetimi tarafından bacalarındaki atık ısının geri kazanılmak suretiyle değerlendirilmesiyle bir yandan enerjisi ekonomisi sağlanması ve çimento üretim maliyetinin düşürülmesi diğer bir yandan da atmosfere atılan emisyonların azaltılması hedeflenmiştir. Bu çalışmada, mevcut buharlı ısı merkezi ve buna entegre buharlı bölgesel ısıtma sistemi iptal edilerek, çimento fabrikası döner fırın proses bacasına entegre edilecek 1.400 kw kapasiteli reküperatör vasıtasıyla geri kazanım sistemiyle üretilecek 90/70 C rejimli akışkanla, bölgesel ısıtma sisteminin yeniden tesisi planlanmış, tesis kapsamında bulunan tüm yapıların ısıtılması yanında sıcak su gereksiniminin karşılanması öngörülmüş, ayrıca proseste kullanılan 12.000 kg/h fuel oilin ana ve ara yakıt tanklarında 60 C sıcaklığa kadar ısıtılması düşünülmüştür. Yapılan optimizasyonla reküperatör kapasitesi 1.400 kw olarak öngörülmüş, gerek pik yükleri karşılamak ve gerekse fabrikada bakım onarım gibi nedenlerle ve üretimin durdurulduğu dönemlerde ısı gereksinimini karşılamak üzere 90/70 C rejimli destek ısı merkezinin tesis edilmesi planlanmış, merkezi bir otomasyonla reküperatörden gelen ısıtıcı akışkanın gerektiğinde destek kazanlarından geçirilerek istenilen sıcaklığa çıkarılması sağlanmıştır. Yeni planlamada tüm merkezi ısıtma ve sıcak su hatlarının dijital kaçak kontrollü ön izoleli borularla yapımı proje kapsamına alınmıştır. Döner fırınlarda yakıt olarak kullanılan fuel oilin fırın brülörlerine ait eşanjörlerde 60 C sıcaklıktan 110 C sıcaklığa çıkarılmasına gereksinim duyulduğundan, sistemde 5,0 bar işletme basınçlı, 1.000 kg/h kapasiteli buhar jeneratörünün ısı merkezinde tesis edilmesi ve fırınlara ait buhar ve kondens hatlarına bağlanması gerekli görülmüştür. Isıtma, sıcak su ve fuel oil ön ısıtma işlemlerine ek olarak enerji etkin projenin verimliliğini daha da artırmak amacıyla, idare Binasının soğutma sisteminin reküperatöre entegre, 110 kw kapasiteli absorbsiyon ehiller ile çözümlenmesi planlanmıştır. Projenin yatırım tutarı B.B.2008 yılı birim fiyatları ile 1,657.213,08.-TL olarak hesaplanmıştır. Söz konusu enerji etkin projenin işletme döneminde sağlayacağı ekonomi ısıtmada 690.000 kg/yıl fuel oil, soğutmada 43.200 kwh elektrik enerjisi olarak bulunmuştur. Yakıt ve elektrik enerjisi olmak üzere yapılacak ekonomisinin parasal tutarı güncel fiyatlarla 907.800.- TL/yıl olmakta ve yatırımın geri dönüş süresi 1,9 yıl olarak dikkat çekmektedir. Enerji ekonomisi yanında projenin diğer birfaydası da atmosfere atılan COz emisyonlarında 2.091.000 kg/yıl azalma sağlamasıdır. Set Çimento Sanayii T.A.Ş. tarafından Ankara Fabri kası'nda planlanan yatırımın, enerji ekonomisi yanında atmosfere salınan emisyonların azaltılmasında sağladığı avantajlar ve geri ödeme süresinin kısalığı dikkate alındığında, ülkemize kazandırılacak enerji etkin projelere çok önemli bir örnek olacağı düşünülmektedir.
Makale Article Abstract The factory buildings, lodging building, social and management facilities of Set Çimento Sanayii İnc-Ankara, are heated by District Heating System that is a 3,5 bar steam system and in 2.800 kw capacity. The domestic heat water requirement and the preheating of the fuel-oil (12.000 kg/h) that is used in the manufacturing process of cement is also heated by the steam produced in the heat-central in question. The two chimneys of cement manufacturing system discharge flue gas 210.000 m3/h (150 C) and 100.000 m3/h (220 C) respectively. The waste gas discharged from the chimneys has a potential of meeting the entire heating, hot water and preheating requirements of fuel-oil. With the recovery of the waste heat discharged from the chimneys, the factory management has targeted to provide both energy economy and accordingly cost reduction of cement and a reduction in the emissions to the atmosphere. in this study, with the cancellation of existing power central with steam and its integrated steam heating system, and using the fluid of 90170 C that will be produced by heat recovery system with a 1.400 kw recuperator that will be integrated to the rotating chimney of the cement factory; the district heating system re planned and in addition to the heating of entire buildings, meeting the domestic hot water demand have also been envisaged and also pre-heating of 12.000 kg/h capacity fuel oil to a temperature of60 C has been considered. With the optimization, the recuperator capacity is considered as 1.400 kw, and a supporting power (heat) plant working with the fluid in the temperature of90/70 C, has been envisaged both for meeting the peak loads and heating demand in the off-periods of the factory because of maintenance and repair; and using a central automation system, the temperature of heating fluid is raised to level needed, passing the fluid from recuperator through the booster (auxiliary) boilers. In the re-planning phase of the project, all piping for the central heating and domestic hot water are planned to be furnished with digital leakage controlled and pre-insulated pipes. Since a temperature rise in the fuel-oil used in the burners of the rotating ovens, from 60 C to 110 C is needed, it has been thought that a steam generator providing steam in 5,0 bar pressure and 1000 kg/h flow rate should be installed in the power plant and connected to the steam and condensate lines of the furnaces. in addition to the processes of space heating, domestic hot water production and pre-heating of fuel oil and for the purpose of providing further increase in the efficiency of energy efficient project, a 110 kw capacity absorption chiller integrated to the recuperator of the cooling system in the management building, has been taken into consideration. The initial cost of the project is estimated as 1.657.213,08. - TL in accordance with the 2009 unit prices. It has been estimated that the project in question will provide energy savings of 690.000 kg/year in heating and 43.200 kwh electric energy in cooling. It will be interesting to see that the project will provide 907.800.TL energy saving (fuel and electrical energy) with the current prices and the pay-back period of the investment is 1.9 years. In addition to the energy savings, another benefit of the project will provide a reduction of some 2.091.000 kg/year in COc emissions. When the advantages of energy economy and the reductions in CO2 emissions that will be provided by the project and reasonably short pay-back period of the investment is taken into consideration, it is easily visible that the project planned by Set Çimento industry Inc. in Ankara factory will be an important example of the energy efficient projects that will be made in the following periods in our country. 1. Giriş Bir yandan fosil bazlı yenilenemeyen yakıt kaynakları çok hızlı birşekilde tüketilirken, biryandan da teknolojik gelişmelere ve daha fazla konfor beklentilerine paralel olarak, karbon kökenli yakıtların yakılmasından oluşan baca gazı emisyonlarının ve özellikle COz'nin yararattığı sera etkisi küresel ısınmayı ve ekolojik dengeleri olumsuz şekilde etkilemektedir. Artmakta olan çevresel problemler ve azalan enerji kaynakları, yapı mühendislerini ve özellikle makine mühendislerini daha enerji etkin ve ve çevreci çözümler aramaya itmekte, günümüzde ekolojik ve enerji etkin yaklaşımlar hızla önem kazanmaya devam ederken, dünyanın pek çok yerinde kendi gereksinimi olan enerjiyi kendisi üreten, düşük işletim maliyetli çevreci binalar yükselmektedir. Gelişmiş ülkeler yürürlüğe koydukları kurallar ve yönetmelikler aracılığı ile yapı ve sanayi sektöründe enerji kullanımını kısıtlamakta ve alternatit enerji kaynaklarının kullanımı ile enerji etkin yatırımları teşvik etmektedirler. Yakın gelecekte sıfır enerjili binaların yapı sektörünün çoğunluğunda bir gerçek haline dönüşeceği beklenmektedir. HMD Temmuz Ağustos 2010
Makale Article Ülkemizde "Isıl Yalıtım Yönetmeliği" yapı sektörünü disiplin altına almaya çalışmış olmakla birlikte, büyük şehirler haricinde fazla başarılı olamamıştır. Mevcut durumda, ülkemizdeki binaların ısı kayıpları gelişmiş ülkelerin bir kaç katıdır. Ayrıca, sanayi sektöründeki enerji kullanımında da önemli kayıplar olduğu net bir şekilde bilinmektedir. Ülkemizde birim ürün başına enerji tüketimi AB'nin iki katı, Japonya'nın ise dört katıdır. Bu nedenle, basit önlemlerle ülkemizde geri kazanılabilecek enerji potansiyeli önemli düzeyde yüksektir. Halbuki ülkemizde kullanılan enerjinin büyük bir kısmı ithal edilmektedir. Yapı sektöründe ısıtma ve soğutma amaçlı enerji kullanımı %35 olup, sanayide endüstriyel yapıların ısıtılmasına ve soğutulmasına ilaveten proseste kullanılan sıcak ve soğuk türlü akışkanlarla birlikte söz konusu oran %70 seviyesine çıkmaktadır. 2008 yılında ithal edilen enerji için 30 milyar dolar ödendiği düşünülürse, yapı sektörünün ve özellikle mekanik tesisat mühendisliğinin önemi daha kolay an laşılabi I mekted i r. "Enerji Verimliliği Kanunu", ile "Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği" gibi düzenlemelerin ülkemizde olumlu bir gelişmeye neden olacağı beklenmektedir. Ancak, temel sorun her seviyede bilinçsizliğin ortadan kaldırılması ve eğitimli personel sağlanmasıdır. Bu amaca ulaşmada, kamu ve özel sektör kurululları ile üniversiteler, sektörel dernekler ve meslek örgütleri arasındaki işbirliği ve koordinasyon son derece önem arz etmektedir. Enerjinin rasyonel olarak kullanılması ve birim ürün başına kullanılan enerji miktarının azaltılmasıyla maliyet yanında çevresel emisyonların da düşürülmesi için Set Çimento Endüstrisi T.A.Ş. Ankara Fabrikası'nda baca gazlarındaki atık ısının geri kazanılması yönteminin ülkemiz için faydalı bir deneyim olacağı düşünülmektedir. 2. Mevcut Tesisin Özellikleri Set Çimento Tesislerindeki mevcut enerji santrali iki buharlı kazan ile çalışmakta olup, kazanlar 1.400 kw kapasiteye ve 3,5 bar işletme basıncına sahiptir. Elde edilen buhar, ısı merkezi yanındaki 2 x 500 m3 kapasiteli ana yakıt ve atık yakıt tanklarını ısıtmakta olup, sistemde yine buharla ısıtılan iki adet ara yakıt tankı ve bir adet günlük yakıt tankı bulunmakta, ayrıca ana üretim tesisindeki dönerfırınların brülörlerine entegre yakıt ısıtma eşanjörleri yer almaktadır. Isı merkezi, buharlı sistemin ihtiyaç duyduğu kondens tankını, degazör, besi ve kondens pompaları ile su yumuşatma cihazını içermektedir. Bunlara ilaveten, fabrika alanındaki idari yapıların sıcak su ve ısıtma eşanjörleri ile sirkülasyon pompaları ve ısıtma sistemi genleşme tankları ısı merkezinde yer almaktadır. Kazanların brülörleri fuel oil'li olup iki kademelidir. Tesisin büyük bir bölümünde binalar altında tesis edilen ve buharla çalışan eşanjörlerle ısıtma sağlanmakta, boylerler ile de sıcak su üretim gerçekleştirilmektedir. Isı merkezi zaman zaman yenilenmiş olmakla birlikte, eskimiş halde ve ekonomik ömrünü tamamlamış durumdadır. Isı merkezi ile binalar arasında içine girilemeyen kanallardaki boru tesisatı büyük ölçüde çürümüş durumda olup, ana buhar, kondens ve yakıt hatlarının bir bölümü yerüstü konsollar üzerinde tesis edilmiş durumdadır. Fabrikada mevcut iki adet proses bacasında atık gaz debileri ve sıcaklıkları farklıdır. Klinker soğutma bölümünün birinci ve ikinci bacalarında da sırası ile baca gazı debisi 210.000 m3/h ve 100.000 m3/h, sıcaklıkları ise 150 C ve 220 C'dir. Sözkonusu değerler dikkate alındığında, bacalardan deşarj edilen atık ısı, tesisin ısı gereksiniminin oldukça üzerinde bir geri kazanım potansiyeline sahiptir. 3. Tesisin İşi Geri Kazanımlı Olarak Mekanik Tasarımının Kapsamı Tesisin yenilenmesi sırasında reküperatör veriminin maksimize edilmesi amacıyla genel işletme rejim sıcaklığının düşürülmesi gerektiğinden fırın eşanjörleri hariç yakıt ısıtmada, idari ve sosyal tesislerin ısıtılmasında, genel olarak kullanım sıcak suyunun temininde buhar kullanımı iptal edilecek ve genel sistem 90/70 C olarak tesis edilecektir. Tesisin fabrika bacasından geri kazanımlı olarak yeniden tesisi sırasında kullanılacak reküperatör 1.400 kw kapasiteli 10,0 bar konstrüksiyon basınçlı, 60 m3/h sirkülasyon debili ve 90/70 C sıcak su rejimli olarak idare tarafından üzerinde tüm kontrol cihazları ve baca gazı otomatik by-pass kanalları, damperleri ve emniyet ventilleri ile temin edilerek baca bağlantıları yapılmak suretiyle yerinde tesis edilecektir. Montajı idare tarafından yapılacak reküperatör giriş ve çıkış vanalarından başlayarak 0200 mm çaplı gidiş ve dönüş hatlarını yer üstü, izolasyonlu ve galvanizli saç kaplı olarak konsollar, hareketli ve sabit yataklar ile kompansatörler dahil olmak üzere ısı merkezine kadar imal edilecek, ısı merkezinde tesis edilecek denge borusu üzerinden kazanlarla entegre edilecektir. Reküperatör ile kazanların çalışma sistemi, denge borusu üzerinden kazanlara ait gidiş ve dönüş kol lektörleri arasında yapılacak bağlantılarla, kazan destekli, kazan desteksiz ve reküperatör desteksiz olmak üzere her üç seçeneği sağlayacak şekilde tesis edilecektir.
Makale Article Sisteme ait 1.400 kw - 8.0 bar konstrüksiyon basınçlı 2 adet sıcak su kazanı ısı merkezine yerleştirilmek suretiyle montajı yapılacak, vana, emniyet ventili, gösterge ve sensör gibi gerekli her türlü aksesuarı ile donatılacaktır. sıcak suyu da alçak ve yüksek basınç olmak üzere iki zon halinde çözümlenecektir. Alçak basınç zonu için eşanjör sonrası sekonder devre yeterli hacimde membranlı kapalı genleşme tankı ile basınçlandırılacaktır. Fırın brülörleri ne ait eşanjörlerde yakıt nihai olarak 110 C sıcaklığa çıkarılmasında kullanılacak buhar jeneratörü 1 000 kg/h kapasiteli ve 5.0 bar işletme basınçlı olarak temin edilecek, mevcut hatlara buhar, kondens ve yakıt bağlantıları yapılacaktır. Isı merkezinde basınçlandırma tam otomatik seviye ve basınç kontrollü azot yastıklı kapalı genleşme tankı ile sağlanacak, sistem, kazanlar, reküperatör ve tüm binalardan oluşan tesisin belirlenen basınç aralığında genleşmesini karşılayacaktır. Sistemde belirlenen çalışma aralığı dışında genleşen suyun besi suyuna atılması ve eksilen suyun tamamlanması tağdiye cihazları, selenoid valfler ve besi pompaları ile otomatik olarak sağlanacak, minimum basınç kontrolü azot hattı ndaki basınç regülatörü ile yapılacaktır. Sistemde yeterli kapasitede galvanizli modüler besi suyu deposu ve besi suyu pompaları yer alacaktır. Isı merkezinde tesisi yapılacak kazanlar ile buhar jeneratörü İçin projede belirtilen çaplarda paslanmaz çelik bacalar ve duman kanalları yapılacak, duman kanalları ve kagir baca şaftları içinde imal edilen paslanmaz çelik bacalar taş yünü ile izole edilerek paslanmaz çelik kılıfla kaplanacaktır. Isı merkezinde tesisi yapılacak kazanlar ile buhar jeneratörü için paslanmaz çelik bacalar ve duman kanalları yapılacak, duman kanalları ve kagir baca şaftları içinde imal edilen paslanmaz çelik bacalar taş yünü ile izole edilerek paslanmaz çelik kılıfla kaplanacaktır. Isı merkezi yanındaki ana yakıt ve atık yakıt tankları ile fırınlara ait ara yakıt ve ara atık tankları ile bunlara ait yakıt hatları ile ana yakıt pompaları yenilenmeyecek, sözkonusu tankların içlerindeki yakıt emanete alınarak, mevcut buharlı serpantinler 90/70 C sisteme uygun olarak değiştirilecektir. Yeni ısıtıcı serpantinler için yeni 90/70 C ısıtma hatları tesis edilecek, mevcut yakıt hatlarının izolasyonları sökülerek, içine 050 mm siyah çelik borudan refakat hatları ilave edilecek, sistem 50 mm cam yünü ile izolasyon sonrası komple galvanizli saçla kaplanacaktır. Isı merkezindeki kullanılmayan motorin tankı sökülerek iptal edilecek, mevcut 12.000 Litre kapasiteli fuel-oil tankı ısı merkezi yanındaki kondens deposunun bulunduğu mahalle taşınarak ayaklar üzerinde imal edilecek, ısıtıcı serpantini 90/70 C sisteme göre yenilenecek, tüm ısıtma, yakıt ve sirkülasyon hatlarına bağlanacak, kazanlara ve buhar eşanjörüne ait brülörlerle bağlantısı yapılacak, ön ısıtıcı depolar yenilenecek, ısı merkezindeki yakıt pompaları yeniden temin ve tesis edilecektir. Lojmanlar, idare, Sosyal Tesisler ile diğer tüm yapılar çin ısıtma ve kullanım sıcak suyu sitemi arazideki maksimum 871,00 m ve 821,00 m kot farkından kaynaklanan 5.0 bar değerindeki statik basınç nedeniyle iki zon halinde tesis edilecek, bu amaca uygun olarak tesisin alt kotlarındaki idari ve sosyal yapılar ile bir Lojman eşanjör üzerinden 85/65 C sekonder devre ile ısıtılacak, Lojmanlar ve yakıt ısıtma hatları ile reküperatör yüksek basınç zonundan beslenecek, sistemin kullanım Tesise ait sıcak kullanım sıcak suyunun temininde kazanlara entegre eşanjörler ve akümülasyon tankları kullanılacak, sistemin otomasyonu akümülasyon tankları üzerinden termostat kumandalı olarak ısıtıcı pompaların on/off çalışma düzeneği ile sağlanacaktır. Akümülasyon tankları galvanizli olacak, sistemde kullanılacak tüm sıcak su ve sirkülasyon hatları galvanizli boru ve galvanizli fitti ngslerle imal edilecek, boru birleştirmede kaynak kullanılmayacaktır. Sıcak su ve sirkülasyon hatları yeraltı ön izoleli, digital kaçak kontrollü galvanizli çelik borular ve ön izoleli galvanizli fitti ngslerle toprağa gömülü olarak imal edilecektir. Hidroforun maksimum ve minimum basınç set değerinden kaynaklanan basınç dalgalanması eşanjörlerin soğuk su girişi üzerinde tertiplenen basınç düşürücü vanalarla önlenecek ve sıcak suyun kullanıldığı armatürlerde sabit basınç sağlanacak, ayrıca sözkonusu basınç düşürücü vanalarla tesiste iki ayrı basınç zonu oluşturulacaktır. Kullanım sıcak su sistemini besleyen hidrofor ile galvanizli modüler su deposu ısı merkezinde tesis edilecektir. Ayrıca sıcak su ve kazan besi suyunun şartlandırılmasında kullanılmak üzere tam otomatik regenerasyonlu ve ti meri i, tandem tipi elektronik su yumuşatma cihazı ısı merkezinde tesis edilecektir. Isıtma sistemi sirkülasyon pompaları alt ve üst basınç zonu için mümkün mertebe her bina ayrı olmak üzere üç hızlı veya in-line olarak tertiplenecektir. Grup olarak çalışan yüksek basınç ısıtma hattında yer alan alt istasyonlarda tesis edilecek denge boruları ve bina bazındaki sekonder pompalar ile dış hava kompanzasyonlu motorlu vanalarla ayrı ayrı sirkülasyon ve ayrı ayrı sıcaklık kontrolü sağlanacaktır. Lojmanlara ait ısıtma hatları yer üstü konsollar halinde çelik borularla izolasyonlu ve galvaniz saç kaplı ya da ön izoleli digital kaçak kontrollü çelik borularla yer altı olarak imal edilecektir. HMD Temmuz Ağustos 2010
3S Ayrıca 7'li ve 81i lojmanlar arasındaki ısıtma hattı ile sıcak su ve sirkülasyon hatları galeri içindeki klasik anlamda, konsollar üzerinde galvanizli ve siyah çelik borularla imal edilip, cam yünü ile izole edilerek galvanizli saçla kaplanacaktır. Alt basınç zonundan beslenen Cami, Sosyal Tesis, Ambar, idare, Nakliyeciler, kantin, Nizamiye hatları ile bu zondan beslenen 2'li Lojman ısıtma hatları ön izoleli digital kaçak kontrollü çelik borularla yer altı olarak imal edilecektir. Bu zonda yer alan işçi Yatakhanesine ait hatlar idari Binadan itibaren yenilenmeyecek ve mevcut haliyle bırakılacaktır. 2'li Lojman ve sosyal Tesis'e ait sıcak su ve sirkülasyon hatları yer altı ön izoleli, digital kaçak kontrollü galvanizli çelik borular ve galvanizli ön izoleli fitti ngslerle toprağa gömülü olarak imal edilecektir. Gerek ısıtma ve gerekse sıcak su ve sirkülasyon hatlarında, gerek yer üstü ve gerekse yeraltı imalatlarda borularda genleşmeyi alacak kompansatörler kullanılacak, boru imalatında gerekli yerlerde sabit noktalar ve hareketli yataklar tesis edilecektir. Ön izoleli borularda kompansatör kullanılması ve boruların sabit mesnetlerle tespit edilmesi ilgili imalatçı firma detaylarına göre yapılacaktır. Mekanik tesisatın tamamlanmasını takiben ısı merkezinde ve alt istasyonlarda bulunan ekipmanın elektrik tesisat ve otomasyon tesisatı işletme senaryosuna uygun olarak tesis edilecektir. Otomasyon sisteminin çözümünde gerek ısı merkezinde ve gerekse alt istasyonlarda bulunan tüm cihaz ve armatürler ile her türlü kontrol vanasının manuel olarak işletme ve ayarlanmasına olanak sağlayacak, sözü edilen her bir cihaz ısı merkezi otomasyon sistemine entegre edilebilir olacak, ayrıca otomasyon sistemi Set Çimento T. A. Ş.'nin genel otomasyonu olan SIEMENS SİMATİC PCS 7 V6.1 sistemiyle de haberleşebilecektir. Tesisin yenileme ve dönüşüm işlemlerinin tamamlanmasını takiben kazan dairesinde, yer üstünde, kanallarda ve bina altlarında işlevi sona eren tüm buhar kondens, kalorifer ve sıcak su hatları ile kazanlar, tanklar, brülörler, eşanjörler, boylerler, pompalar ile diğer her türlü malzemeler sökülerek tesis alanı içinde idare'nin göstereceği alanda istiflenerek idare'ye teslim edilecektir. Isı merkezinin yaz/kış tüm yıl boyunca çalışıyor olması nedeniyle mevcut sistemin yeni ısı merkezine adaptasyonu kısa sürede gerçekleştirilecek, bu nedenle iş programı sırasında fuel-oil ısıtma ve kullanım sıcak su hazırlama sisteminin kesintisiz çalışmasına özen gösterilecek, bu amaçla idare ile mutabakat halinde gerekli tedbirler alınarak, bazı imalatlar geçici olarak ısı merkezi dışına taşınmak suretiyle geçici servis sağlanacaktır. 3.1. Reküperatör Destekli Merkezi Isıtma Sistemi 3.1.1. Tesisin Isı Kapasitesinin Tanımlanması (Qh) Sistemin ısıl kapasitesinin belirlenmesini teminen, mevcut mekanik tesisat projeleri ile mevcut eşanjör dairelerindeki cihazların bilinen kapasiteleri ve mevcut binalarda etüdler yapılmıştır. Isıtma Sistemi Kapasitesi (Qı) işçi Yatakhanesi idare Binası Pazarlama Direktörlüğü Ana Giriş Sendika Departmanı Kantin Bayiler Elektrik Atölyesi Mekanik Atölyesi Depo Cami Sosyal Tesis işçi Dinlenme Binası 2 Daireli Lojman Lokal 4 Dairelii Lojman (2 Adet) 1 Daireli Lojman (4 Adet) 2 Daireli Lojman Müdür Evi 7 Daireli Lojman 8 Daireli Lojman Toplam 35 kw 100 kw 18 kw 5 kw 7 kw 14 kw 10 kw 24 kw 12 kw 12 kw 40 kw 190 kw 5 kw 40 kw 30 kw 140 kw 75 kw 48 kw 35 kw 125 kw 140 kw Oı = 1.105 kw Kullanım Sıcak Suyu Miktarı (Vs) Sıcak kullanım suyu gereksiniminin belirlenmesinde mevcut boylerlerin kapasitesinin yanı sıra fabrika alanında yer alan tüm yapılardaki sıcak su cihaz ve armatürlerinin sayıları tespit edilerek, TS 1258 Temiz Su Sistemlerinin Hesaplama Kuralları Standardı [1] ve M.M.0. 122 No'lu Sıhhi Tesisat Proje Hazırlama Teknik Esasları Kitabı [2], Çizelge 2.7 esas alınmıştır. Toplam Sıcak Kullanım Suyu Talebi Mesken Binaları Kulüp Binası Sosyal Tesis Toplam Kullanım Faktörü... Sıcak su Kapasitesi 9.280 Lt/h 1.780 Lt/h 23.400 Lt/h Vs = 34.460 Lt/h Seçilen Kapasite... 16.000 Lt/h : %40 o/o40x 34.460 = 13.784 Lt/h
Sıcak Su Eşanjörünün Isıtma yükü (Qe) Oe = ms x cp x (t2- ti ) / 3.600 Oe = kw ms = 16.000 Lt/h t2 = 60 C ti = 10 C cp = 4,184 kj/kg.k Oe = 1 6.000 x 4,184 x (60-1 0) / 3.600 Oe = 930,0 kw (01) (Eşanjör Kapasitesi) (Sıcak Su Debisi) (Sıcak Su Sıcaklığı) (Soğuk Su Sıcaklığı) (Suyun Özgül Isısı) Yakıt Isıtma Sisteminin Isıl Kapasitesi Çimento üretim sistemi döner fırınlarında yakıt olarak fuel oil kullanılmaktadır. Yönetimden alınan bilgiye göre, fabrikanın saatlik fuel oil talebi 12.000 kg/h.dir. Reküperatörlü ısıtma sisteminde destek kazanları ile buhar jeneratöründe kullanılacak fuel oil kapasitesi de dikkate yaklaşık 400 kg/h alındığında toplam fuel-oil kullanımı 12.400 kg/h olmaktadır. Fabrikanın bakımı, reküperatörün bakımı veya üretimin durduğu zamanlarda ısı merkezindeki destek kazanları tam kapasite ile tüm tesis için yeterli olabilecektir. Fuel oil, ısı merkezi yanındaki yer üstü ana yakıt ve atık yakıt tanklarında, prosesteki ara yakıt tanklarında ve ısı merkezindeki günlük yakıt tankında 60 C sıcaklığa kadar ısıtılacak, döner fırınların girişindeki brülörlerde gerekli 110 C yakıt sıcaklığı 'ye 5,0 bar basınçlı buhar ile sağlanacaktır. Bu iş için gerekli buhar ısı merkezinde tesis edilecek buhar jeneratörü ile temin edilecektir. Fuel oil ısıtma gereksiniminin hesabında TS.2164 Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3]. Oy = my x cp x ( t2 - ti ) / 3.600 (02) my = 12.400 kg/h ti = 0 C t2 = 60 C cp =2,09 kj/kg.k Qy = 1 2.400 x 2,09 x (60-0)/ 3.600 Oy = 432,0 kw Tesisin Toplam Isı Kapasitesi (Qh ) Isıtma Sistemi : 1.105 kw Kullanım Sıcak Suyu : 930 kw Fuel Oil Isıtma : 432 kw Toplam : Qh = 2.467 kw (Fuel-oil Debisi) (Yakıtın ilk Sıcaklığı) (Yakıtın Son Sıcaklığı) (Yakıtın Özgül Isısı) 3.1.2. Sıcak Su Kazanları (Qk) Isıtma sistemi sıcaksu kazanlarının hesabında TS.2164, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3], Qk = (1 + %1 0) x Oh (03) Oh = 2.467 kw Ok = 1.10 x 2.467 = 2.714 kw Seçilen Kazanlar : 1.400 kw - 8,0 bar x 2 Kazan ( 90/70 C ) 3.1.3. Reküperatör Hesabı Tesisin pik yükte, Ankara koşullarında -1 2 C sıcaklıkta toplam ısı gereksinimi 2.467 kw olarak hesap edilmiştir. Pik yükte 1.105 kw olarak hesaplanan ısıtma yükünün kış ortalamasında 550 kw olacağı, yine pik saatlerde 16.000 Lt/h olarak hesaplanan kullanım sıcak suyunun fabrika işçi sayısı ile lojmanlarda yaşayan insan sayısı dikkate alınarak, günlük ortalamada yaklaşık 80.000 Lt/gün olarak gerçekleşeceği göz önüne alındığında optimize edilmiş reküperatör kapasitesi 1.400 kw olarak tespit edilmiştir. Mevsimsel koşullara göre pik saatlerde sözkonusu kapasiteyi aşan ısı gereksinimi ısı merkezindeki sıcak su kazanları tarafından takviye edilerek yeterli hale getirilecektir. Yıllık ortalamada kazanlar tarafından takviye edilecek ısı miktarının %10'dan az olacağı tahmin edilmektedir. 1.400 kw kapasiteli reküperatör tesisi için, Çimento Fabrikasında mevcut bacalardan gaz sıcaklığı yüksek olan İkincisi 100.000 m3/h (55.000 Nm3/h) debi ve 220 C sıcaklık değerleri uygun tercih olarak değerlendirilmiştir. Reküperatör ısı geri kazanım kapasitesi, baca gazı giriş ve çıkış sıcaklıkları ile reküperatör ısıtıcı akışkan debisi ile ilgili hesaplamalar TS.21 64, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı [3], TS.3419 Klima ve Plavalandırma Plesap Kuralları Standardı [4] ve Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Teknik El Kitapları No:9 Plavalandırma ve Klima Tesisatı [5] kullanılacaktır. Reküperatör imalatına yönelik tasarım ve hesaplamalar imalatçı firma tarafından yapılacaktır. Reküperatör Tasarımına Esas Baca Gazı Şartları Or = 1.400 kw (Reküperatör Kapasitesi) vg = 55.000 Nm3/h (Baca Gazı Debisi) tg = 190 C t1 = 70 C (Baca Gazı Sıcaklığı) (Reküperatöre Giren Suyun Sıcaklığı) (Reküperatörden Çıkan Suyun Sıcaklığı) t2 = 90 C P = 1,293 kg/nm3 (FHavanın Yoğunluğu) cp = 4,184 kj/kg.k (Suyun yoğunluğu) HMD Temmuz Ağustos 2010
Reküperatör Baca Gazı Çıkış Sıcaklığı (tç) Qr= mgxcpx(tg-tç)/ 3.600 Alt Basınç Zonu Genleşme (Diyaframlı) (04) İşletme Basıncı 0r = VgXPXCpX(tg-tg)/ 3.600 1.400 = 55.000 x 1,293 x 1,0 x (190 - tç ) / 3.600 Tç = 1 20 C (05) Tank Ön Gaz Basıncı : Po Po = 1,8 barg = 2,8 bar Alt Basınç: P1 P1 = 2,0 barg = 3,0 bar Reküperatör Isıtıcı Akışkan Debisi (Vr) Or = mr X Cp X (t2 - ti) / 3.600 (06) Or = 1.400 kw mr = kg/h vr = m3/h cp = 4,184 kj/kg.k (Reküperatörün Kapasitesi) (Isıtıcı Akışkan Kütlesel Debisi) (Isıtıcı Akışkanının Hacimsel Debisi) (Isıtıcı Akışkanının Özgül Isısı) 1.400 = mr x 4,184 x( 90-70)/ 3.600 mr = 60.229 kg/h vr = 60 m3/h (90/70 C) 3.1.4. Genleşme Tankları Kapalı genleşme tankının hesaplanmasında, TS.2164, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3], Üst Basınç Zonu Genleşme Tankı (Azot Yastı ki ı) İşletme Basıncı Alt Basınç : P1 P1 = 4,8 barg = 5,8 bar Üst Basınç : P2» P2 = P1 + Dp Dp = 0,8 bar P2 = 4,8 + 0,8 P2 = 5,6 barg = 6,6 bar Tank hacmi (Vt) Seçilen Tank Vt = 16.000 Lt - 10,0 bar x 1 Adet Üst Basınç : P2 P2 = P1 + Dp Dp = 1,0 bar P2 = 2,0 + 1,0 P2 = 3,0 barg = 4,0 bar Tank Hacmi Seçilen Tank Vt = 2.000 Lt - 10 bar x 1 Adet 3.1.5. Yakıt Tankları Isıtıcı Serpantinleri Döner fırınlar ile ısıtma sistemi için destek kazanlarda ve buhar jeneratöründe kullanılan fuel oil miktarı 12.400 kg/h olarak hesaplanmıştır. Fuel oil, ısı merkezi yanındaki yer üstü ana yakıt ve atık yanklarında 12.400 kg/h debide ve 30 C sıcaklıkta, proses ara yakıt tanklarında 6.000 kg/h debide ve 60 C sıcaklıkta, ısı merkezindeki günlük yakıt tankında 400 kg/h debide ve 60 C sıcaklıkta ısıtılmak üzere gerekli sepantinlerle donatılacaktır.yedekli tanklarda gerektiğinde tek tanktan tüm yakıt debisi çekilebileceğinden tank ısıtma serpantinleri tüm yakıt debisini ısıtacak kapasitede olacaktır. Fuel oil ısıtma rejimi 90/75 C olarak kabul edilecek, yakıt ısıtma serpantinleri hesabı ndats 2164, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3], Ana Yakıt Tanklarının Isıtma Sepantinleri a) Tankın Isıtma Kapasitesi (Qy) Oy = my x cp x ( ti - 12 ) / 3.600 (07) my = 12.400 kg/h ti = 0 C t2 = 30 C cp = 2,09 kj/kg.k Oy = 1 2.400 x 2,09 x ( 30-0 ) / 3.600 (Fuel Oil Debisi) (Fuel Oil ilk Sıcaklığı) (Fuel OH Son Sıcaklığı) (Fuel Oilin Özgül Isısı) Oy = 216,0 kw
b) Isıtıcı Sepantin Fs = 1.1 x 105 x 1.000/58 x 37 = 53,82 m2 Fs = 1.1 x Oy x 1.000 / k x Aim (08) Seçilen Isıtıcı Serpantinler Atın = [(t3-t2) - (t4-tl)] / İn [(t3-t2)/(t4-tl)] (09) Fs = 55.00 m2 x 2 Adet ( 90/75 C ) Günlük Tank Isıtıcı Serpantini Fs = m2 Ov = 216 kw ti = 0 C t2 = 30 C t3 = 90 C t4 = 75 C Atın = C K = 58 W/m2.K (Isıtıcı Sepantin Yüzey Alanı) (Yakıt Isıtma Kapasitesi) (Yakıtın ilk Sıcaklığı) (Yakıtın Son Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkan Giriş Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkan Çıkış Sıcaklığı) (Ortalama Sıcaklık Farkı) (Serpantin Isı iletim Katsayısı) Atm = [(90-30) - (75-0)] / İn [(90-30)/75-0)] Atm = (60-75) /İn (60/75) Atm = 67 C Fs = 1.1 x 216 x 1.000/58x67 = 61.14 m2 Seçilen Isıtıcı Serpantinler Fs = 65.00 m2 x 2 Adet ( 90/75 C ) a) Yakıt Isıtma Kapasitesi (Qy) Oy = my x Cp x ( t2 - ti ) / 3.600 (13) my = 400 kg/h ti = 30 C t2 = 60 C cp = 2,09 kj/kg.k Oy = 400 x 2.09 x (60-30)/ 3.600 Oy = 7,0 kw b) Isıtıcı Serpantin (Fuel Oil Debisi) (Fuel Oilin ilk Sıcaklığı) (Fuel Oilin Son Sıcaklığı) (Fuel Oilin Özgül Isısı) Fs = 1.1 x Oy x 1.000 / k x Atm (14) Ara Yakıt Tankları Isıtıcı Serpantinleri At = [(t3-t2) - (t4-tl )] / İn [(t3-t2)/(t4-tl)] (15) a) Tank Isıtma Kapasitesi (Qy) Fs = m2 Oy = my x cp x ( t2 - ti ) / 3.600 (10) Oy = 7 kw tı=30 C t2 = 60 C my = 6.000 kg/h ti = 30 C t2 = 60 C cp = 2,09 kj/kg.k (Fuel Oil Debisi) (Fuel Oilin ilk Sıcaklığı) (Fuel Oilin Son Sıcaklığı) (Fuel Oilin Özgül Isısı) ts = 90 C t4 = 75 C Atm = C K =58 W/m2.K (Isıtıcı Serpantin Yüzey Alanı) (Yakıt Isıtma Kapasitesi) (Yakıtın ilk Sıcaklığı) (Yakıtın Son Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkan Giriş Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkanın Çıkış Sıcaklığı) (Ortalama Sıcaklık Farkı) (Isıtıcı Serpantin Isı iletim Katsayısı) Oy = 6.000 x 2.09 x (60-30)/ 3.600 Atm = [(90-60) - (75-30)] / İn [(90-60)/75-30)] Atm = (30-45) / İn (30/45) Qy = 105,0 kw Atm = 37 C Fs = 1.1 x 7 x 1.000 / 58 x 37 = 3,59 m2 b) Isıtıcı Serpantin Fs = 1.1 xqyx 1.000/ kx At (11) Atm = [(t3-t2)-(t4-tı)]/ln [(t3-t2)/(t4-tı)] (12) Fs = m2 Oy = 105,0 kw ti = 30 C t2 = 60 C ts = 90 C t4 = 75 C Atm C K = 58 W/m2.K (Isıtıcı Serpantin Yüzey Alanı) (Yakıt Isıtma Kapasitesi) (Yakıtın ilk Sıcaklığı) (Yakıtın Son Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkan Giriş Sıcaklığı) (Isıtıcı Akışkan Çıkış Sıcaklığı) (Ortalama Sıcaklık Farkı) (Serpantin Isı iletim Katsayısı) Atm = [(90-60) - (75-30)] / İn [(90-60)/75-30)] Atm = (30-45) /İn (30/45) Atm = 37 C Seçilen Isıtıcı Serpantin Fs = 5,00 m2 x 1 Adet ( 90/75 C ) 3.2. İdare Binası Isıtma ve Absorbsiyon Soğutma Sistemi idare Binasının ısıtma sisteminin çözümünde reküperatör destekli bölgesel ısıtma sisteminden yararlanılacak, soğutma sisteminin tesisinde reküperatör destekli absorbsiyon soğutma sistemi kullanılacaktır. Sisteminin tasarım ve hesabında TS 3419, Klima ve Flavalandırma Sistemleri Flesap Kuralları Standardı [4], Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Teknik El Kitapları No: 9 Flavaladırma ve Klima Tesisatı [5] ve TS 2164, Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı [3] kullanılacaktır. HMD Temmuz Ağustos 2010
3.2.1 İklimlendirme Şartları Yerel Koşullar Tesis yeri : Ankara Coğrafi Enlem : 39. 57' Kuzey Yükseklik : 825 m Günlük Sıcaklık Farkı :15 C Dış Hava Dizayn Şartları : (D) Yaz Kış Kuru Termometre Sıcaklığı (KT) : 34 C 1 2 C ( R ) Yaş Termometre Sıcaklığı.(YT) : 20 C Bağıl Nem... (RH) %27 %90 Entalpi (i) 56,5 kj/kg Özgül Nem (X) 8,8 g/kg İç Mahal Dizayn Şartları (İ) 3.2.4. İdare Binası Absorbsiyon Chiller Hesabı idare Binasında, reküperatörde üretilen atık ısı ile işletilen bir absorbsiyon ehiller kullanılacaktır. Absorbsiyon ehillerin hesaplamasında, TS 3419, Klima ve Havalandırma Sistemleri Hesap Kuralları Standardı [4], Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Teknik El Kitapları No: 9 Havaladırma ve Klima Tesisatı [5] ve TS 21 64, Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı [3] kullanılacaktır. Qs = 1 33.250 W (Yapının Toplam Isı Kazancı) Eşzaman faktörü = 0.80 OSD = 0.80 x Qs (16) Oso = 0.80 x 133.250 = 1 06.600 W Seçilen Absorbsiyon Chiller 110 kw x 1 Adet (7/12 C - 90/70 C) Yaz Kış Kuru Termometre Sıcaklığı (KT) : 26 C 20 C (R) 3.2.5. Absorbsiyon Chiller Soğutma Kulesi Yaş Termometre Sıcaklığı (YT) : 18.6 C Bağıl nem... (RH) %50 %50 Soğutma kulesi kapasitesi, imalatçı kataloglarına uygun Entalpi (i) 52,3 kj/kg olarak, ehiller kapasitesinin iki katı olmalıdır. Özgül Nem (X) 10,5 g/kg OSG = 110,0 Kw (Chiller kapasitesi) Pencerelerden Geçen Maksimum Güneş Radyasyonu Qtower = 2 X ÖSG (82) (17) Kuzey : 23 Temmuz 7.00 Güney : 21 Kasım 12.00 Doğu : 23 Temmuz 8.00 Batı : 23 Temmuz 16.00 44 W/m2 523 W/m2 517 W/m2 517 W/m2 Qtower = 2 x 110 = 220,0 kw Seçilen Soğutma Kulesi 250 kw - 26/33,2 C x 1 Adet (Su soğutmalı) 3.2.2. Isıtılan Mahal Sıcaklıkları Isıtılan alanların sıcaklıklarının belirlenmesinde TS 2164, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3]. Bürolar : 20 C Merdiven Soyunma Odaları + Duş : 22 C Giriş, koridor : 18 C : 18 C İşletme Basıncı 3.2.3. Isıtılmayan Mahal Sıcaklıkları Yönetim binasındaki ısıtılmayan alanların sıcaklıkları, TS 2164 Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3], 3.2.6. Büzüşme Tankı (Diyaframlı) Diyaframlı büzüşme tankının hesaplamasındats 21 64, Kalorifer Tesisat Projelendirme Kuralları Standardı esas alınacaktır [3], Tankın Ön Gaz : Po Po = 1,8 barg = 2,8 bar Alt Basınç: P2 Alt Basınç: Pz P2 = 2,0 bara = 3,0 bar Dış Hava Sıcaklığı - 12 C Toprak Temaslı Dış Duvar : ± 0 C Üst Basınç: P1 Toprak Temaslı Döşeme : + 6 C Çatı Altı Tavan - 9 C P1 = P2 + Ap Ap = 1,0 bar P1 = 2,0 + 1,0 P1 = 3,0 barg = 4,0 bar Seçilen tank : Vt = 300 Lt - 10,0 bar x 1 Adet
3.2.7. Absorbsiyon Chiller için Kule Pompaları Absorbsiyon ehillerin kule pompalarının hesaplamasında, TS 3419, Klima ve Havalandırma Sistemleri Hesap Kuralları Standardı [4], Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Teknik El Kitapları No: 9 Havaladırma ve Klima Tesisatı [5] ve TS 2164, Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı [3] kullanılacaktır. Qh = 250,0 kw a) Pompa Debisi (Vp) Qh = mpxcpx (t2-tı )/ 3.600 (18) On = 250,0 kw mp = kg/h Vp = m3/h Cp = 4,184 kj/kg. K ti = 27 C t2 = 33.2 C 250 = mp x 4,184 x (33,2-27) / 3.600 mp = 34.694 kg/h VP = 35 m3/h (33.2/27 C) (Kulenin Soğutma Kapasitesi) (Pompalanan Akışkanın Kütlesel Debisi) (Pompalan Akışkanın Hacimsel Debisi) (Akışkanın Özgül Isısı) (Akışkanın Gidiş Sıcaklığı) (Akışkanın Dönüş Sıcaklığı) ısıtma akışkan pompaları hesaplaması, TS 2164, TS 2164, Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı [3] kullanılacaktır. QSG = 110,0 kw Oh = QSG / r (20) Oh = 110/0.70 = 158,0 kw Oh = 158,0 kw a) Pompa Debisi (Vp) Oh = mp x cp x ( ti - 12 ) / 3.600 (90) (21) Oh = 158,0 kw (Absorbsiyon Chiller Kapasitesi) VP = m3/s (Akışkanın Hacimsel Debisi) cp = 4,184 kj/kg. K ti = 90 C t2 = 85 C (Akışkanın Özgül Isısı) (Akışkanın Gidiş Sıcaklığı) (Akışkanın Dönüş Sıcaklığı) 158 = mp x 4,184 x( 90-85)/ 3.600 mp = 27.189 kg/h VP = 30 m3/h (90/85 C) b) Pompa Basıncı b) Pompa Basıncı Kritik Devre Basınç Kaybı : 50,0 kpa Çekvalf Uç yollu valf 15,0 kpa 15,0 kpa Filtre 10,0 kpa Chiller Basınç Kaybı 60,0 kpa Kule yüksekliği 50,0 kpa Kritik Devre Basınç Kaybı :25,0 kpa Çekvalf 15,0 kpa Filtre 10,0 kpa Chiller Basınç Kaybı :50,0 kpa Toplam Per : 100,0 kpa Toplam Basınç Per : 200,0 kpa HP = ( 1 + %25 ) X Per (22) (19) Hp = ( 1 + %25 ) X Per (19) Hp = 1,25 x 100,0 = 125,0 kpa HP = 1,25 x200,0 = 250,0 kpa Seçilen Pompalar 30 m3/h - 125,0 kpa x 2 Adet (1 + 1 Yedek) Seçilen Pompalar 35 m3/h - 250,0 kpa x 2 Adet (1 + 1 Yedek) 4. Tesisin Yatırım Maliyeti 3.2.8. Absorbsiyon Chiller Isıtıcı Akışkan Pompaları Tesisin yatırım maliyeti hesaplarında T.C. Bayındırlık ve Absorbsiyon ehiller ısıtma devresinde reküperatör İskan Bakanlığı 2008 Yılı Birim Fiyat Tarifleri kullanılmış, tarafından ısıtılan ısıtıcı akışkan kullanılacak ve ısıtma Birim Fiyat kapsamı dışında kalan fiyatlar piyasa rejimi 90/85 C ve ehiller verimi %70 olacaktır, ehillerin rayiçlerinden Özel Fiyatlı olarak hesaplanmıştır. Isı Merkezi Mekanik Tesisatı Isı Dağıtım ve Sıcak Su Hatları Reküperatör ve Aksesuarları Alt istasyonlar MekanikTesisat Absorbsiyon Chiller ve Soğutma Kulesi idare Binası Soğutma/lsıtma MekanikTesisat. Otomasyon Elektrik Tesisatı inşaat işleri, Kazı, Dolgu Toplam 669,749.09.-TL 206,21 2.74.-TL 344,267.10.- TL 78,402.1 4.-TL 148,982.82.-TL 64,865.1 0.-TL 75,000.-TL 50,000.-TL 1 9,734.1 0.-TL 1,657,213,08.-TL
5. Ekonomi Hesapları Set Çimento Fabrikasında döner fırın bacasına reküperatör tesis edilmesiyle geri kazanılan ısı fabrika alanında yer alan tüm teknik ve idari yapılar ile lojmanların ısıtma ve sıcaksu enerji tüketiminde ayrıca döner fırınlarda yakıt olarak kullanılan fuel-oilin ön ısıtma işleminde büyük ekonomi sağlayacaktır. Reküperatörün kış mevsiminde sağlayacağı enerji ekonomisine ek olarak, ısı merkezinde atık ısı ile çalışmak üzere sisteme tesis edilecek absorbsiyon ehiller ile idare Binasının yaz modunda soğutma gereksinimi karşılanacaktır. Tesiste mevcut ısıtma, kullanım sıcaksuyu üretimi ve fuel-oil ısıtma sisteminde buhar kazanları kullanılmakta olduğundan kaçak kondens ve flaş buhar kayıpları da dikkate alınarak mevcut sistem verimi %75 kabul edilecektir. Fabrika 365 gün 24 saat %85 kapasite kullanımı ile çalışmakta olduğundan ekonomi hesaplarında %1 00 kapasite üzerinden yakıt ekonomisinin %85'i dikkate alınacaktır. Tesiste tasarruf edilen fuel-oil miktarının hesabında TS 2164 Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı kullanılacaktır [3]. i i < Ihin* IP«. w» t» A - r s I 1 *1» * T OTTJB :\ MMMJım/LÛl n '. i 5 >»Vt y- lüûıi y~- yy. t ; i. 7 \.1 AVLAR i i M i 3 ü î 8 î s I 3EHİL-1. rnlih ORTALAMA YA«r KAZANIM GRAFİGİ İ 5.1. Isıtma Sistemi Yakıt Ekonomisi Ankarada kış mevsimi 180 gün olup, kış sezonu 15 Ekim tarihinde başlamakta ve 15 Nisan tarihinde sona ermektedir. Tesisin yıllık enerji kullanım grafiği (Şekil-1) incelendiğinde, dış hava sıcaklığına bağlı olarak ısıtma ihtiyacı dalgalı bir seyir izlemekle birlikte Ekim ve Nisan aylarında minimum düzeydeyken, Ocak ayında maksimum değere ulaşmaktadır. Kış mevsimi için - 1 2 C dış havadizayn sıcaklığında pik ısıtma gereksinimi 1.105 kw olmakta, kış mevsiminin başlangıcında ve sonunda +20 C dış hava sıcaklığında sıfır olmaktadır. Sözkonusu maksimum ve minimum dış hava sıcaklıkları esas alındığında kış mevsimi ortalama sıcaklığı +4 C olmakta sözkonusu sıcaklıkta ısıtma gereksinimi 553 kw olarak gerçekleşmektedir. Bu değer aynı zamanda pik ısıtma gereksiniminin yarısına karşılık gelmektedir. Yıllık ortalamada sıcak su ısıtma kapasitesinin 194 kw, yakıt ön ısıtma kapasitesinin 348 kw olduğu dikkate alındığında reküperatörün 1.400 kw kapasitesinin ortalama 857 kw değeri ısıtma sistemi için kullanılacaktır. Mevsim şartlarına göre bu kapasiteyi aşan ısı gereksinimi destek ısıtma kazanlarından karşılanacaktır. Şeki 1-1 'den de görüleceği üzere, 180 günlük kış mevsiminde sadece 40 günlük bir süreçte destek kazanları eksik ısıtma gereksinimin tamamlamaktadır. Şekil üzerinde küçük ve büyük üçgenlerin alanları dikkate alındığında yıllık ortalama ısıtma gereksiniminin %95'lik bölümü reküperatörden karşılanmaktadır. Yıllık Isıtma Gereksinimi Yakıt Miktarı: (Byy) Byy = Oh X Z X Zg X 3.600 / 2 X T X Hu (23)
Oh = 1.105 kw (Isıtma Kapasitesi) Byy = kg/h (Yıllık Yakıt Miktarı) il = 0.75 (Mevcut Buhar Kazanlarının Verimi) Hu = 40.165 kj/kg (Fuel oilin daha düşük ısı değeri) Z = 24 saat (Günlük Isıtma Süresi) Zg =180 gün (Kış Mevsimi Süresi) Byy = 1.105 x 24 x 180 x 3.600 /2 x 0.75 x 40.165 Byy = 285.239 kg/h Isıtma Sistemi Yıllık Yakıt Ekonomisi (Byk) 5.3. Yakıt Ön Isıtma Enerji Tasarrufu Fuel Oil ön ısıtmada fuel o ii in ilk sıcaklığı yıllık ortalamada +10 C olarak kabul edilecektir. Ortalama Yakıt Ön Isıtma Kapasitesi Ov = my x cp x ( t2 - ti ) / 3.600 my = 12.000 kg/h ti = 10 C t2 = 60 C cp = 2,09 kj/kg. K (28) (Yakıt Debisi) (Yakıtın ilk Sıcaklığı) (Yakıtın Son Sıcaklığı) (Yakıtın Özgül Isısı) Bfuel = 0.95 X Byy X 0.85 Oy = 1 2.000 x 2,09 x ( 60-10 ) / 3.600 Bfuel = 0.95 x 285.000 x 0.85 = 230.330 kg/yıl (24) Qy = 348 kw Bfuel = 230.000 kg/yıl 5.2. Kullanım Sıcak Suyu Yakıt Ekonomisi Tesiste mevcut buharlı sistemle üretilmekte olan kullanım sıcak suyu yakıt tüketimi 80.000 Lt/gün ve 60 C sıcaklık üzerinden yapılacaktır. Bilindiği gibi saatlik pik sıcak su üretimi 16.000 Lt/h olmakla birlikte, fabrika istatistik değerleri günlük ortalama kullanım miktarını 80.000 Lt/gün olarak vermektedir. Buna göre saatlik ortalama sıcak su debisi 3.333 Lt/h üzerinden 365 gün 24 saat olarak hesaplanacaktır. Qe = msxcpx (t2-tı )/ 3.600 Qe = kw ms = 3.333 kg/h t2 = 60 C ti = 10 C cp =4,184 kj/kg. K (25) Yakıt Ön Isıtma Yıllık Ortalama Yakıt Ekonomisi: (By) By = Oy / r x Hu (29) Oy = kw (Yakıt Isıtma Kapasitesi) By = kg/h (Kazanılan Yakıt Miktarı) rı = 0.75 (Mevcut Buhar Kazanlarının Verimi) Hu = 40.165 kj/kg (Fuel Oilin Alt Isıl Değeri) By = 348/0.75 x40.165 By = 0.011 kg/s = 40 kg/h Yıllık Fuel Oil Kazanımı : (Byk) (Sıcak Su Eşanjör Kapasitesi) (Ortalama Sıcak Su Debisi) Byk = 40 x 24 x 365 x 0.85 = 297.840 kg/yıl (Sıcak Su Sıcaklığı) (Soğuk Su Sıcaklığı) (Suyun Özgül Isısı) Qe = 3.333 x 4,184 x (60-10 )/ 3.600 Qe = 194,0 Kw Sıcak Su Üretimi Yıllık Yakıt Ekonomisi By = Qe / T X Hu Qe =194 kw (Sıcak Su Eşanjör Kapasitesi) By = kg/h (Kazanılan Yakıt Miktarı) Tl = 0.75 (Mevcut Buhar Kazanlarının Verimi) Hu = 40.165 kj/kg (Fuel Oilin Alt Isıl Değeri) By = 194/0.75 x40.165 By = 0.006 kg/s = 22 kg/h YıMık Fuel OM Kazanımı: (Byk) Byk = 22 x24x 365 x0.85 = 163.812 kg/yıl Byk = 163.000 kg/yıl Byk = 297.000 kg/yıl Yıllık Toplam Fuel Oil Kazanımı: (Byk) Isıtma Sistemi Fuel OH Kazanımı Sıcak Su Sisteminde Fuel Oil Kazanımı Yakıt Ön Isıtma Sistemi Fuel Oil Kazanımı Toplam (26) Tasarruf edilen toplam fuel oil: (Byk) (27) Byk = 690.000 kg/yıl (30) 230.000 kg/yıl 163.000 kg/yıl 297.000 kg/yıl 690.000 kg/yıl 5.4. İdare Binası Absorbsiyon Chiller Enerji Ekonomisi idare Binasında reküperatör destekli 110,0 kvv kapasiteli bir absorbsiyon ehiller kullanılmıştır. Sözkonusu absorbsiyon ehiller yerine kullanılabilecek hava soğutmalı ehillerin COP = 2.75 değeri dikkate alındığında kompresör mil gücü 40,0 kvv olacaktır. Tesis için önerilen absorbsiyon ehillerin soğutma kulesi fanı 4,0 kw, kule pompası 4,0 kw, reküperatör devresi pompası 2,0 kw motor gücü gerektirmektedir. Bu durumda absorbsiyon ehillerin çekeceği güç 10,0 kvv olmakta, hava soğutmalı ehillere oranla 30,0 kvv güç ekonomisi sağlamaktadır.
Wy = P X Z X Zg Wy = kwh/yıl P = 30.0 kw Z =12 saat (31) (Yıllık Elektrik Enerjisi Kazanımı) (Elektrik Güç Ekonomisi) (Soğutma Modundaki Günlük işletme Süresi) (Soğutma Modunda Yaz Süresi) 7. CO2 Emisyonlarında Azalma Emisyonların hesaplanmasında birim emisyon miktarları fuel oil için Kaynak 7, elektrik üretimi için Kaynak 8 kullanılmıştır. Zg = 120 gün Tasarruf Edilen Fuel Oil: Tasarruf Edilen Elektrik Enerjisi Fuel Oil CO2 Emisyonu Wy = 30x 12x 120 = 43.200 kwh Elektrik Üretiminde CO2 Emisyonu: 690.000 kg/yıl 43.300 kwh/yil 3,00 kg-ccu/kg - Fuel oil 0,50 kg-coc/kwh - Elektrik 68 Tasarruf Edilen Yıllık Elektrik Enerjisi Wy = 43.200 kwh/yıl 5.5. Toplam Enerji Tasarruflarının Parasal Değeri Set Çimento Endüstri T.A.Ş Ankara Fabrikasında reküperatör destekli ısıtma, sıcaksu ve yakıt ön ısıtma sistemleri ile idare Binası absorbsiyon ehiller destekli soğutma sistemin sağladığı yakıt ve elektrik enerjisi ekonomisinin parasal tutarının hesaplanmasında, fabrika tarafından satın alınan fuel oil birim fiyatı 1,30 TVkg, elektrik enerjisinin birim fiyatı 0,25 TIVkWh olarak alınmıştır. Fuel Oil Yıllık Parasal Kazanım Yıllık Fuel Kazanımı Fuel Oil Birim Fiyatı Fuel Oil Yıllık Parasal Kazanım 690.000 kg/yıl 1,30 TVkg 690.000x 1,30 = 897.000.-TlVyıl Fuel Oil Yıllık Parasal Kazanım = 897.000.- TL/yıl Elektrik Enerjisinden Yıllık Parasal Tasarruf Yıllık Elektrik Enerjisi Kazanımı 43.200 kwh/yıl Elektrik Enerji Birim Fiyatı 0,25 TIVkWh Elektrik Enerjisi Yıllık Kazanım Kazanım 43.200 x 0,25 = 1 0.800.- TVyıl Elektrik Enerjisi Yıllık Parasal Kazanım = 10.800.-TL/yıl Toplam Yıllık Parasal Kazanım Fuel Oil Yıllık Parasal Kazanım Elektrik Enerjisi Yıllık Parasal Kazanım Toplam Yıllık Parasal Tasarruf 897.000.- TL/yıl 10.800.- TL/yıl 907.800.-TL/yM 6. Geri Ödeme Dönemi Yatırımın geri ödeme döneminin hesaplanmasında, basit bir yöntem uygulanmış ve faiz oranları dikkate alınmamıştır: Yatırım Miktarı Yıllık Parasal Kazanım,: 1.657.213,08 TL,: 907.800,00 TL Geri Ödeme Döneminin Hesaplanması 1.657.213,08/907.800,00 = 1,9 Yıl Geri Ödeme Dönemi: 1,9 Yıl TTMD Temmuz Ağustos 201 0 CO2 Emisyonlarındaki Azalmanın Hesaplanması Fuel Oil Ekonomisinden Azalan CO2 Elektrik Enerjisi Ekonomisinden Azalan COz..: 690.000 kg/yıl.: 43.300 kwh/yil 3,00 kg-c02/kg - Fuel oil 0,50 kg-coe/kwh - Elektrik Toplam CO2 Azalma.: 2.091.600 kg/yıl 8. Sonuç Set Çimento Tesisleri Ankara Fabrikasında 2 No'lu döner fırın bacasına reküperatör tesis edilmesiyle fabrika yapılarının ısıtma, kullanım sıcak suyu ve fuel-oil ön ısıtma işlemi yanında idare Binasının absorbsiyon soğutma sisteminde kullanılmasıyla tasarruf edilecek 690.000 kg/yıl fuel-oil ve 43.200 kwh elektrik enerjisinin parasal tutarı 907.800.-TL/Yıl olarak hesaplanmıştır. Tesisin toplam yatırım bedeli olan 1.657.213,08.-TL dikkate alındığında, yatırımın geri ödeme süresi 1.76 Yıl olmaktadır. Sözkonusu yatırımla fuel-oil ve elektrik enerjisinden yapılan ekonomi ile atmosfere atılan COz emisyonlarında 2.091.000 kg/yıl azalma sağlanacaktır. Sonuç olarak, bacadan atılan ısının geri kazanımına yönelik olarak Set Çimento Tesisleri Ankara Fabrikası tarafından planlanan yatırımın, 1.9 yıl gibi çok kısa bir ödeme süresi ve atmosfere salınan CO2 emisyonlarında sağladığı 2.091.000 kg/yıl azalma ile ülkemizde enerji ve çevre etkin projelere iyi bir örnek olacağı düşünülmektedir. 9. Kaynaklar 1. TS.1258 Temiz Su Tesisatı Hesap Kuralları Standardı [1] 2. MMO 122 No'lu Sıhhi Tesisat Proje Hazırlama Esasları Kitabı [2] 3. TS. 2164 Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları Standardı [3] 4. TS. 3419 Klima ve Havalandırma Hesap Kuralları Standardı [4] 5. T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Teknik El Kitapları, Yayın No:9 Havalandırma ve Klima Tesisatı [5] 6. TS. 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı [6] 7. Özkaya M.Galip, Variyenli Halil İbrahim, UçarSerkan; Rüzgar Enerjisinden Elektrik Üretimi Ve Kayseri ili için Çevresel Etkilerin Değerlendirilmesi, C.Ü. Fen Edebiyat Fakültesi, Fen Bilimleri Dergisi 2008, Cilt: 29 Sayı : 1 [7]
Kısa Özgeçmiş Prof. Dr. Nilüfer EĞRICAN Yeditepe Üniversitesinde, Eğitim Akreditasyonu, Araştırma & Geliştirme ve Sanayi/Sektör ilişkileri'nden sorumlu Rektör Yardımcısıdır. Lisans ve yüksek lisans derecelerini İstanbul Teknik Üniversitesi'nden (1970), Doktora derecesini University of Maryland'dan (1977) kazanmıştır. Doktora sonrası University of Maryland'da yardımcı doçent olarak çalışmıştır. Çalışma alanları: Güneş enerjisi ile Absorbsiyonlu Soğutma Sistemleri, Isı Pompaları, Pasif Sistemler, Buzdolabı performansı iyileştirme, Ekserji ve türbülans konularıdır. 1994-2000 yılları arası İstanbul Teknik Üniversitesinde Makine Fakültesi Dekanı olarak görev yapmıştır. 1993-1994 Üniversite - Sanayi işbirliği Şurasının Genel Sekreterliğini yürüten Prof. Dr. Eğrican, 1995 yılında Arçelik AR-GE Merkezi ile işbirliği yaparak, tezlerin sanayide yapılması ve araştırmanın ürüne dönmesi ve ticarileşmesi konusunda, üniversite-sanayi işbirliği modeli geliştirmiştir. 1997 yılında International Center for Applied Thermodynamics Merkezini kurmuş ve 2003 yılına kadar Genel Sekreterliğini 2008 yılından itibaren de Merkez Başkanlığına atanmıştır. Prof. Dr. Eğrican ayrıca, İstanbul Sanayi Odası Kalite ve Teknoloji Kurulu ( ISO- KATEK) Ulusal inovasyon Grubu (UIG), Uluslararası Uygulamalı Termodinamik Merkezi (İCAT) ve Uluslararası Isı ve Kütle merkezi (ICHMT) Bilim Kurulları üyesidir. Isıtma Soğutma Havalandırma Araştırma ve Eğitimi (ISKAV) Mütevelli Heyet üyesi, İSKİD ve KOJEN onursal üyesi ve TTMD üyesidir. Prof. Dr. Eğrican 2003-2006 yılları arasında ASME International Başkan Yardımcısı (ABD, Kanada, Meksika dışındaki tüm ülkelerden sorumlu) olarak görev yapmıştır. Ayrıca ASME üyesidir. Abdullah BİLGİN 1955 Balıkesir doğumludur. 1977 yılında Ankara Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi Makine Mühendisliği bölümünden mezun olmuştur. Sırasıyla, iller Bankası Genel Müdürlüğü Yapı Daires Tesisat Bürosunda mühendis, Kent Koop Batıkent Konut Üretim Yapı Kooperatifleri Birliğinde tesisat büro şefi, Kent-lsı A.Ş' de genel müdür olarak çalışmıştır. TTMD' nin 8. Dönem Yönetim Kurulu Başkanlığı görevini üstlenmiştir. Halen, 1989 yılından beri kurucusu olduğu Merkezi Isıtma Sistemleri Mühendislik Ltd. Şirketinde mekanik tesisat tasarım mühendisi olarak çalışmaktadır. Mehmet BİLGİN 1984 Ankara doğumludur. 2001 yılında TED Ankara Kolejini bitirmiştir. 2009 yılında Yeditepe Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünde lisans eğitimini tamamlamıştır. Mezuniyetini takiben bir süre Spi rax-i ntervalf Firmasında çalışmıştır. Askerlik hizmeti sonrası Merkezi Isıtma Sistemleri Mühendislik Ltd. Şirketinde mekanik tesisat tasarım mühendisi olarak göreve başlamıştır. Halen bu firmada çalışmalarını sürdürmektedir.