SANAYİDE ENERJİ EKONOMİSİ - Deneme Sınavı - 3

Soruda verilen değerler sırasıyla W= 850 kg, Tb= 160+273= 433 K, Tç= 22+273= 295 K, Sp= 0,49 kj/kg.K, L= 2000 kj/kg ve m= 50 dakika olarak verilmektedir.

Diyagramın yatay ekseninde %7’lik blöf noktasından kazan basınç eğrisi 14 bar’a dikey çıkılıp bulunan noktadan yataydaki yakıt kaybı eksenine gidilirse 2.0 değeri bulunacaktır. Bu sonuca göre %2.0’lık bir basınç kaybı söz konusudur.

Buhar kazanından yüksek sıcaklıklarda atılmakta olan baca gazı, bir miktar enerjiyi de bünyesinde götürmektedir. Buhar üretimi yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiğinden, baca gazı da bu yüksek sıcaklığa kadar çıkmaktadır. Baca gazı sıcaklığının yüksek değerlerde olması yanma verimini %90’a kadar düşürebilmektedir. Bacadan atılmakta olan bu gazın enerjisinden yararlanmak için ekonomizör kullanılmaktadır.

Kızgın buhar: Doymuş buhar noktasından sonra enerji verilmeye devam edilirse kızgın buhar elde edilir.
Doymuş buhar: Sıvı buhar karışımına ısı verilmeye devam edilirse, su buharlaşmaya devam ederek en sonunda %100 doymuş buhar haline gelir.
Flaş buhar: Sistemdeki buharın yoğuşması sonucu kondens ortaya çıkmaktadır. Buharın yoğuşması, doyma sıcaklığında ortaya çıkmaktadır. Kondensat veya kazan blöfü daha düşük bir basınçta alındığı zaman, sıcaklığı düşük basınçtaki doyma sıcaklığına kadar düşebilir. Buradaki sıcaklık düşüşü sırasında bir miktar ısı enerjisi açığa çıkmaktadır. Açığa çıkan bu ısı enerjisi kondensatın buharlaşmasına sebep olur. Bu buhara flaş buhar adı verilir.
Kondens: Buhar iletim hatlarında, hat boyunca ısı kayıpları ortaya çıkmaktadır. Bu ısı kayıplarından dolayı bir miktar buhar yoğuşarak su haline gelir buna kondens denilmektedir.
Kondenstop: Buhar sisteminde hava, gaz ve kondensi otomatik olarak tahliye eden ancak buharı tutan cihazlara kondenstop denir.

Presostat: Buhar kazanları üzerinde pek çok gösterge ve emniyet donanımı bulunmaktadır. Buhar kazanları üzerindeki en önemli emniyet cihazı presostattır. Presostat kazan basıncı belli bir değerin üzerine çıktığı zaman basıncı düşüren bir emniyet cihazıdır.
Süspansiyon: Bir faz içerinde, başka bir fazdaki maddenin çözünmeden asılı olarak kalması durumudur.
Isı eşanjörü: Birbiriyle karışmayan akışkanlarda bir akışkandan diğer akışkana ısı geçişinin gerçekleştirildiği cihazlardır.
Kondenstop: Buhar sisteminde hava, gaz ve kondensi otomatik olarak tahliye eden ancak buharı tutan cihazlara kondenstop denir.
Buhar akümülatörü: Buhar ihtiyacının karşılanamadığı durumlarda ihtiyaç duyulan, buhar veya kaynar suyla ısıtılan bir buhar kazanıdır.

Buhar kullanımlarının dezavantajları ise şu noktalarda toplanmaktadır. Buhar kullanımındaki önemli sorunlardan birisi tesisatta korozyon oluşma riskinin fazlalığıdır. Buhar dağıtım hatlarında yoğuşmalar olduğundan kondens sular› oluşmaktadır. Bu kondens sularının sistem içerisinde birikmemesi gerekmektedir. Buhar dağıtım hatlarının eğimli olarak yapılması mecburiyeti vardır. Bu nedenle kondens hattının kurulması, işletilmesi zor ve pahalıdır. Buharın yaklaşık olarak bir kilometreden daha uzağa taşınması teknik ve ekonomik açıdan uygun bulunmamaktadır. Kondens kayıplarının fazla olması buharlı sistemlerinin işletim masraflarını artırmaktadır.

Genel olarak bakıldığında, buhar tesisatının yatırımı kaynar su tesisatlarına göre daha pahalı olmaktadır. 160°C sıcaklık ve 10 bar işletme basıncındaki kaynar sulu sistemler genellikle kullanım amaçlarına göre bakıldığında yüksek sıcaklıklı işletmeler için daha ekonomik bir çözüm olarak ortaya çıkmaktadır. 180°C sıcaklıktan sonra ise, basıncın çok yüksek değerlere çıkması nedeniyle çok ekonomik olmamaktadır. Kızgın yağ tesisatı korozyon riski olmayan ve çok yüksek sıcaklıktaki ısıtıcı akışkan kullanımı uygulamalarında ekonomik olmaktadır. 180°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ilk yatırım maliyetinin daha uygun olduğu belirtilmektedir. Yakıt maliyeti olarak bakıldığında, buhar tesisatında kaynar sulu ve kızgın yağ tesisatından daha yüksek değerler ortaya çıkmaktadır. Buhar tesisatında yakıt maliyetinin yüksek olmasının başlıca nedeni kondens suyu kayıpları, blöf kayıpları, kondenstop kaçırmaları ve buhar kaçaklarıdır. Yakıt maliyeti açısından özellikle sürekli işletmelerde kaynar sulu tesisat en ekonomik olanıdır. Kızgın yağ tesisatının yakıt maliyeti kaynar su tesisatından fazla ancak buhar tesisatından daha azdır. Verim açısından bakıldığında, kızgın yağ kazanlarının verimi buhar kazanına göre biraz daha düşük olmaktadır. Buhar sisteminin kondens, blöf, kondenstop gibi işletme kayıpları göz önüne alındığında kızgın yağ sisteminin toplam sistem verimi buhar tesisatına göre daha düşük olmaktadır. Korozyon problemleri açısından bu üç sistem incelendiğinde, buhar tesisatının korozyon riski yüksektir. Kaynar sulu tesisatta ise korozyona daha az rastlanmaktadır. Kızgın yağ tesisatında ise korozyon ihmal edilebilir düzeydedir. Isıtılacak yüzeyde homojen sıcaklık dağılımı açısından incelendiğinde, buhar seçeneğinin mükemmel olduğu söylenebilir. Kaynar sulu ve kızgın yağ tesisatında yüzey sıcaklığı homojen değildir.

Uygulamada en çok karşılaşılan kazan tipleri alev duman borulu silindirik tip buhar kazanlar› ve su borulu buhar kazanlarıdır. Uygulamada buhar üretimi için genellikle alev duman borulu kazanlar tercih edilmektedir. İstenilen basınç ve buhar miktarının daha ekonomik ve çevre dostu bir yolla üretilebiliyor olması bu tür kazanların tercih edilmesinin başlıca nedenlerdir. Bu tür kazanlarda boruların içerisinden duman gaz›, boruların dışında ise su bulunmaktadır. Alev duman borulu kazanlar büyük su hacimli kazanlar olarak da bilinmektedir. Bu tür kazanlarda büyük su hacimlerine ve yüksek depolama kapasitelerine ulaşmak mümkündür. Böylece kazan kısa süreli büyük buhar ihtiyaçlarında bile kararlı bir buhar üretimi yapabilmektedir.

Isı transfer akışkanı olarak özel yağların kullanıldığı sistemler kızgın yağlı sistem olarak anılmaktadır ve bu tip ısıtıcıları içermez. Presostat, buhar kazanı üzerindeki bir emniyet cihazıdır ve böylesi tipleri bulunmaz. Kondenstop, buhar sisteminde hava, gaz ve kondensi otomatik olarak tahliye eden ancak buharı tutan cihazlara denir, bu ısıtıcıları barındırmaz. Buhar akümülatörü, buhar veya kaynar suyla ısıtılan bir buhar kazanıdır. Buhar akümülatörleri 3 ayrı tiptedir. Bunlar sırasıyla doğrudan temaslı ısıtıcılar, delikli boru ısıtıcılar ve kaskad tipli ısıtıcılardır. Isı eşanjörü ise birbiriyle karışmayan akışkanlarda bir akışkandan diğer akışkana ısı geçişinin gerçekleştirildiği cihazlardır ve bu tür tipleri yoktur.

Manometre, buhar kazanlarında basıncı ölçer. Su seviye gösterge cihazları, buhar kazanlarında kazandaki su seviyesini sürekli takip eder. Dip blöf ve yüzey blöf vanaları, buhar kazanlarında buhar üretiminin sürekli ve güvenilir olarak işletilmesini sağlar. Presostat, kazan basıncı belli bir değerin üzerine çıktığı zaman basıncı düşüren bir emniyet cihazıdır.

Kazan yüzeyinde taş oluşumu, kazanlarda istenmeyen bir olay olup, ısı transferini güçleştiren bir sonuç ortaya çıkarmaktadır. Kazan taşı nedeniyle ısı transferi zorlaştığından, yanma sonu ürünleri daha yüksek sıcaklıklarda dışarı atılmaktadır. Kazan yüzeyindeki taş oluşumu, ısı transferini zorlaştırmanın dışında, bu bölgede ısı yayılmasına neden olur.

Degazörden suyu alıp kazana basan pompalara kazan besleme suyu pompası denilmektedir. Kazanda üretilerek ihtiyaç duyulan noktalara dağıtılacak olan buharı ölçen cihazlara buhar sayaçları denir. Dip blöf ve yüzey blöf vanaları, buhar kazanlarında buhar üretiminin sürekli ve güvenilir olarak işletilmesini sağlar. Buhar kazanlarında korozif gazları ayıran cihazlara degazör denir. Manometre, buhar kazanlarında basıncı ölçer.