ISI GERİ KAZANIMI

Uygulanacak enerji geri kazanım tekniği ne olursa olsun ilk yatırım maliyetinin belirlenmesi ve geri ödeme süresinin hesabı büyük önem taşımaktadır. Diğer bir ifadeyle, ısı geri kazanımı amacıyla yapılacak hesaplamalarda, yatırımın, ne kadar bir süre içerisinde yatırımcısına geri ödeneceği hesaplanmalıdır. Bu hesaplamanın sonucunda yatırımın sağlayacağı getiriyle birlikte, yatırımın geri dönüfl ve yatırımın uygulanabilir olup olmadığı ortaya çıkarılacaktır. Bu hesaplamalar sonucunda yatırımın karlı olduğu ortaya çıkıyorsa, yatırım yapmaya karar verilecektir. 

Isı geri kazanımı amacıyla yapılan çalışmalarda başlangıçta, kapsamlı bir enerji analizi yapılması büyük önem arz etmektedir. Yapılan bu enerji analizi sonucunda Sankey diyagramı hazırlanmaktadır. Sankey diyagramı, sisteme enerji giriş çıkışı ile enerji miktarlarını şematik olarak gösteren diyagrama verilen isimdir.

Isı geri kazanım ekipmanları genelde, atık ısının tipine göre iki ana grupta toplanmaktadır. Bunlar: sıvılardan atık ısı geri kazanımı ve gazlardan atık ısı geri kazanımıdır.

Akışkanlar arasındaki ısı transfer yüzeyi ne kadar fazla ise transfer edilen ısı miktarı da o kadar artmaktadır. Uygulamada ısı transfer yüzeyinin artt›r›lmas› amacıyla kanatçık kullanılması yoluna da gidilmektedir. Bu uygulama, maliyet ve boyutların küçülmesini sağlamaktadır. Kanatçık uygulamasını gerçekleştirmek için genellikle borulu tip ısı değiştiriciler kullanılmaktadır. Borulu tip ısı değiştiricilerinde iç içe geçmiş iki borunun iç kısmından bir akışkan, dış kısmından ise diğer akışkan dolaştırılmaktadır. Kanatçık uygulaması plakalı tip ısı değiştiricilerinde de kullanılabilmektedir.

Sanayide atık enerjinin en yaygın kullanım alanı atık gazlara yönelik uygulamalardır. Gazlardan atık ısının geri kazanılmasında en sık karfl›lafl›lan uygulamalardan biri; atık ısıdan yararlanarak atık ısı kazanı kullanılmasıdır. Bu uygulama ile işletmenin sıcak su ve ısıtma ihtiyacının karşılanması yoluna gidilmektedir. Atık sıcak gazdan diğer bir yararlanma yolu ise; uygulanan proseste ihtiyaç duyulan havanın ön ısıtılmasıdır.

Sanayide atık sıvıların enerjisinden yararlanmak amacıyla sıvıların birbirine karışmadığı ısı değiştiricilerinden yararlanılmaktadır. Bu yolla, atık sıcak sıvının enerjisi, ısıtılmak istenen soğuk sıvıya aktarılacaktır. Bu iki sıvının birbirine karışmaması amacıyla, sıvılar birbirinden boru ya da plaka yüzeylerle ayrılmaktadırlar.

Çimento sanayinde döner fırın, seramik sanayinde tünel fırınlar gibi pek çok uygulamada yüzey sıcaklıkları çok yüksek değerlere ulaşabilmektedir. Bu cidarların etrafına paneller yerleştirilerek bu ısıdan yararlanma yoluna giden çeşitli uygulamalar bulunmaktadır.

Sanayide atık ısının geri kazanılmasında çok farklı sistemler kullanılmaktad›r. Genel olarak bakıldığında bunlar dört ayrı grupta toparlanabilirler: reküperatif sistemler, rejeneratif sistemler, ısı tekerleri ve ısı pompalarıdır.

Reküperatif sistemlerde ısı transferi, dış hava ile atık hava arasında olur. Sistem tek bir cihaz üzerinde toplanmıştır. Atık gazın sıcaklığı çiğ noktas›n›n altına inerse gizli ısının transferi mümkün olmaktadır. Malzeme seçiminde mukavemet, ısı transfer katsayısı ve korozyona dikkat edilmelidir. Isı transferi ancak by-pass kullanılması durumunda yapılmaz. Reküperatif sistemlere, levhalı ısı değiştirici ve borulu ısı değiştirici örnek olarak verilebilir.

Rejeneratif sistemler, zorlanmış dolaşımlı sistemler ve ısı boruları olarak sınıflandırılabilmektedir. Zorlanmış dolaşımlı sistemler, daha çok birbirinden uzakta bulunan dış taze hava ve atık hava kanalları uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu tür ısı değiştiricileri birbirlerine borularla bağlanmış olup iki ısı değiştirici arasındaki ısı alışverişi, borularda dolaşan bir akışkan aracılığıyla gerçekleşmektedir. Isı taşıyıcı akışkan olarak genelde su veya donmaya karşı katkılı su kullanılmaktadır.

Bu ekipmanların seçiminde çeşitli faktörler vardır. Bunlar, atık akışkanın sıvı ya da gaz halinde olması, atık akışkanın enerjisinin kullanım amacı, atık akışkanın sıcaklığı ve atık akışkanın kirliliği gibi pek çok faktör göz önüne alınır.

Isı tekerleği, döner tip ısı değiştiricisi olarak da anılmaktadır. Bu tür ısı değiştiricilerinde bir akışkandan alınan ısı depolanarak diğer akışkana aktarılmaktadır. Isı tekerleği, biri giriş havasını diğeri egzoz gazını taşıyan iki kanal içine yerleştirilmiştir.

Plakalı tip ısı değiştiricileri, levhalı ısı değiştiricileri olarak da anılmaktadır. Bu tür ısı değiştiricilerinde birbirine paralel olarak sıralanmış 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 birinden geçerek yukarıya doğru giderken, enerji alacak olan soğuk akışkan üstteki bir kanaldan geçerek s›cak plakalar›n arasından aşağıya doğru yönlendirilmektedir. Plakalı tip ısı değiştiricileri başta gıda endüstrisi olmak üzere pek çok endüstri alanında kullanılmaktadır.

Isı borulu ısı değiştiricileri, atık enerjinin yararlanılmasında kullanılan sistemlerden biridir. Isı borulu ısı değiştiricilerinde hareketli parça yoktur. Bir ısı borusunun içi uygun bir akışkanla doldurulur, sızdırmazlığı sağlanmış, kılcal bir yapıda tasarlanmıştır. Bu uygulamada her iki ucu kapal› ve içinde soğutucu akışkan vasıtasıyla atık ısının enerjisinin diğer bir gaza aktarıldığı bir sistemdir.

Endüstride çok yaygın kullanılan ısı değiştirici tiplerinden biridir. Kullanılan tüm ısı değiştiricilerinin yarıdan çoğunun bu tipte olduğu belirtilmektedir. Borulu ısı değiştiricileri, boru ekseni gövdenin eksenine paralel olacak fşekilde büyük silindirik gövde içine yerleştirilen birbirine paralel borulardan oluşmaktadır. Paralel veya karşıt akımlı olarak tasarlanabilmektedir.

Sıvı akışkanl› ısı değiştiricilerinde, önce atık enerji bir borudan geçirilirken sıvı akışkanla karşılaştırılır ve enerjisi bu akışkana aktarılır. Daha sonra ikinci bir borudan enerji transfer edilecek akışkan geçirilir. Bu borunun içerisine atık akışkanın enerjisini almış olan sıvı akışkan geçirilir.

Gazdan gaza ısı değiştiriciler genellikle bacadan atılan atık ısıdan yaralanmak amacıyla kullanılır. Bu tür bir uygulama, yakma havasının ön ısıtılması ya da proses havasının ön ısıtılmasında kullanılmaktadır.

Ekonomizörler sanayide yaygın olarak kullanılan enerji geri kazanım sistemlerinden bir tanesidir. Ekonomizörler genellikle kazan besleme suyunun ön ısıtılmasında kullanılmaktadır. Kazan besleme suyu bacadan dışarı atılan atık gaz ile ön ısıtılmaktadır. Böylece kazanda besleme suyunu ısıtmak için daha az enerji kullanılmış olacaktır.

Atık ısı kazanları sanayide baca gazıyla atılan enerjiden yararlanmada kullanılan yollardan birisidir. Atık sıcak gazın önüne atık ısı kazanı yerleştirilerek, atık sıcak gazın enerjisinden yararlanılıp suyun ısıtılması sağlanmaktadır. Bu yolla sıcak su ya da buhar üretilerek çeşitli amaçlarla değerlendirilebilmektedir.

Reküperatörler gazdan gaza enerji aktaran ısı değiştiricileridir. Kazan ya da fırın girişinde havanın ön ısıtılmasında kullanılır.