EY-05 - Deneysan
Transkript
EY-05 - Deneysan
Bir aile firması olan Viessmann, üç nesil boyunca konforlu, ekonomik ve çevre dostu bir ëekilde ısı elde etmeyi ve onu ihtiyaçlar doñrultusunda kullanıma sunmayı kendisine görev bilmiëtir. Mükemmel ürün geliëimi ve çözüm olanakları ile Viessmann, her zaman sektörün teknolojik lideri ve öncüsü olmasını sañlayan büyük adımlar atmıëtır. Viessmann güncel ürün programı ile müëterilerine 1,5 - 20 000 kW güç aralıñında çok basamaklı bir program sunmaktadır. Sıvı/gaz yakıtlı yer ve duvar tipi düëük sıcaklık kazanları ve yoñuëmalı kazanlar, ısı pompaları ve güneë enerjisi sistemleri bu mükemmel programa örnektir. Kontrol panelleri ve iletiëim tekniñinin yanı sıra, birlikte mükemmel bir uyum içinde çalıëan sistem tekniñi komponentleri ürün programını tamamlamaktadır. Mittenwalde fabrikasïnda büyük kazan üretimi Almanya, Fransa, Kanada, Polonya ve Çin’deki 10 adet üretim merkezi ve toplam 34 ülkedeki 110 satıë merkezinden oluëan organizasyonu ile Viessmann, uluslararası bir yapıya sahiptir. Allendorf’taki Viessmann Merkezi Çevre ve topluma karëı sorumluluñu, çalıëanları ve ië ortaklarıyla kurduñu güçlü iletiëimi, mükemmeliyetçilik çabası ve tüm ië süreçlerindeki yüksek verimliliñi Viessmann’ın temel deñerlerindendir. Ürünleri ve sahip olduñu tüm deñerleri ile müëterilerine güçlü bir markanın özel faydalarını ve katma deñerini vermek her bir Viessmann çalıëanının, dolayısıyla firmanın ortak özelliñidir. Viessmann Isı Teknikleri Tic. A.Ë. Sultan Orhan Mah. Kuruçeëme Mevkii No. 36 41400 Gebze-Kocaeli Tel: (0262) 642 10 33 Pbx Fax: (0262) 642 10 39 www.viessmann.com.tr [email protected] Ïstanbul / Merter Bölge Müdürlüñü General Ali Rıza Gürcan Cad. Merter Ïë Merkezi No. 2/3 34169 Merter-Ïstanbul Tel: (0212) 481 57 11 Pbx Fax: (0212) 481 57 15 Ankara Bölge Müdürlüñü Ali Suavi Sk. No. 23/2 06570 Maltepe-Ankara Tel: (0312) 232 45 00 Pbx Fax: (0312) 232 45 02 Bursa Bölge Müdürlüñü Karaman Mah. Ïzmir Yolu 5. km 16130 Bursa Tel: (0224) 245 73 33 pbx Fax: (0224) 245 73 35 Ïzmir Bölge Müdürlüñü Bornova Cad. Öztim Ïë Merkezi No. 9/Y 35070 Iëıkkent-Bornova-Ïzmir Tel: (0232) 472 13 45 Fax: (0232) 472 13 47 Kayseri Bölge Müdürlüñü Gültepe Mahallesi M. Kemal Paëa Bulvarı No. 24/A 38030 Kayseri Tel: (0352) 223 18 14 Fax: (0352) 223 18 16 Antalya Bölge Müdürlüñü Perge Bulvarı No. 104 07200 Antalya Tel: (0242) 311 83 93 Fax: (0242) 311 83 23 Konya Bölge Müdürlüñü Meram Yeni Yol Cad. No. 80 42090 Meram Konya Tel: (0332) 324 77 43 Fax: (0332) 324 77 45 Teknik deñiëiklik hakkï saklïdïr 9448 089 TR 09/2006 climate of innovation Mesleki yayïnlar serisi Buhar kazanlarï Sanovel Ïlaç Fabrikası Ïstanbul Üç Vitomax 200 HS yüksek basïnçlï buhar kazanï, buhar kapasitesi: her biri 7 t/h, 10 bar 2 Ïçindekiler Sayfa 1 1.1 1.2 Girië Mesleki yayïnlar serisinin amacï Tarihte su buharï 4 2 2.1 2.2 2.3 Temel prensipler Buharïn ïsïl kapasitesi Buharïn kullanïm alanlarï Buhar nedir? 5 3 3.1 3.2 3.3 Buhar üretimi Buhar kazanï Yönetmelikler Buhar kazanlarï için kazan dairesi 9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.6 4.7 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar kazanï Brülör Ekonomizör Baca gazï sistemi Su ëartlandïrmasï Kimyasal su ëartlandïrmasï Ozmoz sistemler Termik su ëartlandïrmasï Kondens suyunun ëartlandïrïlmasï Kumanda ve kontrol sistemi 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Tasarïm 34 Basïnç ve kapasite Buhar kazanï sisteminin enerji gereksinimi Kazan besi suyu seviyesinin kontrolü Türkiye'de basïnçlï buhar kazanlarïnïn ruhsat alma iëlemi ve buhar kazanı iëletilmesi Çok kazanlï sistemler 6 6.1 6.2 6.3 6.4 Yerleëtirme Kazan dairesi Gürültü önleme Nakliye Kazan dairesine girië 41 7 7.1 7.2 7.3 Ïëletme Ïëletme türleri Ïëletme ile ilgili standartlar ve yönetmelikler Danıëmanlık hizmeti 46 8 8.1 8.2 Özel üretim kazanlar Atïk ïsï kazanï Kïzgïn buhar kazanlarï 50 9 Referanslar 51 10 Modern konstrüksiyon ve üretim yöntemleri ile yüksek bir kalite sañlanmaktadïr 54 15 3 1 Girië 1.1 Mesleki yayïnlar serisinin amacï Bu mesleki yayïn ile su buharïndan yararlanmanïn ve buhar kazanlarïnda buhar üretiminin temel prensiplerinin açïklanmasï amaçlanmaktadïr. Buharïn özellikleri ïsï tekniñinde yaygïn olarak kullanïlan sudan farklïdïr. Bu nedenle bir buhar kazanï sisteminin komponentlerini tanïtmadan ve sistem ile ilgili projelendirme, yerleëtirme ve iëletme bilgilerini vermeden önce, buhar ve buhar üretimi konusunda bazï temel bilgiler aktarïlacaktïr. Resim 1: Bir buhar makinesi Resim 2: Gayzerler ve volkanlar doñal su buharï üreticileridir 1.2 Tarihte su buharï Düdüklü tencereyi pratikte ilk uygulayan Denis Papin (1680) olmuëtur. Bu ilk basïnçlï kap, ilk denemelerde kullanïlan prototip patladïktan sonra, daha o zamanlar bir emniyet ventili ile donatïlmïëtï. Su buharï ateëin bulunup kullanïlmaya baëlanmasïndan beri bilinmektedir çünkü buhar su ile alev söndürürken ya da yemek piëirme esnasïnda kendiliñinden oluëur. Su buharïndan teknikte faydalanma düëüncesi bir buhar topu tasarlayan Arëimet'e (MÖ 287 - 212) kadar uzanïr. Leonardo da Vinci (1452 1519) bu konu ile ilgili hesaplar yapan ilk kiëi olmuëtur. Bir buhar topu ile 8 kg añïrlïñïndaki bir güllenin 1250 metre uzaña kadar atïlabileceñini hesaplamïëtïr. 4 1770'den itibaren buhar makinesinin kullanïmï su buharï ile teorik ve pratik olarak daha yakïndan ilgilenilmesini zorunlu kïlmïëtïr. Pratikte buhar makinesi üretip pazarlayan James Watt ve Carl Gustav Patrik de Laval buluëlarï sayesinde varlïk sahibi olmuëlardïr. 2 Temel prensipler 2.1 Buharïn ïsïl kapasitesi Buharïn ïsïl kapasitesi aynï kütle ve sïcaklïktaki suyun ïsïl kapasitesine göre 6 kat daha fazladïr. Bunun sebebi, buhar oluëabilmesi için yüklü miktarda buharlaëma enerjisinin gerekmesi ve buhara aktarïlan bu enerjinin yoñuëma ile tekrar açïña çïkmasïdïr. Buna örnek olarak suyun kaynatïlmasï verilebilir (Resim 4): Bir çaydanlïk içerisindeki suyun buhar haline getirilebilmesi için ocak üzerinden ïsï alïmï oldukça uzun sürer. Bu süre içerisinde aktarïlan enerji sadece buharlaëma için kullanïlïr, suyun veya buharïn sïcaklïñï deñiëmez (normal basïnçta 100 °C) (Resim 5). Su buharının ısıl kapasitesi: 2675,4 kJ (1 kg, 100 °C, 1 bar) Suyun ısıl kapasitesi: 417,5 kJ (1 kg, 100 °C) Isıl kapasite [kJ] Resim 3: Suyun ve su buharïnïn ïsïl kapasiteleri Sıcaklık Buharïn ïsï taëïyïcï akïëkan olarak suya göre avantajï, ïsïl kapasitesinin oldukça yüksek olmasïdïr (Resim 3). Bunun sonucu olarak buhar ïsï taëïyïcï olarak oldukça avantajlïdïr: Aynï miktarda ïsï enerjisinin aktarïlmasï için suya oranla sadece altïda bir oranda kütle hareket ettirilmesi yeterlidir. Kaynama sıcaklıñı buharlaëma x=0 Resim 4: Suyun kaynatïlmasï x = 1 Zaman Resim 5: Buharlaëma davranïëï 5 Temel prensipler 2.2 Buharïn kullanïm alanlarï Su buharï endüstriyel üretimin çoñu alanlarïnda enerji ve kimyasal madde taëïyïcïsï olarak kullanïlïr. Endüstride su buharïnïn yaygïn kullanïm alanlarï kañït ve inëaat malzemeleri üretimi, rafineriler, ilaç ve gïda endüstrisi olarak sïralanabilir. Ayrïca buhar türbinleri tahrik edilerek elektrik üretiminde, kauçuk ürünlerin vulkanizasyonunda ve ambalajlarïn sterilizasyonunda buhar kullanïlïr. Kritik izoterm Buzun basınç altında erimesi Kritik nokta 221,2 Erime noktası Buharïn tipik kullanïm alanlarï: – – – – – – – – – – – Buhar türbinleri Buharlï ïsïtma sistemleri Kimyasal prosesler Gïda endüstrisinde (meyve suyu, makarna, peynir ve sütlü mamuller üretimi ile büyük fïrïnlar), ayrïca sterilizasyonda da kullanïlmaktadïr Gübre endüstrisi Kauçuk ürünlerinin vulkanizasyonu Sterilazyson amacï ile ilaç endüstrisinde Ïnëaat malzemeleri endüstrisi Kañït endüstrisi Rafineriler Ahëap iëlenmesi (ahëap ëekillendirme) Endüstriyel armaçlï su buharï üretimi ve bunun kullanïmï, suyu ïsï taëïyïcï akïëkan olarak kullanan sïcak sulu ïsïtma sistemlerine göre belirli noktalarda oldukça farklïdïr. Özellikle yüksek kapasitelerde yüksek basïnçlï buhar üretimi, sistemlerin özel bir ëekilde donatïlmasïnï gerektirmektedir. Basınç [bar] 1 Normal buharlaëma noktası 0,006 Üçlü nokta 0,01 374,15 Resim 6: Madde verileri 2.3 Buhar nedir? Bu mesleki yayïnda hava ve su buharï karïëïmï deñil, sadece kapalï sistemlerde (buhar kazanlarï) üretilen kuru buhar incelenecektir. Buhar sïvï ya da katï halden buharlaëma ya da sublimasyon yolu ile oluëur. Fiziksel açïdan su buharï gaz halindeki sudur. Suyun buharlaëmasï esnasïnda, eëit miktarlarda sïvï ya da katï parçacïklarïn gaz haline geçtiñi ve aynï zamanda gaz halinden geri döndüñü bir dinamik denge kurulur. Bu durumdaki buhar doymuë buhar olarak tanïmlanïr. Sïvï ya da katï halden gaz haline veya tersi duruma geçen parçacïklarïn miktarï sistemin basïncïna ve sïcaklïñïna bañlïdïr. 6 100 Sıcaklık [°C] Madde deñerleri (Resim 6): 100 °C ve 1,01325 bar'daki yoñunluk: 0,598 kg/m3 Özgül ïsï: cp= 2,08 kJ/(kg·K) Isï iletim katsayïsï: > 0,0248 W/(m·K) Üçlü nokta: 0,01 °C. 0,00612 bar'da 273,165 K'ye eëittir Kritik nokta: 221,2 bar'da 374,15 °C'ye eëittir Temel prensipler Islak buhar, kïzgïn buhar, doymuë buhar Su Islak buhar Buhar Su soñuk bir ortamda ïsïtïlarak buhar haline getirildiñinde, gaz ëeklindeki suyun bir kïsmï yoñuëarak çok küçük damlacïklar oluëturur. Su buharï bu küçük parçacïklarla gaz halindeki görünmeyen sudan oluëur. Bu karïëïm ïslak buhar olarak tanïmlanmaktadïr (Resim 7). Açık kapta kaynama ısı giriëi T-s diyagramïnda (Resim 8) ïslak buhar aralïñï 374 °C ve 221,2 bar'daki kritik noktaya kadar eriëmektedir. x = 0,2 x = 0,8 x<1 x=1 Buhar kazanında taëınım örn. x = o,8, suyun %80’i buhar fazındadır Resim 7: Islak buhar, kïzgïn buhar, doymuë buhar 400 Kritik nokta x = Buhar kütlesi oranı [%] x= 0 10 x = %4 %2 0 % % = = x x 0 %8 100 x= 0 200 0 300 0 0 Buharlaëma ısısı: 2250 kJ/kg –100 Sıcaklık [°C] Islak ve kïzgïn buhar arasïndaki sïnïr bölge “doymuë buhar” ya da “kuru buhar” olarak adlandïrïlïr. Su buharï ile ilgili birçok tablodaki çoñu deñer bu durumdaki buharï tanïmlar. x>0 x = %6 Bu sïcaklïñïn üzerinde su buharï ve sïvï halindeki suyun yoñunluklarï artïk birbirlerinden farklï deñildir ve bu sebepten bu durum “kritik nokta üstü” olarak tanïmlanïr. Bu durum buhar kazanï uygulamalarï için uygun deñildir. Kritik nokta üstü suyun kimyasal özellikleri çok agresiftir. Kritik noktanïn altïndaki su buharï ise “kritik deñildir” ve sïvï halindeki su ile denge halindedir. Su tamamen buharlaëtïktan sonra ısıtılmaya devam edilirse buharlaëma sïcaklïñïnïn üstüne çıkılır ve “kïzgïn buhar” oluëur. Bu haldeki buharda su damlacïklarï bulunmaz, fiziksel bakïmdan gaz halindedir ve gözle görülemez. x=0 –200 –273 0,0 2,0 4,0 6,0 8.0 10,0 Entropi [kJ/(kg · K)] Suyun 100 °C’de ve 1 bar basınçta hal deñiëtirmesi Resim 8: Suyun T-s-diyagramï 7 Temel prensipler Yoñuëma ve buharlaëma gecikmesi Buhar soñutulduñunda ve çiñ noktasïna ulaëïlïnca tekrar doymuë buhar haline döner. Doñrudan gaz halinden katï hale geçiëte (yeniden sublimasyonda) bu nokta donma noktasï olarak tanïmlanïr. Buhar yoñuëmadan çiñ noktasïnïn altïna kadar soñutulduñunda, daima aëïrï doyma meydana gelir. Bunun sebebi toz ya da buz partikülleri gibi kondensasyon tetikleyicilerinin olmamasïdïr. 1 Buhar 0,01 Üçlü nokta 0 100 Sıcaklık [°C] Resim 9: Su buharïnïn kaynama noktasï eñrisi Su buharïnïn tehlikeleri Çok az miktarda buhar, çok fazla miktarda ïsï ve enerji taëïyabilir. Bu sebepten buhar kazanı ve boru hatlarï gibi buhar taëïyan donanïmlarda oldukça yüksek bir tahribat potansiyeli mevcuttur. Endüstriyel uygulamalarda kullanïlan normal bir buhar kazanï kapalï bir kaptïr. Bu da, buharïn atmosferik basïnçtan daha yüksek bir basïnç altïnda oluëmasï demektir. Atmosfer basïncïnda bir litre sudan 1700 litre buhar elde edilirken, 7 bar basïnç altïnda elde edilen buharïn hacmi ise 240 litreye düëer. 8 Kızgın buhar Sıvı Basınç [bar] “Karëï yönde” ise buharlaëma gecikmesi oluëabilir: Ïçinde toz partikülleri veya hava kabarcïklarï olmayan su kaynamadan da buharlaëma noktasïnïn üstünde bir sïcaklïña kadar ïsïtïlabilir. Sallantïlar gibi en küçük bozucu etkiler dahi karıëım etkisi yaratır ve buharlaëma gecikmesi olarak adlandïrïlan sïvï ve buhar hallerinin patlarcasïna birbirlerinden ayrïlmasï olayï meydana gelir. Kritik nokta 100 Ïçinde buhar bulunan bir tankïn kapañï açïldïñïnda oluëan ani hacimsel genleëmenin ne kadar tehlikeli olduñu kolayca anlaëïlabilir. Yüksek sïcaklïk ve basïnçtaki buharïn hasarlï bir borudan dïëarïya sïzmasï (“kïzgïn buhar” halinde) gözle görülmez ve uzun bir buhar akïmï oluëturabilir. Bu buhar akïmï ölümcül yanïklara ve haëlanmaya sebep olabilir. 200 300 400 3 Buhar üretimi 3.1 Buhar kazanï Buhar kazanï, atmosferik basïnçtan daha yüksek bir basïnçta buhar basïncï üretmek için kullanïlan kapalï bir kaptïr. Buharïn bu ëekilde “hapsedilmesi” ile basïnç ve böylece buharlaëma sıcaklıñı yükselir. Bu ëekilde üretilen buharïn ısıl kapasitesi de yüksek olur (Resim 10). Kazan tipleri yapılarına veya kullanılan yakït cinsine göre ayrïlïrlar. Buhar kazanlarï yapï gruplarïna, buhar kapasitelerine ve izin verilen iëletme basïnçlarïna göre tanïmlanïr. Büyük kapasitelerdeki yüksek basïnçlï buhar kazanlarï genelde iki farklï yapïya sahiptir: Su borulu kazan ve alev-duman borulu kazan (bu kazan büyük su hacimli kazan olarak da tanïmlanïr). Su borulu kazanda içinde su bulunan borularïn dïëïndan ïsïtma gazï akar. Bu yapïdaki kazanlar genelde yaklaëık 30 bar'a kadar olan buhar jeneratörleri veya 300 bar'a kadar olan su borulu kazanlardïr. Bu yükseklikteki basïnç deñerleri alev-duman borulu kazanlarda prensip olarak mümkün deñildir. Bu kazanlarda duman gazlarï etrafï su ile çevrilmië olan borulardan akar (Resim 11). Bu kazanlarïn maksimum iëletme basïnçlarï, boyutlarïna göre, 25 bar'a kadardïr ve saatte 25 ton buhar üretebilirler. Alev-duman borulu kazanlarla, endüstriyel üretim prosesleri tarafïndan istenen koëullarïn büyük bir kïsmï güvenli ve ekonomik olarak yerine getirilir. Bu yapïdaki kazanlarda alçak basïnçlï buhar da (1 bar'a kadar) üretilebilir. Su buharının ısı miktarı: 2777,0 kJ (1 kg, 180°C, 10 bar) Su buharının ısı miktarı: 2675,4 kJ (1 kg, 100°C, 1 bar) Isıl kapasite [kJ] Resim 10: Su buharïnïn ïsïl kapasitesi Resim 11: Vitomax 200 HS – Yüksek basïnçlï buhar kazanï Resim 12: Vitomax 200 HS – Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M237), buhar kapasitesi: 0,5 - 3,8 t/h Resim 13: Vitomax 200 HS – Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M235), buhar kapasitesi: 4,0 - 25,0 t/h 9 Buhar üretimi 29 Mayïs 1997 tarihinde “Üye ülkelerin basïnçlï kaplar ile ilgili yasal yönetmeliklerinin harmonizasyonu için AB Parlamentosu ve Komisyonu'nun 29 Mayïs 1997 tarihli direktifi 97/23/EG” (BKD – Basınçlı Kaplar Direktifi) yürürlüñe girdi. Bu direktife göre üye ülkelerin kendi yönetmeliklerini 5 yïl içerisinde deñiëtirmeleri gerekiyordu. BKD izin verilen iëletme basïnçlarï 0,5 bar'dan veya iëletme sïcaklïklarï 110 °C'den fazla olan 2 litreden daha büyük hacimdeki tüm buhar kazanlarï için geçerlidir. Hacim deñerleri belirtilirken daima buhar kazanïnïn toplam hacmi dikkate alïnmalïdïr. BKD iëletme basïnçlarï 0,5 bar ve iëletme sïcaklïklarï 110 °C'nin altïnda olan buhar kazanlarï için geçerli deñildir. Bu sistemler için Gaz Yakïtlï Cihazlar Direktifi v.b. yönetmelikler geçerlidir. PS [bar] 1000 100 32 25 PS 10 PS = 32 PS ·V ·V = = 20 50 PS 0 ·V = 30 3 1 0,5 I 0,1 1 2 6,25 10 II 100 III 00 V = 1000 Avrupa çapïnda ticari engeller olmayan bir iç pazar için standart teknik kurallar oluëturma talebi daha 1985'lerde ortaya çıktı. Fakat, 1997 yïlïna kadar Avrupa Birliñi'nde basïnçlï kaplarïn ve böylece buhar kazanlarïnïn üretimi ile ilgili olarak her ülkenin kendine ait yönetmelikleri geçerliydi. Madde 3, Paragraf 3 3.2 Yönetmelikler 400 1000 IV PS = 0,5 10 000 V [Litre] Resim 14: EHI'ye (Association of the European Heating Industry, Basïnçlï Kaplar Direktifi 97/23/EG için uygulama kïlavuzu) göre deñiëtirilmië BKD diyagramï Viessmann'ïn Vitomax 200 HS serisi yüksek basïnçlï buhar kazanlarï ile Vitomax 200 LS serisi düëük basïnçlï buhar kazanlarï aëañïdaki formüle göre: Modül kategorileri ile, üreticinin hangi testleri yapmaya yetkili olduñu ve hangi kontrollerin bañïmsïz bir kontrol laboratuarïna (BKD'ne göre “akredite laboratuar”) yaptïrïlmasï gerektiñi düzenlenir. Basïnç x Hacim BKD basïnçlï kaplarla ilgili, satïëa sunulana kadar gerekli tüm iëlemleri düzenler. Basïnçlï kabïn yanï sïra tüm emniyet iëlevine sahip donanïmlar ve basïnç altïndaki tüm komponentler de bu direktifin kapsamïndadïr. BKD'nin II. nolu ekinde ïsïtïlan basïnçlï kaplar (buhar kazanlarï) kategorilere ayrïlmïëtïr (Resim 14). 10 bu ëemadaki Kategori IV'te bulunmaktadïr. Sadece hacimleri 1000 litreden az olan Vitoplex 100 LS serisi kazanlar (maksimum iëletme basïncï 1 bar olan buhar kazanlarï) Kategori III'e girmektedir. BKD'ne göre mümkün olan modül kategorileri ise Kategori III veya IV'e göre belirlenir. Kategori IV'e ait Viessmann yüksek basïnçlï buhar kazanlarï Modül G'ye göre kontrol edilir. Bu da, kazanlarïn “akredite laboratuar (örn. TÜV)” tarafïndan kontrol edilmesi anlamïna gelmektedir. Bu kontroller tasarïm kontrolünden (mukavemet hesabï ve konstrüksiyonun standartlara uygunluk kontrolü), üretim süreçlerinin kontrolü, yapï denetimi kontrolünden, bir mukavemet kontrolünden (basïnç testi) ve bir son kontrolden oluëmaktadïr. Buhar üretimi Kontrolle görevlendirilen kurum kontroller baëarï ile tamamlandïktan sonra Modül G'ye göre bir uygunluk belgesi hazïrlar. Üretici bu uygunluk beyanïnda (Resim 17), buhar kazanïnïn geçerli BKD ya da diñer ilgili direktifler tarafïndan talep edilen koëullarï yerine getirdiñini beyan eder. Bu koëullarïn yerine getirildiñinin bir simgesi olarak üretici, kazanïn üzerine bir CE-Ïëareti iliëtirir. Seri imalat kazanlar için Modül B'ye (AB Numune Testi) göre bir üretim mümkündür. Bu modülde üretici ilgili kontrollerin tümünü kendisi yapar. Bunun için üreticinin üretim, son kontrol ve üretimle ilgili tüm diñer kontroller için ruhsat verilmië bir kalite güvence sistemine sahip olmasï ve akredite laboratuar tarafïndan denetlenmesi gerekmektedir. Resim 15: Üç Vitoplex kazanlï sistem - bir düëük basïnçlï buhar kazanï ve iki sïcak su kazanï CE iëaretli kazan, üretici tarafïndan hazïrlanan uygunluk beyanï ile hiçbir engel olmaksïzïn tüm diñer AB üyesi ülkelerde satïëa sunulabilir. Uygunluk beyanı üzerinde belirtilen modüllerin ëart koëtuñu testlerin yapıldıñına ait belgeler de ayrıca sunulmaldır. AB üyesi ülkeler bu kazanïn geçerli tüm direktiflere, örn. BKD, uygun olduñunu kabul ederler (Uygunluk kabulü). AB üyesi olmayan ve BKD'ni tanïmayan ülkelerde üretici ile ilgili ülkedeki denetim makamï arasïnda özel anlaëmalar yapïlmalïdïr. Resim 16: Vitoplex 100 LS - düëük basïnçlï buhar kazanï, 260 - 2200 kg/h Resim 17: Kazan için uygunluk beyanï 11 Buhar üretimi Baca Tüketiciye giden buhar Elektrik panosu Ïlave su Buhar kazanı Termik su ëartlandırması (Degazör) Dip blöf vanası Besi suyu debi kontrol vanası By-pass Soñutma suyu Yüzey blöfü basınç düëürme tankı Kimyasal su ëartlandırması (yumuëatma) Kazan besi suyu pompası Ham su Kondens suyu tankı Blöf tankı Kanalizasyon Tüketiciden gelen kondens suyu Resim 18: Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 3.3 Buhar kazanlarï için kazan dairesi Ïëlevsel bir kazan sisteminde emniyet, kontrol, gösterge ve kapatma donanïmlarïna sahip buhar kazanïnïn yanï sïra, iëletme için gerekli baëka komponentler de bulunmaktadïr (bkz. Resim 63, sayfa 32/33). Bu bölümde sistem hakkında genel bir bilgi verilmekte ve komponentlerin birlikte nasïl çalïëtïklarï gösterilmektedir. Komponentler ile ilgili ayrïntïlar ilerideki bölümlerde daha kapsamlï bir ëekilde anlatïlacaktïr. Tipik bir buhar kazanï sistemi aëañïdaki parçalardan oluëmaktadïr: 1. Kazan dairesi Kazan dairesinin ëartlarï geçerli olan imar yönetmeliklerine ve gaz dañıtım ëirketinin teknik kurallarına göre deñiëebilir. Kazanïn bir mekana kurulmasï ve etrafïnda bulunan odalarla bañlantïsï ile bu odalarïn kullanïm koëullarï TRD 403'te (Buhar için Teknik Kurallar) düzenlenmiëtir. 12 Resim 19: Vitomax 200 HS – Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M237), buhar kapasitesi: 0,5 - 3,8 t/h Resim 20: Vitomax 200 HS – Yüksek basïnçlï buhar kazanï (Tip M235), buhar kapasitesi: 4,0 - 25,0 t/h Buhar üretimi Kazan dairesinde ayrïca yanma havasï beslemesi için gerekli havalandïrma menfezleri, kazan sistemini aydïnlatma tertibatï ve dïëarï ile haberleëme olanañï da bulunmalıdır. 2. Buhar kazanlarï Bir buhar kazanï yapï grubuna, buhar kapasitesine ve maksimum iëletme basïncïna göre tanïmlanïr. Buhar kazanïna emniyet, kontrol, gösterge ve bañlantï elemanlarï, besi suyu pompasï, brülör ve kumanda sistemi de dahildir. Komponent seçimi iëletici tarafïndan istenen iëletme türüne ve yakïtlara bañlïdïr. 3. Ekonomizör Kazanïn verimini yükseltmek için buhar kazanına bir ekonomizör bañlanabilir. Ekonomizör sayesinde besi suyu baca gazï tarafïndan ïsïtïlïr, böylece baca gazı soñutulur ve kayıplar düëürülerek verim artırılır (Resim 21). Resim 21: Vitomax 200 HS sïvï/gaz yakïtlï yüksek basïnçlï buhar kazanï ve duman sandïñïna entegre edilmië ekonomizör, buhar kapasitesi: 4,0 - 25,0 t/h 4. Yakït beslemesi Yakıt olarak genellikle doñalgaz ve sıvı yakıt kullanïlmaktadïr. Diñer yakıtlar, örn. atïk yañ, LPG, biyo-gaz gibi yakïtlar, sadece istisnai durumlarda kullanïlmaktadïr. Sïvï yakït beslemesine depolama tanklarï, doldurma tertibatï, ara tanklar, sïvï yakït pompalarï (Resim 22), armatürler ve güvenli kapatma donanïmlï yakït hatlarï da dahildir. Gaz yakït kullanïldïñïnda ise, binanïn emniyet gaz kapatma vanalarï, kazan dairesindeki gaz borularï, hava alma hatlarï ve yakït beslemesi için brülör gaz yolu armatürleri mevcuttur (Resim 23). Resim 22: Çift pompalï sïvï yakït ünitesi Resim 23: Gaz yolu armatürleri 13 Buhar üretimi 5. Baca gazï sistemi Baca gazï sistemine kazan ve ekonomizör ile baca arasïndaki baca gazï kanalï, baca susturucusu ve baca dahildir. 6. Kimyasal su ëartlandïrma Su ëartlandïrma yöntemi aëañïdaki kriterlere göre yapïlïr: – Ham suyun kimyasal bileëimi – Kondens suyunun kalitesi – Geri beslenen kondens suyu miktarï – Buhar kalitesinden istenen koëullar – Buhar kazanın yüzey blöfü oranï Suyun ëartlandïrïlmasï için gerekli yöntem bu kriterlere göre seçilir. Su ëartlandïrmaya besi suyunun ëartlandïrïlmasï için gerekli tertibat da dahildir. Resim 24: Baca sistemi 7. Termik su ëartlandïrmasï Besi suyunda bulunan ve kazan için zararlï olan suda çözülmüë oksijen ve karbondioksit gibi gazlarïn atïlmasï için degazör sistemi gereklidir. Artan sïcaklïk ile bu gazlarïn su içerisindeki çözünürlüñü azalïr ve böylece besi suyundaki gaz miktarï azaltılmıë olur. 9. Kïzdïrïcï 8. Termik üniteler 10. Boru hatlarï Termik üniteler arasında aëañıdaki cihazlar yer almaktadır: Degazör sistemi, yüzey ve dip blöf soñutması için kullanılan blöf tankları, flaë buhardan veya blöf ile tahliye edilen enerjiden faydalanmak için kullanılan eëanjörler ve bu sistemlere ait pompalar. Akïëkanlarïn transferi için gerekli tüm boru hatlarï, armatürler, buhar kollektörleri ve drenaj hatlarï da kazan sistemi komponentlerine dahildir. 14 Kïzdïrïcïlar buharïn doymuë buhar sïcaklïñïnïn üstünde bir sïcaklïña kadar ïsïtïlmasï için kullanïlïrlar (ayrïca bkz. sayfa 50, Madde 8.2 “Kïzgïn buhar kazanlarï”). Burada belirtilen tüm komponentler denetim makamlarï tarafïndan kazan sisteminin deñerlendirilmesinde dikkate alïnïr. Resim 25: Baca kaidesi 4 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.1 Buhar kazanı Almanya'da bulunan iëletme halindeki yüksek basïnçlï buhar kazanlarïnïn %50'sinden daha fazlasï üç geçiëli, büyük su hacimli alev-duman borulu kazanlardır. Vitomax 200 HS de (Resim 26 ve 27) bu konstrüksiyona sahip bir buhar kazanıdır. Üç geçiëli yapïsï ile zararlï madde emisyonu düëük ve çevre dostu bir yanma sañlanabilmektedir. Burada duman gazlarï su soñutmalï bir dönüë odasï üzerinden ikinci geçiëe akmakta ve daha sonra kazan kapïsï bölgesinde bulunan su soñutmalï diñer bir dönüë odasï üzerinden, konvektif ïsïtma yüzeyi olarak tasarlanmïë üçüncü geçiëe ulaëmaktadïr. Duman gazlarï yanma odasïnï kazanın arka tarafında bulunan dönüë odasï üzerinden terk ettiñinden, alev çekirdeñinin etrafını saramazlar ve bu da alevin daha fazla ïsï aktarmasïnï ve daha iyi soñumasïnï sañlar. Bu durum ve duman gazlarïnïn reaksiyon bölgesinde daha az kalmalarï azot oksit oluëumunu azaltmaktadïr. Resim 26: Vitomax 200 HS sïvï/gaz yakïtlï yüksek basïnçlï buhar kazanï ve baca gazï sandïñïna entegre edilmië ekonomizör, buhar kapasitesi: 4,0 - 25,0 t/h Büyük su hacmi, büyük bir buhar haznesi ve bu sayede elde edilen iyi bir depolama yeteneñi büyük su hacimli kazanlarïn temel özelliklerindendir. Kazan böylece kïsa süreli yük deñiëimlerinde de (deñiëen buhar talebi) kararlı bir buhar beslemesi sañlayabilir. 1. geçië – yanma odasï Uygun bir ëekilde tasarlanmïë buhar haznesi, büyük buharlaëma yüzeyi ve kazanın buhar çıkıëına monte edilmië bir damla tutucu sayesinde kuru bir buhar elde edilir. Üç geçiëli yapı sayesinde kïsa ïsïtma sürelerinde yüksek buhar kapasiteleri garanti edilebilmektedir. 2. duman gazï geçiëi 3. duman gazï geçiëi Resim 27: Üç geçiëli kazan Vitomax 200 HS 15 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Isï aktarïmïnïn geçiëler arasïndaki dañïlïmï: – 1. geçië ve dönüë odası yakl. % 35 – 2. ve 3. geçiëler yakl. % 65 Vitomax 200 HS kazanïn yapïsï aëañïda belirtilen özelliklere sahiptir: – Düëük yanma odasï yükü sayesinde zararlï madde emisyonu düëük yanma gerçekleëtirilmekte ve azot oksit emisyonlarï daha da düëürülmektedir. – Genië buhar haznesi ve buharlaëma alanï ile entegre edilmië bir damla tutucu buhar kalitesini artïrmaktadïr. – Su soñutmalï refrakter tuñlasïz arka dönüë odasï sayesinde servis ve bakïmda kolaylïk. – Genië temizleme kapïsï. – Teslimat içeriñine dahil olan üzerinde yürünebilir kazan üst sacï, montajï ve bakïmï kolaylaëtïrïr ve ïsï izolasyonunu hasarlara karëï korur (Resim 28). – Genië su temas yüzeyleri ve duman gazï borularï arasïndaki mesafenin büyük olmasï sayesinde yüksek iëletme emniyeti ve uzun ömür. – Büyük su hacmi iyi bir iç sirkülasyon ve emniyetli ïsï geçiëi sañlamaktadïr. – 120 mm kalïnlïkta etkin ïsï izolasyonu ve su soñutmalï ön duvar sayesinde ïëïnïm kayïplarï düëük kalmaktadïr. – Büyük boyutlandïrïlmïë duman gazï borularï ve konvektif ïsïtma yüzeyi sayesinde duman gazï tarafï direnci düëüktür. Resim 28: Vitomax kazanlarda teslimat içeriñine yürünebilir bir kazan üst sacï da dahildir. Buhar kazanlarïnïn maksimum kapasiteleri EN 12953 standardï tarafïndan belirlenir ve kazan üreticileri için bañlayıcıdır. Resim 29: Buhar kazanï sistemi Gaz yakïtlï kazanlar 25 t/h ve sïvï yakïtlï kazanlar ise 19 t/h kapasitelere kadar üretilebilir. Ïzin verilen maksimum iëletme basïnçlarï kazanïn kapasitesine bañlï olarak 25 bar'a kadar yükselebilir. Bazï ülkelerin ruhsat veren makamlarï, sïvï yakïtlï kazanlarda 12 MW'den ve gaz yakïtlï kazanlarda ise 15,6 MW'den itibaren olan güçlerde yanma odası sïcaklïñïnïn denetimi için ölçüm yerleri bulunmasïnï talep etmektedir. Bu ölçüm yerleri Vitomax 200 HS'ye sorunsuz olarak entegre edilebilir. Resim 30: Buhar kollektörü 16 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar kazanï sistemine emniyet, kontrol, gösterge ve kapatma armatürleri, besi suyu pompasï modülü, brülör ve kazana ait tüm kontrol ve kumanda tertibatlarïna kumanda etmek için bir kumanda panosu da dahildir. Buhar kazanï sistemine ait bu komponentlerin seçimi iëletici tarafïndan istenen iëletme türüne ve yakïta göre yapïlïr. Buhar kazanının sürekli olarak güvenli iëletilmesini sañlamak için yüzey blöfü ve dip blöf tertibatları gerekli olup bunlar büyük önem taëırlar. Ïëletmede kazanın içinde çamur tortularï oluëmaktadır ve bunlar düzenli aralïklarla temizlenmelidir. Çamur tabakasının oluëumunu engellemek için tortular periyodik olarak tahliye edilmelidir. Bunun için dip blöf vanaları kullanılır (Resim 31). Dip blöf vanası açılarak basınçlı kazan suyu kazanïn alt bölgesinden tahliye edilir. Vana açılınca basınç farkı nedeniyle oluëan yüksek su hızı sayesinde kazanın alt bölgesindeki çamur etkin bir biçimde tahliye edilmië olur. Su hazırlama sisteminin türüne göre ve dozajlama sistemi nedeniyle buhar kazanına tuz ve baëka yabancı maddeler ulaëmaktadır. Buharlaëma sonucu kazan suyundaki tuzluluk oranı artar. Sınır deñerden daha yüksek bir tuz konsantrasyonu kazan taëı, kazan korozyonu ve köpük oluëumuna neden olur. Köpük buhar tesisatına da ulaëabilir. Böylece buhar kalitesi düëmekte ve oluëan su birikimleri armatürleri zorlamaktadır. Oransal yüzey blöf vanası üzerinden kazan suyunun tuzluluk konsantrasyonu müsaade edilen sınır deñerin altında tutulabilir. Burada bir iletkenlik elektrodu ile kazan suyunun iletkenliñi ölçülür (daha tuzlu su daha iletkendir) ve oransal bir vana üzerinden kazan suyu tahliye edilerek (su üst seviyesinin hemen altından) istenen tuz konsantrasyonu sañlanır (Resim 32). Resim 31: Kazanda periyodik dip blöf için otomatik vana Resim 32: Otomatik yüzey blöf vanasï 17 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.2 Brülör Brülörün görevi yakïtlarda mevcut olan enerjiden ïsï olarak yararlanïlmasïnï sañlamaktïr. Büyük su hacimli kazanlarda genellikle gaz veya sïvï yakït kullanïlïr. Yanma havasï Gaz veya sïvï yakït sadece oksijen (hava) ile yakïlabilir. Bu sebepten her brülörde bir yanma havasï fanï mevcuttur. Brülörler, fanın montaj ëekline göre monoblok veya duoblok brülörler olarak ayrïlïrlar. (Monoblok: fan brülöre monte edilir, duoblok: fan brülör üzerinde deñildir, ayrı bir yere yerleëtirilir). Yanma havasï fanïnïn görevi, yanma için stokiyometrik olarak gerekli hava miktarï ile pratik olarak gerekli yaklaëïk %10 artïrïmï sañlamak ve böylece sistemde oluëan dirençleri aëmaktïr. Bunlar genelde kazan, brülör, ekonomizör ve baca gazï susturucusu tarafïndan oluëturulan dirençlerdir. Resim 33: Basïnçlï püskürtmeli brülör Zararlï madde emisyonu düëük bir yanma sañlamak ve kazanla brülörün ömrünün uzun olmasï için, emilen yanma havasïnïn sïcaklïñï 5 °C ile 40 °C arasïnda olmalïdïr. Bu havada ayrïca klor ve halojen bileëimli korozif bileëenler bulunmamalïdïr. – Sïvï yakït Sïvï yakïtlar aëañïdaki kategorilere ayrïlïr: Motorin:Kükürt oranı %0,2’nin altında, Hu = 10256 kcal/kg MJ/kg Fuel-oil No.4 veya No.6 Hu = 9875 kcal/kg veya 9562 kcal/kg 18 Resim 34: Bir basïnçlï püskürtücünün kesiti Resim 35: Dönel yakıcılı brülör (Kaynak: Saacke) Fuel-oil No.4 veya No.6 için iëletme ëartları kazan üreticisine sorulmalıdır. Sïvï yakïtïn cinsine bañlï olarak çeëitli brülör tipleri mevcuttur. Buna göre brülörler basïnçlï püskürtmeli, buhar basïncï püskürtmeli ve dönel yakıcılı brülörler olmak üzere üçe ayrïlïr. Basïnçlï püskürtmeli brülörler Burada sïvï yakït pompa basïncï ile bir meme üzerinden sïvï yakït dumanï haline püskürtülür. Bu brülörler genelde motorin püskürtmekte kullanïlïr (Resim 33 ve 34). Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar basïnçlï püskürtmeli brülörler Sïvï yakït yanma baëlïñïna buhardan yararlanarak püskürtülür. Bu yöntem genelde büyük kapasite aralïklarïnda kullanïlïr. Dönel yakıcılı brülörler Burada sïvï yakït çok hïzlï bir ëekilde dönen kaplara verilir. Dönme etkisi ve kabïn iç yapïsïnïn konik ëekli sayesinde, sïvï yakït yanma odasï yönüne doñru akarak, santrifüj kuvveti ile ve yüksek hïzda dïëarïya çïkan püskürtme havasï yardımıyla pulverize edilir. Dönel yakıcılı brülörler tercihen fuel-oil No.4 veya No.6 yakïlmasïnda kullanïlïr (Resim 35). Bu brülörler motorin, sïvï yakïtyañ karïëïmï ya da sïvï yakït artïklarï, hayvani ve kïzartma yañlarï ile kolza yañï için de uygundur. Resim 36: Gaz yakïtlï brülör – Gaz halindeki yakïtlar Burada doñalgaza deñinilecektir, LPG ve havagazı yaygïn olmadıñından burada incelenmeyecektir. Doñalgaz büyük oranda metandan (CH4) oluëmaktadïr. Bileëimi bulunduñu yere göre deñiëmektedir. Doñalgazda normal olarak soy gazlar (yanmayan parçalar) ile añïr hidrokarbonlar da mevcuttur. Doñalgaz: Hu = 8250 kcal/m3 Doñalgaza bio-gaz ve arïtma gazlarï ilave etmek mümkündür, fakat bu iki gaz doñalgaz ile karïëtïrmadan da kullanïlabilir. Burada gazlarïn birbirlerine karïëtïrïlmasï durumunda alt ïsïl deñerlerinin deñiëeceñi dikkate alïnmalïdïr. Resim 37: Çift yakïtlï brülör Resim 38: Vitomax 200 HS'de kullanïlan sïvï ve gaz yakïtlï brülör Bu durumda brülörün yeniden ayarlanmasï veya özel bir brülör kullanïlmasï gerekmektedir. Sistem uygulamasïnda, kullanïlan gazlardaki kükürt oranlarï da göz önünde bulundurulmalïdïr. Bu durumda gaz ile temas eden armatürlerde paslanmaz çelik gibi yüksek kalitede malzemeler kullanïlmasï gerekebilir. – Çift yakïtlï brülörler Bunlar genelde sïvï veya gaz yakïtla çalïëan brülörlerdir. Yakït türü, gaz beslemesinin kesildiñi zamanlarda manuel veya otomatik olarak sïvï yakïta deñiëtirilir. Bu tip brülörler genelde kesintisiz bir besleme sañlayabilmek için büyük sistemlerde kullanılır. 19 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.3 Ekonomizör Viessmann ürün programïnda Vitomax buhar kazanlarï için, baca gazlarïnï 180 °C veya 130 °C'ye kadar soñutan iki farklï ekonomizör tipi mevcuttur. Besi suyu burada 102 °C'den (girië sïcaklïñï) yaklaëïk 135 °C'ye kadar (130 °C'deki baca gazï sïcaklïñïnda) ïsïtïlïr. Müëteri isteñi üzerine baëka deñerler de projelendirilip sunulabilir. Böylece yanma verimi %95'e kadar yükseltilebilir. Kazan verimi [%] Anma ısı gücüne göre verilen kazan yükü [%] A B C D E F G H I A B C D E F G H I Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı 5 bar 7 bar 9 bar 12 bar 15 bar 17 bar 19 bar 21 bar 24 bar Resim 39-1: Ïëletme basïncïna bañlï kazan verimi (ekonomizörsüz kazan) (Ortalama bir kazan kapasitesi esas alınmıëtır, baca gazïndaki oksijen miktarï %3, besi suyu sïcaklïñï 102 °C) Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı Ïëletme basıncı 5 bar 7 bar 9 bar 12 bar 15 bar 17 bar 19 bar 21 bar 24 bar Resim 39-2: Ïëletme basïncïna bañlï kazan verimi (Ekonomizör 200 ile) (Ortalama bir kazan kapasitesi esas alınmıëtır, baca gazïndaki oksijen miktarï %3, besi suyu sïcaklïñï 102 °C) Hava tahliyesi çatı üzerinden Ekonomizörler genelde büyük su hacimli kazanlardaki 3. geçiëin arkasïna monte edilir. Burada baca gazlarï kazan besi suyu tarafïndan karëï akïm prensibine göre soñutulur. Ekonomizör tasarïmï verilen baca gazï miktarı ve sıcaklıñına, besi suyu miktarï ile sïcaklïñïna ve ekonomizör çïkïëïndaki istenen baca gazï sïcaklïñïna göre yapïlïr. Baca gazlarï ïsïtma yüzeyinin büyüklüñüne bañlï olarak yaklaëïk 130 °C'ye kadar soñutulur. Anma ısı gücüne göre verilen kazan yükü [%] Emniyet ventili tahliye hattı Kazan çıkıëındaki baca gazï sïcaklïklarï, doymuë buhar sïcaklïñïnïn yaklaëïk 50 K üzerindedir. Bu sıcaklık deñeri fizik kanunları çerçevesinde kazan içinde fizibil bir önlemle daha fazla düëürülememektedir. Oldukça yüksek olan bu baca gazï sïcaklïñï ile hesaplanan yanma verimi %89 ile %91 arasïndadïr. Bu da baca gazï kaybïnïn %11'e kadar çıkabilmesi demektir. Sistemin iëletme maliyetlerini düëürebilmek için buhar kazanlarında genellikle ekonomizör kullanılmaktadır. Kazan verimi [%] Ekonomizör buhar kazanïna entegre edilmië olan veya ayrï bir modül olarak kazanïn arkasïnda bulunan bir eëanjördür (Resim 26, sayfa 15). Ekonomizörler buhar kazanlarïnda besi suyu ön ïsïtmasï için kullanïlïr. Besi suyu TI PI TI Vitomax 200 HS Boëaltma Resim 40: Kapatılabilir nitelikte bir ekonomizör, by-pass ve armatüleri ile birlikte 20 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Buhar kazanlarının arkasına monte edilen veya entegre ekonomizörler ile baca gazı sıcaklıñının her 20 °C düëümü ile kazan verimi %1 artırılabilmektedir. Kazana entegre edilmië olan ekonomizör, tamamen kaynak edilmië helezon kanatçïklarla donatïlmïë çelik borulardan oluëmaktadïr (Resim 41 ve 42). Kanatçïklarïn boruya tamamen kaynak edilmesi sayesinde baca gazï ile besi suyu arasïnda ideal bir ïsï aktarïmï sañlanïr ve aynï zamanda kompakt bir ekonomizör modülü elde edilir. Pratikte ekonomizörün montajï için iki farklï yöntem kullanïlmaktadïr. Bunlardan en çok tercih edileni “entegre edilmië ekonomizör” tipidir. Bu tiplerde ekonomizör daha fabrika üretiminde kazanïn duman sandïñïna monte edilir. Bu durumda ekonomizör ile kazan arasïndaki besi suyu bañlantısı kapatïlamaz niteliktedir. Kazan ve ekonomizör birlikte bir yapï elemanï oluëtururlar ve kabul ile ruhsat iëlemleri tek bir yapï elemanï olarak gerçekleëir. Ayrïca ilave kapatma ve emniyet tertibatlarï kullanïlmasï gerekmez. Ekonomizör çïkïëïndaki baca gazï sïcaklïñï bu tiplerde by-pass hattï üzerinden de ayarlanabilir. Kazanïn arkasïna monte edilen ekonomizörde ayrïca besi suyu girië ve çıkıëı için birer kapatma vanası, boëaltma vanasï, emniyet ventili ve manometre gereklidir ve bu parçalar BKD'ne göre özel yapï elemanï olarak kabul edilir. Baca gazïndaki ïsï enerjisinden optimal bir ëekilde yararlanmak için, ekonomizörlü buhar kazanlarïnda modülasyonlu brülörler ve oransal besi suyu kontrolü kullanïlmalïdïr. Böylece, brülör devredeyken baca gazïndaki enerjiden faydalanarak daimi olarak besi suyu ön ïsïtmasï yapïlabilir. Resim 41: Kanatçïñïn tamamen kaynaklï olmasï ve ïsï aktarïmï Kazan sisteminde ekonomizör ile ulaëïlabilen verim artïëï ve bu sayede elde edilen yakït tasarrufu göz önünde bulundurulduñunda, yeni sistemlerin daima ekonomizör ile kurulmasï önerilmektedir. Resim 42: Kaynak edilmië çelik kanatçïklï ekonomizör borularï (örnek resim) Ekonomizör üzerinde bir baca gazï sandıñı bulunur ve bunun üzerinde de baca gazï bañlantïsï ve ekonomizörün boru demeti için temizleme açïklïklarï mevcuttur. Ïkinci yöntem ise ayrık bir ekonomizörün (Resim 43) kazan dairesinde mevcut yerleëtirme olanaklarï dahilinde sisteme monte edilmesidir. Bu tip ekonomizörlerin su bañlantïlarï mutlaka kapatïlabilir niteliktedir ve baca gazï tarafïnda bir by-pass hattï ile donatïlabilirler. By-pass hattï aëañïdaki durumlarda kullanïlïr: – Yoñuëma noktasïnïn altïna düëülmesini önlemek için – Bileëimleri farklï olan (örn. doñalgaz ve kükürt içeren fuel-oil) yakïtlar kullanïldïñïnda Resim 43: Buhar kazanï Vitomax 200 HS ve arkasïna bañlï ayrïk ekonomizör (sañda) 21 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.4 Baca gazï sistemi Sïvï ve gaz yakïtlarïn en önemli bileëenleri karbon ve hidrojendir. Tam bir yanma sonucu oluëan baca gazïnda karbondioksit (CO2), azot (N2) ve su (H2O) bulunur. Yapï gruplarï Baca gazlarïnïn atmosfere tahliyesinde iki farklï basïnç durumu mevcuttur. Buna göre baca sistemlerinin yapï gruplarï da deñiëir. Baca gazlarïnïn pozitif basïnç altïnda tahliyesinde, brülör baca gazlarïnï buhar kazanïndan ve baca sisteminden menfeze kadar basar. Negatif basïnç altïnda tahliyede ise brülörün basïncï kazanïn baca gazï bañlantï añzïna kadar yeterlidir. Baca gazlarï buradan itibaren baca çekiëi ile tahliye edilir ve baca sisteminde negatif bir basïnç oluëur. Bu negatif basïnç, sïcak baca gazlarïnïn termik akïëï ve baca giriëi ile çıkıëı arasïndaki statik yükseklik farkı (hava basıncı, artan yükseklik ile düëer) nedeniyle oluëur. Termik akıëa karëı, boru sürtünmeleri ile dirsek ve baca susturucusu gibi yapı elemanları direnç oluëturur. Bu nedenle her baca sisteminin EN 13384’e göre projelendirilmesi gerekmektedir. Boyutlandïrma Prensip olarak, baca gazlarïnïn pozitif basïnç altïnda tahliyesi için, negatif basïnç altïnda tahliyesine göre daha dar boru kesitleri gerekmektedir. Pozitif basïnç altïnda iëletilen baca sistemleri tam sïzdïrmaz nitelikte olmalïdïr. Bunu sañlamak için, özellikle “eski” baca sistemlerinde ya da yoñuëmalï sistemlerde kaynak edilmië borular veya contalï geçme sistemler kullanïlmalïdïr. 22 Resim 44: Baca gazï susturucusu Resim 45: Baca sistemi (Kaynak: ASETEC) Negatif basınçta iëletilen bir baca sisteminde korozyona karëı dayanıklı bir malzeme kullanımı yeterlidir. Baca sisteminin birleëme yerlerinde tam sızdırmazlık aranmaz çünkü negatif basınç nedeniyle baca gazları dıëarıya sızamayacaktır. Malzemeler Baca sistemi çatïdan en az 1 metre yüksekte ve 1 MW'nin üzerindeki sistemlerde zeminden en az on metre ve mahyadan üç metre yükseklikte olmalïdïr. Baca sisteminin çevreye zarar vermemesi için komëu yapïlarïn durumlarï da dikkate alïnmalïdïr. Ayrïca, mevcut baca gazï hatlarïnïn neden olduñu, gürültü de dahil tüm emisyonlar dikkate alïnmalïdïr. Bu konudaki ayrïntïlar genelde bölgesel olarak düzenlenmiëtir, danïëïlmasï gereken makamlar yetkili denetim kurumlarıdır. Baca sisteminin düëey parçalarï için günümüzde genelde paslanmaz çelik kullanïlmaktadïr. Baca gazï bañlantï borularïnda da (baca ile buhar kazanï arasïnda) genelde paslanmaz çelik, ender olarak da normal çelik (St 37.2) kullanïlmaktadïr. Yangïndan korunma Statik taëïyïcï dïë sac çeëitli malzemelerden oluëabilir. Dïë sac sadece statik açıdan istenen koëullara uygun olmalï ve bina içindeki sistemlerde yangïndan korunma tekniñi taleplerini yerine getirmelidir. Örneñin, bina içindeki bacalarïn F90 kalitesinde olmasï gerekir. Bina dïëïndaki bacalarda dïë sac sadece içinden baca gazï geçen borularï taëïr. Burada genelde yüzey kaplamalï çelik veya tuñla ve beton kullanïlïr. Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.5 Su ëartlandïrmasï Tablo 5-1 – Buhar (katkı maddelerinin enjekte edildiñi su hariç) ve kızgın su kazanları için besi suyu Doñada mevcut en saf su yañmur suyudur. Fakat yañmur suyunda da oksijen, azot, karbondioksit ve kükürt bileëikleri (“asit yañmuru”) gibi atmosferden alınan gaz halindeki (çözülmüë) elementler bulunur. Suya toprak altïna sïzdïñïnda demir ve kireç gibi baëka elementler de eklenir. Bu nedenle suyun niteliñi toprak altïna sïzmadan önce aldïñï yola bañlïdïr. TRD ve EN 12953 buhar kazanlarïnïn iëletilmesinde “besi ve kazan suyunun amacïna uygun olarak ëartlandïrïlmasïnï ve denetlenmesini” talep etmektedir. Parametreler Ïëletme basıncı Ham su (kazan iëletmesi için hazïrlanmamïë su) olarak yüzey, kuyu veya ëartlandïrïlmïë kullanma suyu kullanïlabilir. Yüzey ve kuyu sularïnda suyun ëartlandïrïlmasïndan önce ayrïlmasï gereken partiküller, yabancï maddeler, organik pislikler, demir ve mangan bileëikleri bulunabilir. Kullanma suyu kullanïldïñïnda bu ön hazïrlïklara gerek yoktur. bar (0,1 MPa) Suyun görünüëü Kızgın su kazanı için ilave su > 20 Her basınçta berrak, partikül yok μS/cm 25 ºC’deki pH deñeria – Toplam sertlik (Ca + Mg) > 0,5 - 20 – 25 ºC'deki iletkenlik bkz. Tablo 5-2 mmgl/L > 9,2b > 9,2b > 7,0 < 0,01c < 0,01 < 0,05 Demir, (Fe) mg/l < 0,3 < 0,1 < 0,2 Bakır (Cu) mg/l < 0,05 < 0,03 < 0,1 Silisyum dioksit (SiO2) mg/l Oksijen (O2) mg/l < 0,05d Yañ mg/l <1 tespit edilmedi, sadece kazan suyu referans deñerleri geçerli, bkz. Tablo 5.2 – < 0,02 – <1 <1 dipnota bakınıze Organik maddeler EN 12953 Bölüm 10, TRD 611 ve Viessmann'ïn “Su Niteliñi için Referans Deñerler” planlama kïlavuzunda besi ve kazan suyundan istenen ëartlar belirtilmiëtir (Resim 46 ve 47). Su ëartlandïrmanïn hedefi, sorunsuz bir kazan iëletmesi sañlamaktır. Bu da, suda bulunan zararlï bileëenlerin ayrïlmasï veya kimyasal maddeler kullanïlarak bañlanmasï gerektiñi anlamına gelmektedir. Buhar kazanları için besi suyu (katı madde içeren) Birim a Sistemde bakır alaëımları varsa, pH deñeri 8,7 ile 9,2 arasında olmalıdır. b Yumuëatılmıë su ile (> 7,0) Tablo 5-2’deki kazan suyunun pH deñeri dikkate alındıñında. c Ïëletme basınçları (< 0,5 MPa) olduñunda, toplam sertlik 0,05 mmol/l olabilir d Daimi iëletme ile sınırlı ve/veya bir besi suyu ön ısıtıcısı kullanıldıñında; kesintili veya degazörsüz iëletmede film oluëturucular ve/veya fazla oksijen bañlayıcılar kullanılmalıdır e Organik maddeler genelde farklı bileëiklerin karıëımlarından oluëurlar. Bu karıëımların içeriklerini ve bunların kazanın iëletme koëulları altındaki davranıëlarını önceden kestirmek zordur. Organik maddeler parçalanarak, asidik iletkenliñi artıran ve korozyon ile çökelti oluëumuna sebep olan karbonik asit veya daha baëka asidik ürünler oluëturabilirler. Ayrıca mümkün olduñu kadar az olması gereken köpük ve/veya kabuk oluëumlarına da sebep olabilirler. Resim 46: EN 12953-10'daki Tablo 5.1 – Buhar kazanlarï için besi suyu Tablo 5-2 – Buhar ve kızgın su kazanları için kazan suyu Buhar kazanı için kazan suyu Parametreler Ïëletme basıncı Suyun görünüëü Birim bar (0,1 MPa) μS/cm 25 ºC’deki pH deñeri – mmgl/L Silisyum dioksit (SiO2) mg/l Fosfat (PO 4)e mg/l Organik maddeler > 0,5 - 20 – 25 ºC'deki iletkenlik 8.2 pH deñerine kadar asit kapasitesi Besi suyu iletkenliñi > 30 μS/cm – Besi suyu iletkenliñi < 30 μS/cm > 20 > 0,5 Kızgın su kazanı için kazan suyu Her basınçta berrak, kararlı köpük oluëumu yok < 6.000a 10,5 - 12,0 1,5 - 15a bkz. Resim 5-1a < 1.500 < 1.500 10,5 - 11,8 10,0 - 11,0b,c 9,0 - 11,5d 1 - 10a 0,1 - 1,0c <5 basınca bañlı, Resim 5-2’ye göre 10 - 30 10 - 30 6 - 15 dipnota bakınızf – – – a Kızdırıcı kullanıldıñında, verilen üst deñerin % 50’si maksimum deñer olarak kabul edilmelidir. Büyük su hacimli kazan sistemlerinde çoñu durumlarda iki farklï ëartlandïrma yöntemi birlikte kullanïlïr (örn. iyonizasyon ve termik su ëartlandïrmasï). b Na3PO4 karıëtırıldıñında elde edilen temel pH deñeridir, sadece pH-deñeri < 10 ise NaOH ilave olarak karıëtırılmalıdır. c Kazan besi suyunun iletkenliñi asidik katyon deñiëtiriciden sonra < 0,2 μS/cm ve Na + K konsantrasyonu < 0,010 mg/l ise, fosfat karıëtırılmasına gerek yoktur; alternatif olarak AVT iëlemi (uçucu alkalileëtirme maddeleri ile ëartlandırma, besi suyunun pH deñeri > 9,2 ve kazan suyunun pH deñeri > 8,0) uygulanabilir. Bu durumda katyon deñiëtiriciden sonra iletkenlik < 5 μS/cm olmalıdır. d Sistemde alüminyum vb. gibi demir olmayan elementler varsa, daha düëük bir pH deñeri ve iletkenlik gerekebilir, fakat burada kazan koruması önceliklidir. e Fosfat kullanıldıñında, diñer tüm deñerler dikkate alındıñında daha yüksek bir PO 4 konsantrasyonu mümkündür, örn. dengeli veya koordine edilmië fosfat iëlenmesi (ayrıca bkz. Bölüm 4). f bkz. Tablo 5-1’deki dipnotu. Resim 47: EN 12953-10'daki Tablo 5.2 – Buhar ve kızgın su kazanlarï için kazan suyu 23 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.5.1 Kimyasal su ëartlandïrmasï Ïyonizasyon ile su yumuëatma Toprak alkalileri Kalsiyum ve Magnezyum suda iyon olarak çözünmüë ëekilde mevcuttur. Bu elementler suyun sertliñini artırdıñı için “sertlik yapıcılar” olarak adlandırılır. Su, Kalsiyum ve Magnezyum ihtiva ederse kazan içerisindeki ısı transferinden dolayı Kalsiyumkarbonat ve Magnezyumkarbonat oluëur. “Kazan taëı” olarak isimlendirilen bu madde ısıtma yüzeylerine sert bir tabaka ëeklinde yapıëır. Bu tabaka duman gazlarından suya olan ısı geçiëini engeller, baca gazı sıcaklıñı artar ve kazan verimi düëer. Hatta oluëabilecek gerilmelerden dolayı kazan hasara bile uñrayabilir. Bu nedenle standartlar sert olmayan besi suyu kullanïlmasïnï talep etmektedir. Ïyonizasyon maddesi tamamen tükendiñinde, yani tüm Sodyum iyonlarï Kalsiyum ve Magnezyum iyonlarï ile yer deñiëtirdiñinde, iyonizasyon maddesi bir Sodyum klorür (kaya tuzu) çözeltisi ile rejenere edilir. Fazla miktarda Sodyum iyonlarï iyonizasyon maddesi üzerinden geçirilir ve birikmië olan sertlik yapıcıların yerlerini alïrlar. Ïyonizasyon maddesi artïk tekrar kullanïma hazïrdïr. Bu iëlem sonsuz olarak tekrarlanabilir. Yükleme: 2R – Na+ + Ca++/Mg++ ---> R2 – Ca++/Mg++ + 2 Na+ Rejenerasyon: Resim 48: Su yumuëatma sistemi (yedekli) R2 – Ca++/Mg++ + 2 Na+ ---> 2 R – Na+ + Ca++/Mg++ R...Ïyonizasyon maddesi (radikaller) Isï etkisi altïnda kazan taëï CaCO3 oluëmasï: Ca(HCO3)2 ----> CaCO3 + H2O + CO2 Prensip olarak üç farklï iëletme türü mevcuttur: Suyun yumuëatïlmasï için iyonizasyon reçineli sistemler kullanïlïr. Ïyonizasyon maddesi aktif gruplu küresel yapay reçinelerden oluëur. – zaman kontrollü: sabit olarak ayarlanmïë zamanlarda çalïëïr – miktar kontrollü: sabit olarak ayarlanmïë miktarlarda çalïëïr – kalite kontrollü: besi suyunun kalitesi sürekli olarak denetlenir. Suyun yumuëatïlmasïnda kullanïlan iyonizasyon maddesinde aktif grup olarak sodyum iyonlarï bulunur. Sert su Sodyum üzerinden akarsa, suyun içinde çözünmüë olarak bulunan Kalsiyum ve Magnezyum iyonları Sodyum iyonları ile yer deñiëtirir. 24 Bu sistemler tekli veya yedekli olarak gerçekleëtirilir. Tekli sistemler kesintili iëletmelere göre tasarlanmïëtïr. Bu sistemlerde rejenerasyon süresince (birkaç saat sürebilir) kullanıma hazır yumuëak su mevcut deñildir. Sürekli iëletme için yedekli yumuëatma sistemleri kullanïlmasï ëarttïr. Örnek bir miktar kontrollü su yumuëatma sistemi iki adet iyonizasyon tüpü, bir tuz çözücüsü ile kontrol panelinden oluëan komple bir ünitedir ve ayrïca montaj gerektirmeden kullanïma hazïrdïr (Resim 48 ve 49). Ïki rejenerasyon iëlemi arasïndaki yumuëak su kapasitesi devreye almada ayarlanïr ve bu deñer su yumuëatma sisteminin büyüklüñü ile ham suyun sertlik derecesine bañlïdïr. Sistem tam otomatik olarak çalïëïr ve sadece rejenerasyon için kaya tuzu ilavesi gerekir. Ïki iyonizasyon tüpü mevcut olduñundan her zaman biri kullanïma hazïrdïr. Ïkinci tüp rejenere edilir veya yedek olarak kullanïlïr. Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Düzeltici kimyasallar ile dozajlama Besi suyunun alkalitesini sınır deñerlerde tutabilmek, kalan sertliñi düëürmek ve kalan oksijeni bañlamak için kazan besi suyuna düzeltici kimyasallar katılmaktadır. Kimyasal dozajlama sistemi için farklı talepleri karëılamak üzere çok sayıda ürün ve uzman firma mevcuttur. 4.5.2 Ozmoz sistemler Son yıllarda ham suyun tuzunu almak için artan bir ëekilde ozmoz sistemler kullanılmaktadır. Ozmoz sistemi kimyasal su hazırlama sistemi olarak anılsa da aslında kimyasal madde kullanïlmadan fiziksel bir proses ile çalıëır ve böylece son derece çevre dostudur. Tuzdan arïndïrïlmïë su (permeat) oranï kullanïlan suyun yaklaëïk %80'i kadardïr (Resim 50). Resim 49: Ïyonizasyon sisteminde parametre ayarï Ozmoz sistemde ham su yaklaëïk 30 bar basïnç ile bir membran üzerinden geçirilir. Kïsmi geçirgen olan membranïn gözenekleri su moleküllerini geçirir ancak çözünmüë tuzlar girië tarafïnda kalïr ve böylece sistemden arındırılmıë olur. Dikkat edilmesi gereken bir konu da ham suyun katı maddeler içermemesi ve sertlik yapıcıların önceden stabil hale getirilmië olmalarıdır (filtre ve dozajlama üzerinden). Aksi takdirde katï maddeler membranïn gözeneklerini tıkar ve böylece sistemin kapasitesi ciddi oranda düëer. Resim 50: Ozmoz sistemi Ozmoz sistemlerin mümkün olduñunca sürekli çalïëtïrïlmalarï gerektiñinden genellikle tuzdan arïndïrïlmïë su (permeat) için bir akümülasyon tankï ile donatïlïrlar. 25 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.5.3 Termik su ëartlandïrmasï Kondens tankï Suyun gaz tutma kapasitesi sïnïrlïdïr ve William Henry (Ïngiliz kimyager, 1775 - 1836) yasasïna göre, gazïn kïsmi basïncïna ve suyun sïcaklïñïna bañlï olarak hesaplanabilir. Bu yasaya göre 25 °C sïcaklïñïndaki suda yaklaëïk 8 mg O2/kg oksijen bulunur. Su ısınınca gaz tutma kapasitesi düëer ve gazların büyük bir kısmı açıña çıkar. Su buharlaëınca (buhar kazanındaki durum) neredeyse tüm çözünmüë gazlar açıña çıkar. Bu gazlar baëka reaksiyonlara da girebilir. Örneñin serbest oksijen kazan çeliñi ile reaksiyona girip korozyon hasarlarına neden olabilir. Özellikle besi suyu bölgesinde kïsa sürede nokta ëeklinde aëïnmalar oluëabilir. Bu nedenle kazan besi suyunun çözünmüë gazlarını almak son derece önemlidir. Bunun için termik besi suyu gaz alma iëlemi çok uygun bir yöntemdir. Besi suyu tankının üzerinde bulunan degazör sisteminde besi suyu kaynama sıcaklıñına kadar ısıtılır ve böylece neredeyse tüm gazlardan arındırılmıë olur. Buna paralel olarak besi suyu tankında bulunan suyun sıcaklıñı düëük bir basınçlandırma ile 80 ile 105 °C arasında tutularak suyun tekrar yeni gaz alması önlenir. Dikkat edilmesi gereken bir konu ise taze suyun yanında kondens suyunun da geri dönebiliyor olmasıdır. Bu durumda kondens suyunun da gaz alma iëlemi yapılmalıdır. Taleplere ve besi suyunun niteliñine göre farklı yapılardaki termik gaz alma sistemleri kullanılabilmektedir. Tüketiciye giden buhar Degazör sistemi Kazan besi suyu pompasï Yumuëatılmıë su Buhar kazanï Yüzey blöfü basınç düëürme kabı Blöf tankı Resim 51: Termik su ëartlandırmalı buhar kazanï Kazan suyunun niteliñi ile ilgili uyarïlar TRD 611, EN 12953, VdTÜV ve kazanın teknik bilgi föylerinde verilmektedir. Kazan sisteminin emniyetli ve ekonomik bir ëekilde iëletilebilmesi için bu dokümanlarda belirtilen sïnïr deñerlere uyulmasï ëarttïr. Büyük su hacimli kazanlar için O2 miktarï maksimum 0,05 mg/kg olan besi suyu kullanïlmasï önerilmektedir. Kïsmi gaz alma sisteminde taze besleme suyunun ve geri dönen kondens suyunun bañlantısı degazör olmadan direkt tanka yapılmaktadır. Gaz alma iëlemi için gerekli buhar, tankïn alt kısmındaki delikli bir serpantin üzerinden tanka girmektedir. Buhar giriëi en basit bir ëekilde mekanik bir sïcaklïk termostatï tarafïndan kontrol edilir ve 90 °C'den daha yüksek bir deñerde tutulur. Taze su ilavesi bir seviye kontrolü üzerinden gerçekleëir. Kïsmi gaz alma sistemi Kïsmi gaz alma sistemi olarak atmosferik basïnçta gerçekleëtirilen gazdan arïndïrma iëlemleri tanïmlanmaktadïr. Kïsmi gaz alma sistemi hava tahliye hattï üzerinden atmosferle sürekli temas halindedir. Kısmi gaz alma sistemi termik su hazırlama sistemleri arasında en basit olanıdır. 26 Kanalizasyon Soñutma suyu Kısmi gaz alma özellikle düëük basınç ve kapasitelerdeki buhar sistemlerinde tercih edilmektedir. Kısmi gaz almada daha fazla oksijen bañlayïcï maddenin (bakınız Bölüm 4.5.1 “Kimyasal su ëartlandïrmasï”) kullanılması gerekliliñi göze alınmalıdır. Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Tam gaz alma sistemi Termik tam gaz alma sistemi besi suyunda bulunan çözünmüë gazları atmanın en etkili yöntemidir. Burada yüksek basïnçlï, düëük basïnçlï ve vakumla gaz alma sistemlerinden söz edilebilir. – Yüksek basïnçlï gaz alma iëlemi Yüksek basınçlı gaz alma iëlemi, yüksek termik sistem verimi istenen proseslerde tercih edilmektedir. Ancak yüksek yatırım maliyeti nedeniyle nadiren kullanılmaktadır. Resim 52: Bir besi suyu tankï üzerindeki düëük basïnçlï gazdan arïndïrma tertibatïnïn degazörü Resim 53: Degazörlü besi suyu tankï – Düëük basïnçlï gaz alma iëlemi Düëük basınçlı gaz alma sistemi genellikle bir besi suyu tankından ve doñrudan üzerine monte edilmië silindirik ëekle sahip degazörden oluëmaktadır. (Resim 52 ve Resim 53). Besi suyu tankı sorunsuz bir iëletme için gerekli olan miktarda gazı alınmıë besi suyunu depolar. 16 14 12 10 8 O2 [mg/l] 6 4 2 0 0 Sıcaklık [°C] 20 40 60 80 100 Resim 54: Oksijenin sïcaklïña bañlï olarak 1 bar'da saf suda çözünürlüñü 3500 3000 2500 2000 CO2 [mg/l] Düëük basïnçlï gaz alma iëlemi pek çok sistemde en iyi çözüm olarak kendini ispatlamıëtır. Gaz alma prosesi düëük bir pozitif basïnçta (yakl. 0,1 – 0,3 bar arası) gerçekleëmektedir. Burada “düëük basïnç” terimi ile atmosfer basïncïndan bir miktar daha yüksek basïnçta çalïëan bir iëlem tanïmlanmaktadïr. Pozitif basınç altındaki proseste besi suyunun atmosfer ile teması ve suyun tekrar gaz alımı önlenmië olur. 1500 1000 500 0 0 Sıcaklık [°C] 20 40 60 80 100 Resim 55: Karbondioksitin sïcaklïña bañlï olarak 1 bar'da saf suda çözünürlüñü (Kaynak: TÜV Nord) 27 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri En yaygın tipte olan gaz alma prosesi degazörde suyun damlacıklar halinde akması ile çalıëır. Kondens suyu ve ilave edilen taze su plakalar üzerinden ince bir ëekilde dañïtïlïr ve damlatılarak (damlama yolu ile gazdan arïndïrma tanïmï buradan gelmektedir) kademeli olarak ïsïtma buharï ile karïëtïrïlïr. Suyun ïsïnmasï ve serbest kalan gazlarïn çïkïëï da kademeler halinde gerçekleëir. Bu gaz alma iëlemi daha da geliëtirilerek degazöre bir ek buhar añzı entegre edilmiëtir (2 kademeli gaz alma iëlemi). Korozyonu önlemek için bugün kullanïlan tüm degazörler paslanmaz çelik malzemeden yapïlmaktadïr. Besi suyu tankı sorunsuz bir iëletme için gerekli olan miktarda gazı alınmıë besi suyunu depolar. Bu tanka degazör direkt bañlanïr. Isïtma buharïnïn alïmï ve dañïtïmï için besi suyu tankïnïn alt bölgesinde delikli bir serpantin mevcuttur. Böylece 102 °C'lik bir sïcaklïk sañlanabilmektedir. Tek kademeli gaz alma iëleminde serpantin toplam ïsïtma buharï ihtiyacına göre boyutlandïrïlmïëtïr. Ïki kademeli gaz alma iëleminde delikli serpantin sadece suyu sïcak tutmak için kullanïlïr. Her iki tipte de besi suyunun kïsmen soñumasï ve gazlarïn çözülerek yeniden suya karïëmasï mümkün deñildir. Besi suyu tankï (Resim 56) ïsïtma buharïnï ve dolum seviyesini ayarlama armatürleri ve güvenlik armatürleri ile donatïlmïëtïr. Ayrïca kullanïm ve denetim için göstergeler de mevcuttur. 28 Resim 56: Termik gaz alma iëlemi yapan besi suyu tankï – Vakumla gaz alma iëlemi Vakumla gaz alma sistemi, yüksek basınçlı gaz alma iëlemi gibi yüksek termik sistem verimi istenen proseslerde kullanılmaktadır. Bu sistem düëük sıcaklıktaki iëlemlerde avantajlıdır, genellikle 100 °C’nin çok üzerinde olan buhar sistemlerinde avantajını kaybetmektedir. Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.6 Kondens suyunun ëartlandïrïlmasï Buharın kullanıldıñı teknolojik prosese bañlï olarak, buhar doñrudan ürüne veya prosese verilebilir. Bu durumlarda kondens suyu geri beslemesi olmaz. Uygulamalarïn büyük bir kïsmïnda ise, buhar taëïdïñï ïsïyï ïsïtma yüzeyleri üzerinden aktarïr ve böylece kendisi de yoñuëur. Oluëan kondens suyu kullanïlmak üzere kazan sistemine tekrar aktarılır. Kondens suyunda genel olarak düëük basınçlı ve yüksek basınçlı kondens suyu ëeklinde bir ayrım yapılmaktadır. Kondens suyunda iletkenlik gözetimi Alarm çïkïëï LRT 1-.. URS 2 Üç yollu vana 1. Düëük basïnçlï kondens suyu Buhar kazanï sistemlerinin %90’ında kondens suyu açïk kondens suyu tanklarï üzerinden geri beslenir. Ïëletme sïcaklïñï 100 °C'nin üzerinde ise, burada bir buharlaëma oluëur. Basïnç kademesine bañlï olarak kondens miktarının buharlaëma yoluyla yaklaëïk %5 ile 15'i arasïnda kütlesel kaybı söz konusudur. Sonuç olarak enerji kayıplarının yanında su kayïplarï da oluëmaktadır. Bu kayıplar taze su takviyesi ile karëılanmak zorundadır. Açık kondens tankları nedeniyle kondens suyu havadan oksijen alabilir. Bu oksijen termik su hazırlama sistemi ile atılmak veya düzeltici kimyasallar ile bañlanmak durumundadır. 2. Yüksek basïnçlï kondens suyu Yüksek basïnçlï kondens suyu kapalï bir devrede geri döner (uygulamaların yaklaëïk %10'u). Bu ëartlarda kondens suyunda buharlaëma meydana gelmez ve aynı zamanda kondens suyunun hava ile teması önlenmië olur. Resim 57: Kondens suyu gözetimi (Gestra iletkenlik detektörü) (Kaynak: Gestra) Bu tür sistemler ≥ 5 bar pozitif basınç ile çalıëtıklarında anlamlı olmaktadır. Bu sistemlerde tüm boru hatlarïnïn, armatürlerin, pompalarïn ve tanklarïn bu basïnca uygun olmasïna dikkat edilmelidir. Tanklar (örn. kondens tankï, besi suyu tankï) BKD uyarïnca dentelenmesi gereken basïnçlï kaplardïr. Yeni sistemlerin projelendirilmesinde veya mevcut çalıëan sistemlerin enerji bakımından deñerlendirilmesinde hangi sistemin tercih edileceñi kararlaëtırılmalıdır. Kondens suyunu optimal ëekilde kullanmak üzere projelendirme yapmak ve oluëan buharı kullanmak suretiyle ciddi bir ëekilde iëletme maliyetleri düëürülebilmektedir. Resim 58: Kondens tankï 29 Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri Kondens suyunun ëartlandïrïlmasï Buharın kullanıldıñı prosese göre ve korozyon nedeniyle kondens suyu çok kirlenmië olabilmektedir. Kondens suyunun kazan besi suyu olarak kullanılabilmesi için tekrar temizlenmesi gerekmektedir. Kondens suyunda yañ denetimi Gecikmeli alarm çïkïëï Konvertör ORT 6 4 – 20 mA CANopen (opsiyonel) Tipik kondens suyu kirlenme nedenleri: – Mekanik kirlenmeler (korozyon ürünleri) – Sertlik (eëanjörlerde kullanma suyu sïzïntïsï) – Asidik ve bazik kirlenmeler (asit ya da alkali banyoların ısıtılması esnasïnda istemeyerek oluëan karïëïmlar) – Yañlar (gïda endüstrisi, yañ ön ïsïtïcïlar). Üç yollu dönüëüm vanası Ölçüm deñeri ileticisi ORG 12, 22 Resim 59: Yañ denetimi (Kaynak: Gestra) Kirlenme türüne göre filtrasyon, yañ seperasyonu, yumuëatma ve demineralizasyon gibi gerekli su ëartlandïrma yöntemleri öngörülmelidir. Projelendirme esnasında kazanın gözetimsiz iëletmesinde kondens suyu denetimi için analiz cihazlarï öngörülmelidir. Kondens suyunda kirlenme tespit edildiñinde, kirlenmië kondens suyunun su-buhar çevriminden ayrılması gerekmektedir. Kirlenmië olan kondens suyunun kondens tankına girmemesi için numune alma yerleri daima kondens tankından önce olmalïdïr. Kondens suyunun dïëarïya alïnmasï için üç yollu vanalar kullanïlmalïdïr. 30 Resim 60: Yañ denetimi (Kaynak: Gestra) Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 4.7 Kumanda ve kontrol sistemi Kumanda ve kontrol sisteminde (örn. kumanda panosu Vitocontrol, Resim 61), buhar kazanı sisteminin kazana özgü tüm kontrol ve kumanda tertibatlarına kumanda edebilmek için gerekli komponentler bulunmaktadır. Kumanda panosunda ayrïca TRD 604'e göre kazanïn 24 veya 72 saat tam otomatik, gözetimsiz olarak iëletilmesi için gerekli komponentler de bulunur. Bu komponentlere buhar kazanï sisteminin iëletilmesi için gerekli tüm “özel yapï”* tipli parçalar da dahildir. Kontrol ve kumanda cihazlarï programlanabilir bir kontrol ünitesi (PLC) ile kontrol edilebilir. Kazanïn kullanïlmasï ve parametrelerinin ayarlanmasï için grafik gösterimli renkli dokunmatik bir ekran (touch panel) kullanïlïr (Resim 62). Bu ekranda tüm fonksiyonlar ve bu fonksiyonlara ait iëletme durumları ile istenen ve mevcut deñerler görülebilmektedir. Brülörün ve besi suyu pompalarïnïn iëletme saatleri de PLC üzerinden tespit edilir. Çift yakïtlï brülörlerde brülörün iëletme saatleri ve devreye girme sayïsï her yakït için ayrï ayrï tespit edilir. Tüm arïza mesajlarïnïn tarih ve saatleri tespit edilir ve bir protokole kaydedilir. Arïza mesajlarï ayrïca geçmië arïzalar olarak da kaydedilir ve bu kayïtlarda arïzalarïn ortaya çıkıëı, resetlenmeleri ve giderilmeleri belgelenir. * Özel yapï tipli cihazlarda elektrikli ve mekanik parçalar düzenli aralïklarla otomatik olarak kendini denetler (örn. elektrotlu su seviyesi kontrol cihazlarïnda yalïtïm direncinin düzenli olarak denetimi, daldïrma tip cihazlarda otomatik iëlev kontrolü, dıëarıda duran cihazlarda bañlantï hatlarïnïn basınçla temizlenmesi). Resim 62: Ekran Resim 61: Kumanda panosu Vitocontrol Temel fonksiyonlar: Kazan suyunun iletkenliñi – Yüzey blöfü kontrolü Brülör kapasitesinin kontrolü Kazandaki basïnç bir sonda ile ölçülür ve analog sinyal olarak PLC'ye aktarïlïr. PLC mevcut basïnç deñerini operatör tarafïndan önceden ayarlanmïë olan bir Ïstenen deñerle karëïlaëtïrïr. stenen basïnç ile mevcut basïnç arasïndaki sapma deñeri üzerinden, konfigürasyona bañlï olarak brülörün modülasyon derecesi veya brülör kademesi hesaplanïr. “Yüzey blöfü” fonksiyonu PLC'de oransal bir kontrol üzerinden gerçekleëir. Suyun iletkenliñi bir elektrod ile ölçülür ve analog sinyal olarak PLC'ye aktarılır. “Tuz miktarï”nïn istenen deñeri ve kontrol parametresi bir kullanma ünitesi üzerinden PLC'ye girilir. Tuz miktarï yüksek ise, yüzey blöfü vanasï açïlïr ve tuz içeren su tahliye edilir. Dip blöf kontrolü Su seviye kontrolü Buhar kazanïnda seviye kontrolü PLC'de, besi suyu pompalarïnïn açïlïp kapatïlmalarï ile 2 nokta kontrolü ëeklinde ya da oransal bir besi suyu vanasï ile oransal olarak gerçekleëtirilebilir. Besi suyu pompalarïnïn açïlïp kapatïlmasï ya da besi suyu vanasïnïn konumunun ayarı ile istenen su seviyesinin sabit kalmasï için gerekli miktarda su kazana aktarılır. Ïki adet besi suyu pompasï kullanïlmasï durumunda, pompalarïn biri arïzalandïñïnda diñeri devreye girer. Dip blöf vanasï, iki dip blöf alma arasïnda geçen süre ve vananın açma süresi deñerlerine bañlï olarak PLC tarafïndan kontrol edilebilir. PLC'de bir baca gazï klapesi kontrolü, bir by-pass klapesi kontrolü ve ikinci bir istenen deñerin (basïnç) devreye girmesi gibi fonksiyonlar da gerçekleëtirilebilir. 31 7.2 Vitocontrol Degazöre giden buhar hattı Hava tahliyesi çatı üzerinden Emniyet ventili tahliye hattı Tüketiciye giden buhar hattı PI LSH PC PZL PS LZL LZL LC TI 8.0 LI Vitomax 200 HS QC 3.0 PI 8.2 M M 6.10 8.1 Hatlar Yüzey blöfü Dip blöfü Su seviye göstergesi tahliye hattı PI Yüksek basınçlı gaz hattında çatı üzerinden hava tahliyesi Ham s 12.0 Numaralama Buhar hattı Tahliye hattı 3.0 KAZAN 8.1 Gaz armatür hattı 10.2 S 4.0 EKONOMÏZÖR 8.2 Sıvı yakıt armatür hattı 10.3 O 6.10 Numune suyu soñutucusu 9.0 TERMÏK SU ËARTLANDIRMA 11.0 B 7.2 Elektrik panosu 10.0 KÏMYASAL SU ËARTLANDIRMA 12.0 Y D 8.0 YAKMA SÏSTEMÏ 10.1 Su yumuëatma sistemi 13.0 K Besi suyu Ham su Yumuëak su Gaz hattı Sıvı yakıt hattı Atık su Kondens suyu Dozajlama Kumanda hattı Resim 63: Bir buhar kazanï sisteminin komponentleri 32 Hava tahliyesi çatı üzerinden Hava tahliyesi çatı üzerinden Kondens suyu PI Hava tahliyesi çatı üzerinden PC Dozajlama bañlantısı Taëma LC Yumuëak su 9.0 LIS TI Dozajlama hattı LS Tüketiciden kondens suyu dönüëü LC PI Taëma LA LS 13.0 LI PI LS Boëaltma LA QZ 10.0 su 10.1 11.0 10.2 Ham su Hava tahliyesi çatı üzerinden Kimyasal kabı 10.3 Ham su TC TI Kanalizasyona Tanım harfi Ïlk harf olarak Devam harfi olarak Manuel Yüksek L Seviye Düëük M Motor P Basınç Q Kalite, analiz Otomatik kontrol C ertlik dengeleme H Gösterge I Oksijen bañlayıcı LÖF 'TANKI Ç-No. YÜZEY BLÖFÜ BASINÇ DÜËÜRME KABI S KONDENS TANKI V Vana Z emniyet gereñi kontrol eriëimi T Bu çizim bilgi içindir. Doñrudan kazana bañlı olmayan komponentlerin sırası, Viessmann teslimat içeriñine dahil olmayan komponentler ile hat ëeması sadece bilgi içindir. Bu ëema bir sistem ëeması deñildir ve bu amaçla da kullanılamaz. Kumanda panosu Proje Sıcaklık Çift yakıtlı brülörlü ve entegre edilmië ekonomizörlü buhar kazanı sistemi Ölçek 1 Tarih Plan içeriñi Ïsim Vitomax 200 HS için temel ëema 33 5 Tasarïm 5.1 Basïnç ve kapasite Buharïn teknikte kullanïmïnda basïnç deñerleri genelde bar olarak verilir. Buhar kazanïnïn kapasitesi ise kg/saat veya ton/saat (kg/h veya t/h) olarak verilir. Bu deñer kazan için mümkün olan daimi gücü gösterir ve tip etiketinde belirtilir (Resim 65). Kazan aksesuarlarï da bu kapasite deñerine göre seçilir. Kazanïn mümkün olan minimum kapasitesi brülörün minimum kapasitesi üzerinden tespit edilir. Çalïëma basïncï Kazanın buhar çıkıë añzïnda mevcut olan basïnç, çalïëma basïncï olarak tanïmlanïr. Bu basïncïn yüksekliñi beslenmesi gereken tüketicilere ve buharï dañïtmak için gerekli ëebekenin nasıl tasarlandıñına bañlïdïr. Kazanın buhar çıkıë añzïndaki basïnç, tüketiciler için gerekli olan basïnçtan daha yüksek olmalïdïr. Maksimum iëletme basïncï Maksimum iëletme basïncï emniyet ventilinin açma basïncïna eëittir ve tip etiketinde belirtilir. Bu deñer kazanïn iëletilmesine izin verilen, mümkün olan maksimum basïncï belirtir. Buhar kazanïnïn mümkün olduñu kadar arïzasïz çalïëmasïnï sañlamak için, çalïëma basïncï ile izin verilen maksimum iëletme basïncï arasïndaki fark, düëük basïnçlï buhar kazanlarïnda en az 0,2 ile 0,3 bar arasïnda ve yüksek basïnçlï buhar kazanlarïnda ise, en az 1 ile 1,5 bar arasïnda olmalïdïr. Düëük ve yüksek basïnçlï buhar kazanï ayïrïmï Maksimum iëletme basïnçlarï en fazla 1 bar olan kazanlar düëük basïnçlï buhar kazanlarï olarak tanïmlanïr. Ïëletme basïnçlarï 0,5 bar'a kadar olan kazanlar Basïnçlï Kaplar Direktifi kapsamïna girmezler ve “mühendislik deneyimleri”ne göre projelen- 34 Resim 64: Yüksek basïnçlï buhar kazanï Vitomax 200 HS (4 t/h) dirilirler. 0,5 bar ile 1 bar arasïndaki kazanlar Basïnçlï Kaplar Direktifi'ne göre projelendirilirler, fakat bu kazanlar için istenen koëullar 1 bar'ïn üzerindeki yüksek basïnçlï buhar kazanlarïna göre daha azdïr. Donanïmalarï ve kurulumlarï için de daha kolay koëullar istenebilir. Düëük basïnçlï buhar kazanlarïnïn kullanïm alanlarï için örnekler: – Ekmek fabrikalarï – Et fabrikalarï – Buharlï ïsïtma sistemleri Yüksek basïnçlï buhar kazanlarï izin verilen maksimum iëletme basïnçlarï 1 ile 25 bar arasïnda olan büyük su hacimli kazanlar olarak üretilir. Yüksek basïnçlï buhar kazanlarïnïn kullanïm alanlarï için örnekler: – Gïda endüstrisi – Kañït endüstrisi – Ïlaç endüstrisi – Ïnëaat malzemeleri endüstrisi Resim 65: Tip etiketi Tasarïm Buhar kapasitesinin belirlenmesi Bu nedenle hangi tüketicilerin kazan tarafïndan beslenmesi gerektiñi ve buhar gereksiniminin ne kadar olduñu bilinmelidir. Üretim için gerekli buhar miktarïnïn yanï sïra, termik su ëartlandïrmasï veya ïsïtma buharï gibi sistemin kendi tüketimi için gerekli buhar miktarï da dikkate alınmalıdır. Kazan için gerekli minimum kurulum kapasitesi eëzaman faktörü dikkate alïnarak kïsmi kapasiteler toplanarak hesaplanïr (Resim 66). Ayrıca sistem iëleticisi ile kullanïma hazïr olma ya da arïza veya bakïm esnasïnda buhar mevcudiyeti ve yedek kazan gibi konular da görüëülmelidir. Böylece buhar ihtiyacï birden fazla kazana uygun bir ëekilde dañïtïlabilir. 5.2 Buhar kazanï sisteminin enerji gereksinimi Bir buhar kazanï sisteminin enerji gereksinimi genelde ana komponentlerinin tahrik ünitelerinin elektrik gücü üzerinden hesaplanïr. Aëañïda ana tüketiciler kïsaca tanïmlanmaktadïr. F katsayısı Kazandan kapasitesinin üzerinde buhar çekildiñinde, buhar ile birlikte su damlacïklarï da sisteme gider. Bu durum sadece buharïn kalitesini düëürmekle kalmaz, armatürleri ve buhar borularïndaki diñer ekipmanlarï da hasara uñratır. Ayrïca buhar basïncïnïn düëmesinden dolayï kazanïn sïcaklïñï düëer ve tüketicilerin yeterli miktarda buharla beslenememesi durumu oluëabilir. Ïëletme basıncı [bar] Ekonomizörsüz Ekonomizör ile, kazan verimi: %94 Resim 66: Buhar kapasitesi üzerinden ısı yükünün belirlenmesi Isı yükü kW = F katsayïsï • Buhar kapasitesi (kg/saat) Örnek: Buhar kapasitesi: 10000 kg/saat, iëletme basïncï: 12 bar Ekonomizörsüz iëletme: F katsayïsï = 0,732 (diyagrama bakïnïz) ile 7320 kW'lik bir ısı yükü (brülör kapasitesi) elde edilir. Ekonomizörlü iëletmede (kazan verimi %94): F katsayïsï = 0,697 (diyagrama bakïnïz) ile 6970 kW'lik bir ısı yükü elde edilir. Buhar kazanları için kazan besi suyu pompalarï Pompa motorunun gücü buhar üreticisinin maksimum iëletme basïncïna ve su miktarïna (debiye) bañlï olarak hesaplanïr. Pompanïn kendi elektrik tüketimi belirli bir zamandaki iëletme basïncïna ve buhar kapasitesine göre deñiëir. Bu deñer aëañïdaki formüle göre hesaplanïr: • P P • V ρ H η ρ·g·H·V = –––––––––––– η = Güç gereksinimi [W] = Debi deñeri [m3/s] ïsïtma gücü ve gidië ile dönüë arasïndaki sïcaklïk farkï Δt üzerinden hesaplanïr = Suyun yoñunluñu [kg/m3] = Basma yüksekliñi [m] = Pompanïn verimi Burada pompa gücünün hem basma yüksekliñi hem de debiyle doñru orantïlï olduñu görülmektedir. 35 Tasarïm Buhar kazanında brülör sistemi Yakït türüne bañlï olarak farklï tüketiciler mevcuttur: – Brülörün yakma havasï bir fan tarafïndan kazan dairesinden veya doñrudan bir kanal sistemi üzerinden kazan dairesinin dıëından temin edilir. – Sïvï yakïtlarda (örn. motorin) ayrïca brülörün yüksek basïnç pompalarï da elektrik enerjisi ile beslenmelidir. Elektrik tüketen diñer cihazlar Kazan sistemi devre dïëï kaldïñïnda, baca gazï kanalïnïn elektrikli bir baca gazï klapesi ile kapatılması talep edilebilmektedir. Bu önlem kazanïn soñumasïnï geciktirir. Buhar kazanından alïnan buhar, tüketicilerin beslenmesi ve ïsïtma amacï ile kullanïlïr. Oluëan kondens suyu çoñu durumlarda kondens tanklarïnda toplanarak elektrikle çalïëan kondens pompalarï ile buhar kazanï sistemine geri pompalanïr. Kondens suyu pompasïnïn elektrik gücü de 35. sayfadaki formüle göre hesaplanïr. Diñer elektrik tüketicileri arasïnda kimyasal su ëartlandïrma üniteleri, kapatma armatürleri ve kontrol vanalarï için servo motorlar, sïvï yakït sistemindeki ring hattï pompalarï, ilave su kontrolü için solenoid vanalar ve acil durum ïëïklarï, dïë mekanlarïn aydınlatılması, elektrik panosu aydınlatması gibi küçük tüketiciler sayïlabilir. Sistemin kendi tükettiñi elektrik enerjisi gereksinimini minimum dereceye düëürmek için çoñu zaman frekans konvertörlü tahrik üniteleri kullanïlïr. Örneñin bir pompanïn debisi yarïya düëürüldüñünde, pompanïn gerekli tahrik gücü sekizde bire düëmektedir. Sistem tasarımı yapılırken buharïn kullanïlacañï sistemin analizi frekans konvertörü kullanma konusunda karar vermek için önemli bir koëuldur. Sistemin kendi buhar gereksinimi Buhar sistemi, kendi iëletmesi için termik su ëartlandırma sisteminde ısıtma buharına ihtiyaç duyar. Kimyasal su ëartlandïrma ünitesinden gelen yaklaëïk 10 °C sïcaklïñïndaki ilave su ile tüketiciden dönen yaklaëïk 85 °C'deki kondens suyu buhar ile 102 °C'ye kadar ïsïtïlïr ve suda çözülmüë olan gazlar gaz alma sistemi (degazör) üzerinden atmosfere atïlïr. Kimyasal su ëartlandïrma ünitesinden gelen ilave su sistemde oluëan su kayïplarïnïn yerine kullanïlïr. Bu kayïplara yüzey ve dip blöf kayïplarï ile buhar tüketicilerindeki kondens suyu kayïplarï da dahildir. Ïlave su oranï ne kadar yüksek olursa, ïsïtmada kullanïlmak üzere gerekli buhar miktarï da o kadar yüksek olur. Tahliye edilen su buharï da kayïp sayïlïr ve ilave su ile dengelenmelidir. 36 Özetlemek gerekirse: Bir sistemin kendi gereksinimini tespit etmek için daima sistemin kapasitesi ve sistemin anlïk iëletme durumu tanımlanmalıdır! Tasarïm 5.3 Kazan besi suyu seviyesinin kontrolü Tüketiciye giden buhar Kazan besi pompalarï buhar kazanïnï gerekli buhar kapasitesine uygun besi suyu ile beslerler. Oransal ve iki noktalı seviye kontrolü olmak üzere iki farklï kontrol tipi mevcuttur. Kontrol deñeri olarak buhar kazanïnïn su dolum seviyesi kullanïlïr. Baca Kumanda panosu Ïlave su Buhar kazanı Degazör sistemi Kimyasal su ëartlandırma (yumuëatma) Kazan besi suyu pompası Ham su Dip blöf vanası Ïki noktalı su seviye kontrolü Kondens tankı Soñutma suyu Su seviyesi sabit olarak ayarlanabilen iki kumanda noktasï (“Pompa kapat” ve “Pompa aç”) üzerinden kontrol edilir. Seviye elektrodunun sinyali pompaya etki eder (Resim 67). Yüzey blöfü basınç düëürme kabı Blöf tankı Tüketiciden gelen kondens suyu Kanalizasyon Resim 67: Ïki noktalı seviye kontrolü Ïki yollu motorlu vana ile oransal su seviye kontrolü Bu kontrolün amacï, kazandaki su seviyesini önceden ayarlanmïë olan bir istenen deñere yakïn olarak tutmaktïr. Gerçek deñer bir seviye elektrodu üzerinden sürekli olarak tespit edilir ve bir kontrol ünitesinde istenen deñerle karëïlaëtïrïlïr. Buhar çekiëindeki deñiëimlerde iki yollu motorlu vana oransal olarak açïlïp kapatïlarak su seviyesi istenen konuma getirilir. Belirli bir miktardaki besi suyu ise bir by-pass hattï üzerinden besi suyu tankïna gönderilir. Bu minimum debi ile pompanïn hasara uñramaması sañlanïr (Resim 68). Tüketiciye giden buhar Baca Kumanda panosu Ïlave su Buhar kazanı Degazör sistemi Kimyasal su ëartlandırma (yumuëatma) Besi suyu debi ayar vanası By-pass Kazan besi suyu pompası Ham su Dip blöf vanası Soñutma suyu Yüzey blöfü basınç düëürme kabı Blöf tankı Kondens tankı Tüketiciden gelen kondens suyu Kanalizasyon Resim 68: Ïki yollu motorlu vana ile oransal su seviye kontrolü 37 Tasarïm Üç yollu motorlu vana ile oransal su seviye kontrolü Kazan besleme debisi belirli bir debi deñerinin altïna düëtüñünde, by-pass hattï pompa için gerekli minimum debiyi sañlayacak (ısınmayı önlemek için) kadar açïlïr (Resim 69). Tüketiciye giden buhar Baca Kumanda panosu Ïlave su Buhar kazanı Degazör sistemi Kimyasal su ëartlandırma (yumuëatma) By-pass Devir kontrollü pompa ile oransal su seviye kontrolü Bu kontrolün amacï, kazandaki su seviyesini önceden ayarlanmïë olan bir istenen deñere yakïn olarak tutmaktïr. Buhar çekiëindeki deñiëimlerde, istenen su seviyesine ulaëmak için pompa hïzï kademesiz olarak ayarlanır (frekans konvertörü üzerinden) ve deñiëken ihtiyaca göre kontrol edilir. Ïhtiyaca bañlï hïz optimizasyonu sayesinde elektrik enerjisinden de tasarruf edilir. Burada ayrïca kazan önünde motorlu vana kullanïlmasïna da gerek kalmaz (Resim 70). Besi suyu debi ayar vanası ve by-pass Dip blöf vanası Kazan besi suyu pompası Kondens tankı Soñutma suyu Yüzey blöfü basınç düëürme kabı Blöf tankı Kanalizasyon Ham su Tüketiciden gelen kondens suyu Resim 69: Üç yollu motorlu vana ile oransal su seviye kontrolü Tüketiciye giden buhar Baca Kumanda panosu Ïlave su Buhar kazanı Degazör sistemi Kimyasal su ëartlandırma (yumuëatma) By-pass Kazan besi suyu pompası FU Ham su Dip blöf vanası Soñutma suyu Yüzey blöfü basınç düëürme kabı Blöf tankı Tüketiciden gelen kondens suyu Kanalizasyon Resim 70: Devir kontrollü pompa ile oransal su seviye kontrolü 38 Kondens tankı Tasarïm 5.4 Türkiye'de basïnçlï buhar kazanlarïnïn ruhsat alma iëlemi ve buhar kazanı iëletilmesi Türkiye’de Ïëçi Sañlıñı ve Ïë Güvenliñi Tüzüñü’ne göre buhar kazanları için iëletme izni alınması gerekmektedir. Her iëveren, iëyerinde iëçilerinin sañlıñını ve ië güvenliñini sañlamak için, bu tüzükte belirtilen ëartları yerine getirmek, araçları eksiksiz bulundurmak ve gerekli önlemleri almakla yükümlüdür. Her buhar kazanı imalatçısı firma, kazanın bütün teknik karakteristiñini gösteren ve muayenesinin hükümet veya mahalli idarenin kabul ettiñi teknik elamanlar tarafından yapıldıñını belirten bir belgeyi alıcıya verecek, iëveren de bu belgeyi istenildiñinde ilgililere gösterecektir. Ïëyerinde kullanılan bütün kazanlar yangına ve patlamaya karëı dayanıklı ayrı bir bölmede veya binada olacak ve kazan dairesinin üstündeki katta iëçi çalıëtırılmayacaktır. Patlayıcı, parlayıcı veya kolay yanıcı maddelerle çalıëılan iëyerlerindeki kazan dairelerinin diñer atelyelere açılan pencere ve kapıları bulunmayacaktır. Daha detaylı bilgi için Ïëçi Sañlıñı ve Ïë Güvenliñi Tüzüñü dikkate alınmalıdır. Buhar kazanlarının iëletilmesi: Kazanlar ehliyeti hükümet veya mahalli idareler tarafından kabul edilen kiëiler tarafından iëletilecektir. Kazanların iëletilmesi ile ilgili çalıëmalarda, aëañıdaki tedbirler alınacaktır (daha ayrınıtlı bilgi için TS 2025 “Buhar kazanları iëletme, muayene ve bakım genel kuralları” dikkate alınmalıdır): 1) Kazan dairelerine sorumlu, ilgili ve yetkililerden baëka kimse girmeyecektir. 2) Kazanlar yakılmadan önce kazancı tarafından tüm vanaların, klapelerin, kapakların, emniyet subaplarının durumu, yakıt ve su miktarları ve iëletme ile ilgili bütün hususlar gözden geçirilecek ve kontrol edilecektir. 3) Kazanlar ilk ateëlemede sıcaklıñın birden yükselmesine engel olacak ëekilde ve yavaë yavaë yakılacaktır. 4) Yakıt olarak sıvı veya gaz maddeler kullanılan kazanların yakılmasından önce ocañın içinde, beklerin añzında veya yakınında ve kazanın etrafında dökülmüë yakıt bulunmayacak ve ocañın içi hava, gaz veya akaryakıtın patlayıcı karıëımları bulunmayacak ëekilde iyice havalandırılmıë olacaktır. 5) Kazanların devreye girmesinde ana çıkıë vanası açılmadan önce emniyet ventili kontrol edilecek, boru tesisatı üzerindeki hava çıkıë vanaları hava boëaltılıncaya kadar açık tutulacak ve kazan gerekli basınç ve sıcaklıña ulaëtıktan sonra, ana çıkıë stop valfı yavaë yavaë açılacaktır. 6) Kazanın emniyet subapları, vardiya deñiëiminde kontrol edilecektir. 7) Söndürülen kazan sıcaklık ve basınç normale dönünceye kadar boëaltılmayacak ve kazancı kontrola devam edecektir. 39 Tasarïm 5.5 Çok kazanlï sistemler Buhar kazanï sisteminde sürekli buhar üretimi sañlanabilmesi için (örn. endüstriyel tesislerde) veya belirli zamanlardaki farklï buhar ihtiyaçlarına (gece/gündüz, yaz/kïë) cevap verebilmek için çok kazanlï sistemler kullanïlïr. Bir sistemde kaç adet ve hangi kapasitelerde kazan kullanïlacañï emniyet ile ilgili bir konu deñildir. En düëük iëletme maliyetine ulaëarak besleme devamlılıñının sañlanmasï ile ilgilidir. Tek kazanlï bir sistemde kazanïn kapasite aralïñïnïn brülörün kontrol aralïñïna bañlï olduñu untulmamalïdïr. Gaz yakïtlï modern brülörler kapasitelerinin yaklaëïk %10'una kadar kontrol edilebilirler. Buhar ihtiyacı bu kontrol aralïñïnïn altïnda ise, kazan kesintili iëletme durumuna geçer. Bu sayede ihtiyacı karëılayacak bir buhar beslemesi sañlanmïë olur. Çok kazanlï sistemlerde kazanlar sıralı çalïëtïrïlïr. Kazanlarïn sïralï olarak çalïëtïrïlmasï sayesinde buhar ihtiyacına bañlï ekonomik bir iëletme ve yüksek bir buhar besleme güvencesi sañlanïr. Brülörün ëalt sayïsïnïn düëük olmasï ve kazanïn orta yük aralïñïnda yani düëük baca gazï kayïplarï ile çalïëtïrïlmasï sayesinde ekonomik bir iëletme sañlanïr. Her kazanda kendine ait bir kazan kontrol ünitesi mevcuttur ve kazan diñerlerinden bañïmsïz olarak kontrol edilip iëletilebilir. Kontrol ünitesi olarak bir PLC kontrol ünitesi kullanïlmalïdïr. Kazanların kaskad kontrol ünitesi de bir PLC kontrol ünitesidir ve her kazanın kontrol ünitesi ile iletiëim halindedir. 40 Resim 71: Polonya'daki AMH Chorzow Hastanesi’nde buhar temini. 2,4 t/h (8 bar) kapasiteli üç yüksek basïnçlï buhar kazanï Vitomax 200 HS ile ïsïtma sistemi, çamaëïrhane ve sterilizasyon ünitesi buhar ile beslenmektedir. PLC kaskad kontrol ünitesi üzerinden bir kïlavuz kazan ve diñer sïra kazanlar tespit edilir. Bakïmda olan kazanlar veya buhar ihtiyacının uzun süreli olarak düëük olduñu durumlarda kapatïlarak korunmaya alïnan kazanlar sïra kumandasïndan çïkartïlmalïdïr. Kïlavuz kazan kaskad kontrol ünitesindeki programa bañlï olarak ayarlanan bir zaman aralïñïnda ve sïrayla otomatik olarak deñiëtirilir. Çalïëmakta olan bir kazan önceden belirtilen bir süre içerisinde gücünün %80'i ile çalïëtïñïnda, sıradaki bir kazan devreye alïnïr. Sïra kazanïn brülörü devreye girer ve sistem basïncïna eriëildikten sonra motorlu buhar vanasï açïlïr ve böylece sïra kazan da ortak buhar hattïnï besler. Bir kazanïn gücü, örneñin %35'in altïna düëtüñünde, bu kazan kapatïlïr. Sïra kazan böylece devre dïëï kalïr ve motorlu buhar vanasï kapanïr. Sïra kazanlar ikinci bir kontrol basïncï altïnda beklerler. Bu basïnç gerekli buhar sistemi basïncïndan daha düëüktür. Bu sayede kazan talep edildiñinde hïzlï bir ëekilde devreye girebilir ve kazan durma korozyonlarïna karëï korunmuë olur. Sïralï kazan kontrolü için gerekli tüm ayar deñerleri sisteme göre tespit edilmeli ve PLC üzerinden girilmelidir. 6 Yerleëtirme 6.1 Kazan dairesi Temel koëullar Kazan sistemleri binalarda donmaya karëı korumalı, tozsuz ve su damlamayan mekanlara yerleëtirilmelidir. Kazan dairesinin sïcaklïñï 5 ila 40 °C arasïnda olmalïdïr. Yeterli derecede havalandïrïlmasï (yakma havasï beslemesi) sañlanmalïdïr. Hava ile birlikte korozyona sebep olan bileëimler (örn. klor ve halojen bileëikleri) emilmemelidir. 13 14 4 3 5 1 12 6 Zemin düz ve yeterli taëïma kapasitesine sahip olmalïdïr. Taëïma kapasitesi tespitinde maksimum iëletme añïrlïñï, yani kazanïn su ile dolu durumu ve monte edilmië komponentler de dikkate alınmalıdır. Kazanlar özel kaideye gerek olmadan da yerleëtirilebilirler. Fakat kazan dairesinin temizlenebilmesi için bir kaide hazïrlanmasï uygundur. 2 7 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Yüksek basınçlı buhar kazanı Brülör Kumanda panosu Dip blöf Besi suyu pompası (yerleëtirmede pompa emië añzında gerekli statik yükseklik dikkate alınmalıdır) Baca gazı borusu Blöf tankı Degazörlü besi suyu tankı (termik su ëartlandırması) Buhar kollektörü Dozajlama Kimyasal su ëartlandırma Baca sistemi Hava tahliye menfezi Yakma havası menfezi Resim 72: Bir kazan dairesi örneñi Yönetmelikler Bayındırlık Bakanlıñı Yapı Ïëleri – Makina Tesisatı – Genel Teknik Ëartnamesi’ne göre 0,5 bar'dan daha yüksek basınçlı buhar ve kızgın su kazanlarının meskun hacimlerin altına yerleëtirilebilmesi için aranan ëart, Su hacmi (m3) x Ïëletme basıncı (bar) ≤ 10 ëeklindedir. Bu ëartı sañlamayan güçteki kazanlar için üzerinde kat bulunmayan ayrı bir kazan dairesi yapılması zorunluluñu vardır. Belediyelerin Ruhsat Denetim Müdürlüñü kurallarına göre kazanlar iëletme basıncı ve su hacimlerine bañlı olarak üç sınıfa ayrılırlar (Daha detaylı bilgi için MMO’nın Yayın No. MMO/2003/282-2’ye baëvurulmalıdır). I. sınıf kazanlar Kazan dairesi üzerine kat yapılamaz. Kazan daireleri mesken ve genel kullanım amaçlı binalara en az 20 m mesafede olacaktır. 20 m’den yakın yapılması gereken yerlerde koruma duvarı yapılacaktır. I. sınıf kazanlar V x (T-100) ≥ 200 II. sınıf kazanlar Kazan dairesi mesken ve genel kullanım amaçlı binalara en az 10 m uzakta yapılacaktır veya kazanlar 45 cm kalınlıñında bir duvarla ayrılmak kaydı ile meskun binalar içine de koyulabilirler. II. sınıf kazanlar V x (T-100) < 200 III. sınıf kazanlar V x (T-100) ≤ 50 Burada V = kazan su hacmi (m3) ve T = iëletme basıncına karëılık gelen doymuë buhar sıcaklıñı (°C) dir. III. sınıf kazanlar Mesken sayılan her türlü bina içine koyulabilirler. 41 Yerleëtirme 6.2 Gürültü önleme Gürültü kaynaklarï Ses deyince, katï maddelerdeki (gövde titreëimleri) ve hava (hava titreëimi) ile sïvïlar gibi esnek maddelerdeki mekanik titreëimler ve dalgalar anlaëïlïr. Bu titreëimler belirli frekanslarda (= bir saniyedeki titreëim sayïsï) oluëmaktadïr. Ïnsan kulañï yaklaëïk 16 Hz (bas sesler) ile yaklaëïk 16000 Hz (tiz sesler) arasïndaki titreëimleri algïlayabilir. Ïnsanlarï rahatsïz eden her türlü ses gürültü olarak tanïmlanïr. Gürültü emisyonunun rahatsïzlïña sebep olmamasï için gürültüye karëï korunma yönetmelikleri bazı ülkelerde yasalaëtïrïlmïëtïr. Bunlara örnek olarak Almanya'da BImSchG, TA-Lärm, DIN 4109, DIN 45 680, VDI Direktifi 2058 verilebilir. Bu yönetmeliklerde ortamlara ve saatlere bañlï olarak sïnïr deñerler ve bunlarï ölçme ve deñerlendirme yöntemleri tarif edilmektedir. Resim 73: Titreëim seslerinin yalïtïmï Kazan sistemlerinde oluëan sesler genelde aëañïdaki gruplara ayrïlabilir: – Yanma sesleri – Brülör fanï sesi – Titreëim seslerinin yayïlmasï Çoñunlukla yanma iëleminde oluëan hava sesi brülör, kazan ve baca gazï yollarï üzerinden yayïlïr. Titreëim sesleri kazan sistemindeki mekanik titreëimlerden oluëur ve özellikle kaideler, duvarlar ve baca sisteminin cidarlarï üzerinden aktarïlïr. Burada oluëan ses basınç seviyesi frekansa bañlï olarak 50 ile 140 dB(A) arasïnda deñiëebilir. 42 Gürültü önleme örnekleri Ses yutucu altlıklar sadece belirli bir taëïma kapasitesine kadar teslim edilebilir. Bunun üzerinde ise, sadece yüzer kaide vb. gibi uygulayïcïya ait önlemler gereklidir. 1. Titreëim seslerinin yalïtïmï Ses yutucu altlïklar kazan gövdesinde oluëan titreëimlerin zemin üzerinden aktarïmïnï önlerler (Resim 73). Yerleëtirme 2. Baca gazï susturucusu Baca gazï susturucularï yanma seslerinin sönümlenmesinde kullanïlïr (Resim 74). Susturucularïn etkin bir ëekilde çalïëabilmeleri için tipleri kazan/brülör kombinasyonuna, baca gazï sistemine ve bacaya uygun olarak seçilmelidir. Kazan dairesinin boyutlarï planlanïrken, baca gazï susturucularïnïn oldukça fazla bir yer kapladïklarï göz önünde bulundurulmalïdïr. 3. Baca gazï borusu kompanzatörleri Baca gazï borusu kompanzatörleri ile kazan-brülör ünitesinde oluëan ses titreëimlerinin baca gazï sistemi üzerinden binaya taëïnmasï önlenir. Kompanzatörler ayrïca baca gazï borularïnïn ïsïl genleëmelerini de karëïlayabilir (Resim 75). Resim 74: Baca gazï susturucusu 4. Brülör fanï için ses yutucu kapaklar Ses yutucu kapaklar brülör fanï seslerini yalïtmak için kullanïlïr. Böylece genelde kazan dairesindeki gürültüyü azaltmak için kullanïlïr (Resim 76). 5. Besleme ve tahliye havasï menfezleri Susturuculu besleme ve tahliye havasï menfezleri brülörü doñrudan yakma havasï ile beslerler ve kazan dairesinde oluëan seslerin havalandïrma menfezleri üzerinden dïëarïya aktarïlmasïnï önlerler (Resim 77). Sonradan çok masraflï önlemler alïnmasïna gerek kalmamasï için gürültü önleme önlemlerinin daha tasarım aëamasında öngörülmesini önermekteyiz. Burada ideal bir çözüm bulmak için mimarlar, iëveren, projeciler ve uzman firmalar arasïnda sïkï bir iëbirliñi kurulmasï ëarttïr. Gürültü emisyonu sınırlarını açïklïña kavuëturmak için yetkili makamların yönetmeliklerine baëvurulmalıdır. Resim 75: Baca gazï borusu kompanzatörü Resim 76: Brülör fanï için ses yutucu kapak Resim 77: Kazan dairesinde susturuculu besleme havasï menfezi 43 Yerleëtirme 6.3 Nakliye Büyük su hacimli kazanlar kara yolu, demir yolu ve deniz yolu ile taëïnabilir. Ambalaj, nakliye aracïnïn koëullarïna uygun olarak tasarlanmalıdır. Gerektiñinde kazan, özellikle hasara uñrayabilecek olan izolasyon ve dıë sac olmadan da sevk edilebilir. Brülör, kontrol tekniñi ve armatürler gibi aksesuarlarï nakliye hasarlarïna karëï korumak için bu donanïmlar ayrïca ambalajlanïp sevk edilmelidir. Bu yöntemin diñer bir avantajï nakliye boyutlarïnïn daha az olmasïdïr. Aksesuarlar normal durumlarda buhar kazanï kurulduktan sonra monte edilir. Resim 78: Bir buhar kazanïnïn nakliyesi Buhar kapasitesi ne kadar fazla ise, kazanïn taëïnmasï da o kadar zordur. Bazï durumlarda nakliye firmalarï uygun bir güzergah (yolların geniëliñi, köprülerden geçië, yollarïn taëïma kapasiteleri vb.) ve trafik eskortu olanañïnï (özel nakliyatlar) da dikkate almalïdïr. Proje sahibi ya da inëaat firması ëantiyede kazanïn kazan dairesine giriëi için gerekli yollarï hazïrlamalïdïr. Bu yolun taëïma kapasitesi kazan için yeterli olmalïdïr (toprak altïnda tank, yer altï garajï vb. bulunmamalïdïr). Bunlarïn dïëïnda nakliye aracï için yeterli hareket ve manevra olanañï mevcut olmalïdïr. Kazanï ve aksesuarlarï araçtan indirmek ve añïr cihazlarï (örn. brülör, pompalar, armatürler, kumanda tertibatï) taëïmak için uygun vinçler hazïr bulundurulmalïdïr. 44 Resim 79: Isï yalïtïmï ve dıë sac olmadan kazanın nakliyesi Yerleëtirme 6.4 Kazan dairesine girië Kazanïn ve diñer komponentlerin kazan dairesine giriëi için yeterli büyüklükte bir açïklïk öngörülmelidir. Bu açïklïk kazan dairesinin çatısında olabilir veya büyük bir kapï kullanïlabilir. Nakliye maliyetinin en aza indirilmesi için girië yollarï mümkün olduñu kadar kïsa ve serbest olmalïdïr. Burada da taëïma kapasitesinin yeterli olmasïna dikkat edilmelidir. Vinçler montaj yerine çok yakïn olarak yerleëtirilebilmelidir. Vinçler, kaldırılacak yükler ve aëïlacak yükseklikler ile geniëlikler için uygun boyutlarda olmalïdïrlar. Vinçler için sañlam bir yerleëtirme alanı mevcut olmalïdïr. Gerektiñinde girië yollarïnï tamamen veya kïsmen kapatmak da gerekebilir. Resim 80: Büyük bir kazanïn kazan daireye giriëinde deneyim gereklidir. Resim 81: Kazan dairesine girië çoñu zaman hassas bir iëtir Resim 83: Kazanïn içeriye çatıdan giriëi Resim 82: Isï yalïtïmï ve dıë sac olmadan kazan dairesine girië Resim 84: Estonya'da bir Vitomax 200 HS (Tip M237) kazanïn yerleëtirilmesi 45 7 Ïëletme 7.1 Ïëletme türleri TRD'ye göre, donanïma bañlï olarak yüksek basïnçlï buhar kazanï sistemlerinde birden fazla iëletme olanañï mevcuttur. 1. Sürekli olarak gözetimli iëletme Bu iëletme türünde kazan çalïëïrken bir operatör tarafïndan sürekli olarak gözetlenmelidir. Bu ëekilde, su seviye ve basïnç ayarï için otomatik tertibatlara gerek yoktur. Bu ayarlar operatör tarafïndan yapïlabilir. 2. Sïnïrlï gözetimli iëletme Bu iëletme türünde operatör her iki saatte bir kazan sisteminin durumunu kontrol etmelidir. Bu kazanlar su seviyesi ve basïnç için kontrol tertibatlarï ile donatïlmïë olmalïdïr. 3. Belirli bir süre gözetimsiz olarak düëük iëletme basïncïnda iëletme Gözetimsiz iëletme türünde buhar kazanï 1 bar emniyet basïncï ile çalïëtïrïlïr. Bu iëletme türü için kazanda ayrïca emniyet ventili, basïnç regülatörü, basïnç sïnïrlayïcï, manometre gibi donanïmlar bulunmalïdïr. 46 4. 24 saat gözetimsiz iëletme (24h GZÏ) Buhar kazanï tam otomatik olarak çalïëmalï ve en düëük su seviyesinde su seviye sïnïrlandïrmasï için iki adet kendi kendini denetleyen emniyet donanïmïna sahip olmalïdïr. Brülör de ilave emniyet donanïmlarï ile gözetimsiz iëletme için uygun olmalïdïr. 5. 72 saat gözetimsiz iëletme (72h GZÏ) Burada 24 saat gözetimsiz iëletmeye ek olarak yüksek su seviyesi ayrï bir ëalt güçlendiricisi üzerinden sïnïrlandïrïlmalïdïr. Bunun dïëïnda kazan suyunun iletkenliñini ölçmek için maksimum sïnïrlayïcïlar, su kalitelerini (ilave su, kondens suyu) denetleme tertibatlarï ve kumanda panosu için ek talepler de istenmektedir. Yeni sistemlerde kazanlar emniyet tekniñin günümüzdeki geliëmië durumu ve güvenilirliklerinden dolayï 24 veya 72 saatlik GZÏ için donatïlmaktadïr. Burada genel eñilim 72 saatlik GZÏ ile iëletilen sistemlere doñru yönelmektedir. 1'den 3'e kadar tanïmlanan iëletme türleri bugün artïk hemen hemen hiç kullanïlmamaktadïr. GZÏ iëletme koëullarï için aëañïdaki uyarïlar dikkate alïnmalïdïr. Operatör iëletme talimatïnda belirtilen kontrol iëlemlerini gerçekleëtirmeli ve iëletme defterine kaydederek imzasï ile onaylamalïdïr. Kontrol aralïklarïna uyulmasï için uyarı veren bir program saati kullanïlmasï zorunlu deñildir. Ayrïca, operatör tarafïndan kontrol edilmeyen kontrol ve emniyet tertibatlarïnïn bir uzman firmaya, örneñin Viessmann Teknik Servisi’ne, kontrol ettirilmesi gerekir. Bu sistemlerde operatörün görevleri arasïna bakïm çalïëmalarï da dahildir ve bu nedenle operatörlerin normal sistemlere göre daha fazla bilgi sahibi olmalarï gerekir. Kazan verilerini modern kontrol sistemleri (örneñin PLC) ile bañlantïlï olarak bir üst seviyedeki bina otomasyon sistemine aktarmak mümkündür. Kontrol iëlevleri buradan tetiklenebilir. Çift yakïtlï sistemlerde otomatik bir yakït deñiëtirme olanañï da mevcuttur. Kazanïn bir emniyet gereñi olarak kapanmasïndan sonra resetlenmesi daima doñrudan ilgili kazanda yapïlmalïdïr. Ïëletme 7.2 Ïëletme ile ilgili standartlar ve yönetmelikler Bu kurallarïn tümü ëu anda tamamen hazïr olmadïñïndan, buhar kazanlarï için TRD geçerliliñini korumaktadïr. Yeni sistemlerin iëletilmesi için “Devreye alma öncesi kontrol” ëarttïr. Kategori III ve IV kazanlarda bu kontrol yetkili denetim kurumu tarafïndan gerçekleëtirilmelidir. Devreye almaya, kazanïn kullanïlmasï konusunda eñitilmië personelin mevcut olmasï da dahildir. Almanya’da yüksek basïnçlï sistemler için bu kiëiler BMA tarafïndan onaylanmïë bir kursu (bu kurslar genelde TÜV tarafïndan verilir) tamamlayan kazan bekçileridir. Bu iëi, gördükleri eñitimden dolayï gerekli bilgilere sahip kiëiler de yapabilir. Ïëletme kïlavuzunun kullanïlmasï da kazanïn iëletilmesi konusuna aittir. Ïëletme kïlavuzunda operatörler için iëletme, bakïm ve servisle ilgili gerekli tüm bilgiler mevcut olmalïdïr. Bu kïlavuzda ayrïca, operatörlerin hangi kazan donanïmlarïnda hangi zaman aralïklarïnda ne gibi çalïëmalar yapïlacañï da bir liste halinde verilmelidir (Resim 85). Iëletme Grup IV'e ait buhar kazanları için Ek-1 Baskı Haziran 1983 (8/93 deñiëtirilmedi) Buhar kazanı sistemi kontrol listesi (buhar ve kızgın su kazanı) Emniyet ventilleri 3.2.2 Su seviye göstergesi 3.2.3 Kumanda panosundaki su seviye göstergesi 3.2.4 Doldurma tertibatı 3.2.5 Su seviye kontrolü 3.2.6 Su seviye sınırlayıcısı 3.2.7 Debi sınırlayıcı 3.2.9/12 Sıcaklık veya basınç regülatörü F* F F* S F* 12 ayda bir 6 ayda bir Her hafta F Her ay 72 saatte bir Her gün Kullanma, bakım ve kontrol çalıëmaları için periyodlar: 3.2.1 Her vardiya (S = Gözle kontrol; F = Iëlev kontrolü) Bkz. Bölüm TRD 601 Yaprak 2 Almanya'da buhar kazanlarının iëletilmesi için gerekli temel yönetmelik Ïëletme Güvenliñi Yönetmeliñi'dir “BetrSichV” § 12'de sistemlerin Federal Almanya Çalïëma Bakanlïñï (BMA) Ïëletme Güvenliñi Komisyonu tarafïndan hazïrlanmïë olan teknik mevzuata (TABS, Ïëletme Güvenliñi Teknik Talimatï) göre iëletilmesi belirtilmektedir. TRD 601 Buhar kazanı sistemlerinin iëletmesi Bölüm I – Buhar kazanı sistemlerinin iëleticileri için genel uyarılar Kontrol tipi (örnekler) Havasını atın Temizleme (sadece p ≤ 32 bar olan kazanlarda) Göstergenin kazandaki gösterge ile karëılaëtırılması Serbest hareketi ve geçiëi F* Serbest hareketi ve temizleme Temizleme veya seviyeyi ëalt noktasına indirme F* Karëılaëtırmalı ölçümler F* Ïstenen deñerin deñiëtirilmesi/kontrol tuëları Hassas termometre ile kontrol/sıfır noktası kontrolü F* Çalı ëtırarak Debi düëürme 3.2.10/13 Sıcaklık veya basınç sınırlayıcı 3.2.8/11 Sıcaklık veya basınç göstergesi (Manometre) S 3.2.14 Boëaltma ve yüzey blöfü tertibatları F 3.2.15 Kazan armatürleri S Çalıëtırarak 3.3.1 Besi ve sirkülasyon tertibatları S Dönüëümlü iëletme ile 3.3.2 Besi ve kazan suyu analizleri X 3.3.3 Kazan suyuna yabancı madde giriëini denetleyen cihazlar TRD 611 uyarınca analitik gözetim ile Kontrol tuëuna basarak 3.4.1 Duman gazı klapeleri – limit ëalterler F* Klapeleri kapatıp tekrar açın 3.4.2 Brülör ayarı (hava ve yakıt ayar elemanları) F* Serbest hareketleri F* Kablo üzerinden iletimi kesintiye uñratın 3.4.3 Yakma havası fanı, ateëleme ve/veya soñutma fanı 3.4.4 Hava basıncı göstergesi ve hava basıncı denetleyicisi 3.4.5 Brülör kapatma tertibatı S Serbest hareketi 3.4.6 Yakıt deposu ve hatları/armatürler S Serbest hareketleri, sızdırmazlıkları 3.4.7 Yakıt basıncı göstergesi 3.4.8 Brülör önündeki emniyet kapatma tertibatı (72-saat iëletmede dönüë hattında da) 3.4.9 Sızdırmazlık kontrol tertibatı veya ara hava atma 3.4.10 Brülör limit ëalteri 3.4.11 Tehlike anahtarı 3.4.12 Ateëleme Serbest hareketi, güç aktarımı (örn. V kayıëlar) S F* Brülörün dı ëarıya döndürülmesi, brülör lansının çekilmesi F F* Havalandırma F* 3.4.14 Alev denetimi F* 3.4.15 Yanma deñerlendirmesi S 3.4.16 Yanma odalarının ve duman gazı geçiëlerinin deñerlendirilmesi S 3.5.1 Kömür tozu yakma sistemleri 3.5.2 Kömür dañıtıcı 3.5.6 Söndürme tertibatları 3.5.7 Basınç düëürme tertibatları Odun yakma sistemleri/yakıt beslemesi fanı ve ateëleme donanımı 3.6.2 Üflemeli yakma sistemlerinde klapeler 3.7.1 Kömür yakma sistemi/ateëin yönlendirilmesi 3.7.2 Mekanik besleme tertibatları Basılması S 3.4.13 3.6.1 Serbest hareketleri, sızdırmazlıkları Duyar elemanın üstünü örterek Armatürlerin ve limit ëalterlerin çalıëmaları F* - altı ayda bir yapılan kontrollerde (TRD uyarınca) Resim 85: Buhar kazanï sistemi kontrol listesinden bir alïntï (buhar ve kïzgïn su kazanï) 47 Ïëletme Her kazan için bir iëletme defteri mevcut olmalï ve kontrolleri yapan kiëi bu kontrolleri deftere kaydederek imzasï ile onaylamalïdïr. Ïëletme defteri kazan sisteminin talimatlara uygun bir ëekilde kullanïlïp bakımının yapıldıñını kanïtlar ve gerektiñinde bilirkiëilere ve yetkili denetim makamlarïna gösterilmelidir. Ïëletme Emniyeti Yönetmeliñi § 3'te iëverenin bir tehlike analizi yaptïrmasï ëart koëulmaktadïr. Bu analizde, iëletme için gerekli unsurların tehlikesiz bir ëekilde mevcut bulunması ve kullanılması amacïyla, buhar kazanï sistemi bölgesindeki mümkün olabilecek tüm tehlikeler tespit edilmelidir. Ïëletme Raporu Yüksek Basïnçlï Buhar Kazanï Sïvï/Gaz yakïtlï kazan Anma ïsï gücü 375 ile 14500 kW arasï Yüksek Basïnçlï Buhar Kazanï 5580 371 TR 4/2000 Resim 86: Ïëletme raporu Kategori III (litre olarak hacim ile bar olarak verilen maksimum iëletme basïncïnïn çarpïmï 1000'in üzerinde) ve IV'e ait kazanlar yetkili denetim kurumu tarafïndan düzenli aralïklarla kontrol edilmelidir. § 15 BetrSichV'ye göre iëletici kendisi tarafïndan tespit dilen kontrol aralïklarïnï, sistem devreye alïndïktan sonra altï ay içerisinde yetkili denetim kurumuna bildirmelidir. Tespit edilen bu süreler yetkili denetim kurumu tarafïndan kontrol edilmelidir. Ïëletici ile yetkili denetim kurumu arasïnda süre konusunda anlaëmazlïk olduñunda, son kararï yetkili denetim kurumu verir. Kontrol aralïklarï ile ilgili referans olarak uygunluk beyanïnda belirtilen kazan üreticisinin önerileri alïnabilir. Resim 87: Viessmann broëürleri ve teknik bilgi föyleri Resim 88: Danïëma görüëmesi “BetrSichV” uyarïnca verilen maksimum kontrol aralïklarï: – Dïëtan kontrol 1 yïl – Ïçten kontrol 3 yïl – Dayanïklïlïk kontrolü 9 yïl. 7.3 Danıëmanlık hizmeti Türkiye’deki satïë temsilciliklerinde çalïëan Viessmann proje mühendisleri ve Berlin'deki büyük kazan sistemleri satïë merkezindeki buhar kazanï uzmanlarï projecilere, yatïrïmcïlara ve iëleticilere her zaman destek için hazïrdïr. Bu süreler aëïlmamalïdïr. 48 Viessmann buhar kazanlarï ve bu kazanlara ait donanïmlarla ilgili kapsamlï bir danıëmanlık hizmeti sunmaktadïr. Bu hizmet mesleki yayïnlar serisi, teknik bilgi föyleri, planlama kïlavuzlarï, koruma uyarïlarï ve iëletme defterleri gibi teknik dokümanlar sunumu ile baëlamaktadïr. Yeni sistemler için danïëma hizmeti proje bürosunda, iëleticinin yerinde veya montaj yerinde gerçekleëebilir. Ïëletme Diñer bir danïëma alanï da mevcut sistemlerde iëletme giderlerinin düëürülmesi, sistem veriminin artïrïlmasï, sistemin modernizasyonu ve dönüëümü ile yakït türünü deñiëtirme konularïdïr. Viessmann teknik servis elemanları büyük kazanlar için sunulan servis programï kapsamï içinde kalan konularda yardïma her zaman hazïrdïr. EN12953-6 uyarınca fonksiyon kontrolü Ïëletmeci: Tesis edildiñi yer: Kazan imalatçısı: Kazan modeli: Seri no: Ïëlem no: Yapım yılı: Basınç: Kapasite: Sınırlandırma tertibatları Ayar deñeri Ëalt noktaları Aç Kapat Kontrol sonucu Düëünceler Tamam Hata Maks. basınç sınırlandırıcı Emniyet ventili bar Düëük su seviyesi 1 mm NW' nin altında Düëük su seviyesi 2 mm NW' nin altında mm NW' nin üzerinde bar Yüksek su seviyesi Acil durum kapatma Emniyet ve iëletme tertibatları Ayar deñeri – Devreye alma Viessmann tarafïndan yapïlacak devreye alma çalïëmalarïnda kazan siteminin tüm kontrol ve sïnïrlandïrma tertibatlarï ayarlanïr ve kontrol edilir. Brülör optimal yanma deñerlerine eriëilebilecek ve garanti edilen emisyon deñerlerine uyulabilecek ëekilde ayarlanïr. Devreye alma kapsamïnda operatörler de eñitilir. Gerçekleëtirilen devreye alma iëlemleri hakkïnda tespit edilen tüm ölçüm deñerlerini içeren bir ölçüm raporu iëleticiye teslim edilir. Ëalt noktaları Aç Kapat Kontrol sonucu Düëünceler Tamam Hata Basınç presostatı Basınç regülatörü bar bar Min. sıvı yakıt basıncı bar Max. sıvı yakıt basıncı bar Su seviye kontrolü Besi suyu pompaları mm NW' nin üzerinde Su seviye göstergesi Dip blöf tertibatı Yüzey blöfü tertibatı Brülör motoru Alev denetleyicisi Brülör yakıt pompası Ana yakıt pompaları Sıvı yakıt kaçañı sondaları Uyarı sistemleri Sistemin durumu Su deñerleri Ïletkenlik pH-deñeri Sertlik Besi suyu Kazan suyu Uyarılar Tarih: Kontrolü yapan: Ïëletmeci: Son kontrol: – Sistemin TRD 604 uyarïnca kontrolü Gözetimsiz olarak 24 veya 72 saat çalïëan yüksek basïnçlï buhar kazanlarïnïn TRD 604 tarafïndan talep edilen altï ayda bir kontrol edilmesi önemli bir görevdir. Bu kontrolde tüm kontrol ve sïnïrlandïrma tertibatlarï, yakma sistemi, su ëartlandïrmasï, besi ve kazan suyunun kontrolü ile sistemin genel durumu kontrol edilir. Sistem kontrol edildikten sonra gerekli uyarïlar derhal iëleticiye ve kazan operatörlerine bildirilir. Resim 89: EN 12953-6 uyarïnca yapïlan fonksiyon kontrolü Kontrol sonucu hakkïnda tespit edilen ölçüm deñerlerini ve gerektiñinde uyarïlarï içeren bir rapor verilir. Yapïlan kontrol iëletme defterine de kaydedilir. dairesindeki diñer modüller de dahildir. Mevcut kazanlar için en yeni kontrol ve emniyet tekniñini içeren kumanda panolarï hazïrlanabilir. – Bakïm çalïëmalarï – Onarïmlar Büyük kazanlarda teknik servisin diñer bir kapsamlï çalïëma alanï ise, kazanïn periyodik kontrollere (içten kontrol, dayanïklïlïk kontrolü, su basïncïnïn kontrolü) hazırlanması, arïza giderilmesi ve modüllerin deñiëtirilmesidir. Bakïm çalïëmalarïna sadece kazan ve kazan donanïmlarï deñil, ayrïca kontrol sistemi ve kazan Basïnç altındaki kısımlarda oluëan kusurlarda gerekli onarïmlar bir denetim kurumu ile anlaëarak yapïlïr. Onarïm için ön koëul olan gerekli kaynak sertifikaları kaynakçıda mevcut olmalıdır. 49 8 Özel üretim kazanlar 8.1 Atïk ïsï kazanï Atïk ïsï kazanlarï doymuë buhar üretimi için, yanma iëlemlerinde oluëan baca gazlarïndaki veya endüstriyel proseslerdeki sïcak tahliye havasındaki atïk ïsïyï kullanïrlar. Ïki farklï tipte atïk ïsï kazanï mevcuttur: – Ek yakma sistemi olmayan atïk ïsï kazanlarï (AHK): Burada doymuë buhar üretimi için sadece baca gazlarï/tahliye havasï kullanïlïr. – Atïk ïsïdan yararlanan kïzgïn su veya buhar kazanlarï: Bunlar normal yakït sistemli, fakat ilave olarak atık ısıdan yararlanan kazanlardïr. 8.2 Kïzgïn buhar kazanlarï Resim 90: Atïk ïsï kullanïmlï Vitomax 200 HS buhar kazanï, Slovenya Maribor'da hastane (6 t/h, 13 bar doymuë buhar) Endüstriyel uygulamalarïn çoñu buhar parametrelerinden özel taleplerde bulunmaktadïr. Bazï proseslerde doymuë buhar basïncï ile elde edilebilenden daha yüksek bir sïcaklïkta buhar istenir. Bu durumda buharïn daha fazla ïsïtïlmasï gerekmektedir. Viessmann bunun için Vitomax 200 HS kazanïn ikinci ve üçüncü duman gazï geçiëi arasïna monte edilebilen bir kızdırıcı mevcuttur. Bu çözümle doymuë buhar sïcaklïñïnïn yaklaëïk 50 K üzerinde sıcaklıñı olan buhar üretilebilir. Resim 91: Kızdırıcılı Vitomax 200 HS 50 Resim 92: Kızdırıcılı Vitomax 200 HS, 10 bar'da 22 t/h, üretim hattında. Klaipedos Kartons AB (oluklu karton üretiminde kullanmak için, Klaipeda, Litvanya) 9 Referanslar Altınmarka Kakao Fabrikası Ïstanbul Ïki Vitomax 200 HS yüksek basınçlı buhar kazanı, buhar kapasitesi: her biri 10 t/h, 18 bar Rekor Dokuma Bursa Bezek Kauçuk Adapazarı Vitomax 200 HS yüksek basınçlı buhar kazanı, buhar kapasitesi: 3,2 t/h, 10 bar Vitomax 200 HS yüksek basınçlı buhar kazanı, buhar kapasitesi: 2t/h, 10 bar Ëölen Çikolata Vitomax 200 HS yüksek basınçlı buhar kazanı, buhar kapasitesi: 2,9 t/h, 13 bar 51 Referanslar General Hospital of the Peoples Liberation Army Pekin Çin Altï Vitomax 200 HS, her biri 16 t/h, 10 bar Polonya'nïn Chorzów kentinde tarihi eser korumalï hastane Üç Vitomax 200 HS yüksek basïnçlï buhar kazanï ile hastanenin ïsïnma, sïcak su ve proses buharï gereksinimleri karëïlanmaktadïr her biri 2,4 t/h, 8 bar 52 Referanslar B. Braun Melsungen AG ilaç fabrikasï L.I.F.E. Ïnfüzyon çözeltileri üretiminde kullanïlmak üzere iki adet yüksek basïnçlï buhar kazanï Vitomax 200 HS tarafïndan saatte 40 ton'a kadar buhar üretilmektedir. Fiat Modena Vitomax 200 HS buhar kazanï 2,9 t/h, 10 bar 53 10 Modern konstrüksiyon ve üretim yöntemleri ile yüksek bir kalite sañlanmaktadïr Viessmann üretimi orta ve büyük güçte kazanlar, en modern yöntemlerle geliëtirilmektedir. Gerilmeler sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilerek, örn. boru düzenleri veya kaynak bañlantïlarï optimize edilmektedir. Vitoplex kazanlar seri olarak ve yüksek bir otomasyon derecesiyle üretilmektedir. Büyük güçteki Vitomax kazanlar küçük seriler halinde veya sipariëe göre üretilmektedir. Üretim tamamlandïktan sonra kazanlar, iëletme basïncïnïn 1,57 katï bir test basïncï ile, Basïnçlï Kaplar Direktifi'ne göre kontrol edilmektedir. Yüksek basïnçlï buhar ve kïzgïn su kazanlarïnda kaynak dikiëleri geçerli yönetmeliklere göre, ultrasonografi veya röntgen yöntemleri ile kontrol edilmektedir. Modül üretimi Basïnçlï gövdenin ideal kaynak pozisyonunda kaynak yapïlmasï Toz altï kaynak Toz altï kaynak tesisi Kazan montajï 54 Modern konstrüksiyon ve üretim yöntemleri ile üstün bir kalite sañlanmaktadïr Kazanïn fabrikada izolasyonu Kazan dïë sacï ile yanma odasının montajï Tüm duman gazı borularında kaynak añzı hazırlanmaktadır CNC kontrollü, konik kesitli oksijenle kesme makineleri Fabrikada döner vinçle yükleme Standart nakliye ambalajï 55
Benzer belgeler
b1-Buhar jeneratörü yardımcı dokumanlar
Entropi [kJ/(kg · K)]
Suyun 100 °C’de ve 1 bar basınçta hal deñiëtirmesi