buhar kazanları ve sanayide İşletme ekonomisi...
TRANSCRIPT
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar Kazanları ve Sanayide İşletme Ekonomisi
Dinçer Durukafa
Makina Mühendisi
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Neden buhar?
1) Buhar, yüksek miktarda ısı enerjisi taşır.
2) Sabit sıcaklıkta ısı transferi sağlar.
3) Isıtılacak madde ve yüzeylerde homojen sıcaklık dağılımı sağlar.
4) Su kolay tedarik edilebilen bir maddedir.
5) Buharı nakletmek için enerji ihtiyacı yoktur.
6) Buhar yabancı madde içermez,hijyeniktir.
7) Sıcak su ve kızgın su tesisatlarına kıyasla, buhar daha küçük serpantinyüzeyleri gerektirir.
8) Kontrol kolaylığı sunar.
9) Daha küçük boru çapları kullanılabilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Temel buhar bilgileri
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar ile taşınan ısı hesabı:
Q = m.(h2-h1)
Örnek:8 bar basınçta 10.000 kg/h buharın bünyesinde taşıdığı ısı ne kadardır?
8 bar = 0.8 Mpah2 = hb@8bar = 2.700 kJ/kgh1 = hs@102°C = 427 kJ/kg
Q = 10.000 x (2.770-427) = 23.430 MJ/h = 6.508 kW
Temel buhar bilgileri
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Verimin Önemi – Örnek:
Kabul: Kazanlar günde 12 saat, yılda 300 gün ve ortalama %75 kapasitede işletilmektedir.
Durum 3:Entegre ekonomizörlü buhar kazanı ( k=0,95)
Q = 10.000 x (2.770-427) / 0,95 = 24.663 MJ/h = 6.851 kW
Durum 2: Yüksek verimli buhar kazanı ( k=0,9)
Q = 10.000 x (2.770-427) / 0,9 = 26.033 MJ/h = 7.231 kW
Durum 1: Geleneksel skoç tipi buhar kazanı ( k=0,85)
Q = 10.000 x (2.770-427) / 0,85 = 26.741 MJ/h = 7.428 kW
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Geleneksel skoç kazanYüksek verimli buhar
kazanıEntegre ekonomizörlü
buhar kazanı
Isı yükü 7.428 kW 7.231 kW 6.851 kW
Çalışma süresi12 h/gün x 300 gün/yıl
3600 h/yıl 3600 h/yıl 3600 h/yıl
Ortalama kapasite kullanım oranı
%75 %75 %75
Yıllık enerji tüketimi 22.055,6 MWh 19.523,5 MWh 18.497,7 MWh
Yıllık doğalgaz tüketimi 2.297.458 m3 2.033.698 m3 1.926.844 m3
Doğalgaz birim fiyatı 0,35 €/m3 0,35 €/m3 0,35 €/m3
Yıllık yakıt masrafı 873.034 €/yıl 711.794 €/yıl 674.395 Euro/yıl
20 yıl içinde toplam masraf
28.810.000 € 23.489.000 € 22.255.000 €
Verimin Önemi – Örnek:
İşletme maliyeti hesabı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Bir kazanın verimi
ηk = 1 – (k1+k2+k3+k4)
şeklinde ifade edilebilir. Burada;
k1: Baca gazı sıcaklığına bağlı kayıp oranı
k2 : Duman gazı içinde bulunan su buharının bünyesinde taşıdığı ısıdan dolayı oluşan kayıp oranı
k3: Kazanı terk eden duman gazlarında bulunan CO ve/veya O2 miktarına bağlı kayıp oranı
k4: Kazan dış yüzeylerinden dış ortama kaçan ısıdan kaynaklanan kayıp oranı
Kazan verimini belirleyen unsurlar
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Baca gazı sıcaklığına bağlı verim kaybı
Buhar kazanlarıının baca gazı sıcaklığı, buharın kazan işletme basıncındaki doyma sıcaklığından 50-75 C daha yüksektir.
Ancak bir kazanın baca gazı sıcaklığı
-tekniğe uygun dizayn edilmemesi,-periyodik bakımları gerçekleştirilmemesi,-kapasitesinin üzerinde çalışmaya zorlanması,-gerekli işletme etkinliklerinin düzenli yapılmaması
gibi sebeplerle daha yüksek olabilir.
Bünyesinde bulunan ısıdan etkin bir şekilde yararlanılmadan kazanı terk eden duman gazları, verim kaybının en önemli sebebidir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Baca gazı sıcaklığına bağlı verim kaybı – Örnek:
Bir buhar kazanında aşağıdaki değerler ölçülmüştür:Kazan kapasitesi: 10 t/h (6480 kW)İşletme basıncı: 5 barKazan verimi: %91Doğalgaz tüketimi: 742 m3/hBaca gazı sıcaklığı: 220°C
Bu kazanın, baca gazı sıcaklığı 280°C olsaydı verim kaybı ne olurdu?
q = Vdg x dg x cp x T
dg: özgül duman gazı miktarı, 11 Nm3 baca gazı / Nm3 doğalgazcp: baca gazı özgül ısısı, 1,5 kJ/Nm3.°C
q = 742 x 11 x 1,5 x (280 – 220) = 734.580 kJ/h = 204 kW
η‘ =6480 - 204
= %886480 / 0,91
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Doğalgazın %95’ini oluşturan metan (CH4) için yanma denklemi:
CH4 + 202 CO2 + 2H2O + 13250 Kcal/kg -CH4
Burada 16 g metan (CH4), 64 g oksijenle (O2) birleşerek 36 g su (H2O), yani 1kg metan (CH4), 2.25 kg su (H2O) oluşturmaktadır. Metan (CH4)’ın alt ısıl değerini hesaplayacak olursak ;
Hu = 13250 – 600 x 2.25 = 11900 Kcal/kg -CH4 olmaktadır.
Metan’ın yoğunluğu = 0.715 Kg/Nm3 kabul edilirse (16 g/22.4 lt), Nm3 bazında söz konusu alt ve üst ısıl değerler ile yanma sonucu oluşan su miktarı ;
Ho = 13250 x 0.715 = 9470 Kcal/Nm3 -CH4
Hu = 11900 x 0.715 = 8510 Kcal/Nm3 -CH4
W = 2.25 x 0.715 = 1.60 kg-H2O/Nm3-CH4 olmaktadır.
Baca gazında bulunan su buharına bağlı verim kaybı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Baca gazı kompozisyonuna bağlı verim kaybı
Eksik yakma havası Fazla yakma havası
Sto
kiyo
met
rik
hav
a
No
rmal
işle
tme
Yakma havasının eksik olması halinde yakıtın bir kısmı yanmasını tamamlamadan bacada atılır. Çok fazla yakma havası olması durumunda ise gereğinden fazla hava kütlesi yanma sıcaklığına yükseltildiği için verim kaybına sebep olur.
Verimli bir çalışma için baca gazında bulunması gereken O2 ve CO2 oranları şu şekildedir:
O2 CO2Doğalgaz için: % 1 – 3 % 10,0 – 11,2
Fuel oil için: % 3 – 6 % 11,5 – 13,7
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
EN 12953’e göre bir kazanın dış cidar kayıpları, kazan kapasitesinin %1’i ile sınırlı olmalıdır.
Bir kazanın dış cidarlarından radyasyonla ısı kaybı, kazan dış yüzey sıcaklıklarının 4. kuvvetiyle doğru orantılıdır.
Yüksek bir kazan verimi elde etmek için dış yüzey sıcaklıklarının mümkün olan en düşük değerlerde olması gerekir.
Dış cidar sıcaklıklarının artmasına sebep olan unsurlar:
-Tekniğe uygun olmayan izolasyon malzemelerinin kullanılması
-Yetersiz kalınlıktaki izolasyon malzemesi
-Isı köprüsü oluşturacak nitelikteki izolasyon çerçevesi
-Tasarım eksiklikleri/hataları
Dış cidar kayıplarına bağlı verim kaybı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Dış cidar kayıplarına bağlı verim kaybı – Örnek:
10 t/h (6500 kW) kapasiteli iki buhar kazanından birinin dış cidar kayıpları %2, diğerinin %0,3’tür. Bu kazanların doğalgaz tüketimleri arasındaki fark nedir?
1. Kazan:
Dış cidarlardan kaybedilen ısı: 6500 x 0.02 = 130 kW
Doğalgaz miktarı: 130 / 9,6= 13,54 m3/h
2. Kazan:
Dış cidarlardan kaybedilen ısı: 6500 x 0.003 = 19,5 kW
Doğalgaz miktarı: 19,5 / 9,6= 2,03 m3/h
Fark: 13,54 – 2,03 = 11,51 m3/h
3600 h/yıl, %75 ortalama kapasite kullanımı için yıllık doğalgaz tüketimi:
11,51 x 3600 x 0,75 = 31.077 m3/yıl
31.077 x 0,35 = 10.877 €/yıl
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı çalışma prensibi
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan konstrüksiyonu
Ana buharflanşı Cehennemlik
Geniş buharhacmiPayandalarMasuralar
Dip blöf flanşıKazan ayağı Gözetim delikleri
2. ve 3. dumangazı geçişleriKaynak dikişleri
Emniyet ventiliflanşları
Kazan kapısıTemizlemeaçıklığı
Temizlemekapağı
Seviye kontrolörübağlantı nozulları
İletkenlik elektrodu veyüzey blöf vanası
flanşları
Seviye göstergesibağlantılarıDamla tutucu
Arka dumansandığı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı konstrüksiyonuKaynak tekniği
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı konstrüksiyonuKaynak tekniği – Boruların aynaya montajı
Doğru uygulamaGeleneksel uygulama
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı konstrüksiyonuSu soğutmalı brülör bağlantı ağzı
Yen
ilikç
i uyg
ula
ma
Ge
len
ekse
l uyg
ula
ma
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİBuhar kazanı konstrüksiyonu
İzolasyon
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı konstrüksiyonu
- Üzerinde yürünebilir kazan sacı- Duman boruları arasındaki mesafe- Büyük su ve buhar hacmi- El, baş ve adam delikleri- Entegre damla tutucu
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kontroller ve sevkiyat
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarları
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıSeviye kontrolü
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıSeviye kontrolü
Tağdiye cihazı
Seviye elektrodu
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıSeviye kontrolü
Tağdiye cihazı çalışma prensibi:
72 saat gözetimsiz işletme için elektrot kombinasyonu çalışma prensibi:
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıİletkenlik kontrolü (Yüzey blöf sistemi)
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıİletkenlik kontrolü (Yüzey blöf sistemi)
Yüzey blöf miktarının hesaplanması:A = (Q x S) / (K – S)5 t/h kapasiteli 10 bar işletme basıncındaki kazanın besi suyu iletkenlik değeri 100 μS/cm’dir. Yüzey blöf miktarı nedir?
A = (5000 x 100) / (3000 – 100) = 172 kg/h
Vananı %33 açıklıkta olması bu değeri sağlar.
Vananın %40 açıklıkta olması halinde enerji kaybı:
%40 vana açıklığı ile tahliye edilen kazan suyu miktarı 250 kg/h’tir.
q = m x c x ΔT = (250 – 172) x 1 x (183 – 102)q = 6320 kcal/hEşdeğer doğalgaz: 6320 / (0,9 x 8250) = 0,85 m3/hYıllık doğalgaz tüketimi: 0,85 x 10 x 300 = 2550 m3
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıBasınç kontrolü
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıDip blöf sistemi
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıDip blöf sistemi
Günde 1 defa 4 saniye boyunca dip blöf yapılması uygundur.8 bar işletme basıncındaki kazanın blöf vanasının günde 2 defa 20 saniye boyunca açık tutulmasının maliyeti nedir?
q = m x c x ΔTq = (2 x 20 – 4) x 5 x 1 x (175 – 102)q = 13 140 kcalEşdeğer doğalgaz miktarı: 13140 / (8250 x 0,9) = 1,8 m3
Yılda harcanan fazladan doğalgaz: 648 m3
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıEmniyet ventili
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıBesi suyu sistemi
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar kazanı aksesuarlarıKollektör ve vanalar
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Brülör
1 Yakma havası2 Gaz3 Motorin4 Çekirdek hava5 İkincil hava
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
BrülörOransal brülör tipleri
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanı
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıEkonomizör
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıYoğuşmalı ekonomizör
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıDegazör sistemi
Su sıcaklığı (°C)
Su sıcaklığı (°C)
Çö
zün
mü
ş O
2m
ikta
rı (
mg
/l)
(1 b
ar s
af s
u iç
in)
Çö
zün
mü
ş C
O2
mik
tarı
(m
g/l
)(1
bar
saf
su
için
)
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıDegazör sistemi
Ek besi suyu ve sistemden dönen kondensdomun üst bölümünden degazöre girer. Domun alt bölümünden ise düşük basınçlı buhar beslemesi yapılır.Dom içine giren su, delikli kaskat plakalardan küçük damlalar halinde süzülerek aşağıya doğru hareket ederken, yukarı doğru ilerleyen düşük basınçlı buharla temas eder. Suyun küçük damlalar halinde buharla buluşması sayesinde sıcaklığı artarken, çözünmüş gazlar da ekstrakte edilir.Degazör genellikle 102°C sıcaklıkta ve 0,2 bar basınçta işletilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıDegazör hesapları
Degazöre beslenmesi gereken buhar miktarı nedir? Sistemin net buhar kapasitesi nedir? Degazöre buhar besleyen boru çapları (basınç düşürücüden önce ve sonra) nedir?
Kazan kapasitesi: 5 t/hKazan basıncı: 10 barKondens dönüş oranı: %70Kondens sıcaklığı: 90°CTaze besi suyu sıcaklığı: 18°CDegazör işletme basıncı: 0,2 bar
mB
= 5
00
0 k
g/h
mnet
matık
mts mk
md
mbs
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıDegazör hesapları
Degazör için termodinamiğin 1. yasasına göre giren ve çıkan kütlelerin enerji denklemi yazılırsa:
Qçıkan = Qgiren
mbs x hbs + matık x hatık = mk x hk + mts x hts + md x hd
mbs = 5000 kg/h hbs = 105 kcal/kgmatık = mbs x 0,0025 = 12,5 kg/h hatık = 641 kcal/kgmk = mbs x 0,7 = 3500 kg/h hk = 90 kcal/kgmts = mbs – mk – md = 1500 - md hts = 18 kcal/kgmd = ? hd = 641 kcal/kg
5000 x 104 + 12,5 x 641 = 3500 x 90 + (1500 – md) x 18 + md x 641md = 299 kg/h
mnet = mB – md = 5000 – 299 = 4701 kg/h
Boru çaplarına göre buhar kapasitesi tablosundan:10 bar’da 299 kg/h buhar için boru çapı: DN250,2 bar’da 299 kg/h buhar için boru çapı: DN65
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıKondens istasyonu
Kondens istasyonu, buhar kullanım yerlerinden geri dönen kondensi toplayarak, besi suyu tankına basmak üzere tasarlanır. Kondens tankı, üzerinde bulunan bir havalık borusu ve/veya vanası sayesinde atmosferik çalışır. Bu sayede kondens, bir karşı basınçla karşılaşmadan tanka akabilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıBlöf soğutma tankı
Blöf tankı, kazan sisteminden dışarı atılan tüm basınçlı ve sıcak suyu toplamak üzere tasarlanır.
Tanka giren su atmosferik basınca düşürülür.
Blöf tankı atmosfere açıktır.
Ham su hattından bağlanan soğutma suyu ile karıştırılan atık su, tahliye edilmek üzere 30 -35°C’ye düşürülür.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıT.D.S. Flaş buhar tankı
T.D.S. flaş buhar tankı, yüzey blöf suyunu alarak, 0,5 bar(g) pozitif basınca düşürmek üzere tasarlanır.
Basınç düşüşü sonucu açığa çıkan flaş buhar, degazörde kullanılır.
Flaş buhar ayrıldıktan sonra arda kalan atık su, blöf tankına yönlendirilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıT.D.S. Flaş buhar tankı
5 t/h kapasiteli, 10 bar işletme basıncında çalışan, besi suyu iletkenlik değeri 100 μS/cm olan bir kazanın yüzey blöf miktarı 172 kg/h olarak hesaplanmıştı.
Bu kazanın yüzey blöfünden flaş buhar tankı vasıtasıyla geri kazanılacak ısı miktarı nedir?
Kazanılan flaş buhar 0,2 bar basınçta çalışan degazörübeslemek üzere kullanılacaktır.
Yüzey blöf suyunun %15’inin flaş buhara dönüştüğü grafikten okunuyor.
mfb = 0,15 x 172 = 26 kg/hqfb = 26 x 550 = 14300 kcal/hEşdeğer doğalgaz: 1,93 m3/hYıllık doğalgaz miktarı: 1,93 x 10 x 300 = 5790 m3
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıSu yumuşatma ünitesi
- Kalsiyum ve magnezyum iyonları su içinde çözünmüş halde bulunur. -Bu elementler, ısı kazan taşına sebep olan elementlerdir. -Kazan taşı oluşumu, ısının duman tarafından su tarafına geçişine engel olur. -Bu durum öncelikle yüksek baca gazı sıcaklıklarına ve düşük verime sebep olur. -Kazan taşı kalınlığı arttıkça, metal yüzeylerinin yeterince soğutulamaması sebebiyle kazan ısıtransfer yüzeyleri tahrip olur. -Bu sebeple besi suyu kazana yumuşatılarak gönderilmelidir.
ΔT ΔT’
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıSu yumuşatma ünitesi
İyon değiştiriciler, aktif abzorbe edici grupluküresel reçinelerden oluşur. Su yumuşatıcıreçineler sodyum iyonlerı içerir. Sert suyun iyondeğiştirici üzerinden akmasıyla, sodyum iyonları, kalsiyum ve magnezyum iyonları ile değiştirilir. İşletmeye zarar verici kazan taşına sebep olan busayede sudan tasfiye edilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıKimyasal dozaj sistemi
Besi suyunun alkalilik seviyesinin korunması, artakalan sertliğin giderilmesi ve oksijenin bağlanması içinbesi suyuna düzeltici kimyasallar eklenir.
Besi suyunda arta kalan sertliği almak ve oksijenibağlamak amacıyla iki farklı dozaj kimyasalı kullanılır. Bu sebeple her tesis için iki adet dozaj ünitesi teklifedilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi ekipmanıKazan suyu numune soğutucu
Kazan suyu belirli aralıklarla analiz edilmelidir. Ancak kazan içinde basınçlı halde bulunan doymuş su, atmosferik basınca açıldığı anda flaş buhar üretir. Flaş buhar olarak ayrılan saf su, alınan numunenin değerlerinin değişmesine sebep olur. Bu yüzden numunenin soğutulduktan sonra atmosferik basınca alınması gerekir.
Kazan suyunun aşağıdaki değerleri düzenli olarak analiz edilmelidir:
-İletkenlik değeri-pH değeri-Tüm alkali metaller-Toplam sertlik-Karbonat sertliği-Fosfat-Sodyum sülfit-Klorid-Silikat-Demir-Oksijen
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi yerleşimiYönetmelikler
Bayındırlık Bakanlığı Yapı İşleri – Makina Tesisatı Genel Teknik Şartnamesi’ne göre:0,5 bar’dan daha yüksek basınçlı buhar ve kızgın su kazanları
Kazan su hacmi (m3) x İşletme basıncı (bar) ≤ 10 m3.bar
şartını sağlaması halinde muskûn hacimlere yerleştirilebilir. Bu şartı sağlamayan kazanlar için üzerinde kat bulunmayan ayrı bir kazan dairesi yapılması zorunluluğu vardır.
Belediyelerin Ruhsat Denetim Müdürlüğü kurallarına göre kazanlar üç sınıfa ayrılır:
I. sınıf kazanlar: Kazan su hacmi-m3 x (Doyma sıcaklığını-°C – 100) ≥ 200Kazan dairesi üzerine kat yapılamaz, meskûn ve genel kullanım amaçlı binalarda en az 20 m mesafede inşa edilmelidir. 20 m’den daha yakın mesafeler için koruma duvarı yapılmalıdır.
II. sınıf kazanlar: Kazan su hacmi-m3 x (Doyma sıcaklığını-°C – 100) < 200Kazan dairesi mesûn ve genel kullanım amaçlı binalara en az 10 m mesafede olmalıdır veya 45cm kalınlığıda bir koruma duvarıyla ayrılmak üzere meskûn binaların içine koyulabilir.
III. Sınıf kazanlar: Kazan su hacmi-m3 x (Doyma sıcaklığını-°C – 100) ≤ 50 Kazanlar her türlü bina içine yerleştirilebilir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi yerleşimi
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Kazan dairesi yerleşimiGürültü kontrolü
Alanlar Lgündüz
(dBA)Lakşam
(dBA) Lgece
(dBA)
Gürültüye hassas kullanımlardan eğitim, kültür ve sağlık alanları ile yazlık ve kamp yerlerinin yoğunluklu olduğu alanlar 60 55 50
Ticari yapılar ile gürültüye hassas kullanımların birlikte bulunduğu alanlardan konutların yoğun olarak bulunduğu alanlar 65 60 55Ticari yapılar ile gürültüye hassas kullanımların birlikte bulunduğu alanlardan işyerlerinin yoğun olarak bulunduğu alanlar 68 63 58Organize Sanayi Bölgesi veya İhtisas Sanayi Bölgesi içindeki her bir tesis için
70 65 60
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar dağıtımı
Buharın istenen basınç, kalite ve miktarda buhar kullanan cihaza sağlanması, tekniğe uygun tasarlanıp uygulanmış bir buhar dağıtım hattı ile mümkündür.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar borularının boyutlandırılması
Buhar dağıtım sisteminin amacı, buharı kullanım noktasına gerekli basınçta taşımaktır. Bu sebeple buhar dağıtım hatlarındaki basınç düşümü önemli bir konudur.
Küçük çaplandırılmış bir buhar dağıtım hattı;
-yüksek basınç kayıplarından dolayı buharın kullanım yerine düşük basınçta ulaşmasına ve proses cihazlarının performansının düşmesine,-yetersiz buhar beslemesine,-sitemdeki aşınma risklerinin artmasına,-buhar hızının artmasından dolayı su koçu ve gürültü meydana gelmesine
sebep olur.
Büyük çaplandırılmış bir buhar dağıtım hattı;
-boru, vana, fittings vb. tesisat elemanlarının maliyetlerinin yükselmesine,-supportlama ve izolasyon gibi tesisat işlerinin maliyetinin artmasına,-boru dış yüzey alanlarının artmasından dolayı ısı kayıplarının artmasına,-artan ısı kayıplarından dolayı hatta fazladan kondens oluşumuna, dolayısıyla kondenstopadetlerinin artmasına ve buhar kuruluk derecesinin düşmesine
sebep olur.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar borularının boyutlandırılması
Basınç artıkça buharın özgül hacmi azalır. Yüksek basınçlı buhar, düşük basınçlı buhardan daha küçük hacim kaplar. Dolayısıyla buharın kazanda yüksek basınçta üretilip, dağıtılması halinde dağıtım borularının çapları, aynı ısıl kapasitedeki düşük basınçlı bir sisteme göre daha küçük olur.
Buhar basıncı – bar(g)
Özg
ül h
acim
–m
3/k
g
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar kollektörünün boyutlandırılması
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar borularının boyutlandırılması
Buhar kullanan bir cihaz, 7,6 bar basınçta 500 kg/h buhara ihtiyaç duymaktadır. Buhar kazanının set basıncı 8 bar’dır. Kazan ve cihaz arasındaki borulama uzunluğunun 150 m olduğu düşünülürse, cihaza giden dağıtım borusunun çapı ne olmalıdır?
Cevap:
Kazan ve cihaz arasındaki boru mesafesi bilinmesine rağmen, hat üzerindeki fittings’in sebep olduğu kayıplar için bu mesafe bir katsayı ile arttırılmalıdır. Bu katsayı:50 m’den kısa hatlar için: 1,05100 m’den uzun ve az miktarda fittings bulunan hatlar için: 1,10100 m’den uzun ve çok miktarda fittings bulunan hatlar için: 1,20olarak kabul edilebilir.
Bu durumda eşdeğer boru uzunluğu:
150 x 1,10 = 165 m
olarak hesaplanır
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar borularının boyutlandırılması
100 m mesafe için basınç kaybı:
(8 – 7,6 ) x 100 ÷ 165 = 0,24 bar/100m
Bu durumda kullanılacak boru çapının 60 mm olması gerektiği görülüyor.
Hız kontrolü:
Buhar sıcaklığı ( C)
Bas
ınç
ka
yb
ı (b
ar/
10
0m
)
Doymuş
buhar
Buhar debisi (kg/h)
Boru anma çapı
Hız =
Debi x Özgül hacim
3600 x π x D2 / 4
u =
500x0,22
3600 x π x 0,062 / 4
u = 11 m/s
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar borularının yerleşimi
EN 45510’a göre, ana buhar dağıtım hattı, akış yönünde minimum 1:100 eğimle yerleştirilmelidir. Bu sayede hatta oluşan kondens yerçekimi etkisiyle akar ve birikim olmaz, su koçu engellenir.
Kimi durumlarda, şantiye koşulları yukarıda gösterilen şekilde bir tesisata uygun değildir. Buhar tesisatı dahyüksek bir kota taşınacağı zaman aşağıdaki şema uygulanmalıdır:
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıBuhar hatlarından kondens tahliyesi
Buhar hattında oluşan kondens, hatta eklenecek bir cep aracılığıyla tahliye edilmelidir. Cep kullanılmaması halinde oluşan kondensin tamamı tahliye edilemez.
Doğru uygulama Yanlış uygulama
Boru çapı - D Cep çapı - d Cep yüksekliği - h
DN100’e kadar d = D h ≥ 100 mm
DN125 – DN200 d = 100 mm h ≥ 150 mm
DN250 ve üzeri d ≥ D/2 h ≥ D
Hat sonu
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıSu koçu
Su koçu, hatta biriken kondensin fittings, armatür ve buhat kullanan cihazlara yüksek hızda çarpmasıyla oluşan gürültüdür. Kondensin yüksek hızda olması büyük bir kinetik enerji taşımasına yol açar. Bu durum tesisat elemanlarının zarar görmesine sebep olur.
Su koçu oluşumu
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİBuhar tesisatı
Su koçu
Su koçunun engellenmesi için hatta kondens birikiminin önlenmesi gerekir.
MM
O İZ
MİR
ŞU
BES
İ EN
DÜ
STİY
EL K
AZA
NLA
R S
EMİN
ERİ
Buhar tesisatıGenleşme ve support elemanları
Buhar tesisatında yüksek çalışma sıcaklıklarından dolayı büyük genleşmeler gerçekleşir. Bu yüzden boru hattı yüksek fleksibiliteye sahip olmalıdır.