ENERJİ EKONOMİSİ - Deneme Sınavı - 1

Atık enerjiden yararlanılarak sanayide kullanılan bazı uygulamalar şunlardır:
• Yakma havasının ön ısıtılması
• Kazan bekleme suyunun ön ısıtılması
• Isıtma ve sıcak su eldesi olarak yararlanılması

Başlıca ısı geri kazanım ekipmanları aşağıda
sıralanmıştır:
• Plakalı tip ısı değiştiricisi
• Serpantinli tip ısı değiştiricisi
• Isı borusu, döner tip ısı değiştiricisi, ısı
pompası

Isı geri kazanım sistemlerinin, ilk yatırım masrafı ve enerji maliyetlerini azaltabilmesi için tasarım aşamasında aşağıda sıralanan noktalara dikkat edilmesi gerekmektedir.
• Alternatif uygulanabilecek tüm ısı geri kazanım sistemleri ve cihazlarının teknik açıdan
projeye uygunluğu incelenmelidir. 
• Karşılaştırma amacıyla uygulanma potansiyeli olan her alternatif için ilk yatırım ve
enerji maliyet hesapları yapılmalıdır.
• Uygulanacak ısı geri kazanım sistemi nedeniyle kullanılacak daha büyük fan ve motor gibi cihazların ilk yatırım maliyetlerine getireceği ilave artışlar dikkate alınmalıdır.
• Sistemde kullanılacak daha küçük soğutma makineleri, ısı eşanjörleri ve pompaların ilk yatırım maliyetinde ortaya çıkaracağı azalmalar hesaplanmalıdır.
• Cihazların amortisman süreleri ve kullanılacak ana paradaki azalmanın getireceği finansal avantajlar hesaplanmalıdır.
• Kullanılan ısı geri kazanım cihazlarının bakım masrafları hesaplanmalıdır.
• Ayrıca ısı geri kazanım cihazlarının sisteme getireceği karmaşıklık kalifiye bir işletme personeli

Atık ısıdan yararlanmak amacıyla birbiriyle karışmayan akışkanlar boru ya da plakalı yüzeylerden geçirilir. Paralel ya da ters akımlı olarak çalışan ısı değiştiricilerinde, sıcak akışkanın enerjisi soğuk akışkana aktarılır. Ters akımlı olarak çalışan ısı değiştiricilerinde sıcak ve soğuk akışkanlar ters yönde akmaktadır. Paralel akımlı olarak çalışan ısı değiştiricilerinde ise sıcak ve soğuk akışkanlar aynı yöndedir. Bu tür uygulamalarda ısı transfer yüzeyindeki malzemenin ısı iletim katsayısı yüksek olması önemlidir. Isı iletim katsayısı malzemenin bir özelliği olup birimi W/mK’dir. 

Gazlarda Atık Isı Geri Kazanımı
Sanayide atık enerjinin kullanımına yönelik en yaygın uygulama atık gazlar vasıtasıyla olmaktadır. Gazlardan atık ısının geri kazanılmasında en çok karşılaşılan uygulama atık ısı kazanı kullanımıdır. Bu uygulamada işletmenin sıcak su ve ısıtma ihtiyacı atık ısıdan alınan enerji yoluyla gerçekleştirilmektedir. Atık gazın enerjisinden yararlanıldığı diğer bir uygulama ise, proseste gerekli olan havanın ön ısıtılmasıdır. Diğer bir uygulama havalandırma sistemlerinde atılan ısının geri kazanılması yoluyla taze havanın ön ısıtılmasıdır. Bu uygulamada yazın dışarıdan alınan havanın ön soğutulması, kışın ise dışarıdan alınan havanın ön ısıtılması sağlanmaktadır. Her iki durumda da, klima sisteminin ısıtma ya da soğutma yükünde azalma sağlanmaktadır.

Sıvılarda Atık Isı Geri Kazanımı
Atık sıvıların enerjisinden yararlanmak amacıyla sanayide sıvıların birbirine karışmadığı ısı değiştiricilerinden yararlanılmaktadır. Böylece atık sıcak sıvının enerjisi, ısıtılmak istenen soğuk sıvıya aktarılmaktadır. Bu iki sıvının birbirine karışmaması için sıvılar birbirinden boru ya da plaka yüzeylerle ayrılmaktadır. Sanayide sıvılardan atık ısı geri kazanımı farklı uygulamalarla yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıvılardan atık ısı geri kazanımında da ısı transfer yüzeyini artırmak amacıyla kanatçık uygulaması kullanılmaktadır. Soğuk ve sıcak akışkanın her ikisi de sıvı olduğunda plakalı tip ısı değiştiricilerinde ısı transferi daha hızlı gerçekleşmektedir.

Plakalı Tip Isı Değiştiricileri
Plakalı tip ısı değiştiricilerinde birbirine paralel olarak yerleştirilmiş ve contalarla ayrılmış ince levhalar bulunmaktadır. Plakalar arasındaki kanallarda enerji alan ve enerji veren akışkanlar ters yönde hareket etmektedirler. Enerjisini verecek olan sıcak akışkan alt kanallardan geçerek yukarıya doğru giderken enerji alan soğuk akışkan üstteki bir kanaldan geçerek sıcak plakaların arasından aşağıya doğru yönelir.

Ekonomizörler
Ekonomizörler, genellikle kazan besleme suyunun baca gazı ile ön ısıtılmasında kullanılmaktadır. Yakıtın yanması sonucu oluşan baca gazı ürünleri kazandaki suyu ısıttıktan sonra bünyesinde hâlâ büyük miktarda enerji bulundurmaktadır. Bu enerjiden yararlanmak amacıyla bacaya bir ekonomizör ilave edilerek gaz içindeki ısının bir kısmı geri kazanılabilir. Baca gazı sıcaklığının yüksek, içerde dolaşmakta olan su sıcaklığının düşük olması nedeni ile yoğuşma problemleri ortaya çıkabilmektedir. Bunun engellenmesi amacıyla ekonomizöre girmekte olan kazan besleme suyunun daha yüksek sıcaklarla ekonomizöre girmesi sağlanmalıdır. 

Bütün tasarruf sağlayan cihazlarda olduğu gibi ekonomizörlerde de ilk yatırım masrafları ile işletme masrafları arasında optimum bir çözüm aramak gereklidir. Bu nedenle yakıt fiyatının çok düşük olduğu durumlarda mevsimlik çalışan veya ara sıra devreye giren buhar kazanları için ekonomizörler uygun olmayabilir. 

Bir buhar kazanında ekonomizör veya hava ısıtıcısı yakıt tasarrufu veya ısıl verim açısından iki ayrı görev yapar. Genellikle düşük buhar basınçlarında ve buhar debilerinde ekonomizörler hava ısıtıcılarına göre daha ekonomiktir. 25 ton/saat buhar debisinden büyük değerlerde hava ısıtıcısı ekonomizörle rekabet edebilmekte, büyük işletmelerde ise hem ekonomizör hem de hava ısıtıcısı aynı anda kullanılabilmektedir. Bunların seçiminde basınç kaybı, korozyon, ilk yatırım ve bakım göz önünde tutulması gereken ana etkenler arasındadır. 

Ekonomizörlerdeki önemli bir işletme problemi de korozyondur. Ekonomizörlerde korozyon atık gazın çiğ noktası sıcaklığına düşmesi ile yoğuşarak ekonomizör yüzeyi üzerinde birikmesiyle ortaya çıkar. Bu durum özellikle suyun ekonomizöre giriş bölümündeki soğuk yüzeylerde görülür. Atık gazda bulunan SO2 ve SO3 gazları ile su buharının birleşmesi sonucu H2SO2 ve H2SO4 asitleri korozyonun ana nedenleridir. Ekonomizörlerde korozyonu önlemenin iki yolu vardır. Bunlardan birisi gaz sıcaklıklarını çiğlenme sıcaklığının altına düşürmemektir. Eğer gaz sıcaklığı çiğlenme sıcaklığının altına düşüyor ise ekonomizörler korozyona dayanıklı malzemelerden üretilmelidir.

Reküperatörlerin Başlıca Üstünlükleri ve Sakıncaları
Reküperatörlerin üstünlükleri şunlardır:
• Reküperatöre giren hava sıcaklığı, ekonomizöre giren su sıcaklığından daha düşük olduğundan,
duman gazları reküperatörden daha düşük bir sıcaklığa (örnek olarak 140°C değerine) kadar
soğutulabilir.
• Reküperatördeki basınçlar, su ısıtıcısına göre çok daha azdır.
• Daha küçük hava fazlalık katsayısı ile tam yanmaya yaklaşıldığından yanma verimi artar.
• Küçük yüklerde dahi yakıtın tutuşması kolaydır.
• Tutuşmanın hızlanması, daha büyük yük aralığında çalışmayı sağlar.
• Yanmanın iyileşmesi ve ocak sıcaklığının artması, kompakt kazanların imalatına imkan verir.
• Sıcak hava ile toz kömür kurutulduğundan, taşınması, beslenmesi ve yakılması kolaylaşır.
• Çok nemli testere talaşı, odun, zeytinyağı ve pancar artıkları sıcak hava ile kurutularak kolayca
yakılabilir.
• Ayrıca çeşitli bölgelerin ısıtılmasında ve bazı maddelerin kurutulmasında sıcak havadan yararlanılabilir.
Reküperatörlerin sakıncaları ise şunlardır:
• Havanın ısınması stoker ve ocak duvarlarının refrakterlerinde çabuk bozulmalarına neden olduğundan ilave bir bakım masrafı doğurur.
• Sıcak hava içine karışabilen yanıcı tozlar tutuşarak önemli tahribat yaratabilir.
• Reküperatörün mümkün olduğu kadar küçük projelendirilmesi, vantilatör ve kanalların tasarımı
dikkatli ön çalışma gerektirir.
• Hava ve duman tarafındaki kaçakların tespiti kolay değildir. Ancak bu kaçakların neden olduğu korozyon ileri bir tahribat yaptıktan sonra kaçak yeri bulunabilir. Bu durumda da tamirat masrafı fazladır.

Isı pompası, ısıtma ya da soğutma amacıyla kullanılabilir. Isı pompası, dört üniteden oluşmaktadır:
Evaporatör, kompresör, kondenser, genleşme valfi.

Isı geri kazanım sistemi seçiminde dikkat edilecek diğer bir faktör, ısı geri kazanım sisteminin fabrika içinde kaplayacağı alandır. Isı geri kazanım sisteminin kullanılması, sistemdeki statik basıncı artırmaktadır. Artan statik basıncı karşılamak için daha büyük fan ve fan motoru kullanılması gerekmektedir. Bunun dışında dış hava sıcaklığının eksi değerlere düştüğü iklim bölgelerinde donmaya karşı önlem almak için, taze havanın ısı geri kazanım sistemine girmeden önce ısıtılması gerektiği de ilk yatırım ve enerji maliyetleri hesabında dikkate alınmalıdır.

Döner Tip Isı Değiştiricisi
Döner tip ısı değiştiricileri biri egzoz gazı, diğeri giriş havasını taşıyan bitişik iki kanal içerisinde yer almaktadır. Bu tür ısı değiştiricisinde gaz akışı ters yöndedir. Tekerlek dönerken içinden geçen sıcak gazdan ısıyı absorbe eder ve daha sonra soğuk giriş havasına ısıyı transfer eder. Yeni uygulamalarda higroskopik tekerlek ile ısının yanı sıra nem de transfer edilebilmektedir.