E-Dergi Oku 
E-Bültene Abone Olun
 
TERMOTEKNİK
ÇUKUROVA ISI
GASTECH
DEMİRDÖKÜM
MİRA ISI
VIESSMANN
ÇETİN MÜHENDİSLİK
ELSEL GAZ ARMATÜRLERİ A.Ş.

Buhar Kazanlarında Su Hacminin Önemi

Buhar Kazanlarında Su Hacminin Önemi

12 Haziran 2018 Salı / 11:22 | TEKNİK
208. Sayı (Mayıs-Haziran 2018)

DENİZER ATLI
Bosch Termoteknik Ürün Yöneticisi

Kazandaki yüksek su hacmi, bir buhar rezervi yaratamaz; sadece enerji kaybına yol açar. Çok düşük su hacmi ise basınç dalgalanmalarına ve buharın kalitesizleşmesine neden olur. Bu yüzden doğru hesaplanmış bir su hacmi, kazan seçimlerinde ciddi bir performans kriteridir. Bununla birlikte kazan konstrüksiyonunda yeterli buhar hacmi ve kısa süreli/az sayıda brülör ön süpürme işlemleri öncelikli olarak ele alınmalıdır.

Kazan tasarımları sıklıkla su hacimleri üzerinden değerlendirilmektedir. Bu noktada çelişkili argümanlar ortaya koyuluyor. Örneğin düşük su hacmini savunan argümanlar, gereksiz su rezervi tutmanın uzun ısınma sürelerine ve ekstra durma kayıplarına yol açtığını öne sürüyor. Bu argüman genel olarak hızlı buhar jeneratörü üreticileri ve ısıtma kazanı üreten firmalar tarafından ortaya atılıyor. Diğer yandan bazı kullanıcılar da düşük su hacimli kazanları kullanmaktan yanalar. Aksi görüş olarak yüksek su hacmini savunanlar ise genel olarak silindirik (alev/duman borulu) kazan üreticileridir. Bu argümanı ortaya koyarken de yüksek su hacminin talep değişimlerinde daha esnek olduğunu ve bu sayede belirli bir buhar rezervinin sağlandığını belirtmektedirler.

YÜKSEK SU HACMİ - ESKİ BİR GÜVENLİK YÖNTEMİ
Su hacminin önemini doğru anlayabilmek için, son 60 yılda buhar kazanlarındaki gelişmeyi ele almak gereklidir. Buhar kazanlarının katı yakıtlar ile kullanıldığı zamanlarda yüksek su hacmi oldukça hayati bir öneme sahipti. Bugün basitçe yapılan su kontrol ve limit araçları o günlerde bulunmamaktaydı ve bununla birlikte katı yakıt manuel olarak kazana beslenirken şebeke suyunun devamlılığına güvenilemiyordu. İşte bu sebeplerden dolayı yakıtın maksimum ısıyı sağladığı noktada şebeke suyunun kesilme ihtimaline karşı kazanın su hacminin yeterli olması önemli bir güvenlik tedbiriydi. Bu sayede kontrol altına alınamayan fazla ısı mevcutta bulunan fazla suya aktarılarak buhar üretilirdi. Aynı sebepten kazan dairelerinde yüksek hacimli su rezerv tanklarına ihtiyaç duyulmaktaydı.

Kazan yakıtı olarak kömür 50’lerde yerini sıvı yakıta bıraktı. Bu değişim sırasında, kontrolsüz ve hızlı tepki yeteneğine sahip olmayan katı yakıtlı kazanlar için kullanılan tüm güvenlik tertibatı ve mantığı, olduğu gibi sıvı ve gaz yakıtlı kazanlar için kullanılmaya devam edildi. Önemli bir nokta olan, sıvı yakıtlı ateşlemenin hızlı ve esnek kontrol kabiliyeti ile saniyeler içinde ısı üretimini durdurabilmesi göz önünde bulundurulmadı. Bununla beraber zamanla teknolojisi gelişen ve kullanımı yaygınlaşan su seviye kontrol ve izleme ekipmanları, susuz çalıştırma ve aşırı ısınmadan kaynaklı oluşabilecek zararların tamamına yakınını elimine etmiştir.

Bu gelişmelere rağmen yine de yüksek su hacimli kazanlar tercih edilmeye devam edildi.

BUHAR TALEP DALGALANMALARINA KARŞI PATENT İLE GELEN ESNEKLiK
60’lara gelindiğinde yenilikçi üreticiler kazan tasarımlarında su hacmini dengeli bir seviyeye hassas bir çalışma ile düşürdüler. Bu seviye hem gelen buhar taleplerinin dalgalanmalarına karşı esnekliği sağlayabilirken, kompakt yapısı ve dolayısıyla düşük su hacmi sayesinde ilk çalıştırma, üretim durdurma ve aşağı modülasyon durumlarında oluşacak gereksiz kayıpları minimuma indirmekteydi. Burada buhar domu hacmine ayrı bir önem verilmiştir, çünkü buhar domu mümkün olabildiğince geniş ve en uygun şekilde tasarlanmalıdır. Aynı tasarım kriteri buhar üretim yüzeyi ve buhar domu yüksekliği için de geçerlidir. 

I’den IV’e farklı tasarımlar, su soğutmalı arka duman sandığı kazan içi yerleşimlerini göstermektedir. IV numaralı tasarım, düşük su hacmi, büyük yanma odası çapı, ve buhar domu ile optimum noktayı temsil etmektedir. Bu tasarım Bosch Industriekessel’ in (o tarihteki adı ile LOOS) 50’lerdeki patentine dayanmaktadır ve kendini 50.000’den fazla kazanda kanıtlamıştır.

Modern buhar kazanları hızlı ve esnek ateşleme kontrolleri sayesinde 1 tbuhar/s kapasite için 1–1.4 m³ su hacmine sahiplerdir. (izin verilen en düşük su seviyesinde)

Bazı özel durumlarda yukarıdaki hacmin %10-%25 üzerinde su hacmine sahip kazanlar yine de kullanılmaktadır.

1,5 tbuhar/s gibi düşük buhar ihtiyaçlarında, kazan dairesi yönetmeliklerindeki kolaylıkları kullanabilmek için özel tasarım proses buhar kazanları üretilmiştir. Bu kazanların su hacmi yukarıda belirtilen standart hacmin yaklaşık %25 kadar altındadır. Düşük su hacimlerine rağmen bu proses kazanları, uygulamada oldukça başarılı olduklarını göstermişlerdir.

ISITMA SERPANTİNİ (SU BORULU KAZAN) HIZLI BUHAR ÜRETİMİ SAĞLIYOR
Hızlı buhar jeneratörleri aşırı düşük su hacmine sahip bir kazan olarak hızlı buhar üretimi ve düşük durma kayıpları ile avantaj sahibidir. Fakat bu avantajın bedeli buhar talep değişimlerinde oluşan basınç dalgalanmaları ve buharın içindeki artan su miktarıdır. Bu nedenle hızlı buhar jeneratörü kullanımı sadece kazan dairesi yönetmeliklerinde alt tehlike sınıflarına girdiğinde ve buhar kalite beklentisinin çok yüksek olmadığı yerlerde anlamlı oluyor. Bunun dışında hızlı buhar jeneratörü kullanırken; kazan kapasitesi ve gerçek tüketim ile tam örtüşmelidir, çünkü bunun tersi bir durumda brülör şalt sayısının artması ile aşırı yıpranma, kurum oluşumu ve enerji kaybı yaşanır.

ÖNEMLİ KRİTER: KISA ÖN SÜPÜRME İŞLEMİ SÜRELERİ
Basınç düşürmenin buhar üretimine etkisinin ne kadar düşük olduğunu bu örnekle gösterebiliriz: 9 bar’da çalışan bir kazanda 1m3 su hacminin 1 bar basınç kaybı ile sadece 8,5 kg buhar üretilebilmektedir. Bu örnek ile kazandaki su kütlesinin bir buhar rezervi oluşturmadığını açıkça görebiliriz. Pik buhar çekişlerinde basınç düşüşü sonrası oluşacak buhar, domdaki buhar miktarına kayda değer bir katkı sağlamayacaktır. Hatta basınç düşümü kabul edilemez, çünkü sabit buhar basıncı istenir.

Pik buhar çekişleri sadece brülör kontrolü sayesinde efektif olarak karşılanabilir. Bu bağlamda brülör kontrolü buhar taleplerindeki ani değişimlerde büyük önem kazanıyor. Brülör kontrolü brülörü mümkün olduğu en uzun sürelerde çalıştırmalı ve kayıp yaratan ön süpürme işlemlerini en kısa sürede ve en az sayıda yapmalıdır. Bunların yanı sıra brülörün mümkün olduğunca düşük modülasyona inebilecek ve şalt sayılarını kontrol edebilecek bir kontrol mekanizmasına sahip olması gerekmektedir.

Her ön süpürme işlemi, buhar üretiminin olmadığı, ani talep değişimlerine ve kazanın bu taleplere adaptasyonuna karşıt bir işlemdir. Kazan seçimlerinde bu özellik üzerinde durulmalıdır ve kısa ön süpürme işlemi ile çalışan kazanlar tercih edilmelidir. Bunun için de uygun test raporları ve kısa ön süpürme süresi onayları kazan üreticisi tarafından hazırlanmalıdır.

Bu yazıyla ilgili görsellere e-dergi üzerinden ulaşmak için lütfen tıklayınız...