YANMA TEMELLERİ VE BRÜLÖRLER

REZZAN ÖZSARFATİ DENKO ISI KONTROL TEKNİĞİ VE SERVİS A.Ş. KISIKLI, BULGURLU CAD. NO. 86 ÇAMLICA / İSTANBUL TEL: 0 216 544 50 50 web: www.denko.com.tr e-mail: rezzan@denko.com.tr

1

YANMA TEMELLERİ YANMA VE YAKIT BİLEŞİMİ: Yanma, yakıt içerisindeki yanabilir elemanların havanın oksijeni ile hızla kimyasal birleşmeleri ve ısı açığa çıkması olarak tanımlanır. Yakıt içerisindeki temel yanabilir elemanlar karbon, hidrojen, bunların bileşikleri ve sülfürdür. Karbon + Oksijen → Karbondioksit + Isı Hidrojen + Oksijen → Su buharı + Isı Sülfür + Oksijen → Sülfürdioksit + Isı Yanma için gerekli oksijen kaynağı havadır. Hava, oksijen, azot, az miktarda su buharı, karbondioksit, argon ve diğer elemanların karışımı olmakla beraber; yanma olayında hacimsel olarak %21 oksijen, %79 azot kabul edilmiştir. Yakıtlar, birincil enerji kaynakları dediğimiz, kömür, fuel oil ve/veya motorin ve gaz olmak üzere fosil yakıtlardır. Her fosil yakıtın element analizi değişiktir. (Bkz. Tablo 1) Sıvı yakıtın karbon içeriği, doğal gaza göre daha zengindir. Kömürün karbon miktarı ise kaynağa bağımlıdır ve geniş bir aralık içinde değişebilir. Gazdaki hidrojen miktarı yaklaşık olarak sıvı yakıttakinin 2 katı, kömürdekinin ise 7 katıdır. Bu sebeple gazlarda, yanma ürünü olarak su buharı fazla miktarda çıkar. Sıvı yakıtlar ve kömür gaza kıyasla kükürtçe zengin yakıtlardır. Gazlarda eser miktarda kükürt bulunur. Her ne kadar kükürt yanabilen bir madde olarak yakıtın ısıl değerine belirli ölçüde bir katkıda bulunsa da, bileşiklerinin korozif karakteri dolayısıyla zararlıdır, ve hava kirliliğine sebebiyet verir. Kömürdeki kül yüzdesi kaynağa bağlı olarak geniş bir aralıkta değişir. Yanmadan arta kalan partiküller ciddi doğa kirliliğine yol açar. YANMA ISISI VE YAKMA YÖNTEMLERİ: Yakıtın içeriğindeki karbon, yanma ısısını temin eden ana elemandır. 1 kg C + 2.666 kg O2 → 3.666 kg CO2 + 8056 kcal ISI veya C + O2 → CO2 + 94,013 kcal/kmole ISI Karbon havanın oksijeni ile tam yanmayıp, CO oluşması halinde ısıl değer aşağıda belirtildiği gibi olur. 1 kg C + 1.333 kg O2 → 2.333 kg CO + 2417 kcal ISI veya C + 0,5 O2 → CO + 26,384 kcal/kmole ISI Yukarıdaki denklemlerde görülen önemli husus karbonun oksijenle iki biçimde reaksiyona girebilme ihtimalinin olmasıdır. Yakma yönteminin tasarımında yakıt - oksijen karışımındaki karbonun yanmasında son ürünün tamamen CO2 olmasının gerçekleştirilmesini sağlamalıdır. Aksi takdirde yanma veriminde ve açığa çıkan ısıda önemli kayıplar meydana gelir.

2

OPTİMUM YANMA: İdeal durumda, yanma olayı oksijen ve yakıt elemanlarının teoride istenen tam oranlarda (stokiyometrik oran) karıştırılması ile meydana gelir. Ancak bir yanma olayında, her zaman teorik ihtiyaçtan daha fazla hava verilir. Zira belirlenen hava debisinde, havanın sıcaklığına bağlı olarak, O2 mol. sayısı değişir veya elektrik beslemesindeki oynamalara göre hava fanı debisi değişebilmektedir. Birim miktarda yakıtı yakmak için verilen gerçek hava debisinin, stokiyometrik hava debisi oranına ‘’Hava Fazlalık Katsayısı (λ) denir. (Bkz. Şekil 1) Çok özel durumlar haricinde, her zaman λ katsayısı 1’den büyüktür. Optimum yanma, hava fazlalık katsayısının (λ) 1’e yakın değerde olmasıdır.

ŞEKİL 1 FAZLA HAVA İLE YANMA: Eğriden de görüleceği üzere fazla hava, alevin yanma sıcaklığını, dolayısıyla ocak sıcaklığını düşürür. Bu da kazan kapasitesinin düşürür. Aynı kapasiteyi sağlayabilmek için daha fazla yakıt yakmak gerekir. Alevin soğuması ile de kızgın C molekülleri is ve kuruma dönüşür. Fazla hava yanmış gazlar içerisindeki O2’nin artmasına ve dolayısı ile CO2 hacimsel yüzdesinin azalmasına neden olur. (Bkz.Şekil 2)

3

Yakıt tipine göre, yanma için gerekli fazla hava ve emisyonlardaki karbondioksit yüzdeleri değişkendir.

Yakıt

Tipik Fazla Hava (%)

Kuru Baca Gazındaki Yaklaşık CO2 Miktarı

Kömür (Izgaralı) 30 – 50 14 - 12 Kömür (pülverize) 15 – 35 16 - 14.5

Sıvı Yakıt 10 – 30 14.5 - 12. 5 Doğal Gaz 7 – 25 11.5 – 10

HAVA FAZLALIK KATSAYISINA BAĞLI OLARAK BACA GAZINDAKİ; CO, NOX, CO2 VE O2 KONSANTRASYONU DEĞİŞİM EĞRİSİ

ŞEKİL 2 AZ HAVA İLE YANMA: Az hava ile yanmada, yetersiz O2 sebebiyle, C moleküllerinin, CO2 yerine CO oluşumu söz konusudur. C partikülleri is ve kuruma dönüşerek ısı transferini azaltır. Böylece hem çevre kirlenmesi hem de kazan verimi düşer. Duman borularının aşırı islenmesi ve kurumla dolması, karşı basıncı artırıp, alevin teşekküllünü de engeller. OKSİJEN - REGÜLASYONU (O2-TRİM): (Bkz. Şekil 3) Verimli yanma denetiminde bu günkü teknoloji ile en iyi yöntem baca gazlarında O2 ölçümüdür. Hava fazla verildiğinde O2 miktarı artar. CO2 ölçümü hava yakıt oranının fazla hava yönünde mi yoksa fazla yakıt yönünde mi olduğunu belirleyemez. Bu sebeple ileri teknoloji yakma sistemlerinde O2 kontrollü

4

yanma sistemleri uygulanmaktadır. Bacaya Zirkonyum Dioxide O2 probe konur ve yanma ürünlerindeki O2 yüzdesi bir kontröller vasıtasıyla anlık izlenir. Emisyondaki O2 değerine göre hava damperi anlık düzeltmesini yapması istenir. Böylelikle hava debisi değil, yanma havasındaki O2 miktarı kontrol altına alınmış olur. O2 Regülasyon Sistemi ile hava fazlalık katsayısı sürekli minimum değerde sabit tutularak, maksimum performans elde edilir. Böylelikle değişken hava sıcaklığından, veya elektrik beslemesinden veya yakıttaki ısıl değer farkından sistem etkilenmez. %2-4 yanma verimi artışı sağlar. Bilhassa 4000 kW üstündeki yakma sistemlerinde kullanılması tavsiye edilir.

OKSİJEN KONTROL SİSTEMİ

ŞEKİL 3 BACA GAZI SICAKLIĞI: Aşırı hava, baca gazı sıcaklığını da yükseltir. Baca gazı sıcaklığı düşürülemiyorsa, yüksek baca çekişi, kirli ısı geçiş yüzeyleri veya hatalı kazan tasarımı söz konusudur. Kazan verimi açısından en önemli parametrelerden biridir. Baca gazı sıcaklığı ısıtılan akışkan ile doğrudan ilintilidir. Sıcak su kazanında, veya buhar kazanında veya kızgın yağ kazanlarında baca gazı sıcaklığı akışkana bağlı olarak değişir. Örneğin kızgın yağ kazanlarında, yağ 280 - 300°C kadar ısıtıldığı için baca gazı sıcaklıkları da yüksektir. 70° - 90° sıcak su kazanında ise baca gazı sıcaklığı 150°C civarındadır. Buhar kazanlarında ise istenilen buhar basıncına göre, buharın sıcaklığı dolayısıyla baca gazı sıcaklığı değişir.

5

İzin verilebilir min. baca gazı sıcaklığı, yakıt içindeki kükürt miktarına bağlı olan asit çiğ noktası sıcaklığı ile sınırlıdır. Asitli gazın, asit çiğ noktası sıcaklığını altındaki bir sıcaklığa düşmesi halinde sülfürik asit oluşur ve korozyona yol açar. Fuel Oil ile yanmada, asit çiğ noktası sıcaklığı, kükürt içeriğine bağlı olarak 116° - 140°C aralığında değişir. Aynı miktarda kükürt içeren kömür yakılması halinde, kükürtün bir kısmı cüruf ve uçucu külde kalacağından, baca gazına giden miktarı biraz daha azalır. Doğal gaz hemen hemen kükürtsüz yakıt olarak düşünülebileceğinden baca gazı sıcaklığı 60°C kadar düşürülebilinir. Dolayısıyla gazlı sistemlerde bacaya konan ekonomizer vasıtasıyla ilave enerji kazanılır. ISIL DEĞER (KALORİFİK DEĞER): 1 KG SUYU 1°C ısıtabilmek için gereken ısı miktarı 1 kcal’dir. Yakıtın ısıl değeri, yakıt türüne bağlıdır. Sıvı yakıtlarda 1 kg sıvı yakıtın, gazlarda 1 Nm3 gazın yanması sonucu çıkan enerji yakıtın ısıl değeri veya kalorifik değeridir. Kalorifik Değer Net ya da Alt Kalorifik değer ve Gross ya da Üst Kalorifik değer olarak iki türlü verilebilinir. ALT VE ÜST ISIL DEĞERLER: Hidrojen ve nem içeren bütün yakıtlarda yanma ürünleri içinde su buharı bulunur. Yakıtın ısıl değeri bu su buharının buhar fazında mı, yoksa yoğuşmuş olarak sıvı fazında mı bulunduğuna bağlı olarak değişir. Su buharı yoğuşturulursa gizli buharlaşma ısısı ortaya çıkar. Bu gizli ısı da dikkate alınarak verilen ısıl değere üst değer denir. Yanma ürünleri gaz fazında ise alt ısıl değer söz konusudur ve bu değer, üst ısıl değerden, mevcut su buharının gizli buharlaşma ısısı kadar düşüktür. Ancak uygulamada, yanma gazı sıcaklığı yüksektir ve buharlaşma ısısı açığa çıkmaz, dolayısıyla hesaplarda baz alınan değer Net ya da Alt Isıl değeri ifade eder. İYİ BİR YANMANIN SAĞLANABİLMESİ İÇİN GEREKLİ KRİTERLER: • Seçilen yakıtın özelliğinin sürekliliği önemli bir kriterdir. Gazlarda, doğal gaz veya L.P.G’de sürekli

aynı basınçta verilmesi mümkündür. Sıvı yakıtlarda, değişik viskositede ve ısıl değerde yakıt verilmesi halinde, yakıcının da bu değerlere göre ayarlanmasını gerektirir.

• Optimum yakıt-hava karışım oranının sağlanması ve kontrol altında tutulması gereklidir. Yakıtın

kompozisyonuna göre yakma havası miktarı değişiktir. Örneğin 1 Nm3 doğal gaz için takribi 10 Nm3 hava gerekirken, 1 Nm3 L.P.G için 26 Nm3 hava gerekir.

• Yakıtın yanma evrelerini tamamlayabileceği yeterli yanma zamanına ihtiyaç vardır. • Yanma hücresinin, istenilen kapasitedeki alev boy ve çapına göre uygun ölçü ve konstrüksiyonda

olması gerekmektedir. Yetersiz ocak ebatları istenilen yanma sıcaklığına ulaşılmasını engeller. Düşük alev sıcaklıkları, eksik yanmanın yanı sıra alev kopmalarına sebebiyet verir.

• Yanmayı sağlayacak yakma elemanı olarak brülörlerin uygun tip ve kapasitede seçilmesi gereklidir.

GAZ YAKITLARININ TEKNİK ÖZELLİKLERİ

Propan Bütan Doğal Gaz Kimyasal Formülü C3H8 C4H10 %98 CH4, etan, propan, bütan

ve diğer hidrokarbonlar Normal Kaynama Noktası (°C) -42 -0,5 -161,5 Yoğunluk (Hava: 1) 1,522 2,006 0,6

6

Tutuşma Limitleri (%Gaz) 2,4 - 9,5 1,8 - 8,4 5 - 15 Yanma için Gerekli Hava (Nm3/Nm3)

23,82 30,97 9,88

Alt Isıl Değer (kcal/Nm3) (kcal/kg)

21,200 11,100

28,000 10,900

8250

Üst Isıl Değer (kcal/Nm3) (kcal/kg)

23,000 12,000

30,400 11,800

9050

L.P.G yakıtı sanayide sıvı olarak depolanır. İsminden de anlaşılacağı üzere, sıvılaştırılmış petrol gazının, gaz verme kapasiteleri sıcaklık eğrileri ile belirlenmiştir. Mix L.P.G genelde %70 bütan, %30 propan karışımıdır. Alt ısıl değeri 26,000 kcal/Nm3. L.P.G yakıtı, yakıcıya verilmeden evvel kesin suretle evaporatörden geçirilmeli ve gaz fazında brülöre verilmelidir. Evaporatör çıkışından brülöre kadar olan tüm hatlarda sıvılaşmayı engellemek amacıyla izole edilmelidir. Doğal gaz ise -160°C derecelerde sıvılaşabilen bir yakıttır. Bu sebeple bütün dağıtım hatlarında gaz fazındadır. Yakıcıya verilmeden ısıtılmasına gerek yoktur. Ancak tüm gazlar, belirlenen basınçta, evsafta ve belirli emniyet ekipmanlarından geçerek brülöre verilmelidir. Bu sebeple tüm gaz brülörlerinin öncesinde gaz yolu armatürlerine ihtiyaç vardır. Brülör Gaz Yolu Armatürleri : Kesinlikle bulunması gereken gaz yolu armatürleri; küresel vana, gaz filtresi, gaz manometresi ve musluğu, gaz regülatörü, solenoid vana, min. ve max. gaz presostadlarıdır. (Bkz.Şekil 4) • Küresel vana, manuel olarak açma-kapama vanası olarak görev yapar. Bu vanalar çabuk açılan,

kapanan türde olmalıdır. • Filtre: Gazın içinde bulunabilecek kirletici parçacıkları tutmaya yarar. Regülatör girişine yerleştirilen

bu filtreler 0,05 mm kadar olan parçacıkları tutar. Filtre kartuju kirlendiği zaman değiştirilebilinir veya basınçlı hava ile temizlenebilir. Filtre kartuju kirlendiği zaman basınçta düşme olur. Filtre kartuşunun temizlenmesinin gerekip gerekmediği filtredeki basınç kaybı kontrol edilerek karar verilir. Temizlendikten sonra yeniden devreye alındığında, eğer differansiyel basınç hala çok yüksek ise bu durumda kartuşun değiştirilmesi gereklidir.

7

ŞEKİL 4 • Regülatörler değişken giriş basınçlarının regülatör sonrası cihazlara yansıması ve bu cihazları

etkilemesini önleyen, düzenli bir gaz kullanımı sağlayan basınç ayarlayıcı cihazlardır. Giriş basıncının geniş bir aralıkta değişmesi halinde bile regülatörlerden sonraki basınç, ayarlanan sabit basınçta kalacaktır.

Regülatörler: 1.; Yay yüklemeli regülatörler ve 2.; Pilot operatörlü regülatörler olmak üzere iki ana çalışma şekline göre imal edilirler. (Bkz. Şekil 5)

8

ŞEKİL 5 300 mbar gaz giriş basıncı üzerindeki yüksek tüketim kapasitelerinde regülatör öncesi elle açılabilen ani kapama vanasının kullanılması ve ani kapama vanasının küçük basınç değişikliklerinde sık sık gaz yolunun kapatılmasını önlemek amacı ile fazla basıncı tahliye eden emniyet ventilinin kullanılması zorunludur. Regülatör ani kapama vanası, diğer bir deyişle regülatör emniyet vanası, hattın debisine göre bazen regülatörle birlikte kombine, bazen de ayrı bir emniyet vanası şeklindedir. Bu emniyet vanaları basınç düşürme hattında regülatör öncesine monte edilirler. Bir kontrol hattı vasıtasıyla regülatör sonrası basıncı duyan bu vanalar, set değerinden daha yüksek basınçlarda devreye girer ve hattan gaz geçişini keser. Bütün emniyet cihazlarında olduğu gibi bu ani kesme vanaları da kapandığında vananın kapanmasına neden olan durum ortadan kaldırıldıktan sonra vana manuel olarak yeniden devreye konmalıdır. Bu vanaların otomatik olarak devreye girmeleri söz konusu değildir. • Regülatör vent vanası, regülatör sonrasında kullanılır. (Bkz. Şekil 6) Bu ekipmanın fonksiyonu

regülatörün kapanması sırasında meydana gelecek çok düşük orandaki basınç artışları sırasında açılarak gazı egzost etmesidir. Bu nedenle bu cihazlar regülatör ayar basıncının hemen üzerinde bir değere ayarlanır. Böylece emniyet vanasının gereksiz yere devreye girerek hattı kapatması da önlenir. Bu ekipmanla gaz atmosfere egzost edileceğinden gazın yerden en az 3 mt. yükseğe egzost edilmesi ve bu alanın gazın birikmemesini sağlayacak iyi havalandırılan bir yer olmasına dikkat edilmesi gerekir. Ayrıca bu boşaltma hattı için kullanılacak borunun, egzost edilecek gaz kapasitesini karşılayacak çapta olmasına dikkat edilmelidir.

9

ŞEKİL 6

• Solenoid vanalar (Bkz. Şekil 7) gaz yolu armatürlerinin en önemli ekipmanıdır. Kapasite ne olursa olsun tüm brülörlerde mutlaka biri emniyet, biri çalışma olmak üzere çift solenoid vana bulunmalıdır. TSE Standartı 350 kW kapasitenin altında tek magnet ventil, bu kapasitenin üzerinde çift magnet ventil kullanma zorunluluğu getirmektedir. Ancak yabancı normlar, kapasite ne olursa olsun, emniyet açısından çift magnet ventili zorunlu kılar. Zira solenoid vananın fonksiyon yapmaması halinde gaz, brülör çalışmaz iken de kazanın içine gaz dolacaktır. Brülör start komutunu alınca da, kazanın içi gazla dolu olduğu için patlama meydana gelecektir. Bu sebeple 1200 kW üzerinde brülörlerde ‘’solenoid vana gaz sızdırmazlık sistemi’’ konulması zorunludur. (Bkz. Şekil 8) Buhar kazanlarında ise kapasite küçük de olsa konulması zorunludur. Sistemde iki emniyet vanası arasında bağlantı, diyafram pompası ve programcı kontrollör bulunmaktadır. Brülör start komutu almasını müteakip, iki emniyet vanası da kapanır ve iki vananın arasındaki test bölgesine ilave 20 mbar basınç verilir. Kontrollör 26 saniye bekler, basınçta herhangi bir düşme yoksa sarı ışık yanar ve brülörün çalışmasına izin verir. Eğer basınçta düşme varsa, solenoid vanada kaçak vardır ve brülör kilitlenir, çalışmaya devam etmez.

10

ŞEKİL 7 • Presostadlar: Brülörü düşük veya yüksek basınca karşı koruyan emniyet ekipmanlarıdır. Tüm gaz

brülörlerinde düşük basınca karşı min. yüksek basınca karşı max. gaz presostadı bulunması zorunludur.

ŞEKİL 8

11

Konvansiyonel Gaz Brülörünün Çalışması : Brülör motoru çalış komutunu alınca, fan hava beslemesine başlar. Brülör beyninden komut alan servomotor, hava damperini, maksimum kapasitedeki oranda açar. Brülör belirlenen süre ön süpürme yapar. Ön süpürme emniyet amacıyla, her kapasitede ve tüm uygulamalarda mutlaka yapılmaktadır. Ön süpürmenin hitamında, servomotor hava klapesini yavaşça kapar ve başlangıç pozisyonuna gelir. Ateşleme trafosu aktive edilir. Ateşleme elektrotlarında kıvılcım meydana gelir. Gaz solenoid vanaları açılır, gaz klapesi sadece alev teşekkülü için gerekli miktarda gaz geçişini sağlar. Yanma kafasından geçen gaz, fandan gelen hava ile birleşir ve alev teşekkül eder. Meydana gelen alev, bir alev detektörü vasıtasıyla sürekli izlenir. Eğer alev düzensizliği vs. nedenlerle alev sönerse ya tekrar yanma için sistem ateşlenecek ya da emniyet zamanı sonunda yakıtın püskürtülmesi önlenecektir. Brülör ekipmanlarından herhangi birinde oluşacak arıza nedeniyle alev istenilen şekilde oluşamazsa, kontrol cihazı devreyi otomatik olarak keserek brülörün çalışmasını önleyecek ve arıza kilitenmesi olacaktır. Arıza kilitlenmesi durumunda kontrol cihazı üzerindeki ikaz ışığı yanacaktır. Arızalı brülörün, operasyona tüm kontroller yapılmadan tekrar dönmesini önlemek için, elle resetlemeli bir butonla kontrol cihazını devreye almak mümkündür. Brülör tam kapasiteye geçmesi için servomotor hava damperini ve buna bağlı olarak gaz kelebek vanasını simultane olarak açar. (Bkz. Şekil 9)

ŞEKİL 9

12

Servomotor ve kam düzeneği, brülörün tüm çalışma aralığında hava ve gaz karışım oranını sabit kılar. Böylelikle tüm kapasite aralığında iyi yanma temin edilmiş olur. Servomotor dişli kutusu gibi çalışır ve kamı çevirir. Kam sistemine hava ve yakıt klapeleri bağlıdır. Brülör namlusundan çıkan gaz-hava karışımının hızı; karışımın alev yayılma hızından biraz yüksek olmalıdır. Bu nedenle karışım hücresi dikkatle projelendirilir. Hava - yakıt karışımına yeterli türbülans vermek için karışım hücresinde üzerinde yarıklar olan türbülatör bulunur. Amaç yanan elemanlar ile oksijenin karşılaşma ihtimalini artırmaktır. Türbülansın iyi sağlanması uygun alev geometrisi ve verimli yanma için ön koşuldur. Brülörde gaz basıncını kontrol altında tutmak amacıyla min. ve max. gaz basınç şalteri vardır. Yetersiz gaz beslemesinde, gaz basıncı düşer, min. gaz basınç şalteri devreye girer ve brülörü durdurur. Regülatörde bir arıza sebebiyle, gaz basıncının yükselmesi halinde de max. gaz presostatı devreyi keserek brülörü durdurur. Bütün bu kontrol sistemi otomatiktir. Brülörün bütün bu çalışmasını harmoni içinde sağlayan brülör beynidir. Yakıt cinsine göre, kullanılan teknoloji ile brülör beyinleri de değişiklik gösterir. Alev Kontrol Cihazları : Gaz Brülörlerinde, alev kontrol cihazı olarak, ionizasyon detektörü veya Ultra viyole Alev Sensörü kullanılır. Ionizasyon elektrodu, alevdeki ionize gazların Alternatif Akım düzenleme özelliğine dayanmaktadır. Ionizasyon elektrodu, ateşleme elektrodlarının alevi ateşlediği noktayı kesecek şekilde yerleştirilmelidir. Böylelikle ionizasyon elektroduyla toprak arasındaki devre tamamlanmış olur. Topraklama, genellikle brülör gövdesinde olmaktadır. Ionizasyon çubukları daha çok ufak kapasiteli brülörlerde kullanılmaktadır. Ultra viyole alev sensörü, alevin yaydığı ultra viyole radyasyonuna duyarlı, ışığa veya infrared radyasyona duyarsızdır. Böylelikle kızgın refraktörden ya da şiddetli ışık kaynaklarından etkilenmezler. Alev sensörü içi gazla doldurulmuş bir tüp şeklindedir. U.V ışınları sensörün katoduna çarpınca, anoda doğru akarak içinde bulundukları gazı iyonize ederler. Böylece gaz, terminallere voltaj verildiği sürece akımı geçirecektir. Sensörün, karşıdaki ya da yanlardaki diğer brülörlerden etki almaması için, alevin tam dibine bakacak şekilde yerleştirilmesi gerekmektedir. Alevin sağlıklı denetimi her şeyden önce sensörün doğru pozisyonda yerleştirilmesine bağlıdır. 24 saat non-stop çalışan brülörlerde veya TRD 604’e göre operatörsüz çalışma istenen brülörde ‘’self-checking U.V. alev sensörü’’ kullanılması zorunludur. Sensörün üzerinde bir perde vardır ve sürekli alev var - alev yok sinyali verir. Böylelikle sensörün kendisinin aşırı U.V. ışınlarına maruz kalıp, istenmeyen bir durum olan, alev yokken bile ‘’alev var’’ sinyali vermesi önlenmiş olur. Alev kontrol cihazları, brülör işletim sistemine bağlı olarak çalışırlar. Bu sistem brülörleri sensörden gelen sinyale göre çalıştırır ya da durdurur. Durdurma ve çalıştırma işlevleri gaz güvenlik standartlarının öngördüğü düzende, güvenli bir işletimi sağlayacak şekilde gerçekleştirilmiş olur.

13

Dijital Yakma Teknolojisi ile Gaz Brülörlerinin Çalışması : Konvansiyonel gaz brülörlerinde, brülör beynine bağlı çalışan servomotor sistemi mekanik kam sistemi ile, yakıt ve hava klapelerine bağlıdır. Dijital yakma teknolojisinde ise, yakıt-hava ayar kontrolü, hiçbir mekanik kam veya kol bağlantıları olmadan elektronik yapılmaktadır. Sistemde brülör beyninin yerini alan çok fonksiyonlu yanma yöneticisi vardır. Servomotorun yerine yakıt ve hava için ayrı adım motorları vardır. Adım motorları, kendi aralarında ve yanma yöneticisine bus bağlantısı ile bağlıdır. Bu sayede sürekli bilgi gidişi ve dönüşü olabilmekte ve kontrol ünitesinden dijital olarak izlenebilmektedir.

14

Dijital Yakma Teknolojisinin Avantajları Şu Şekilde Sıralanabilir: Verimlilik: Brülörün tüm yük aralığındaki hava ve yakıt karışım değerleri dijital olarak programlanır. Her yakıt için ayrı, hava için ayrı adım motorunun bulunması hassas yanma parametrelerinin set edilmesine imkan sağlar. Adım motorları 0.1º hassasiyetle dönebilen elektromanyetik motorlardır. Emniyet ve Güveninirlik: Yanma parametrelerin hatalı girişine sistem izin vermez. Dolayısıyla hatalı ayarların yol açabileceği istenmeyen durumlar ortaya çıkamaz. Solenoid vana gaz sızdırmazlık emniyet sistemi, sisteme entegredir. Yanma Yöneticisinin kapsamlı fonksiyonları daha güvenli olanaklar sunar. Örneğin kazanın ilk çalıştırılmasında, süreli zamanda yükleme yapılabilmekte, böylelikle kazan gerilimleri minimize edilmektedir. Rahat Kullanım: Brülörün dijital ekran ünitesinden brülörün tüm çalışması diagnostik olarak izlenebilinir. Tüm operasyon bilgilerine ulaşılabilinir ve çalışma komutları verilebilinir. Ayrı data hafızası ile arıza ve/veya hatalar sistemde kaydedilir. Böylece oluşmuş hataları diagnostik kodu ile birlikte izlemek mümkündür. Emisyon Değerleri: Verimli yanmanın neticesi olarak yanmamış C veya CO emisyonu minumum düzeydedir. Emisyon değerleri kontrol altına alınabilmektedir. Veri İzlenebilme: Dijital iletişim ağı ile bilgisayara ve/veya otomasyon sistemine bağlantı imkanı vardır. Her yakıt için ayrı adım motoru vardır. Adım motorlarının kendi aralarında ve yanma yöneticisi ile Bus ile bağlantılı olması her yakıt için ayrı data bilgisini depolama imkanı tanır. Değişik Bus bağlantıları ile bir çok parametre taşınabilmekte, en önemlisi verim değerleri sürekli izlenebilmektedir. Oksijen Kontrol Sistemi: Bacaya konan oksijen sensörü ile, yanma sonucu açığa çıkan baca gazındaki fazla oksijen miktarı ölçülür. Tüm yük aralığında işletmeye alma sırasında ayarlanmış olan oksijen set değeri ile karşılaştırılır. Dijital sistemlerde brülörün tüm ayar ve kontrol elemanlarının; adım motorları, yanma yöneticisi, programlama ünitesi vs. Bus bağlantısı ile haberleşmesi sayesinde anlık bilgi gidiş ve dönüşü vardır. Bu sayede adım motorlarının anlık konum bilgisi alınır ve düzeltmesini yapar. Tüm elemanların bu haberleşme alt yapısına sahip olması, oksijen değerini set edilen ideal değerlerde anlık tutması mümkün olabilmektedir. Frekans Kontrol sistemi: Dijital Sistem’in sunduğu imkan ile brülöre frekans konvertörünün bağlanabilmesi hem daha güvenli, hem de daha hassastır. Motor devir hızı, brülörün çalışma kapasitesine bağlı olarak anlık değişmektedir. Fan motorunun elektrik sarfiyatında önemli tasarruf elde edilmesinin yanı sıra, brülör gürültüsünün de azalması ilave avantaj sağlamaktadır. BRÜLÖRLERİN ÇALIŞMA ŞEKLİ: Çalışma şekline göre brülörler üç ana grupta toplanabilinir. Tek Kademeli Brülörler:

15

Max kapasite, yanma hücresine veya prosese göre bir defa ayarlanarak, sürekli aynı miktarda yakıtın yakılması sağlanmaktadır. Tek Kademeli brülörler genelde domestik uygulamalarda olur ve max. kapasite 150 kW olmalıdır. İki Kademe veya Kaymalı İki Kademe Brülörler: Bu tipler otomatik kumandalı olarak imal edilmekte olup, kazan veya prosesten çekilecek ısı yüküne bağlı olarak küçük veya büyük yük konumuna uygun kapasitede hizmet verirler. Oransal Brülörler: Kademesiz ayarlı brülörlerdir. Bu tip brülörler özellikle tesisten çekilen ısı yükünün, sürekli değişken olması halinde ve yakma kapasitesi arasında kalan, birden fazla pik değerine isabet eden miktarda, yakıt yakılmak istendiğinde tercih edilmektedir. 2000 kW kapasitenin üstündeki tüm brülörlerin oransal olmasında enerji tasarrufu açısından büyük fayda vardır. Ancak küçük kapasiteli brülörler de, çekilen ısı yükü sürekli değişken ise oransal brülör tercih edilmelidir. Dijital brülörlerde oransal kontrol modülü, yanma yöneticisinin bünyesine dahil edilebilmektedir. BRÜLÖR SEÇİMİ: (Bkz. Tablo 1) Sağlıklı bir brülör seçimi yapılabilmesi için aşağıda belirtilen teknik donenin belirlenmiş olması gerekmektedir. Kazan Bilgisi:

• Kazan Kapasitesi • Isıtılacak Akışkan - Sıcaklık / basınç • Besi Suyu Sıcaklığı • Kazan Karşı Basıncı • Kazan Külhan Boyu • Kazan Külhan Çapı • Kazan Verimi

Genel Bilgiler:

• Elektrik Beslemesi • Ortam Havasının min. ve max. Sıcaklığı • Yanma Havası Sıcaklığı • Rakım

16

ÖRNEKTİR

BRÜLÖR SEÇİMİ İÇİN TEKNİK DATA BİLGİ FÖYÜ

KAZAN BİLGİSİ: Kapasite 1100 kW Buhar Basıncı - Besi Suyu Sıcaklığı - Sıcak Su Sıcaklığı Max. 120°C Karşı Basınç 8,0 mbar Verim %91 Yanma Hücresi Çapı 650 mm Yanma Hücresi Boyu 2000 mm Ekonomizer Karşı Basıncı -

GENEL BİLGİ: Voltaj 380 V Kontrol Voltajı 220 V Frekans 50 Hz Rakım 500 mt Min. Ortam Sıcaklığı 10°C Max. Ortam Sıcaklığı 25°C Yanma Havası Sıcaklığı 20°C

YAKIT BİLGİSİ: Gaz Tipi Propan Alt Isıl Değer 25.89 kwh/Nm3 Izolasyon Vanasındaki Gaz Basıncı 100 mbar

Gaz Tipi Doğal Gaz Alt Isıl Değer 8,59 kwh/Nm3 Izolasyon Vanasındaki Gaz Basıncı 150 mbar

Tablo 1 Yakıt Bilgileri:

• Yakıtın Isıl Değeri • Manuel İzolasyon Vanasında Gaz Giriş Basıncı

Seçilen örnekte Kazan Kapasitesi: 1100 kW Kazan Verimi : %91 1100 kW

17

İstenen Brülör Kapasitesi: ----------- = 1209 kW 0.91 Brülör seçimine geçmeden evvel, 1209 kW’da alev boyu ve çapı kontrol edilmelidir. Bu değerler külhan boy ve çapından küçük olmalıdır. Aksi takdirde, alev külhanı yorar veya kazan arka kapağına çarpar, bu da bir çok problem yaratacağından istenmeyen bir durumdur. (Bkz. Tablo 2) Her brülör imalatçısının, kazanın karşı basınçlarına göre belirlenmiş kapasite eğrileri vardır. Brülör tipi bu eğrilerden belirlenir. Gaz giriş basıncına bağlı olarak, gaz yolu armatür çapı belirlenir. Brülör hem doğal gaz, hem L.P.G yakacak ise, doğal gazın ısıl değerinin daha düşük olması sebebiyle, gaz yolu çapı doğal gaza göre seçilmelidir.

BRÜLÖR KAPASİTESİNE BAĞLI ALEV BOY VE ÇAP EĞRİSİ

18

Tablo 2

ÇİFT YAKIT BRÜLÖRLERİ: Çift Yakıt Brülörleri, yakıtı yedeklemek amacıyla min. 2 ayrı yakıtı da yakabilen brülörlerdir. Çift yakıt brülörleri çift gaz veya gaz + sıvı yakıt olabilmektedir. Çift Yakıt - Çift Gaz Yakan Brülörler: Bu tip brülörler, iki ayrı tip gazı, brülörde hiç bir değişiklik ve hiç servis gerektirmeden yakabilirler. Sanayide çoğunlukla doğal gaz + L.P.G veya biogaz uygulamalarında görülür.

19

Doğal gazı kesintili tarife ile alan sanayiciler, ikinci bir yakıt olarak L.P.G ile yedeklerler. Brülörde çift gaz yolu hattı vardır. Kontrol panosunda iki ayrı gaz için seçici şalter mevcuttur. Hangi gaz yakıt olarak seçilecekse şalter o konuma getirilir ve otomatik olarak seçilen gazın solenoidleri açılarak brülör çalışmaya başlar. Arıtma sisteminden çıkan bio-gaz çoğunlukla yetersiz veya düzensiz debi veya basınçta brülöre gelir. Biogaz brülörlerinin de ikinci bir gazla veya sıvı yakıtla yedeklenmesinde fayda vardır. Dijital brülörlerde iki ayrı gazı aynı zamanda karıştırılarak yakılması mümkündür. Çift Yakıt - Gaz + Sıvı Yakıt Yakan Brülörler: (Bkz. Şekil 10) Bu tip brülör gaz + motorin veya gaz + fuel oil yakan brülörlerdir. Gaz kesintisiz tarife ile alınıyorsa ve ikinci yakıt sadece arızi hallerde kullanılacaksa, yatırım maliyeti düşük olması sebebiyle gaz + motorin brülörleri tercih edilmelidir. Ancak, gaz kesintili tarife ile alınıyorsa ve belirli bir süre sıvı yakıt mecburi olarak kullanılacaksa, yatırım maliyeti yüksek de olsa gaz + fuel oil brülörü tercih edilmelidir.

20

ŞEKİL 10 Çift yakıt brülörlerinde, yakıtın dolaştığı güzergah tamamıyla ayrıdır. Sıvı yakıt, pompadan ve sıvı yakıt solenoidlerinden geçer. Yakıtın cinsine göre meme de basınçla pulverize olur. Dolayısıyla sıvı yakıtın brülörü kirletmesi veya performansını düşürmesi söz konusu değildir. Bütün dünyada bilhassa endüstride çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Değişken yakıt fiyatları karşısında sanayiciye esneklik sağlamaktadır. Her iki yakıt için de panoda seçici anahtar vardır. Brülörün her iki yakıta da uyumlu tek bir brülör beyni ve alev sensörü vardır. Dijital brülörlerde her yakıt için ayrı adım motorları vardır. Çok Yakıtlı Brülörler: Büyük kapasiteli olan bu tiplerde, gaz, sıvı yakıt ve kömür tozu, üç yakıt yakılabilmektedir. Özellikle kireç ve çimento sektöründe kullanılmaktadır.