climate of innovation

Bir aile firması olan Viessmann, üç nesil boyunca konforlu, ekonomik ve çevre dostu bir ëekilde ısı elde etmeyi ve onu ihtiyaçlar doñrultusunda kullanıma sunmayı kendisine görev bilmiëtir. Mükemmel ürün geliëimi ve çözüm olanakları ile Viessmann, her zaman sektörün teknolojik lideri ve öncüsü olmasını sañlayan büyük adımlar atmıëtır. Mittenwalde fabrikasïnda büyük kazan üretimi Viessmann güncel ürün programı ile müëterilerine 1,5-20 000 kw güç aralıñında çok basamaklı bir program sunmaktadır. Sıvı/gaz yakıtlı yer ve duvar tipi düëük sıcaklık kazanları ve yoñuëmalı kazanlar, ısı pompaları ve güneë enerjisi sistemleri bu mükemmel programa örnektir. Kontrol panelleri ve iletiëim tekniñinin yanı sıra, birlikte mükemmel bir uyum içinde çalıëan sistem tekniñi komponentleri ürün programını tamamlamaktadır. Almanya, Fransa, Kanada, Polonya ve Çin deki 10 adet üretim merkezi ve toplam 34 ülkedeki 110 satıë merkezinden oluëan organizasyonu ile Viessmann, uluslararası bir yapıya sahiptir. Allendorf taki Viessmann Merkezi Çevre ve topluma karëı sorumluluñu, çalıëanları ve ië ortaklarıyla kurduñu güçlü iletiëimi, mükemmeliyetçilik çabası ve tüm ië süreçlerindeki yüksek verimliliñi Viessmann ın temel deñerlerindendir. Ürünleri ve sahip olduñu tüm deñerleri ile müëterilerine güçlü bir markanın özel faydalarını ve katma deñerini vermek her bir Viessmann çalıëanının, dolayısıyla firmanın ortak özelliñidir. Viessmann Isı Teknikleri Tic. A.Ë. Sultan Orhan Mah. Kuruçeëme Mevkii No. 36 41400 Gebze-Kocaeli Tel: (0262) 642 10 33 Pbx Fax: (0262) 642 10 39 www.viessmann.com.tr info@viessmann.com.tr Ïstanbul / Merter Bölge Müdürlüñü General Ali Rıza Gürcan Cad. Merter Ïë Merkezi No. 2/3 34169 Merter-Ïstanbul Tel: (0212) 481 57 11 Pbx Fax: (0212) 481 57 15 Ankara Bölge Müdürlüñü Ali Suavi Sk. No. 23/2 06570 Maltepe-Ankara Tel: (0312) 232 45 00 Pbx Fax: (0312) 232 45 02 Bursa Bölge Müdürlüñü Karaman Mah. Ïzmir Yolu 5. km 16130 Bursa Tel: (0224) 245 73 33 pbx Fax: (0224) 245 73 35 Ïzmir Bölge Müdürlüñü Bornova Cad. Öztim Ïë Merkezi No. 9/Y 35070 Iëıkkent-Bornova-Ïzmir Tel: (0232) 472 13 45 Fax: (0232) 472 13 47 Kayseri Bölge Müdürlüñü Gültepe Mahallesi M. Kemal Paëa Bulvarı No. 24/A 38030 Kayseri Tel: (0352) 223 18 14 Fax: (0352) 223 18 16 Antalya Bölge Müdürlüñü Perge Bulvarı No. 104 07200 Antalya Tel: (0242) 311 83 93 Fax: (0242) 311 83 23 Konya Bölge Müdürlüñü Meram Yeni Yol Cad. No. 80 42090 Meram Konya Tel: (0332) 324 77 43 Fax: (0332) 324 77 45 Teknik deñiëiklik hakkï saklïdïr 9448 089 TR 09/2006 climate of innovation

Mesleki yayïnlar serisi Buhar kazanlarï

Sanovel Ïlaç Fabrikası Ïstanbul Üç Vitomax 200 HS yüksek basïnçlï buhar kazanï, buhar kapasitesi: her biri 7 t/h, 10 bar 2

Ïçindekiler Sayfa 1 Girië 4 1.1 Mesleki yayïnlar serisinin amacï 1.2 Tarihte su buharï 2 Temel prensipler 5 2.1 Buharïn ïsïl kapasitesi 2.2 Buharïn kullanïm alanlarï 2.3 Buhar nedir? 3 Buhar üretimi 9 3.1 Buhar kazanï 3.2 Yönetmelikler 3.3 Buhar kazanlarï için kazan dairesi 4 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 15 4.1 Buhar kazanï 4.2 Brülör 4.3 Ekonomizör 4.4 Baca gazï sistemi 4.5 Su ëartlandïrmasï 4.5.1 Kimyasal su ëartlandïrmasï 4.5.2 Ozmoz sistemler 4.5.3 Termik su ëartlandïrmasï 4.6 Kondens suyunun ëartlandïrïlmasï 4.7 Kumanda ve kontrol sistemi 5 Tasarïm 34 5.1 Basïnç ve kapasite 5.2 Buhar kazanï sisteminin enerji gereksinimi 5.3 Kazan besi suyu seviyesinin kontrolü 5.4 Türkiye'de basïnçlï buhar kazanlarïnïn ruhsat alma iëlemi ve buhar kazanı iëletilmesi 5.5 Çok kazanlï sistemler 6 Yerleëtirme 41 6.1 Kazan dairesi 6.2 Gürültü önleme 6.3 Nakliye 6.4 Kazan dairesine girië 7 Ïëletme 46 7.1 Ïëletme türleri 7.2 Ïëletme ile ilgili standartlar ve yönetmelikler 7.3 Danıëmanlık hizmeti 8 Özel üretim kazanlar 50 8.1 Atïk ïsï kazanï 8.2 Kïzgïn buhar kazanlarï 9 Referanslar 51 10 Modern konstrüksiyon ve üretim yöntemleri ile yüksek bir kalite sañlanmaktadïr 54 3

1 Girië 1.1 Mesleki yayïnlar serisinin amacï Bu mesleki yayïn ile su buharïndan yararlanmanïn ve buhar kazanlarïnda buhar üretiminin temel prensiplerinin açïklanmasï amaçlanmaktadïr. Buharïn özellikleri ïsï tekniñinde yaygïn olarak kullanïlan sudan farklïdïr. Bu nedenle bir buhar kazanï sisteminin komponentlerini tanïtmadan ve sistem ile ilgili projelendirme, yerleëtirme ve iëletme bilgilerini vermeden önce, buhar ve buhar üretimi konusunda bazï temel bilgiler aktarïlacaktïr. Resim 1: Bir buhar makinesi Resim 2: Gayzerler ve volkanlar doñal su buharï üreticileridir 1.2 Tarihte su buharï Su buharï ateëin bulunup kullanïlmaya baëlanmasïndan beri bilinmektedir çünkü buhar su ile alev söndürürken ya da yemek piëirme esnasïnda kendiliñinden oluëur. Su buharïndan teknikte faydalanma düëüncesi bir buhar topu tasarlayan Arëimet'e (MÖ 287-212) kadar uzanïr. Leonardo da Vinci (1452-1519) bu konu ile ilgili hesaplar yapan ilk kiëi olmuëtur. Bir buhar topu ile 8 kg añïrlïñïndaki bir güllenin 1250 metre uzaña kadar atïlabileceñini hesaplamïëtïr. Düdüklü tencereyi pratikte ilk uygulayan Denis Papin (1680) olmuëtur. Bu ilk basïnçlï kap, ilk denemelerde kullanïlan prototip patladïktan sonra, daha o zamanlar bir emniyet ventili ile donatïlmïëtï. 1770'den itibaren buhar makinesinin kullanïmï su buharï ile teorik ve pratik olarak daha yakïndan ilgilenilmesini zorunlu kïlmïëtïr. Pratikte buhar makinesi üretip pazarlayan James Watt ve Carl Gustav Patrik de Laval buluëlarï sayesinde varlïk sahibi olmuëlardïr. 4

2 Temel prensipler 2.1 Buharïn ïsïl kapasitesi Buharïn ïsï taëïyïcï akïëkan olarak suya göre avantajï, ïsïl kapasitesinin oldukça yüksek olmasïdïr (Resim 3). Buharïn ïsïl kapasitesi aynï kütle ve sïcaklïktaki suyun ïsïl kapasitesine göre 6 kat daha fazladïr. Bunun sebebi, buhar oluëabilmesi için yüklü miktarda buharlaëma enerjisinin gerekmesi ve buhara aktarïlan bu enerjinin yoñuëma ile tekrar açïña çïkmasïdïr. Buna örnek olarak suyun kaynatïlmasï verilebilir (Resim 4): Bir çaydanlïk içerisindeki suyun buhar haline getirilebilmesi için ocak üzerinden ïsï alïmï oldukça uzun sürer. Bu süre içerisinde aktarïlan enerji sadece buharlaëma için kullanïlïr, suyun veya buharïn sïcaklïñï deñiëmez (normal basïnçta 100 C) (Resim 5). Bunun sonucu olarak buhar ïsï taëïyïcï olarak oldukça avantajlïdïr: Aynï miktarda ïsï enerjisinin aktarïlmasï için suya oranla sadece altïda bir oranda kütle hareket ettirilmesi yeterlidir. Su buharının ısıl kapasitesi: 2675,4 kj (1 kg, 100 C, 1 bar) Isıl kapasite [kj] Suyun ısıl kapasitesi: 417,5 kj (1 kg, 100 C) Resim 3: Suyun ve su buharïnïn ïsïl kapasiteleri Sıcaklık Kaynama sıcaklıñı buharlaëma x = 0 x = 1 Zaman Resim 4: Suyun kaynatïlmasï Resim 5: Buharlaëma davranïëï 5

Temel prensipler 2.2 Buharïn kullanïm alanlarï Su buharï endüstriyel üretimin çoñu alanlarïnda enerji ve kimyasal madde taëïyïcïsï olarak kullanïlïr. Endüstride su buharïnïn yaygïn kullanïm alanlarï kañït ve inëaat malzemeleri üretimi, rafineriler, ilaç ve gïda endüstrisi olarak sïralanabilir. Ayrïca buhar türbinleri tahrik edilerek elektrik üretiminde, kauçuk ürünlerin vulkanizasyonunda ve ambalajlarïn sterilizasyonunda buhar kullanïlïr. Buharïn tipik kullanïm alanlarï: Buhar türbinleri Buharlï ïsïtma sistemleri Kimyasal prosesler Gïda endüstrisinde (meyve suyu, makarna, peynir ve sütlü mamuller üretimi ile büyük fïrïnlar), ayrïca sterilizasyonda da kullanïlmaktadïr Gübre endüstrisi Kauçuk ürünlerinin vulkanizasyonu Sterilazyson amacï ile ilaç endüstrisinde Ïnëaat malzemeleri endüstrisi Kañït endüstrisi Rafineriler Ahëap iëlenmesi (ahëap ëekillendirme) Endüstriyel armaçlï su buharï üretimi ve bunun kullanïmï, suyu ïsï taëïyïcï akïëkan olarak kullanan sïcak sulu ïsïtma sistemlerine göre belirli noktalarda oldukça farklïdïr. Özellikle yüksek kapasitelerde yüksek basïnçlï buhar üretimi, sistemlerin özel bir ëekilde donatïlmasïnï gerektirmektedir. Buzun basınç altında erimesi Basınç [bar] 221,2 1 0,006 Resim 6: Madde verileri 2.3 Buhar nedir? Erime noktası 0,01 Sıcaklık [ C] Bu mesleki yayïnda hava ve su buharï karïëïmï deñil, sadece kapalï sistemlerde (buhar kazanlarï) üretilen kuru buhar incelenecektir. Buhar sïvï ya da katï halden buharlaëma ya da sublimasyon yolu ile oluëur. Fiziksel açïdan su buharï gaz halindeki sudur. Üçlü nokta Suyun buharlaëmasï esnasïnda, eëit miktarlarda sïvï ya da katï parçacïklarïn gaz haline geçtiñi ve aynï zamanda gaz halinden geri döndüñü bir dinamik denge kurulur. Bu durumdaki buhar doymuë buhar olarak tanïmlanïr. Sïvï ya da katï halden gaz haline veya tersi duruma geçen parçacïklarïn miktarï sistemin basïncïna ve sïcaklïñïna bañlïdïr. Kritik izoterm Normal buharlaëma noktası 100 374,15 Madde deñerleri (Resim 6): Kritik nokta 100 C ve 1,01325 bar'daki yoñunluk: 0,598 kg/m 3 Özgül ïsï: c p = 2,08 kj/(kg K) Isï iletim katsayïsï: > 0,0248 W/(m K) Üçlü nokta: 0,01 C. 0,00612 bar'da 273,165 K'ye eëittir Kritik nokta: 221,2 bar'da 374,15 C'ye eëittir 6

Temel prensipler Islak buhar, kïzgïn buhar, doymuë buhar Su Islak buhar Buhar Su soñuk bir ortamda ïsïtïlarak buhar haline getirildiñinde, gaz ëeklindeki suyun bir kïsmï yoñuëarak çok küçük damlacïklar oluëturur. Su buharï bu küçük parçacïklarla gaz halindeki görünmeyen sudan oluëur. Bu karïëïm ïslak buhar olarak tanïmlanmaktadïr (Resim 7). T-s diyagramïnda (Resim 8) ïslak buhar aralïñï 374 C ve 221,2 bar'daki kritik noktaya kadar eriëmektedir. x = 0 x > 0 x = 0,2 x = 0,8 x < 1 x = 1 örn. x = o,8, suyun %80 i buhar fazındadır Açık kapta kaynama ısı giriëi Buhar kazanında taëınım Bu sïcaklïñïn üzerinde su buharï ve sïvï halindeki suyun yoñunluklarï artïk birbirlerinden farklï deñildir ve bu sebepten bu durum kritik nokta üstü olarak tanïmlanïr. Bu durum buhar kazanï uygulamalarï için uygun deñildir. Kritik nokta üstü suyun kimyasal özellikleri çok agresiftir. Kritik noktanïn altïndaki su buharï ise kritik deñildir ve sïvï halindeki su ile denge halindedir. Su tamamen buharlaëtïktan sonra ısıtılmaya devam edilirse buharlaëma sïcaklïñïnïn üstüne çıkılır ve kïzgïn buhar oluëur. Bu haldeki buharda su damlacïklarï bulunmaz, fiziksel bakïmdan gaz halindedir ve gözle görülemez. Islak ve kïzgïn buhar arasïndaki sïnïr bölge doymuë buhar ya da kuru buhar olarak adlandïrïlïr. Su buharï ile ilgili birçok tablodaki çoñu deñer bu durumdaki buharï tanïmlar. Resim 7: Islak buhar, kïzgïn buhar, doymuë buhar Sıcaklık [ C] 400 300 200 100 x = %0 Kritik nokta x = Buhar kütlesi oranı [%] x = %20 x = %40 0 Buharlaëma ısısı: 2250 kj/kg 100 200 273 0,0 2,0 4,0 6,0 8.0 10,0 Entropi [kj/(kg K)] x = %60 x = %80 x = %100 Suyun 100 C de ve 1 bar basınçta hal deñiëtirmesi Resim 8: Suyun T-s-diyagramï 7

Temel prensipler Yoñuëma ve buharlaëma gecikmesi Buhar soñutulduñunda ve çiñ noktasïna ulaëïlïnca tekrar doymuë buhar haline döner. Doñrudan gaz halinden katï hale geçiëte (yeniden sublimasyonda) bu nokta donma noktasï olarak tanïmlanïr. Buhar yoñuëmadan çiñ noktasïnïn altïna kadar soñutulduñunda, daima aëïrï doyma meydana gelir. Bunun sebebi toz ya da buz partikülleri gibi kondensasyon tetikleyicilerinin olmamasïdïr. Karëï yönde ise buharlaëma gecikmesi oluëabilir: Ïçinde toz partikülleri veya hava kabarcïklarï olmayan su kaynamadan da buharlaëma noktasïnïn üstünde bir sïcaklïña kadar ïsïtïlabilir. Sallantïlar gibi en küçük bozucu etkiler dahi karıëım etkisi yaratır ve buharlaëma gecikmesi olarak adlandïrïlan sïvï ve buhar hallerinin patlarcasïna birbirlerinden ayrïlmasï olayï meydana gelir. Basınç [bar] Kritik nokta 100 Sıvı 1 Buhar 0,01 Üçlü nokta 0 100 200 300 400 Sıcaklık [ C] Resim 9: Su buharïnïn kaynama noktasï eñrisi Kızgın buhar Su buharïnïn tehlikeleri Çok az miktarda buhar, çok fazla miktarda ïsï ve enerji taëïyabilir. Bu sebepten buhar kazanı ve boru hatlarï gibi buhar taëïyan donanïmlarda oldukça yüksek bir tahribat potansiyeli mevcuttur. Endüstriyel uygulamalarda kullanïlan normal bir buhar kazanï kapalï bir kaptïr. Bu da, buharïn atmosferik basïnçtan daha yüksek bir basïnç altïnda oluëmasï demektir. Atmosfer basïncïnda bir litre sudan 1700 litre buhar elde edilirken, 7 bar basïnç altïnda elde edilen buharïn hacmi ise 240 litreye düëer. Ïçinde buhar bulunan bir tankïn kapañï açïldïñïnda oluëan ani hacimsel genleëmenin ne kadar tehlikeli olduñu kolayca anlaëïlabilir. Yüksek sïcaklïk ve basïnçtaki buharïn hasarlï bir borudan dïëarïya sïzmasï ( kïzgïn buhar halinde) gözle görülmez ve uzun bir buhar akïmï oluëturabilir. Bu buhar akïmï ölümcül yanïklara ve haëlanmaya sebep olabilir. 8

3 Buhar üretimi 3.1 Buhar kazanï Buhar kazanï, atmosferik basïnçtan daha yüksek bir basïnçta buhar basïncï üretmek için kullanïlan kapalï bir kaptïr. Buharïn bu ëekilde hapsedilmesi ile basïnç ve böylece buharlaëma sıcaklıñı yükselir. Bu ëekilde üretilen buharïn ısıl kapasitesi de yüksek olur (Resim 10). Kazan tipleri yapılarına veya kullanılan yakït cinsine göre ayrïlïrlar. Buhar kazanlarï yapï gruplarïna, buhar kapasitelerine ve izin verilen iëletme basïnçlarïna göre tanïmlanïr. Büyük kapasitelerdeki yüksek basïnçlï buhar kazanlarï genelde iki farklï yapïya sahiptir: Su borulu kazan ve alev-duman borulu kazan (bu kazan büyük su hacimli kazan olarak da tanïmlanïr). Su borulu kazanda içinde su bulunan borularïn dïëïndan ïsïtma gazï akar. Bu yapïdaki kazanlar genelde yaklaëık 30 bar'a kadar olan buhar jeneratörleri veya 300 bar'a kadar olan su borulu kazanlardïr. Bu yükseklikteki basïnç deñerleri alev-duman borulu kazanlarda prensip olarak mümkün deñildir. Bu kazanlarda duman gazlarï etrafï su ile çevrilmië olan borulardan akar (Resim 11). Bu kazanlarïn maksimum iëletme basïnçlarï, boyutlarïna göre, 25 bar'a kadardïr ve saatte 25 ton buhar üretebilirler. Alev-duman borulu kazanlarla, endüstriyel üretim prosesleri tarafïndan istenen koëullarïn büyük bir kïsmï güvenli ve ekonomik olarak yerine getirilir. Bu yapïdaki kazanlarda alçak basïnçlï buhar da (1 bar'a kadar) üretilebilir. Isıl kapasite [kj] Resim 10: Su buharïnïn ïsïl kapasitesi Su buharının ısı miktarı: 2777,0 kj (1 kg, 180 C, 10 bar) Su buharının ısı miktarı: 2675,4 kj (1 kg, 100 C, 1 bar) Resim 11: Vitomax 200 HS Yüksek basïnçlï buhar kazanï Resim 12: Vitomax 200 HS Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M237), buhar kapasitesi: 0,5-3,8 t/h Resim 13: Vitomax 200 HS Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M235), buhar kapasitesi: 4,0-25,0 t/h 9

Buhar üretimi 3.2 Yönetmelikler Avrupa çapïnda ticari engeller olmayan bir iç pazar için standart teknik kurallar oluëturma talebi daha 1985'lerde ortaya çıktı. Fakat, 1997 yïlïna kadar Avrupa Birliñi'nde basïnçlï kaplarïn ve böylece buhar kazanlarïnïn üretimi ile ilgili olarak her ülkenin kendine ait yönetmelikleri geçerliydi. PS [bar] 1000 100 Madde 3, Paragraf 3 29 Mayïs 1997 tarihinde Üye ülkelerin basïnçlï kaplar ile ilgili yasal yönetmeliklerinin harmonizasyonu için AB Parlamentosu ve Komisyonu'nun 29 Mayïs 1997 tarihli direktifi 97/23/EG (BKD Basınçlı Kaplar Direktifi) yürürlüñe girdi. Bu direktife göre üye ülkelerin kendi yönetmeliklerini 5 yïl içerisinde deñiëtirmeleri gerekiyordu. 32 25 10 3 1 0,5 PS V = 50 PS = 32 PS V = 200 I PS V = 3000 II III V = 1000 IV PS = 0,5 BKD izin verilen iëletme basïnçlarï 0,5 bar'dan veya iëletme sïcaklïklarï 110 C'den fazla olan 2 litreden daha büyük hacimdeki tüm buhar kazanlarï için geçerlidir. Hacim deñerleri belirtilirken daima buhar kazanïnïn toplam hacmi dikkate alïnmalïdïr. 0,1 1 2 6,25 10 100 400 1000 10 000 V [Litre] Resim 14: EHI'ye (Association of the European Heating Industry, Basïnçlï Kaplar Direktifi 97/23/EG için uygulama kïlavuzu) göre deñiëtirilmië BKD diyagramï BKD iëletme basïnçlarï 0,5 bar ve iëletme sïcaklïklarï 110 C'nin altïnda olan buhar kazanlarï için geçerli deñildir. Bu sistemler için Gaz Yakïtlï Cihazlar Direktifi v.b. yönetmelikler geçerlidir. BKD basïnçlï kaplarla ilgili, satïëa sunulana kadar gerekli tüm iëlemleri düzenler. Basïnçlï kabïn yanï sïra tüm emniyet iëlevine sahip donanïmlar ve basïnç altïndaki tüm komponentler de bu direktifin kapsamïndadïr. BKD'nin II. nolu ekinde ïsïtïlan basïnçlï kaplar (buhar kazanlarï) kategorilere ayrïlmïëtïr (Resim 14). Viessmann'ïn Vitomax 200 HS serisi yüksek basïnçlï buhar kazanlarï ile Vitomax 200 LS serisi düëük basïnçlï buhar kazanlarï aëañïdaki formüle göre: Basïnç x Hacim bu ëemadaki Kategori IV'te bulunmaktadïr. Sadece hacimleri 1000 litreden az olan Vitoplex 100 LS serisi kazanlar (maksimum iëletme basïncï 1 bar olan buhar kazanlarï) Kategori III'e girmektedir. BKD'ne göre mümkün olan modül kategorileri ise Kategori III veya IV'e göre belirlenir. Modül kategorileri ile, üreticinin hangi testleri yapmaya yetkili olduñu ve hangi kontrollerin bañïmsïz bir kontrol laboratuarïna (BKD'ne göre akredite laboratuar ) yaptïrïlmasï gerektiñi düzenlenir. Kategori IV'e ait Viessmann yüksek basïnçlï buhar kazanlarï Modül G'ye göre kontrol edilir. Bu da, kazanlarïn akredite laboratuar (örn. TÜV) tarafïndan kontrol edilmesi anlamïna gelmektedir. Bu kontroller tasarïm kontrolünden (mukavemet hesabï ve konstrüksiyonun standartlara uygunluk kontrolü), üretim süreçlerinin kontrolü, yapï denetimi kontrolünden, bir mukavemet kontrolünden (basïnç testi) ve bir son kontrolden oluëmaktadïr. 10

Buhar üretimi Kontrolle görevlendirilen kurum kontroller baëarï ile tamamlandïktan sonra Modül G'ye göre bir uygunluk belgesi hazïrlar. Üretici bu uygunluk beyanïnda (Resim 17), buhar kazanïnïn geçerli BKD ya da diñer ilgili direktifler tarafïndan talep edilen koëullarï yerine getirdiñini beyan eder. Bu koëullarïn yerine getirildiñinin bir simgesi olarak üretici, kazanïn üzerine bir CE-Ïëareti iliëtirir. Seri imalat kazanlar için Modül B'ye (AB Numune Testi) göre bir üretim mümkündür. Bu modülde üretici ilgili kontrollerin tümünü kendisi yapar. Bunun için üreticinin üretim, son kontrol ve üretimle ilgili tüm diñer kontroller için ruhsat verilmië bir kalite güvence sistemine sahip olmasï ve akredite laboratuar tarafïndan denetlenmesi gerekmektedir. Resim 15: Üç Vitoplex kazanlï sistem - bir düëük basïnçlï buhar kazanï ve iki sïcak su kazanï CE iëaretli kazan, üretici tarafïndan hazïrlanan uygunluk beyanï ile hiçbir engel olmaksïzïn tüm diñer AB üyesi ülkelerde satïëa sunulabilir. Uygunluk beyanı üzerinde belirtilen modüllerin ëart koëtuñu testlerin yapıldıñına ait belgeler de ayrıca sunulmaldır. AB üyesi ülkeler bu kazanïn geçerli tüm direktiflere, örn. BKD, uygun olduñunu kabul ederler (Uygunluk kabulü). AB üyesi olmayan ve BKD'ni tanïmayan ülkelerde üretici ile ilgili ülkedeki denetim makamï arasïnda özel anlaëmalar yapïlmalïdïr. Resim 16: Vitoplex 100 LS - düëük basïnçlï buhar kazanï, 260-2200 kg/h Resim 17: Kazan için uygunluk beyanï 11

Buhar üretimi Tüketiciye giden buhar Baca Elektrik panosu Buhar kazanı Ïlave su Termik su ëartlandırması (Degazör) Dip blöf vanası Besi suyu debi kontrol vanası By-pass Kazan besi suyu pompası Kimyasal su ëartlandırması (yumuëatma) Ham su Soñutma suyu Kondens suyu tankı Yüzey blöfü basınç düëürme tankı Blöf tankı Kanalizasyon Tüketiciden gelen kondens suyu Resim 18: Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 3.3 Buhar kazanlarï için kazan dairesi Ïëlevsel bir kazan sisteminde emniyet, kontrol, gösterge ve kapatma donanïmlarïna sahip buhar kazanïnïn yanï sïra, iëletme için gerekli baëka komponentler de bulunmaktadïr (bkz. Resim 63, sayfa 32/33). Bu bölümde sistem hakkında genel bir bilgi verilmekte ve komponentlerin birlikte nasïl çalïëtïklarï gösterilmektedir. Komponentler ile ilgili ayrïntïlar ilerideki bölümlerde daha kapsamlï bir ëekilde anlatïlacaktïr. Tipik bir buhar kazanï sistemi aëañïdaki parçalardan oluëmaktadïr: Resim 19: Vitomax 200 HS Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M237), buhar kapasitesi: 0,5-3,8 t/h Resim 20: Vitomax 200 HS Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M235), buhar kapasitesi: 4,0-25,0 t/h 1. Kazan dairesi Kazan dairesinin ëartlarï geçerli olan imar yönetmeliklerine ve gaz dañıtım ëirketinin teknik kurallarına göre deñiëebilir. Kazanïn bir mekana kurulmasï ve etrafïnda bulunan odalarla bañlantïsï ile bu odalarïn kullanïm koëullarï TRD 403'te (Buhar için Teknik Kurallar) düzenlenmiëtir. 12

Buhar üretimi Kazan dairesinde ayrïca yanma havasï beslemesi için gerekli havalandïrma menfezleri, kazan sistemini aydïnlatma tertibatï ve dïëarï ile haberleëme olanañï da bulunmalıdır. 2. Buhar kazanlarï Bir buhar kazanï yapï grubuna, buhar kapasitesine ve maksimum iëletme basïncïna göre tanïmlanïr. Buhar kazanïna emniyet, kontrol, gösterge ve bañlantï elemanlarï, besi suyu pompasï, brülör ve kumanda sistemi de dahildir. Komponent seçimi iëletici tarafïndan istenen iëletme türüne ve yakïtlara bañlïdïr. 3. Ekonomizör Kazanïn verimini yükseltmek için buhar kazanına bir ekonomizör bañlanabilir. Ekonomizör sayesinde besi suyu baca gazï tarafïndan ïsïtïlïr, böylece baca gazı soñutulur ve kayıplar düëürülerek verim artırılır (Resim 21). Resim 21: Vitomax 200 HS sïvï/gaz yakïtlï yüksek basïnçlï buhar kazanï ve duman sandïñïna entegre edilmië ekonomizör, buhar kapasitesi: 4,0-25,0 t/h 4. Yakït beslemesi Yakıt olarak genellikle doñalgaz ve sıvı yakıt kullanïlmaktadïr. Diñer yakıtlar, örn. atïk yañ, LPG, biyo-gaz gibi yakïtlar, sadece istisnai durumlarda kullanïlmaktadïr. Sïvï yakït beslemesine depolama tanklarï, doldurma tertibatï, ara tanklar, sïvï yakït pompalarï (Resim 22), armatürler ve güvenli kapatma donanïmlï yakït hatlarï da dahildir. Gaz yakït kullanïldïñïnda ise, binanïn emniyet gaz kapatma vanalarï, kazan dairesindeki gaz borularï, hava alma hatlarï ve yakït beslemesi için brülör gaz yolu armatürleri mevcuttur (Resim 23). Resim 22: Çift pompalï sïvï yakït ünitesi Resim 23: Gaz yolu armatürleri 13

Buhar üretimi 5. Baca gazï sistemi Baca gazï sistemine kazan ve ekonomizör ile baca arasïndaki baca gazï kanalï, baca susturucusu ve baca dahildir. 6. Kimyasal su ëartlandïrma Su ëartlandïrma yöntemi aëañïdaki kriterlere göre yapïlïr: Ham suyun kimyasal bileëimi Kondens suyunun kalitesi Geri beslenen kondens suyu miktarï Buhar kalitesinden istenen koëullar Buhar kazanın yüzey blöfü oranï Suyun ëartlandïrïlmasï için gerekli yöntem bu kriterlere göre seçilir. Su ëartlandïrmaya besi suyunun ëartlandïrïlmasï için gerekli tertibat da dahildir. Resim 24: Baca sistemi Resim 25: Baca kaidesi 7. Termik su ëartlandïrmasï Besi suyunda bulunan ve kazan için zararlï olan suda çözülmüë oksijen ve karbondioksit gibi gazlarïn atïlmasï için degazör sistemi gereklidir. Artan sïcaklïk ile bu gazlarïn su içerisindeki çözünürlüñü azalïr ve böylece besi suyundaki gaz miktarï azaltılmıë olur. 9. Kïzdïrïcï Kïzdïrïcïlar buharïn doymuë buhar sïcaklïñïnïn üstünde bir sïcaklïña kadar ïsïtïlmasï için kullanïlïrlar (ayrïca bkz. sayfa 50, Madde 8.2 Kïzgïn buhar kazanlarï ). 8. Termik üniteler Termik üniteler arasında aëañıdaki cihazlar yer almaktadır: Degazör sistemi, yüzey ve dip blöf soñutması için kullanılan blöf tankları, flaë buhardan veya blöf ile tahliye edilen enerjiden faydalanmak için kullanılan eëanjörler ve bu sistemlere ait pompalar. 10. Boru hatlarï Akïëkanlarïn transferi için gerekli tüm boru hatlarï, armatürler, buhar kollektörleri ve drenaj hatlarï da kazan sistemi komponentlerine dahildir. Burada belirtilen tüm komponentler denetim makamlarï tarafïndan kazan sisteminin deñerlendirilmesinde dikkate alïnïr. 14

4 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.1 Buhar kazanı Almanya'da bulunan iëletme halindeki yüksek basïnçlï buhar kazanlarïnïn %50'sinden daha fazlasï üç geçiëli, büyük su hacimli alev-duman borulu kazanlardır. Vitomax 200 HS de (Resim 26 ve 27) bu konstrüksiyona sahip bir buhar kazanıdır. Üç geçiëli yapïsï ile zararlï madde emisyonu düëük ve çevre dostu bir yanma sañlanabilmektedir. Burada duman gazlarï su soñutmalï bir dönüë odasï üzerinden ikinci geçiëe akmakta ve daha sonra kazan kapïsï bölgesinde bulunan su soñutmalï diñer bir dönüë odasï üzerinden, konvektif ïsïtma yüzeyi olarak tasarlanmïë üçüncü geçiëe ulaëmaktadïr. Duman gazlarï yanma odasïnï kazanın arka tarafında bulunan dönüë odasï üzerinden terk ettiñinden, alev çekirdeñinin etrafını saramazlar ve bu da alevin daha fazla ïsï aktarmasïnï ve daha iyi soñumasïnï sañlar. Bu durum ve duman gazlarïnïn reaksiyon bölgesinde daha az kalmalarï azot oksit oluëumunu azaltmaktadïr. Büyük su hacmi, büyük bir buhar haznesi ve bu sayede elde edilen iyi bir depolama yeteneñi büyük su hacimli kazanlarïn temel özelliklerindendir. Kazan böylece kïsa süreli yük deñiëimlerinde de (deñiëen buhar talebi) kararlı bir buhar beslemesi sañlayabilir. Uygun bir ëekilde tasarlanmïë buhar haznesi, büyük buharlaëma yüzeyi ve kazanın buhar çıkıëına monte edilmië bir damla tutucu sayesinde kuru bir buhar elde edilir. Üç geçiëli yapı sayesinde kïsa ïsïtma sürelerinde yüksek buhar kapasiteleri garanti edilebilmektedir. Resim 26: Vitomax 200 HS sïvï/gaz yakïtlï yüksek basïnçlï buhar kazanï ve baca gazï sandïñïna entegre edilmië ekonomizör, buhar kapasitesi: 4,0-25,0 t/h Resim 27: Üç geçiëli kazan Vitomax 200 HS 1. geçië yanma odasï 2. duman gazï geçiëi 3. duman gazï geçiëi 15

Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Isï aktarïmïnïn geçiëler arasïndaki dañïlïmï: 1. geçië ve dönüë odası yakl. % 35 2. ve 3. geçiëler yakl. % 65 Vitomax 200 HS kazanïn yapïsï aëañïda belirtilen özelliklere sahiptir: Düëük yanma odasï yükü sayesinde zararlï madde emisyonu düëük yanma gerçekleëtirilmekte ve azot oksit emisyonlarï daha da düëürülmektedir. Genië buhar haznesi ve buharlaëma alanï ile entegre edilmië bir damla tutucu buhar kalitesini artïrmaktadïr. Su soñutmalï refrakter tuñlasïz arka dönüë odasï sayesinde servis ve bakïmda kolaylïk. Genië temizleme kapïsï. Teslimat içeriñine dahil olan üzerinde yürünebilir kazan üst sacï, montajï ve bakïmï kolaylaëtïrïr ve ïsï izolasyonunu hasarlara karëï korur (Resim 28). Genië su temas yüzeyleri ve duman gazï borularï arasïndaki mesafenin büyük olmasï sayesinde yüksek iëletme emniyeti ve uzun ömür. Büyük su hacmi iyi bir iç sirkülasyon ve emniyetli ïsï geçiëi sañlamaktadïr. 120 mm kalïnlïkta etkin ïsï izolasyonu ve su soñutmalï ön duvar sayesinde ïëïnïm kayïplarï düëük kalmaktadïr. Büyük boyutlandïrïlmïë duman gazï borularï ve konvektif ïsïtma yüzeyi sayesinde duman gazï tarafï direnci düëüktür. Buhar kazanlarïnïn maksimum kapasiteleri EN 12953 standardï tarafïndan belirlenir ve kazan üreticileri için bañlayıcıdır. Resim 28: Vitomax kazanlarda teslimat içeriñine yürünebilir bir kazan üst sacï da dahildir. Resim 29: Buhar kazanï sistemi Gaz yakïtlï kazanlar 25 t/h ve sïvï yakïtlï kazanlar ise 19 t/h kapasitelere kadar üretilebilir. Ïzin verilen maksimum iëletme basïnçlarï kazanïn kapasitesine bañlï olarak 25 bar'a kadar yükselebilir. Bazï ülkelerin ruhsat veren makamlarï, sïvï yakïtlï kazanlarda 12 MW'den ve gaz yakïtlï kazanlarda ise 15,6 MW'den itibaren olan güçlerde yanma odası sïcaklïñïnïn denetimi için ölçüm yerleri bulunmasïnï talep etmektedir. Bu ölçüm yerleri Vitomax 200 HS'ye sorunsuz olarak entegre edilebilir. Resim 30: Buhar kollektörü 16

Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar kazanï sistemine emniyet, kontrol, gösterge ve kapatma armatürleri, besi suyu pompasï modülü, brülör ve kazana ait tüm kontrol ve kumanda tertibatlarïna kumanda etmek için bir kumanda panosu da dahildir. Buhar kazanï sistemine ait bu komponentlerin seçimi iëletici tarafïndan istenen iëletme türüne ve yakïta göre yapïlïr. Buhar kazanının sürekli olarak güvenli iëletilmesini sañlamak için yüzey blöfü ve dip blöf tertibatları gerekli olup bunlar büyük önem taëırlar. Ïëletmede kazanın içinde çamur tortularï oluëmaktadır ve bunlar düzenli aralïklarla temizlenmelidir. Çamur tabakasının oluëumunu engellemek için tortular periyodik olarak tahliye edilmelidir. Bunun için dip blöf vanaları kullanılır (Resim 31). Dip blöf vanası açılarak basınçlı kazan suyu kazanïn alt bölgesinden tahliye edilir. Vana açılınca basınç farkı nedeniyle oluëan yüksek su hızı sayesinde kazanın alt bölgesindeki çamur etkin bir biçimde tahliye edilmië olur. Su hazırlama sisteminin türüne göre ve dozajlama sistemi nedeniyle buhar kazanına tuz ve baëka yabancı maddeler ulaëmaktadır. Buharlaëma sonucu kazan suyundaki tuzluluk oranı artar. Sınır deñerden daha yüksek bir tuz konsantrasyonu kazan taëı, kazan korozyonu ve köpük oluëumuna neden olur. Köpük buhar tesisatına da ulaëabilir. Böylece buhar kalitesi düëmekte ve oluëan su birikimleri armatürleri zorlamaktadır. Oransal yüzey blöf vanası üzerinden kazan suyunun tuzluluk konsantrasyonu müsaade edilen sınır deñerin altında tutulabilir. Burada bir iletkenlik elektrodu ile kazan suyunun iletkenliñi ölçülür (daha tuzlu su daha iletkendir) ve oransal bir vana üzerinden kazan suyu tahliye edilerek (su üst seviyesinin hemen altından) istenen tuz konsantrasyonu sañlanır (Resim 32). Resim 31: Kazanda periyodik dip blöf için otomatik vana Resim 32: Otomatik yüzey blöf vanasï 17

Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.2 Brülör Brülörün görevi yakïtlarda mevcut olan enerjiden ïsï olarak yararlanïlmasïnï sañlamaktïr. Büyük su hacimli kazanlarda genellikle gaz veya sïvï yakït kullanïlïr. Yanma havasï Gaz veya sïvï yakït sadece oksijen (hava) ile yakïlabilir. Bu sebepten her brülörde bir yanma havasï fanï mevcuttur. Brülörler, fanın montaj ëekline göre monoblok veya duoblok brülörler olarak ayrïlïrlar. (Monoblok: fan brülöre monte edilir, duoblok: fan brülör üzerinde deñildir, ayrı bir yere yerleëtirilir). Yanma havasï fanïnïn görevi, yanma için stokiyometrik olarak gerekli hava miktarï ile pratik olarak gerekli yaklaëïk %10 artïrïmï sañlamak ve böylece sistemde oluëan dirençleri aëmaktïr. Bunlar genelde kazan, brülör, ekonomizör ve baca gazï susturucusu tarafïndan oluëturulan dirençlerdir. Resim 33: Basïnçlï püskürtmeli brülör Zararlï madde emisyonu düëük bir yanma sañlamak ve kazanla brülörün ömrünün uzun olmasï için, emilen yanma havasïnïn sïcaklïñï 5 C ile 40 C arasïnda olmalïdïr. Bu havada ayrïca klor ve halojen bileëimli korozif bileëenler bulunmamalïdïr. Sïvï yakït Sïvï yakïtlar aëañïdaki kategorilere ayrïlïr: Motorin:Kükürt oranı %0,2 nin altında, H u = 10256 kcal/kg MJ/kg Fuel-oil No.4 veya No.6 H u = 9875 kcal/kg veya 9562 kcal/kg Resim 34: Bir basïnçlï püskürtücünün kesiti Fuel-oil No.4 veya No.6 için iëletme ëartları kazan üreticisine sorulmalıdır. Sïvï yakïtïn cinsine bañlï olarak çeëitli brülör tipleri mevcuttur. Buna göre brülörler basïnçlï püskürtmeli, buhar basïncï püskürtmeli ve dönel yakıcılı brülörler olmak üzere üçe ayrïlïr. Resim 35: Dönel yakıcılı brülör (Kaynak: Saacke) Basïnçlï püskürtmeli brülörler Burada sïvï yakït pompa basïncï ile bir meme üzerinden sïvï yakït dumanï haline püskürtülür. Bu brülörler genelde motorin püskürtmekte kullanïlïr (Resim 33 ve 34). 18

Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar basïnçlï püskürtmeli brülörler Sïvï yakït yanma baëlïñïna buhardan yararlanarak püskürtülür. Bu yöntem genelde büyük kapasite aralïklarïnda kullanïlïr. Dönel yakıcılı brülörler Burada sïvï yakït çok hïzlï bir ëekilde dönen kaplara verilir. Dönme etkisi ve kabïn iç yapïsïnïn konik ëekli sayesinde, sïvï yakït yanma odasï yönüne doñru akarak, santrifüj kuvveti ile ve yüksek hïzda dïëarïya çïkan püskürtme havasï yardımıyla pulverize edilir. Dönel yakıcılı brülörler tercihen fuel-oil No.4 veya No.6 yakïlmasïnda kullanïlïr (Resim 35). Bu brülörler motorin, sïvï yakïtyañ karïëïmï ya da sïvï yakït artïklarï, hayvani ve kïzartma yañlarï ile kolza yañï için de uygundur. Resim 36: Gaz yakïtlï brülör Gaz halindeki yakïtlar Burada doñalgaza deñinilecektir, LPG ve havagazı yaygïn olmadıñından burada incelenmeyecektir. Doñalgaz büyük oranda metandan (CH 4 ) oluëmaktadïr. Bileëimi bulunduñu yere göre deñiëmektedir. Doñalgazda normal olarak soy gazlar (yanmayan parçalar) ile añïr hidrokarbonlar da mevcuttur. Doñalgaz: H u = 8250 kcal/m 3 Doñalgaza bio-gaz ve arïtma gazlarï ilave etmek mümkündür, fakat bu iki gaz doñalgaz ile karïëtïrmadan da kullanïlabilir. Burada gazlarïn birbirlerine karïëtïrïlmasï durumunda alt ïsïl deñerlerinin deñiëeceñi dikkate alïnmalïdïr. Resim 37: Çift yakïtlï brülör Bu durumda brülörün yeniden ayarlanmasï veya özel bir brülör kullanïlmasï gerekmektedir. Sistem uygulamasïnda, kullanïlan gazlardaki kükürt oranlarï da göz önünde bulundurulmalïdïr. Bu durumda gaz ile temas eden armatürlerde paslanmaz çelik gibi yüksek kalitede malzemeler kullanïlmasï gerekebilir. Resim 38: Vitomax 200 HS'de kullanïlan sïvï ve gaz yakïtlï brülör Çift yakïtlï brülörler Bunlar genelde sïvï veya gaz yakïtla çalïëan brülörlerdir. Yakït türü, gaz beslemesinin kesildiñi zamanlarda manuel veya otomatik olarak sïvï yakïta deñiëtirilir. Bu tip brülörler genelde kesintisiz bir besleme sañlayabilmek için büyük sistemlerde kullanılır. 19