MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ
ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ MAKĠNA FAKÜLTESĠ
BĠTĠRME TASARIM PROJESĠ
HAZĠRAN 2011
ÇĠMENTO SANAYĠNDE ATIK ISIDAN YARARLANARAK
ELEKTRĠK ÜRETEN SĠSTEM TASARIMI
DanıĢman: Prof. Dr. Taner DERBENTLĠ
Hazırlayanlar
030060137 Yavuz Orkun DAYANDAÇ
030070097 Mehmet Uğur YALDIZ
Hazırlayanlar
030060137 Yavuz Orkun DAYANDAÇ
030070097 Mehmet Uğur YALDIZ
iii
v
ÖNSÖZ
Ġstanbul Teknik Üniversite Makina Mühendisliği Bölümü Lisans Bitirme Tezi olarak
hazırlanan bu çalıĢmada, çimento tesislerinde açığa çıkan atık ısıdan yararlanma
yöntemleri üzerinde durulmuĢ, seçilen örnek bir çimento fabrikasından alınan veriler
ile atık ısı kullanılarak elektrik üreten bir çevrimin mühendislik açıdan incelenmesi
yapılmıĢ ve ekonomik kazanımları ortaya konmuĢtur.
Bu çalıĢmada emeği geçen ve tezimizin Ģekillenmesinde bize sabırla yol gösteren tez
danıĢmanımız Sayın Prof. Dr. Taner Derbentli‟ye, çimento fabrikaları ve üretim
prosesleri ile ilgili bilgi paylaĢımında bulunan Türkiye Çimento Müstahsilleri
Birliği‟ne, teknik gezi kapsamında ziyaretimiz esnasında bilgi ve deneyimlerini
bizden esirgemeyen Çanakkkale Akçansa Çimento fabrikası yönetici, mühendis ve
teknisyenlerine, özellikle de Fatih GüneĢ ve Fethi Bey‟e teĢekkürlerimizi sunarız.
Mayıs 2011
Y. Orkun Dayandaç
M. Uğur Yaldız
vi
vii
ĠÇĠNDEKĠLER
Sayfa
ÖNSÖZ ........................................................................................................................ v
ĠÇĠNDEKĠLER ........................................................................................................ vii KISALTMALAR ...................................................................................................... ix ÇĠZELGE LĠSTESĠ .................................................................................................. xi
ġEKĠL LĠSTESĠ ...................................................................................................... xiii ÖZET ......................................................................................................................... xv SUMMARY ............................................................................................................ xvii 1. GĠRĠġ .................................................................................................................. 1
1.1 Tasarlanan Projenin Amacı .......................................................................... 1 1.2 Tasarım Probleminin Sınırları ...................................................................... 1
1.3 Literatür Özeti .............................................................................................. 2 1.3.1 Çimento üretimi ....................................................................................... 2 1.3.2 Çimento fabrikalarında atık ısıdan enerji üretimi .................................. 13
2. TASARIM SEÇENEKLERĠ VE SEÇĠM KRĠTERLERĠ ............................ 17 2.1 Farklı Çözüm Önerileri .............................................................................. 17
2.2 Uygun Seçim Kriterleri ile Optimum Çözüm ............................................ 20 2.3 Seçilen Tasarımın Üstünlükleri .................................................................. 21
3. ATIK ISI KAZANLARININ TASARIMI ..................................................... 23 3.1 Ön Tasarım AĢaması .................................................................................. 23
3.1.1 Kazanların iĢ akıĢkanı düzenine göre sınıflandırılması ......................... 24 3.1.2 AkıĢkan akıĢ yönünün belirlenmesi ....................................................... 25
3.1.3 IĢınım ve taĢınım .................................................................................... 26 3.1.4 Boru eksenlerinin seçimi ........................................................................ 26 3.1.5 Yalın boru ve kanatçıklı boru karĢılaĢtırılması ...................................... 28
3.2 Kazan Elemanları ....................................................................................... 29 3.2.1 Kızdırıcı.................................................................................................. 29
3.2.2 BuharlaĢtırıcı .......................................................................................... 29 3.2.3 Ekonomizör ............................................................................................ 30
3.3 Termodinamik Hesaplar ............................................................................. 30 3.3.1 BuharlaĢtırıcı „pinch‟ yaklaĢımı ............................................................. 31 3.3.2 Ekonomizör su yaklaĢım sıcaklığı ......................................................... 34
3.3.3 Kızdırıcı çıkıĢı sıcaklık dengelenmesi ................................................... 34
3.3.4 Blöf miktarı ............................................................................................ 34
3.4 Boru Et Kalınlıklarının Belirlenmesi ......................................................... 46 3.5 Kazan Borularının Dizilimi ........................................................................ 48 3.6 Atık Isı Kazanlarının Otomatik Kontrolü .................................................. 49 3.7 TaĢınım Katsayılarının Bulunması ............................................................. 50 3.8 Boru Ġçi Basınç DüĢümü ............................................................................ 52 3.9 Boru Duvar Sıcaklığının Hesabı ................................................................ 53
viii
3.10 Logaritmik Sıcaklık Farklarının Bulunması ............................................... 54
3.11 Toplam Isı GeçiĢ Katsayılarının Belirlenmesi .......................................... 56 3.12 Buhar Domu ve Boyutlandırılması ............................................................ 78
4. BUHAR ÇEVRĠMĠ .......................................................................................... 83 4.1 Türbin ve Jeneratör Seçimi ........................................................................ 87 4.2 Kondenser Seçimi ...................................................................................... 89 4.3 Boru ve Pompa Seçimi ............................................................................... 90 4.4 Güvenlik ve Kontrol Elemanları .............................................................. 102 4.5 Acil Durum Senaryosu ............................................................................. 104
5. EKONOMĠK ANALĠZ .................................................................................. 107 5.1 Maliyet Analizi ......................................................................................... 107
5.1.1 Malzeme Maliyeti ................................................................................ 108 5.1.2 Kurulum Maliyeti ................................................................................. 110
5.2 Öngörülmeyen giderler ............................................................................ 111
5.3 Geri Ödeme Süresi ................................................................................... 111
SONUÇLAR ........................................................................................................... 113 KAYNAKLAR ........................................................................................................ 115 EKLER .................................................................................................................... 117
ix
KISALTMALAR
ASME American Society of Mechanical Engineering
Bldwn Blöf Oranı
LMTD Logaritmik Sıcaklık farkı
TCMB Türkiye Cumhuriyeti Merkez Bankası
TÇMB Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği
TEDAġ Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim ġirketi
TEMA Tubular Exchanger Manufacturers Associaton
x
xi
ÇĠZELGE LĠSTESĠ
Sayfa
Çizelge 1.1 : 2006 Yılı çimento üretimi çıktı değerleri ............................................... 7
Çizelge 1.2 : 2008-2009 yılları çimento sektörü elektrik enerjisi kullanımı ............ 12 Çizelge 3.1 : Kazan özelliklerinin belirlenmesi ......................................................... 24 Çizelge 3.2 : Atık ısı kazanları için seçilen ................................................................ 28 Çizelge 3.3 : ÇeĢitli gaz sıcaklıkları için “pinch” değerleri ....................................... 32 Çizelge 3.4 : ÇeĢitli gaz özelliklerinde K değerleri ................................................... 33
Çizelge 3.5 : Ön ısıtıcı çıkıĢı atık gaz bileĢenleri ...................................................... 36
Çizelge 3.6 : Ön ısıtıcı atık gazı giriĢ özellikleri ........................................................ 37
Çizelge 3.7 : Atık ısı kazanı tasarımı için yapılan ön kabuller .................................. 37 Çizelge 3.8 : Klinker soğutucu çıkıĢı atık gaz bileĢenleri .......................................... 41 Çizelge 3.9 : Klinker soğutucu atık gazı giriĢ özellikleri ........................................... 41 Çizelge 3.10 : Atık ısı kazanlarında kullanılan boru malzemeleri, standart kodları .. 45
Çizelge 3.11 : Ġzin verilen boru metal sıcaklıkları ..................................................... 46 Çizelge 3.12 : Sa-178 Grade A karbon çeliği özellikleri ........................................... 46
Çizelge 3.13 : Üreticiden alınan boru kalınlıkları ...................................................... 47 Çizelge 3.14 : Kazanlardaki akıĢkan hızları ............................................................... 54 Çizelge 4.1 : Türbin ve jeneratör değerleri ................................................................ 88
Çizelge 4.2 : Kondenser değerleri .............................................................................. 90 Çizelge 4.3 : Boru Çapları .......................................................................................... 91
Çizelge 4.4 : Çaplara göre hız değerleri ..................................................................... 92
Çizelge 4.5 : Reynolds değerleri ................................................................................ 93
Çizelge 4.6 : A borusu için kayıpların hesaplanması ................................................. 94 Çizelge 4.7 : B Borusu için kayıpların hesaplanması ................................................ 95 Çizelge 4.8 : Pompa motor güçleri ............................................................................. 96
Çizelge 4.9 : Pompa elektrik maliyetleri .................................................................... 97 Çizelge 4.10 : A grubu boru maliyeti ......................................................................... 98
Çizelge 4.11 : B grubu boru maliyeti ......................................................................... 99 Çizelge 4.12 : Yıllık toplam maliyetler .................................................................... 100 Çizelge 5.1 : ĠĢ Planı ................................................................................................ 107
Çizelge 5.2 : Ödeme Planı ........................................................................................ 107
xii
xiii
ġEKĠL LĠSTESĠ
Sayfa
ġekil 1.1 : Çimento üretim Ģeması .............................................................................. 2 ġekil 1.2 : 1926-2009 yılları Dünya çimento üretim miktarları ................................... 5 ġekil 1.3 : 1926 -2009 yılları arası çimento üretimi 1998 ABD Doları olarak değeri . 6
ġekil 1.4: 2010 yılı ülkelerin çimento üretimleri [mil. ton] ......................................... 6 ġekil 1.5 : 2005 yılı çimento üretiminden kaynaklı CO2 üretimi [ton x 1000] ........... 7 ġekil 1.6 : 1981-2005 yılları arası çimento üretiminden kaynaklı CO2 salımı ........... 8
ġekil 1.7 : Türkiye‟deki çimento tesisleri ................................................................... 9 ġekil 1.8 : 2005-2010 yılları arası Türkiye klinker üretimi ....................................... 10 ġekil 1.9 : 2005-2010 yılları arası Türkiye çimento üretimi ...................................... 10 ġekil 1.10 : Türkiye çimento ve klinker ithalat-ihracat verileri ................................. 11
ġekil 1.11 : 2000-2010 yılları arası çimento sektöründeki istihdam miktarı ............. 11
ġekil 1.12 : 1970-2005 yılları arası Türkiye CO2 grafiği ........................................... 12 ġekil 1.13 : Çimento fabrikalarında kütle – enerji akıĢ Ģeması .................................. 13 ġekil 2.1 : Basit buhar çevrimi ................................................................................... 18
ġekil 2.2 : Reküperatörlü buhar çevrimi .................................................................... 18 ġekil 2.3 : Ara buhar almalı buhar çevrimi ................................................................ 19
ġekil 2.4 : Hem ara buhar almalı, hem reküperatörlü buhar çevrimi ......................... 19 ġekil 3.1 : a) KarĢı akıĢ b-) Paralel akıĢ c-d) KarıĢık akıĢ gösterimleri .................... 25 ġekil 3.2 : a-)KarĢı akıĢ ve b-)Paralel akıĢtaki sıcaklık dağılımları ........................... 25
ġekil 3.3 : Yatay dizilimli atık ısı kazanı ................................................................... 27
ġekil 3.4 : Klinker soğutucu kazanı dikey boru ......................................................... 27
ġekil 3.5 : Çekiçsiz yatay borulu ön ısıtıcı kazanı ..................................................... 27 ġekil 3.6 : O-tipi buharlaĢtırıcı .................................................................................. 30
ġekil 3.7 : Kazan içi akıĢ Ģeması ................................................................................ 36 ġekil 3.8 : Ön ısıtıcı kazanı için sıcaklık farkları diyagramı ...................................... 37 ġekil 3.9 : Bilinen değerler ile çizilen akıĢ diyagramı ............................................... 38 ġekil 3.10 : Hesaplanan değerler ile birlikte çizilen akıĢ Ģeması ............................... 40
ġekil 3.11 : Klinker soğutucu atık kazanı sıcaklık farkları ........................................ 42 ġekil 3.12 : Klinker soğutucu atık ısı kazanı için çizilen akıĢ Ģeması........................ 44 ġekil 3.13 : Sıralı ve çapraz dizilimli borular ............................................................ 49 ġekil 3.14 : a) Tek giriĢli b-)Çift giriĢli c-) Üç giriĢli d-)Dört giriĢli dizilim ............ 60 ġekil 3.15 : Borular arası mesafeler ........................................................................... 61
ġekil 3.16 : Boru iç ve dıĢ çaplar, duvar dirençleri .................................................... 62 ġekil 3.17 : Borunun açılmıĢ biçimi ........................................................................... 63
ġekil 3.18 : Buhar domu ve elemanları ...................................................................... 79 ġekil 4.1 : Buharlı güç santralının yerleĢim düzeni ................................................... 85 ġekil 4.2 : GiriĢ basıncı – kuruluk derecesi iliĢkisi .................................................... 87 ġekil 4.3 : GiriĢ basıncı - çıkıĢ gücü iliĢkisi ............................................................... 87 ġekil 4.4 : Vana tertibatı........................................................................................... 105
xiv
xv
ÇĠMENTO SANAYĠNDE ATIK ISIDAN YARARLANARAK ELEKTRĠK
ÜRETEN SĠSTEM TASARIMI
ÖZET
Dünya üzerinde enerji fiyatları gün geçtikçe artma eğilimi göstermektedir. Enerji
maliyetlerinin artması ve çevre bilincinin geliĢmesi enerji verimliliği konusunun
önemini artırmıĢtır. Bunun yanında yoğun enerji tüketimi olan endüstri tesisleri,
rekabet güçlerini korumak için enerji tüketimlerini azaltma yöntemlerini araĢtırma
yoluna gitmiĢtir. Çimento üretimi en yoğun enerji tüketimi gerektiren proseslerden
biridir. Üretim sürecinin doğası gereği çok yüksek sıcaklıklara çıkılmakta ve büyük
miktarlarda üretim tonajlarına ulaĢılmaktadır. Bu durum, çimento üretiminin
ardından ortaya çıkan yüksek sıcaklığa sahip baca gazlarının atık ısılarından
yararlanılarak elektrik üretilmesi olanağı sunmaktadır. Bu potansiyel devreye
sokularak tesisin girdi maliyetlerinde önemli düĢüĢler sağlanabilmesi mümkündür.
Türkiye‟deki eğilimler göz önüne alınarak, 20 yıllık bir projeksiyonla çimento sanayi
kojenerasyon sistemleri kurulumu için ülkemizden 500 milyon dolar döviz çıkıĢı
olacağı öngörülmektedir. Bu tez ile, bu türden atık ısı geri kazanım projelerinin yerli
imkanlarla yapılabilirliği konusunda ıĢık tutulmak istenmiĢtir. Atık ısıdan yararlanma
yöntemleri karĢılaĢtırılmıĢ, incelenmiĢ ve Kayseri Çimsa Çimento fabrikası özelinde,
bir atık ısı geri kazanım tesisinin mühendislik tasarımı yapılmıĢtır. Bu tesis ile
klinker üretim hattı soğutma çıkıĢlarına ve ön ısıtıcı çıkıĢlarına yerleĢtirilecek atık ısı
kazanları aracılığıyla, klinker soğutmadan çıkan 290-300 ºC sıcaklığındaki gaz 219
ºC ‟ye, ön ısıtıcı tarafında ise 290-300 ºC deki sıcak gaz 218 ºC seviyelerine
düĢerken, 270 ºC sıcaklıkta ve 1 MPa basınçta buhar üretilecektir. Üretilen buhar,
boru hatlarıyla toplanıp 4 MW gücündeki türbine gönderilip buradan elektrik elde
edilecektir. Yapılan çalıĢma bu tür bir sistemin maliyetinin 10827328 TL olduğunu
ve kendini 4.28 yılda geri ödediğini göstermektedir.
xvi
xvii
DESIGN OF A POWER PLANT PRODUCING ELECTRICITY FROM
WASTE HEAT IN THE CEMENT INDUSTRY
SUMMARY
The trend of energy prices in the world is to increase steadily. The increasing costs of
energy and concern about the environment has made energy efficiency more
important. Besides this, energy intensive industries have started searching for ways
of decreasing the energy consumption so that they can compete. Cement production
is one of the most energy intensive processes. Due to the nature of the production
process very high temperatures are reached and the production quantity is high. This
provides an oppurtunity to utilize the heat available in the high temperature gases
leaving the process to produce electricity. It is possible to decrease the fuel costs by
using this potential. A 20 year projection for Turkey shows that by building
cogeneration plants in the cement industry 500 million USD may be saved. This
study aims to examine the feasibility of designing such a waste heat recovery project
by local means. A literature research was first made for the waste heat recovery
methods, then an engineering design for a power production system was made for the
Kayseri Çimsa cement production plant. The system consists of two waste heat
boilers placed at the exit of clinker cooler and preheater where the temperature is
between 290-300 oC. Waste heat boilers produce steam at 1 Mpa and 270
oC with a
sufficient mass flow rate to produce 4MW in a turbogenerator set. The study
conducted shows that such a system costs approximately 10827328 TL and is
expected to pay itself back in 4.28 years.
xviii
1
1.GĠRĠġ
Çimento sanayinde enerji tüketimi yüksektir. 2011 yılı itibari ile Türkiye‟de faaliyet
gösteren 48 adet çimento üretim tesisi bulunmaktadır. Bu fabrikaların toplam yıllık
kapasitesi 103 milyon tona ulaĢmıĢtır, [1]. Ortalama olarak bir ton çimento üretimi
sırasında 4 GJ enerji harcanmaktadır. Bu sanayide tüketilen enerji miktarı, toplam
sanayi tüketiminin %19‟unu oluĢturmaktadır, [2]. Çimento üretim maliyetleri içinde
enerjinin payı %55‟i bulmaktadır ve bu oran sanayi tesisleri arasındaki en yüksek
oranlardan biridir, [3]. Bu nedenle değiĢik enerji tasarruf yöntemleri
geliĢtirilmektedir. En yaygın kullanım alanı bulan uygulama, atık gaz ısılarından
yararlanarak elektrik üretilmesi uygulamasıdır.
1.1Tasarlanan Projenin Amacı
Bu projede çimento üretim proseslerinde oluĢan yaklaĢık 300 ºC‟deki yüksek debili
baca gazlardan atık ısı kazanlarında buhar üretmek ve bu buharı, elektrik üretiminde
kullanmak amaçlanmıĢtır.
1.2Tasarım Probleminin Sınırları
Tasarım kriterinin sınırları arasında ilk noktada üretilen buharın kalitesi gelmektedir.
Bu kısıt üretilen buharın boyler çıkıĢ değerleri ve türbin spesifikasyonları ile ilgilidir.
Bu kısıt konusunda yapılan çalıĢmalar tezin ileriki bölümlerinde ayrıntılı olarak ele
alınacaktır.
Tasarım konusundaki ikinci kısıt ise atık gazların boyler çıkıĢı sıcaklık değerleridir.
Bu kısıtı proje açısından bu kadar değerli kılan husular ise; 1) Çok düĢük sıcaklıklara
düĢüldüğüne dumanın içinde bulunan suyun yoğuĢması ve asit oluĢturması ki borular
üzerinde ciddi korozyonlara sebep olmaktadır, 2) Baca gazının çimento üretiminin
diğer operasyonlarında madde kurutmak için kullanılıyor olmasıdır.
2
1.3 Literatür Özeti
Çimento üretim aĢamaları, çimento üretiminin Dünya ekonomisi ve Türkiye
ekonomisine yansımları, çimento sanayindeki enerji tüketimleri, emisyon oranları ve
atık ısıdan enerji üretimi ilgili aĢağıda sunulan literatür çalıĢması yapılmıĢtır.
1.3.1 Çimento üretimi
Çimento üretim prosesi Ģekil 1.1‟de verildiği gibidir.
ġekil 1.1 : Çimento üretim Ģeması [4]
Kırıcı
Ocaklardan gelen hammadde boyutları 25mm dolaylarındaki boyutlara indirilerek
malzemenin homojenliği geliĢtirilir. Hammaddedeki nem oranına ve sertliğine bağlı
olmak üzere çekiçli, çarpmalı veya çeneli kırıcı türlerinden birisi seçilir. Orta
sertlikte malzemelerin kırımı için ton baĢına 1 kWh elektrik tüketilir.
3
Harmanlayıcı
Çimento fabrikalarında içinde bir harmanlayıcı sistemi bulunan kireçtaĢı depolama
silosu bulunur. Harmanlama elemanı, yüksek kaliteli kireçtaĢı ile düĢük kaliteli
materyali karıĢtırarak, besleme sistemine homojen karıĢım iletilmesini sağlar.
Böylece, düĢük kaliteli hammadde de dolaĢıma sokularak tasarruf elde edilmiĢ olur.
Kırılan kireçtaĢı harmanlayıcıya gönderilerek bire on oranında malzeme karıĢmasını
sağlar.
Farin değirmeni
Homojenizasyon stokholünden gelen ara mamuller konveyör bantlar aracılığıyla
farin değirmenine aktarılır. Günümüzde kullanılan farin değirmenleri bilyeli ve dikey
valsli olmak üzere iki çeĢittir. Dikey valsli değirmenler yaklaĢık %35 dolayında daha
az enerji tüketmesi, daha az yer kaplaması gibi özelliklerinden dolayı bilyeli
değirmenlerin yerini almaya baĢlamıĢtır. Farin değirmeninin içi ön ısıtıcıdan çıkan
bir miktar hava ile ısıtılarak malzemenin nemi alınır. Seperatörden geçecek inceliğe
ulaĢmıĢ malzemeler duruma göre farin stokholüne vaya direk siklonlara
gönderilirken, geçemeyen malzemeler geri besleme ile değirmene tekrar nakil
edilirler.
Sürekli karıĢtırma silosu
Stoklanma iĢleminin yanı sıra hammaddenin harmanlanması, ürün kalitesindeki
oynamaların azaltılması ve daha homojenize bir ürün elde edilebilmesini sağlar. Bu
silo planlanan tesis kapasitesini 2 gün boyunca besleyebilecek büyüklükte
seçilmelidir. Ardından karıĢım fırına gönderilmeden önce ısıtma ve kalsinasyon
iĢlemlerinden geçeceği Ön-ısıtma siklon bölümüne gönderilir.
Kömür hazırlama
AkıĢkan yataklı sistemlerde kömürün püskürtülmesini sağlamak ve böylece verimi
yükseltmek için kömür değirmenlerde öğüttürülerek toz haline getirilir. Bu iĢlem
sırasında siklonlardan gelen sıcak hava ile kömür nemden arındırılır.
4
Kömür değirmeni
Tesise beslenen kömür, dikey bilyalı değirmende gerekli inceliğe ve gerekli tane
boyutuna düĢürülür. Kömür öğütücüsünün kapasitesi, günlük üretilecek klinker
miktarı ile kömürün garanti edilen kalorifik değeri göz önüne alınarak seçilir.
UfalanmıĢ kömür pnömatik olarak kömür kovalarına aktarılır. Bu aĢamada
soğutucudan gelen sıcak hava kömürü ısıtır, böylece kömür neminden arındırılır ve
yanmaya hazır hale getirilir.
Ön ısıtıcı (Siklon)
Ön ısıtıcıların kullanıldığı sistem (kuru sistem) yaĢ sisteme göre % 10 dolayında
yakıt tasarrufu sağladığı için ön ısıtıcı ünitesi kullanımı yaygınlaĢmıĢtır.
Soğutucudan gelen üçüncül hava ve döner fırından gelen kirli hava (flue gases)
sayesinde 800 °C‟de kalması sağlanır. Ön ısıtıcıdaki maddeler kalsinasyon iĢlemini
tamamlaması ve klinkere dönüĢmesi için döner fırına gönderilir.
Döner fırın
Ön-ısıtıcı bölümünde ısıtılarak kalsinasyon iĢlemi baĢlatılan hammadde, uzun döner
fırınlara aktarılır ve burada ısıtılmaya devam edilir. Hammadde kalitesi ve iĢlem
koĢulları dikkate alınarak, fırının dönme hızı dakikada 3 ile 5 devir/dakika seçilebilir.
Kalsinasyon iĢleminde, CaCO3 CaO‟ya dönüĢür ve bu sırada büyük miktarlarda CO2
gazı açığa çıkar. Her ton klinker üretimi için 0.85 ton civarında karbondioksit
çevreye salınır. Fırının içindeki sıcaklık 1400 °C mertebesindedir.
Klinker soğutucu
Fırından klinker olarak 1100 °C‟de çıkan mamül özelliklerini muhafaza edebilmek
için hızlı bir soğutma iĢlemine tabi tutulur. Soğutma iĢlemi dıĢarıdan hava ile
sağlanır ve bu gazlar ikincil hava olarak fırınına, üçüncül hava olarak siklonlara
gönderilir ve arta kalan kısmı ise elektrostatik filtrelerden geçirildikten sonra havaya
salınır. Havaya salınan havanın kütlesi 1,42 kg/ kg klinkerdir.
Klinker öğütme ve çimento paketleme bölümü
Üretilen klinker toz halinde değil, topak halinde birikir. Klinker öğütme değirmenine
kaba klinker konveyör bantlar aracılığıyla çıkartılır. Ġki adet 2500 t/gün kapasiteli
5
Dikey Milli Kırıcı kurulumu kesintisiz üretim için gereklidir. Klinker öğütme
sırasında, klinker kütlesinin %5‟i kadar alçı ve üretilmek istenen çimentonun türüne
göre diğer güçlendiriciler, maliyet düĢürücü elemanlar vs. eklenir. Bilyalı kırıcılarla
iki aĢamada toz haline getirilen karıĢım paketleme ve iletim için son silolara
gönderilir.
Rakamlarla Dünya‟da çimento üretimi
Tarihi 1824‟te alınan “Portland Çimentosu” patentine dayandırılan modern çimento o
zamandan günümüze popülerliğini korumuĢtur. Dünya çimento üretimine ait Ģekil
1.1‟teki grafik son 80 senelik zarfta çimento üretiminin trendini ortaya koymaktadır.
ġekil 1.2‟te Dünya çimento üretimin 1998 yılı ABD Doları değerine göre korale
edilmiĢ parasal karĢılığı bulunmaktadır [5]. Çimento üretimi özellikle Çin‟in 2001‟de
WTO‟ya katılması sonucu son senelerde ciddi bir ivme yakalamıĢtır. ġekil 1.3‟te
2010 Dünya Çimento üretimi ve ülkelerin payları görülmektedir [6].
ġekil 1.2 : 1926-2009 yılları Dünya çimento üretim miktarları
6
ġekil 1.3 : 1926 -2009 yılları arası çimento üretimi 1998 ABD Doları olarak değeri
ġekil 1.4: 2010 yılı ülkelerin çimento üretimleri [mil. ton]
Çimento üretiminde tüketilen enerji miktarları ve üretilen CO2 miktarları ile bilgi
çizelge 1.1‟te verilmiĢtir. [7]
7
Çizelge 1.1 : 2006 Yılı çimento üretimi çıktı değerleri
Brüt kg CO2/Ton Klinker 866
Net kg CO2/Ton Klinker 844
Brüt kg CO2/Ton Çimento 679
Net kg CO2/Ton Çimento 661
Termal Enerji Tüketimi [GJ/ton klinker] 3.69
Elektrik Enerjisi Tüketimi [kWh/ton çimento] 11
Çimento sektörü insan kaynaklı CO2 üretiminin %5‟inden fazlasına sebep
olmaktadır. [8]
ġekil 1.5 : 2005 yılı çimento üretiminden kaynaklı CO2 üretimi [ton x 1000] [9]
8
ġekil 1.6 : 1981-2005 yılları arası çimento üretiminden kaynaklı CO2 salımı [10]
Türkiye‟de Çimento Üretimi
Türkiye‟de çimento üretimine 1912‟de Darıca ve Eskihisar fabrikalarında
baĢlanmıĢtır. Bu fabrikalar 125 ton/gün ve 65 ton/gün kapasiteliydiler. Aradan geçen
100 senede Türkiye çimento sektörü yaklaĢık 934 kat büyüyerek 2010 yılı sonu
itibariyle yaklaĢık 64 milyon ton klinker üretim kapasitesine ve 106 milyon ton
çimento üretim kapasitesine ulaĢmıĢtır [11]. Türkiye‟de 48 tane çimento fabrikası ve
19 tane öğütme tesisi faaliyet göstermektedir. ġekil 1.7‟de Türkiye‟deki çimento
tesisleri gösterilmektedir
9
ġekil 1.7 : Türkiye‟deki çimento tesisleri [12]
10
Çimento üretiminin Türkiye‟ye ekonomik girdileri
Son 5 yıla ait Türkiye çimento üretim miktarları Ģekil 1.8 ve 1.9‟da gösterilmiĢtir
Türkiye Avrupa‟nın en büyük, Dünya‟nın ise 4. büyük çimento üreticisi
konumundadır. Türkiye GSMH‟nin yaklaĢık %1‟i çimento sektöründen
sağlanmaktadır. Çimento ihracatı konusunda ise Türkiye Dünya‟da 3. sıradadır.
Çimento ihracatına ait veriler Ģekil 1.10‟de verilirmiĢtir. Çimento sektörü yaklaĢık
15000 kiĢiye doğrudan iĢ olanağı sağlamakta, çimento sektörüne hizmet sunan diğer
sektörlerle beraber bu sayı 25000‟e çıkmaktadır. ġekil 1.11‟da istihdam verilerini
görülmektedir [11].
ġekil 1.8 : 2005-2010 yılları arası Türkiye klinker üretimi
ġekil 1.9 : 2005-2010 yılları arası Türkiye çimento üretimi
11
ġekil 1.10 : Türkiye çimento ve klinker ithalat-ihracat verileri
ġekil 1.11 : 2000-2010 yılları arası çimento sektöründeki istihdam miktarı
Enerji tüketimi ve karbon salımı miktarları
Çimento sektörü enerjinin yoğun olarak kullanıldığı ve karbon salımlarının ciddi
boyutlarda olduğu bir sektördür. Çizelge 1.2‟de Türkiye‟de 2008-2009 yıllarında
çimento sektörünün kullandığı elektrik miktarı verilmiĢtir.
12
Çizelge 1.2 : 2008-2009 yılları çimento sektörü elektrik enerjisi kullanımı [11]
BÖLGELER 2008 Yılı/ Kwh 2009 Yılı / Kwh %
MARMARA 1.632.024.226 1.613.998.429 -1,1
EGE 705.741.139 677.077.741 -4.2
AKDENĠZ 955.929.905 1.065.968.134 10,3
KARADENĠZ 594.310.641 682.837.749 13
ĠÇ ANADOLU 966.653.713 872.501.356 -10,8
DOĞU ANADOLU 329.429.973 359.246.747 8,3
G.D.ANADOLU 649.457.878 688.724.429 5,7
TOPLAM 5.833.547.475 5.960.354.585 1,9
Aynı yıllara ait Türkiye elektrik enerjisi kullanımı veriler ise 2008 yılı için 198418
GWh ve 2009 yılı için 194813 GWh‟lık enerji tüketilmiĢtir. Bu veriler ıĢığında
Türkiye‟de kullanılan elektrik enerjisinin %3‟ünün çimento sanayinde kullanıldığını
söyleyebiliriz. ġekil 1.12‟te 1970‟ten 2005‟e Türkiye‟de üretilen CO2 miktarları ve
Türkiye‟deki çimento fabrikalarından salınan CO2 miktarları verilmiĢtir. 2005 yılı
için Türkiye‟de üretilen CO2‟nin % 8.05‟nin çimento kaynaklı olduğunu
söyleyebiliriz [10][14].
ġekil 1.12 : 1970-2005 yılları arası Türkiye CO2 grafiği
13
1.3.2 Çimento fabrikalarında atık ısıdan enerji üretimi
Önceki baĢlıklar altında genel olarak anlatılan çimento üretim prosesinin, ısı
akıĢlarının gerçekleĢtiği kısımlarının ayrıntısı ġekil 1.13‟de gösterilmektedir.
ġekil 1.13 : Çimento fabrikalarında kütle – enerji akıĢ Ģeması
14
Hammadde, öğütülmesinin ardından ön-ısıtıcı kulesine getirilir. Ön-ısıtıcı dört ya da
beĢ aĢamalı, siklon kaplarından oluĢur. Bu kaplarda hammadde bekletmeli olarak bir
alt kademeye aktarılarak ısıtılır. Isıtma iĢlemi ile kalsinasyon baĢlar, bu nedenle ön
ısıtıcıya kalsinatör de denmektedir. Döner fırından ve klinker soğutucudan gelen
sıcak gazlar ön ısıtıcı kulesine beslenerek ısıtma için gereken ısı sağlanmıĢ olur.
Bunlara sekonder ve tersiyer hava denir. Bu iĢlemlerin ardından ön ısıtıcıdan dıĢ
ortama 290 Co sıcaklığındaki yanma gazı atılmaktadır. Diğer yandan da, döner
fırında 1200 Co mertebesine ısıtılan klinker, fırın çıkıĢında, hava üflenerek hızla
soğutulur. Klinkerin ani soğutulması, kimyasal olarak sağlam bir yapıya kavuĢması
ve son öğütme iĢleminin verimi açısından gereklidir. Bu iĢlem için büyük miktarda
hava fanlar vasıtasıyla klinkerin üzerinden geçirilir. DıĢ ortamdan alınan hava,
çıkıĢta klinker yanma gazlarıyla karıĢarak ve ısı çekerek 300 Co sıcaklığa eriĢir. Bu
havanın bir kısmı ön ısıtıcı kulesine gönderilir, üçte biri ise değerlendirilemeden
dıĢarıya atılır. Ön ısıtıcı ve klinker soğutma iĢlemleri sonrası atılan bu büyük
miktardaki sıcak gazlardan yararlanılması mümkündür.
Proje uygulama sahası olarak Kayseri Çimsa Çimento fabrikası seçilmiĢtir. Fabrika
kuru çimento üretim prosesinde çalıĢmaktadır. Günlük çimento üretme kapasitesi
2400 tondur. Tasarım koĢullarında en düĢük ve en yüksek dıĢ sıcaklıklar -20 ile 35
Co‟dir. ġekil 1.14‟te sistemin değiĢik elemanları arasındaki ısı ve kütle akıĢı
özetlenmektedir. Sisteme girenler, hammadde, klinker soğutucu hava, ve ön ısıtıcı
atık gazlarıdır. Atık gazlardan dönüĢtürülebilecek olan enerji miktarı hesaplanırken,
sıcaklıklarının yanında kimyasal bileĢimlerinin de bilinmesi gerekir. Bu bileĢimler,
klinker kimyasal dönüĢüm denklemlerinden ve kullanılan yakıtın kimyasal
bileĢiminden bulunur.
Projenin amacı, ön ısıtıcı ve klinker soğutucu çıkıĢlarına iki adet atık ısı kazanı
kurarak, buradan elde edilecek olan buharı türbine gönderip çimento fabrikasının
elektriğinin bir bölümünün üretilmesidir. Ġki farklı kazandan elde edilen buhar,
borular aracılığıyla taĢınır ve iki akım türbine girmeden önce birleĢtirilip türbine
beslenir. Türbinin dönmesi sonucunda jeneratörden elektrik elde edilir. Türbinden
çıkan yoğuĢmaya yakın çürük buhar, yoğuĢturucu ve soğutma kulesi yardımıyla sıvı
fazına çevrilir ve tekrar çevrime sokulur. Projede türbin, ön ısıtma kulesi, klinker
soğutucu arasındaki mesafeler fazla olduğundan, boru çapları ve pompalar dikkatle
seçilmelidir. Bunun dıĢında değiĢik kontrol elemanları da hesaba katılmalıdır.
15
ġekil 1.14 : Atık ısı tesisi Ģeması
Bir çimento fabrikası için kojenerasyon sistemi ve enerji akıĢı araĢtırıldığında
fabrikadaki genel ısıl verimin %50 olduğu ve kayıp olan enerjinin % 35‟ inin ön
ısıtıcı atık gazı ve klinker soğutucu havası biçiminde atıldığı görülür. [14]. Atık ısı
akımından ısı geri kazanmak için buhar çevrimi seçilmiĢtir.
Fabrikanın fırınlarının baca gazı debileri ön ısıtıcı çıkıĢında, 385000 Nm3
/saat, ve
klinker soğutucuda 195000 Nm3‟tür. Baca gazı koĢullarındaki (m
3
/saat) birimli debi,
standart koĢullar olan 0 °C ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3
/saat). Atık
gazların giriĢ sıcaklıkları ön ısıtıcı için 290 °C, klinker soğutucu için ise 300°C‟dir.
ÇıkıĢta belirli sıcaklıkların altına inilirse, atık gazın içeriğindeki su buharı
yoğuĢmaya baĢlar. Bu nedenle çıkıĢ sıcaklıkları 150 dereceden düĢük tasarım
yapılmamalıdır. Buhar türbine 1 MPa basınç ve 275 °C sıcaklıkta girmektedir.
Çimento fabrikasında kullanıldıktan sonra bacaya atılan sıcak duman gazlarından ısı
geri kazanımı yapılarak yakıt tasarrufu sağlanır.
16
Türbinden çıkan çürük buhar, soğutma kulesinde yoğuĢturularak, çevrime katılır.
Kazan ve türbinlerin uzun ömürlü iĢletiminin sağlanması için, suyun içinde
çözünmüĢ korozif maddeler kontrol altında tutulmalıdır. Suyun içindeki oksijenin ısı
transferini azaltıcı etkisi vardır. Bu nedenle besleme suyu pompasının üzerine
degazör denen eleman eklenir. Degazör, içindeki kanatlar vasıtasıyla suyun içinde
eriyik halde bulunan 2O gazını sudan ayırır. Çıkan gaz, sistemden uzaklaĢtırılır.
Bacaya atılacak sıcak duman gazlarındaki her 20 °C‟lik düĢüĢ, yaklaĢık % 1 yakıt
tasarrufu sağlar [15]. Gazların bileĢimleri ölçülebildiğinden, sıcaklıkları ve
bileĢimleri dikkate alınarak taĢıdıkları ısı enerjisi bulunur.
17
2. TASARIM SEÇENEKLERĠ VE SEÇĠM KRĠTERLERĠ
Tasarım aĢamasında sistemin değiĢik düzenlemeleri ele alınmıĢ, teknik ve
endüstriyel kısıtlar değerlendirilmiĢtir.
2.1 Farklı Çözüm Önerileri
Buhar çevriminde sistem elemanlarını belirlemek ve sistem elemanlarının verim
üzerindeki etkilerini incelemek, böylece en uygun çözüme ulaĢabilmek amacıyla
“CyclePad” adlı program kullanılmıĢtır. ġekil 2.1, Ģekil 2.2, Ģekil 2.3 ve Ģekil 2.4‟de
gösterilen normal buhar çevrimi, reküperatörlü buhar çevrimi, ara buhar almalı buhar
çevrimi, hem ara buhar almalı hem de reküperatörlü buhar çevrimi ayrı ayrı
değerlendirilmiĢtir.
Semboller Anlamı
Türbin
Klinker
Soğutucusu ve
Ön Isıtıcı
Kondenser
Pompa
Isı değiĢtiricisi
Dağıtıcı
KarıĢım Odası
18
ġekil 2.1 : Basit buhar çevrimi
ġekil 2.2 : Reküperatörlü buhar çevrimi
19
ġekil 2.3 : Ara buhar almalı buhar çevrimi
ġekil 2.4 : Hem ara buhar almalı, hem reküperatörlü buhar çevrimi
Türbin seçiminde imalatçılarla ve pazarlayıcılarla görüĢülmüĢ mevcut buhar
debisine, sıcaklığına ve basıncına uygun türbin seçenekleri göz önüne alınmıĢtır.
Buhar çevriminde sistemin ana Ģemasına ek olarak besleme borularının seçimi
sistemin yıllık maliyetini ve performansını etkilediğinden önemli bir yer tutmaktadır.
6 farklı boru çapı ve 4 farklı diziliĢ göz önüne alınmıĢtır. Pompa seçiminde ise
pompaların tekli veya paralel bağlanması durumları değerlendirilmiĢtir.
Atık ısı kazanlarında tasarım seçenekleri olarak borulu ısı değiĢtiricileri birliği olan
TEMA‟nın (Tubular Exchangers Manufacturers Association) katalogları
20
incelenmiĢtir. Tasarım seçeneklerinde baĢlıca önemli hususlar; atık ısı kazanlarının
yatay ya da dikey konumlandırılması, atık ısı kazanlarında seçilecek boru tipleri
(kanatlı, ya da kanatsız), atık ısı kazanı tasarımında seçilecek „pinch‟ sıcaklığı
olmuĢtur.
2.2 Uygun Seçim Kriterleri ile Optimum Çözüm
Buhar çevrimi Ģablonu oluĢtururken ilk yatırım maliyeti ile verim arasında
optimizasyon aranmıĢ ve en uygun Ģablonun Ģekil 2.3‟te gösterilen ara buhar almalı
çevrim olduğuna karar kılınmıĢtır. Bu düzenleme aynı zamanda aracı akıĢkana (suya)
karıĢan havanın dıĢarı atılmasına da olanak sağlamaktadır. Çevrimde kullanılacak
buhar sıcaklıkları baca gazlarının sıcaklıkları ile doğrudan bağlantılı olduğundan
buhar sıcaklıkları üzerinde herhangi bir seçim imkânı doğmamıĢtır. Türbin giriĢ
basıncı, ara buhar alma basıncı ve yoğuĢma basınçları belirlenirken, buhar kuruluk
dereceleri ve türbin çıkıĢ gücü hesaba dâhil edilmiĢtir. Türbin üreticileri ile irtibat
kurulmuĢ, türbin çalıĢma koĢullarına göre optimum buhar basınçları seçilmiĢtir.
Boru ve pompa hattının seçiminde değiĢik boru çaplarına ve diziliĢlerine göre 24
adet senaryo üretilmiĢ, buradan elde edilen verilere göre 20 yıllık bir projeksiyonda
yıllık maliyeti en uygun olan boru çapı ve diziliĢi ile pompalar seçilmiĢtir. Pompa
seçiminde paralel bağlı pompalar tercih edilmiĢ; böylece olası bakım ve arıza
durumlarında dahi sistemin kısmi olarak çalıĢmasına olanak sağlanmıĢtır.
Atık ısı kazanlarının seçiminde baca gazlarının debileri, sıcaklıkları, toz yükleri,
fabrikanın hammadde kurutmak için baca gazı minimum sıcaklık talebi, baca gazı
içindeki buharın yoğuĢma sıcaklığı göz önünde bulundurulmuĢtur. Sistemde ısıl
verimi düĢürecek toz birikmesine mani olmak, baca gazı sıcaklığını suyun çiğ
noktası sıcaklığının üzerinde tutarak sülfürik asit oluĢumunu engellemek ve sistemi
korozyondan korumak, baca gazı çıkıĢ sıcaklığını fabrikanın diğer proseslerinin
ihtiyaçlarına yanıt verecek seviyede tutmak, atık ısı kazanları tasarımında uygun
seçim kriterlerimizin baĢında gelmektedir. Seçim kriterleri göz önüne alınarak atık
ısı kazanlarının dik konumlandırılması, atık ısı kazanlarında kullanılan boruların
yalın boru seçilmesi ve „pinch‟ sıcaklığı olarak 45 ºC seçilmesi uygun görülmüĢtür.
21
2.3 Seçilen Tasarımın Üstünlükleri
Buhar çevrimi için;
Ara buhar almalı buhar çevriminin diğer buhar çevrim modellerine göre
performans / maliyet oranı daha üst seviyededir. Bu da yatırımın geri dönüĢ
süresini kısaltmaktadır.
Basınç seçimi türbin imalatçılarının verdiği kuruluk kısıtlarında en yüksek gücü
üretecek Ģekilde seçilmiĢtir.
Türbin diziliĢi seçiminde gerek en endüstriyel kısıtlardan gerekse teknik
nedenlerden ötürü paralel bağlı iki adet türbin seçilmiĢ, böylece sistem arıza
veya bakım durumlarında kısmi çalıĢma esnekliğine kavuĢturulmuĢtur.
Boru ve pompa seçimi için;
Seçilen boru ve pompalar yıllık maliyetleri asgari seviyede tutmaktadır.
Seçilen pompa diziliĢi sistemin bakım veya arıza durumlarında kısmi olarak
çalıĢmasına izin vermektedir.
Atık ısı kazanları seçimi;
Atık ısı kazanlarında yalın boru seçilmesi kirliliğin (toz birikiminin)
oluĢturacağı ısıl verim kayıplarını en aza indirecektir.
Atık ısı kazanların baca gazı çıkıĢ sıcaklıkları seçiminde fabrikanın diğer
proseslerinin ihtiyaçları ve teknik kısıtlar göz önüne alınarak maksimum
buhar eldesi sağlanmıĢtır.
23
3. ATIK ISI KAZANLARININ TASARIMI
Endüstriyel fabrikalarda atık ısının geri kazanımı ısı değiĢtiricilerinin kullanımı ile
gerçekleĢir. Bir ısı değiĢtiricisinin özelliklerinin belirlenmesinde ısı transfer
kapasitesi, akıĢkanların sıcaklıkları, her bir akıĢkan devresinde boru içi ve boru
dıĢında izin verilebilecek basınç düĢümleri, ısı değiĢtiriciye giren akıĢkanların
özellikleri ve hacimsel debilerin bilinmesi gerekir. Bu değerler ısı değiĢtiricisinin
tasarım parametreleridir ve maliyette belirleyici etkileri vardır. Son tasarımda, izin
verilen basınç düĢümü ve maliyeti dikkate alınır.
Bir atık ısı geri kazanım sistemi seçiminde temel parametreler aĢağıdaki gibi
sıralanabilir:
Atık ısı akıĢkanının sıcaklığı
Atık ısı akıĢkanının debisi
Isı aktarım yüzeylerinin malzemesi
Atık ısı akıĢkanı için izin verilebilen en düĢük sıcaklığı
Isıtılan akıĢkanın kimyasal bileĢimi
Isıtılan akıĢkanın izin verilen en son sıcaklığı
Eğer kontrol gerekliyse kontrol sıcaklığı
3.1 Ön Tasarım AĢaması
Isı yüzeyinin boyutlandırılması için öncelikli olarak karar verilmesi gereken
parametrelerin tasarım açısından ve dizilim açısından gruplanarak sıralanması
Çizelge 3.1 de gösterilmektedir.
24
Çizelge 3.1 : Kazan özelliklerinin belirlenmesi
Tasarım açısından Dizilim açısından
Paralel ya da KarĢı AkıĢlı Yatay veya DüĢey Borulu
IĢınım ya da TaĢınım-Yoğun Sıralı ya da Çapraz Boru Düzeni
Tek geçiĢ-çok aĢamalı Yalın Borulu ya da Kanatçıklı Borulu
Su borulu ya da Duman Borulu
Termodinamik hesaplamalardan önce Çizelge 3.1 de özetlenen kriterler hakkında
karar verilerek ısı değiĢtirilerinin karakterleri belirlenir. Buradan sistemin geneli
hakkında fikir edinildikten sonra termodinamik hesaplar ve boyutlandırma hesabı
yapılır.
3.1.1Kazanların iĢ akıĢkanı düzenine göre sınıflandırılması
Baca atık gazlarının boru içinden aktığı, ısıtılacak sıvının ise boru çevresinde aktığı
kazanlar duman borulu kazanlar olarak adlandırılır. Bu tür kazanlarda, kirli gazın
boru içinden akması, boru içi tıkanıklara müdahale edilmesini zorlaĢtırır. Kirli gazlar
zamanla boru içinde tabaka oluĢturup ısıl verimi düĢürürler. Diğer yandan, bu tür
kazanlarda kapasite sınırlaması ve iĢletme sorunları ile karĢılaĢılmıĢtır. Genelde
kızgın buhar üretimi çok kısıtlıdır. ĠĢ akıĢkanının boru içinden geçirilip, kirli yanma
gazlarının ısıtma yüzeyinin dıĢında bulundurulduğu kazanlar da su borulu kazanlar
olarak adlandırılır. Su borulu kazanlar, buhar depolarının konumlandırılmalarına
göre de kendi içlerinde ayrıĢırlar. Bu tür kazanlarda kapasite, basınç artırımı ve
kızgın buhar üretim miktarındaki tek kısıt, boru malzemelerinin mukavemet
özellikleridir. Duman borulu kazanlarda, boru içi hızların belirli değerleri aĢmaması
gerekir. Duman miktarının çok olduğu durumlarda, fazla sayıda giriĢ borusuna
ihtiyaç duyulur Atık ısı kaynağının 20000 m3/s‟den fazla olduğu durumlar için su
borulu kazanlar tasarlanmalıdır [16]. Proje konusu olan ön-ısıtıcı ve klinker soğutucu
çıkıĢlarındaki gaz miktarı bu değerin çok üstündedir. Dolayısıyla tasarımda, suyun
boru içinden aktığı “su borulu” sistem seçilmiĢtir.
25
3.1.2 AkıĢkan akıĢ yönünün belirlenmesi
Atık ısı kazanlarında, boru içi akıĢkanı ile atık ısı kaynağının karĢılaĢma yönleri, ısı
aktarım düzenine etki eder. Paralel akıĢta, sistemdeki en yüksek sıcaklığa sahip olan
gaz, en düĢük sıcaklığa sahip olan su veya buhar ile temas eder. Bu durum,
logaritmik sıcaklık farkı değerinin düĢmesine ve gerekli ısı aktarım yüzeyi alanının
artmasına sebep olur. Isıl yüzeylerin azaltılabilmesi için karĢı akıĢlı bir sistem
tasarımı yapılmalıdır. Atık gaz sıcaklığının düĢük olduğu durumlarda ısı geçiĢinin
sağlanması için daha yüksek kızdırıcı yüküne olanak sağlayan karĢı akıĢ tercih
edilmelidir. KarĢı akıĢlı sistemlerde boru yüzeyi sıcaklıkları daha yüksek değerlere
ulaĢır, [17].
ġekil 3.1 : a) KarĢı akıĢ b-) Paralel akıĢ c-d) KarıĢık akıĢ gösterimleri
ġekil 3.2 : a-)KarĢı akıĢ ve b-)Paralel akıĢtaki sıcaklık dağılımları
Tüm bu özellikler gözönüne alınarak, karĢı akıĢlı bir sistem tasarlanması uygun
bulunmuĢtur.
26
3.1.3 IĢınım ve taĢınım
Atık ısı kazanları yanma odası bulundurmayan, endüstriyel prosesler sonucunda
ortaya çıkan atık ısı ile çalıĢan buhar kazanlarıdır. Ġçinde yanma olan endüstriyel
kazanlarda, duman gazları çok yüksek sıcaklıklara eriĢtiğinden, ısı transferi ıĢınımla
(radyasyon) olmasına karĢın atık ısı kazanlarında ısı transferi esas olarak taĢınım ile
olmaktadır. Atık ısı kazanlarında daha düĢük sıcaklıklarda çalıĢıldığından ve aleve
rastlanmadığından, ıĢınım etkisi göz ardı edilir[18]. Atık ısı kazanları taĢınım esaslı
çalıĢmaktadır. Hesaplarda bu durum dikkate alınacaktır.
3.1.4 Boru eksenlerinin seçimi
Atık ısı kazan elemanlarının toplam ısı transfer katsayısı; yuzeylerin temizliğine,
malzemesine ve atık gaz giriĢ sıcaklığına bağlı olarak değiĢim gösterir. Su borulu
atık ısı kazanlarında, yüksek oranda toz ve yabancı madde içeren gazlar kullanılır.
Ön-ısıtıcı atık gazı da bu profile uymaktadır. Bu toz içeriği, yüzeyler üzerinde
yapıĢıcı ve birikici özellik göstermektedir,[19] Ön-ısıtıcı gaz özellikleri dikkate
alınarak, atık ısı kazanlarında, borular düĢey yerleĢtirilerek duman gazlarında
bulunan tozların ısı transfer yüzeyleri üzerinde birikme yapma ve kirletme ihtimalleri
azaltılabilir. Ancak, ön ısıtıcı kulesinin yüksek olması, kazanın da çelik
konstrüksiyon üzerinde yükseltilmesi gereği, kazanın yatay konumlandırılmasına
elvermemektedir. Bu nedenle kazan tasarımı dikey düzlemde uzanacak biçimde
yapılmalıdır. Bu noktada, toz birikiminin engellenmesi için yeni çözümler
üretilmelidir. Yatay borulara eklenecek olan mekanik kırıcı bir çekiç, toz birikiminin
engellenmesine yardımcı olacaktır. Isı aktarımının düzenliliği için, periyodik
aralıklarla çekiç çalıĢtırılarak toz tabakasının kırılması sağlanmalıdır. Yatay atık ısı
kazanlarınında üst konumdaki elemanlara aktarma yapan boru demetinin meyilli
monte edilmeleri tavsiye edilmektedir. Bu sayede akıĢkan dolaĢımının iyileĢtirilmesi,
en yüksek kısımda buharın toplanmasının kolaylaĢtırılması sağlanacaktır. Bu meyil
açısı 5 alınabilir.
Klinker soğutucu atık gaz kazanı için, enlemesine uzanan bir tasarım yapılabilir. Bu
durumda, boruların dizilimleri dikey olacaktır. Boru demetleri üst taraftan kazan
çeperlerine asılarak alt kısımda boru genleĢmelerine izin verecek alan bırakılır.
Duman gazlarının kazana giriĢi soldan, çıkıĢı ise yukarıdan sağlanır(ġekil 3.3).
27
Böylece oluĢabilecek toz yoğuĢmaları akan atık gaz ile süpürülerek alt kısımdan
dıĢarı atılabilmektedir. ġekil 4.5‟te mekanik kırıcısız bir ön-ısıtıcı kazanında toz
yapıĢması olayı gözlemlenmektedir. Yüksek atık gaz hızlarına rağmen, ön-ısıtıcı atık
gaz tozunun yapıĢkan özelliği, boruların üzerinde birikim oluĢmasına neden olur. Bu
durumda, ısı yüzeyleri tasarlanan performansı gösteremezler.
ġekil 3.3 : Yatay dizilimli atık ısı kazanı
ġekil 3.4 : Klinker soğutucu kazanı dikey boru
ġekil 3.5 : Çekiçsiz yatay borulu ön ısıtıcı kazanı
28
3.1.5 Yalın boru ve kanatçıklı boru karĢılaĢtırılması
Yalın borular tozlu çalıĢma ortamları için uygun ısı aktarım elemanlarıdır. Kanatçıklı
borularda iĢletme sürecinde ortaya çıkan kanatçık aĢınması, toz birikmesi sonucu
tabaka oluĢması gibi düzensizlik kaynakları, yalın boru kullanılması halinde
görülmez. Ancak, ısı aktarma yüzeyi olarak daha çok hacim kaplarlar. Kanatçık
kullanımı ile yoğunlaĢtırılan yüzeyler daha kısa bir boruda daha çok ısı aktarımına
olanak verir, [20]. Ön ısıtıcı atık gazının içindeki toz oranı 50 3/ Nmg tür. Bu değer,
yalın boru kullanımını zorunlu kılmaktadır. Klinker soğutucuda ise toz oranı daha
düĢük mertebelerdedir. (20 3/ Nmg )[21]. Klinker soğutucu atık kazanı için istenirse
kanatçıklı boru dizilimi seçilebilir. Klinker soğutucu atık ısı kazanı dikey
konumlandırılacağı için, yükseklik sorunu olmayacaktır, bu nedenle bu atık ısı
kazanı da yalın borulu seçilebilir.
Ön-ısıtıcı atık kazanı ve klinker soğutucu atık gaz kazanı için yapılan tasarım Çizelge
3.2.‟de özetlenmiĢtir.;
Çizelge 3.2 : Atık ısı kazanları için seçilen
Ön-ısıtıcı atık ısı
kazanı
Klinker soğutucu atık ısı kazanı
Boru türü Yalın Yalın
Boru içi akıĢkanı Su-buhar Su-buhar
AkıĢ yönü KarĢı KarĢı
Boru ekseni Yatay Dikey
Boru Dizilimi Sıralı Çapraz
Kademe Tek Basınç Tek Basınç
Kazan uzanımı Dikey Yatay
29
3.2 Kazan Elemanları
3.2.1 Kızdırıcı
Atık ısı kazanlarında üretilen doymuĢ buharın ısıtıldığı elemandır. Buhar kazanının
kızdırıcı öncesi ısıtma yüzeylerinden çıkan buhar teorik olarak doymuĢ, iĢletmede ise
bu değere çok yakın kuruluk derecesinde(0.98) kızdırıcıya giriĢ yapar. Bu ıslak
buhar, kızdırıcı yardımıyla basınç sabitken ısı verilerek kızdırılır ve sabit basınçta
kızgın buhar üretilir. Kızdırma iĢlemi, üretilen buharın, buhar türbinlerine gönderilip
elektrik üretilebilmesi için gereklidir. Böylece türbin çıkıĢ kanatlarına yakın yerlerde
yoğuĢabilecek suyun olumsuz etkileri engellenmiĢ olur. Borular arasındaki mesafe
boru çapına, gaz debisine, gaz hızına bağlı olarak, 70-200 mm arasında
değiĢmektedir[22]. Buhar hızı, kızdırıcı yüzey soğutulmasının sağlanması için çok
fazla düĢürülmemelidir.
Kızdırıcıların konstrüksiyonunda ilk sıralardaki kızdırıcı boruları hafif meyilli
yerleĢtirilerek buhar içinde bulunabilecek suyun baĢlangıçta ayrılmasına çalıĢılabilir.
Boru dizilimleri ise, istenen boru içi akıĢkan hızının sağlanacağı biçimde giriĢ boru
sayısı seçilerek belirlenir.
3.2.2 BuharlaĢtırıcı
O-tipi buharlaĢtırıcılar atık ısı kazanlarında yoğun olarak kullanılırlar. Üst buhar
toplama domunun, ana buhar domu olarak tasaarlanabilmesi bu tip buharlaĢtırıcıların
ana avantajıdır. Büyük miktarda gaz geçiĢine boru demetleri arkaya doğru
sıralanarak
O-tipi buharlaĢtırıcılarda, boru sıralarının çoğu yukarıya doğru iletim yaparken, en iç
kesimdeki borular üst buhar domundan sıvıyı alta aktarmakta kullanılır. Bu sıralar
gaz geçiĢinin dıĢında da kabul edilebilirler. Diğer borular sistem gereği kanatçıklı
seçilmiĢse de bu en içteki boruların kanatçıklı olmasına gerek yoktur. ġekil 4.6‟da
görüldüğü üzere, en içte yer alan iki boru, buhar-sıvı ayrıĢtırma elemanlarının
uzağında yer alır, doğrudan sıvı iletimi sağlar. Genel ısı transfer katsayısı
hesaplanırken bu ortadaki elemanların etkisi yok sayılabilir. Ön-ısıtıcı kazanı için O-
tipi buharlaĢtırıcı kullanılması öngörülmüĢtür. Klinker soğutucu atık kazanı için ise,
30
giriĢ boru sayısı hesapla belirlenecek olan, boru demeti tipi buharlaĢtırıcı
kullanılması planlanmıĢtır.
ġekil 3.6 : O-tipi buharlaĢtırıcı [23]
3.2.3 Ekonomizör
Kazan besleme suyu, kazanın diğer elemanlarına ulaĢmadan önce ekonomizör adı
verilen elemanlar içinde baca gazları ile ısıtılır. Böylece, kazana gönderilen su ile
buharlaĢmakta olan su arasındaki sıcaklık farkı küçülür ve kazanın ısıl verimi artar.
Ekonomizörde buharlaĢma olması halinde, bu buhar kazan içinde sıkıĢabilir ve bu
boruların hasar görmesine sebep olur.
3.3 Termodinamik Hesaplar
Ön-ısıtıcı atık ısı kazanı ve klinker soğutucu atık kazanı için ısı değiĢtiricilerin akıĢ,
dizilim gibi parametreleri belirlendikten sonra sıra termodinamik kısıtların dikkate
alınarak iĢ yüklerinin ve ısı değiĢtirici boyutlandırılması iĢlemindedir.
31
3.3.1 BuharlaĢtırıcı „pinch‟ yaklaĢımı
„Pinch‟ sıcaklık farkı, buharlaĢtırıcıdan ayrılan atık gazın sıcaklığı ile suyun belirtilen
basınçtaki doyma sıcaklığı arasındaki fark, yaklaĢım sıcaklığı ise ekonomizörden
ayrılan su ile suyun doyma sıcaklığı arasındaki fark olarak tanımlanır, [24]. Bu
değerlerin termodinamik açıdan uygun tahmin edilmesi ile sistem için gerçeğe uygun
bir sıcaklık profiline ulaĢılır.
Endüstriyel buhar kazanlarından farklı olarak, atık ısı kazanlarınnda ısısı çekilecek
olan gazın giriĢ sıcaklığı düĢüktür. Bu, kazandan çıkan gazın sıcaklığını tahmin
edilmesinin zorlaĢmasına ve gerekli buhar akıĢ miktarının öngörülememesine sebep
olur. ÇıkıĢ gaz sıcaklığının önceden belli bir değer seçilmesi halinde, düĢük sıcaklık
farkları sebebiyle akıĢkanın ekonomizör içinde buharlaĢması gibi olumsuzluklar
gözlenebilir. Bu nedenle, ön boyutlandırma hesabı için atık ısı kazanlarında, atık
gazdan çekilebilecek olan ısıyı sınırlayan temel parametre olarak buharlaĢtırıcıdaki
pinch sıcaklığı farkı alınır. Teorik olarak kazandan çıkan üretilen buhar, giriĢteki atık
gazın sıcaklığına kadar ısıtılabilir. Ancak bazı ekonomik ve teknik sınırlamalar bu
sıcaklığa eriĢilmesine engel olur. Yüksek sıcaklıklarda çalıĢan endüstriyel
kazanlarda, eklenen ekipmanların maliyeti, çıkıĢ buharının sıcaklığının maksimum
noktaya çıkarmakla sağlanacak olan ekonomik kazancı dengeler. Yani pinch sıcaklık
farkının çok küçük seçilmesi durumunda, eklenmesi gereken yüzey alanı miktarı çok
artar ve bu tasarımın ekonomik yapılabilirliğini etkiler. Isı değiĢtirici yüzeyi olarak,
yalın borulu tip seçilirse düĢük bir pinch sıcaklık farkının sağlanması için boyutların
çok büyümesi gerekir. Bütün kazan düĢünülerek makul bir „pinch‟ sıcaklık farkı
seçilmelidir.
„Pinch‟ ve yaklaĢım noktaları seçildikten sonra, atık ısı kazanı elemanları olan
kızdırıcı, buharlaĢtırıcı ve ekonomizör için ön kabuller yapılmıĢ olur. Kazanın
boyutları ve ısı değiĢtirici yüzey alanları, seçilen bu kısıtlar dikkate alınarak
Ģekillendirilir. Bu değerler, tasarımcının deneyimleri yardımı ile bulunabilir.
Literatürde, çeĢitli sıcaklıklardaki gazlar için, kabul edilebilecek pinch sıcaklık
farkları belirtilmiĢtir, [25].
32
Çizelge 3.3 : ÇeĢitli gaz sıcaklıkları için “pinch” değerleri
BuharlaĢtırıcı Borusu Yalın Kanatçıklı
Gaz giriĢ sıcaklığı. Co
Kızdırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 20 Co 10 Co
BuharlaĢtırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 45 Co 20 o C „Pinch‟ sıcaklık farkı
Kızdırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 20 Co
Ekonomizör YaklaĢım Sıcaklığı 10 Co
„Pinch‟ ve yaklaĢma sıcaklık noktaları, ısı değiĢtiricilerin yalın borulu ya da
kanatçıklı olmasından bağımsız olarak gaz giriĢ sıcaklığına göre değiĢim gösterir.
Yüksek sıcaklıkta gerçekleĢen bir proseste, pinch sıcaklık farkının düĢük seçilmesi
halinde, çıkıĢ gazının sıcaklığı besleme suyu sıcaklığının altında çıkabilir. Bu durum,
sıcaklık çakıĢması olarak adlandırılır. Besleme sıcaklığının 200 C olduğu bir
durumda, çıkıĢta bu sıcaklığın 300 dereceye ulaĢması, gaz/buhar oranının dengesi
açısından ulaĢılabilir bir sonuçtur.
Pinch sıcaklık farkı seçildikten sonra, eğer değiĢik sıcaklık ve buhar profillerinde
tasarım yapılması gerekirse, seçilen değerlerden iteratif olarak yeni pinch farkları
bulunmalıdır. Bunun için değiĢik simülasyon programları mevcuttur.
Hesaplamalarda pinch ve yaklaĢım sıcaklıkları dikkate alınmadan, atık ısı
kazanından çıkan gazın sıcaklığının tahmini üzerinden gidilmesi halinde yanlıĢ
tasarım değerleri elde edilir. Kayıplar göz ardı edilerek buharlaĢtırıcı ve kızdırıcı için
ısı denklemi yazılırsa,
WgxCpgx(tg1-tg3)=Wsx(hs2-hw2) (3.1)
bütün sistem için denklik,
)()( 2241 vssggg hhWttxCpxW (3.2)
(tg1-tg3)/(tg1-tg4)=(hs2-hw2)/(hs2-hw1) = K (3.3)
33
Buhar üretiminin gerçekleĢebilmesi ve gerçeğe uygun bir kazan sıcaklık profiline
eriĢilmesi için, sg tt 3 ve 14 wg tt koĢulları sağlanmalıdır. st doyma sıcaklığıdır.
Burada gW ,
sW gaz ve buhar miktarı, 2sh 1wh 2wh de sırasıyla çıkan buharın,
ekonomizör çıkıĢındaki suyun ve ekonomizör giriĢindeki suyun entalpileridir. pc
değerlerindeki değiĢimler önemsenmeyerek (4.1) ve (4.2) denklemleri arasındaki
oran K katsayısı olarak ifade edilir. K değeri buhar özelliklerinden etkilenen bir
ifadedir. Atık gaz çıkıĢ sıcaklığına bir değer atayarak kazan tasarımı yapılması
halinde hesap yanlıĢ çıkacaktır. Örneğin, 4 MPa ve 400 derecede buhar için gaz çıkıĢ
sıcaklığının 148 Co belirlenmesi halinde,
Çizelge 3.4 : ÇeĢitli gaz özelliklerinde K değerleri
Basınç,MPa Buhar sıcaklığı, Co Doyma sıcaklığı
oC K ÇıkıĢ gaz sıcaklığı,
oC
3 390 254 0.74 120
4 400 260 0.7728 148
K değeri verilen sıcaklık ve basınçta 0.7728 olarak okunur. Bu durumda, gazın 3.
evredeki sıcaklığı bulunmak istenirse, (4.3) formülünden,
0.7728=(900-tg3)/(900-300)
3gh 255.5 o
C bulunur.
Bu sıcaklık verilen basınç için doyma sıcaklığından düĢük bir değere denk
gelmektedir. Yani gaz sıcaklığı doyma basıncının altına düĢmüĢ denebilir. Bu
termodinamik olarak mümkün değildir. Bu nedenle hesaplarda pinch sıcaklık farkları
dikkate alınmalıdır. Bu örnekte atık gaz sıcaklığının 148 C‟ye düĢürülebilmesi için
ek yakma uygulanmalıdır. Ek yakma iĢlemi ile 1gt değeri yükseltilir. GiriĢ gaz
sıcaklığınıın artmasıyla pinch sıcaklık farkı da artarken, çıkıĢ gaz sıcaklığı azalır.
Pinch sıcaklık farkı değerinin düĢük alınması, tasarım değerlerini gerçekçilikten
uzaklaĢtırır. Pinch farkını 5 C almak teoride mümkün olsa da, pratikte eldeki
mühendislik malzemeleri ile bu değere ulaĢılması zordur.
34
3.3.2 Ekonomizör su yaklaĢım sıcaklığı
Ekonomizör iç sıcaklığı ile ekonomizör basıncındaki su doyma sıcaklığı arasındaki
fark dikkatle seçilmelidir. Eğer sıcaklık farkı yeterli alınmazsa, ekonomizör içinde
buharlaĢma meydana gelebilir [18]. Buhar suya göre daha kötü bir ısı aktarıcısıdır.
Bu durumda, ısı transferinde problemler oluĢur. Yeni tasarımlarda ekonomizör içinde
buharlaĢmaya izin veriliyor olsa da bundan kaçınılmalıdır. YaklaĢım sıcaklık farkının
10-15 C aralığında alınması makuldür. Böylece, değiĢken yükler için uygun bir
güvenlik faktörü sağlanmıĢ olur. Çok yüksek sıcaklıktaki bir giriĢ gazı için
ekonomizör yaklaĢım sıcaklık farkı düĢük seçilirse, çıkıĢ gaz sıcaklığı besleme suyu
sıcaklığından düĢük bulunur, bu da termodinamik olarak sağlanamaz bir durumdur.
3.3.3 Kızdırıcı çıkıĢı sıcaklık dengelenmesi
Kızdırıcılarda, özellikle yüksek sıcaklıklara çıkıldığından, buhar çıkıĢ sıcaklığının
mümkün olduğu kadar sabit tutulmasına çalıĢılmalıdır. Buhar sıcaklığını kontrolü;
kızgın buharın doymuĢ buharla karıĢtırılması, kızdırıcıdan geçen duman gazı
miktarının ayarlanması (bypass) veya kızgın buhar soğutucuları yardımı ile
yapılmaktadır.
3.3.4 Blöf miktarı
Besleme suyu, buhar üretiminde ısı transferini zorlaĢtıran ve kritik noktalarda
katılaĢmalara, korozif etkiye sebep olan zararlı bileĢenlerinden temizlenmelidir. Bu
durum suyun bileĢiminde yer alan organik madde, tuzlar gibi maddelerin
standartlarda belirtilen değerlerin altında tutulması ile gerçekleĢtirilir.
DıĢarı atılması gereken suyun miktarının belirlenmesinde, besleme suyunun bileĢimi
önemli rol oynar. Kazan boruları içinde katılaĢan tuz bileĢimini dengelemek için üst
blöf iĢlemi uygulanır. Bu deĢarj iĢleminde amaç, kazan içinde katı maddelerin olası
çökelmelerini engellemektir. Ġçerisinde yüksek oranda katılaĢabilen mineraller
bulunan su dıĢarı atılarak yerine kimyasal olarak saflaĢtırma iĢleminden geçirilmiĢ
besleme suyu alınır. Bu iĢlem yapılmazsa, su buhar dönüĢüm evresinde kabarcıklar
oluĢur ve bu kabarcıklarda görülen katılaĢmalar, boru duvarında, ölçme aygıtlarının
yuvalarında, buhar ayırma kaplarında birikir. Bunun sonucunda, ısı değiĢtirici
yüzeylerde iĢlev bozukluğu görülür, ölçme cihazları yanlıĢ ölçmeler yapabilir. Atık
35
ısı kazanlarında blöf iĢlemi otomatik olarak ayarlanır. Bunun için, suyun içine
iletkenliğini ölçen sensörler yerleĢtirerek, su içindeki tuz konsantrasyonunun tehlikeli
değerlere ulaĢması engellenir, [22]. pH değerinin 7 olması durumunda suyun
kimyasal özelligi nötr, 7‟den küçük olması durumunda asidik, büyük olması
durumunda ise baziktir. Asidik özellikteki su, malzemede korozyona, bazik
özellikteki su ise köpürmelere, malzemede aĢınmalara neden olur. Bu nedenle kazan
besleme suyu pH degeri 8-9 dolayında tutulur. Besleme suyunun niteliğinin tam
olarak bilinemediği durumlarda, deĢarj miktarının üretilen buharın %2‟si olarak
alınması uygundur.
Besleme suyu iyon içerikleri, iĢ akıĢkanının iletkenliğini ve pH değerini belirler.
Yüksek su hızlarında oluĢan vakum etkisiyle kazan bağlantı elemanlarında
atmosferden suya hava, dolayısıyla oksijen sızması olur. Oksijen, çukurcuk
korozyonuna; CO2 ise boru iç yüzeyinde yüzeysel korozyona neden olur.
Su arıtma tesisinde organik maddeler, dinlenme havuzlarına çökeltilir. Katı içerikler,
filtrelerle (anyon, katyon ve karıĢık yatak), pH değerleri çeĢitli kimyasallar
yardımıyla istenen değerlere getirilir. CO2 ve O2 ise degazörlerde buhar ilavesiyle
çözülerek atmosfere atılır.
Kazan ısıl yüklerinin belirlenmesi
Ön ısıtıcı Atık Kazanı
Termodinamik koĢulların belirlenmesinin ardından ön ısıtıcı kazanı ısıl yükleri,
sırasıyla aĢağıdaki Ģekilde belirlenebilir:
Kızdırıcı, buharlaĢtırıcı, buhar domu ve ekonomizör kısımlarından oluĢan tek
kademeli bir atık ısı kazanının akıĢ Ģemasını oluĢturursak;
36
ġekil 3.7 : Kazan içi akıĢ Ģeması
Bu proses için veriler aĢağıda belirtilmiĢtir;
Atık gaz giriĢ sıcaklığı 290o
C‟dir. Atık gazın kazana giriĢ hacimsel debisi 385000
Nm3/h‟dir. Baca gazı koĢullarındaki (m
3
/h) birimli debi, standart koĢullar olan 0 °C
ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3
/h). Bu koĢullar altında atık gazın
yoğunluğu 1.529 kg/m 3 tür. Buradan kütle debisi 163.51 kg/s bulunur. Hesaplarda
kütlesel debi kullanılacaktır. Atmosfere atılan akıĢkan yüzdesi (Blöf oranı) = %2
Çizelge 3.5 : Ön ısıtıcı çıkıĢı atık gaz bileĢenleri [16]
Ön ısıtıcı atık gazının bileĢenleri %
Azot, N2 56
Oksijen, O2 5
Karbon Dioksit, CO2 38
Su, H2O 0.52
Argon, Ar 0.87
Sülfür Dioksit, SO2 0.0
Karbon Monoksit, CO 0.0
37
Çizelge 3.6 : Ön ısıtıcı atık gazı giriĢ özellikleri
Sıcaklık 290 o C
Gaz kütlesel debisi 163.51 kg/s
Yoğunluğu 1.529 kg/m 3
Boru içindeki akıĢ: ÇıkıĢ fazı buhar, 275 Co ve 1 MPa basınçta,
Besleme suyu sıcaklığı 110 Co dir.
Kızdırıcı içindeki basınç düĢümü, çıkıĢ basıncınıın %10‟u mertebelerinde alınabilir.
Çizelge 3.7 : Atık ısı kazanı tasarımı için yapılan ön kabuller
ġekil 3.8 : Ön ısıtıcı kazanı için sıcaklık farkları diyagramı
BuharlaĢtırıcıdaki „pinch‟ sıcaklık farkı,oC 45.0
Ekonomizör su sıcaklık farkı, oC 10
Blöf oranı, Buhar Tahliye yüzdesi% 2.0
Kızdırıcı içindeki basınç düĢümü,MPa 0.1
Ekonomizörde izin verilen basınç düĢümü,MPa 0.12
38
Kazan giriĢi ve çıkıĢındaki akıĢkan özellikleri araĢtırılarak, bilinen değerler kazan
Ģeması üzerinde gösterilmiĢtir. (ġekil 3.9)
ġekil 3.9 : Bilinen değerler ile çizilen akıĢ diyagramı
Çimento üretimi ardından açığa çıkan atık baca gazı, kazanda iĢ akıĢkanına
aktarılmak üzere, ısısını kazan elemanları üzerinden geçerek kaybederek, filtre
iĢleminin ardından atmosfere salınır. (1) ile gösterilen giriĢteki atık gaz, (2) iĢleminde
kızdırıcıdan çıkarak ısısının bir kısmını buhar domundan doyma sıcaklığında çıkan
buhara aktarır, bu sırada buhar domundan gelen buhar ısıtılır ve sonunda 1 MPa
basıncında 270 C sıcaklığında buhar elde edilir. 2-3 iĢlemleri arasında atık gazlar
buharlaĢtırıcı yüzeylerinden geçirillir, atık gazdan çekilen ısı ile buharlaĢtırıcı
içindeki su buharlaĢtırılır. Ekonomizör giriĢine gelen atık gaz(3), ekonomizörden
geçirilerek atmosfere salınır(4), diğer yandan ekonomizöre giriĢ yapan besleme suyu
ısıtılarak buhar domuna aktarılır. Buhar domu ekonomizörden gelen ısınmıĢ su ile
belli bir seviyeye kadar doldurulur. Bu seviyenin üstü buhar için boĢ bırakılır.
Domun üst kısmından da atık ısı kazanındaki buharlaĢtırıcıdan çıkan doymuĢ buhar
girer. DoymuĢ buhar içinde bir miktar daha sıvı bulunmaktadır. Bu nemin varlığı
hatlarda sürtünmeye ve korozyona sebep teĢkil etmektedir. Bu nedenle kızdırıcıya
39
girmeden önce buharlaĢtırıcıdan çıkan doymuĢ buharın doma gönderilmesi ile nemi
doma bırakıp kuru buhar olarak domdan çıkıp kızdırıcıya girmesi sağlanır.
Bu ısı değiĢtici elemanlarının tasarımı, kazan tasarımının en önemli noktaları
olacağından, çekilmesi gereken ısılardan faydalanarak çıkıĢ sıcaklıklarının
belirlemesi gerekir.
Kızdırıcı ve buharlaĢtırıcı ısı yükü
)( pinchgirişgmümkün hhWH (3.4)
)08.20703.283(51.163mümkünH
mümkünH 10276.11 kW
Atmosfere tahliye edilen buharın etkisi göz önüne alınarak;
)100/1( SLH
H mümkünnet
(3.5)
)])(100/1()[( 11 ekonomizörbuharnetbuhar hhBldwnhhHW (3.6)
)]74112.781(02.1()12.78135.2987/[(11.10276
Buhar üretimi, buharW 4.529 kg/s bulundu.
Kızdırıcıdan çıkan buharın miktarı belirlendikten sonra kızdırıcının ısı yükü bulunur.
Kızdırıcı ısı yükü
)( vbuharbuharkıızdırıcı hhWQ (3.7)
= 4.529(2987.35 - 2779.68)
= 940 kW
Kızdırıcıdan çıkan gazın entalpisi;
gazkıızdırıcıgg WSLQhh /)100/1(12 (3.8)
51.163/)02.1(94002.2832gh
2gh 263.77 kJ/kg
BuharlaĢtırıcı ısı yükü
))(100/1()( 11 ekonomizörbuharvbuharrııcbuharlastı hhbldWhhWQ (3.9)
40
)74112.781)(02.01(529.4)12.78168.2779(529.4
= 9326.37 kW
BuharlaĢtırıcıda üretilen buhar miktarı
skgW
hhQW
buhar
vrııcbuharlaşuhbuhar
/66.4
)12.78168.2779/(37.9326
)/( 1
(3.10)
Ekonomizör ısı yükü
))(100/1( beslemeekonbuharekon hhbldwnWQ (3.11)
)56.460741)(100/21(66.4
=1333 kW
DıĢarı atılan gazın entalpisi ve sıcaklığı
gazekongg WSLQhh /)100/1(34 (3.12)
= 51.16302.1133308.207
= 75.198 kJ/kg
BileĢimi ve entalpisi bilinen atık gazın sıcaklığı oC219 bulunur. Bulunan değerler ve
bilinen değerler, ġekil 4.9‟da akıĢ Ģeması biçiminde gösterilmiĢtir.
ġekil 3.10 : Hesaplanan değerler ile birlikte çizilen akıĢ Ģeması
41
Klinker soğutucu atık gaz kazanı
Bu kazan için yapılan yaklaĢımlar;
Atık gaz giriĢ sıcaklığı 300 o C‟dir. Atık gazın kazana giriĢ hacimsel debisi 195000
Nm 3 /h‟dir. Baca gazı koĢullarındaki (m3
/h) birimli debi, standart koĢullar olan 0 °C
ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3
/h). Bu koĢullar altında atık gazın
yoğunluğu 1.529 kg/m 3 tür.
Buradan kütle debisi 82.82 kg/s bulunur. Hesaplarda kütlesel debi kullanılacaktır.
Atmosfere atılan akıĢkan yüzdesi (Blöf oranı) = %2
Çizelge 3.8 : Klinker soğutucu çıkıĢı atık gaz bileĢenleri
Klinker atık gazının bileĢenleri %
Azot, N2 57
Oksijen, O2 4
Karbon Dioksit, CO2 38
Su, H2O 0
Argon, Ar 0
Sülfür Dioksit, SO2 1.0
Karbon Monoksit, CO 0
Çizelge 3.9 : Klinker soğutucu atık gazı giriĢ özellikleri
Sıcaklık 300 o C
Gaz kütlesel debisi 82.82 kg/s
Yoğunluğu 1.529 kg/m3
42
ġekil 3.11 : Klinker soğutucu atık kazanı sıcaklık farkları
Kızdırıcı ve buharlaĢtırıcı ısı yükü
)( pinchgirişgmümkün hhWH (3.13)
H mümkün = 82.820(280.52-202.18)
mümkünH 6674.146 kW
Atmosfere tahliye edilen buharın etkisi göz önüne alınarak;
)100/1( SLH
H mümkünnet
(3.14)
)])(100/1()[( 11 ekonomizörbuharnetbuhar hhBldwnhhHW (3.15)
)]08.74127.781(02.1()27.7812999/[(146.6674
Buhar üretimi= buharW =2.962 kg/s bulunur.
Kızdırıcıdan çıkan buharın miktarı belirlendikten sonra kızdırıcının iĢi bulunur.
Kızdırıcı ısı yükü
)( vbuharbuharkıızdırıcı hhWQ (3.16)
)68.27792999(962.2
640 kW
43
Kızdırıcıdan çıkan gazın entalpisi;
Kızdırıcı çıkıĢ sıcaklığının belirlenmesinde atık gazdan kızdırma iĢlemi için çekilen
ısıl yükten faydalanılır.
gazkıızdırıcıgg WSLQhh /)100/1(12 (3.17)
82.82/)02.1(6402832gh
kgkJhg /58.2752
BuharlaĢtırıcı ısı yükü
))(100/1()( 11 ekonomizörbuharvbuharrııcbuharlastı hhbldWhhWQ (3.18)
)08.74127.781)(02.01(95.2)27.78168.2779(95.2
=6023.47 kW
BuharlaĢtırıcıda üretilen buhar miktarı
skgW
hhQW
buhar
vrııcbuharlaşuhbuhar
/01.3
)27.78168.2779/(47.6023
)/( 1
(3.19)
Ekonomizör ısı yükü
))(100/1( beslemeekonbuharekon hhbldwnWQ (3.20)
kW862
)46008.741)(100/21(95.2
DıĢarı atılan gazın entalpisi ve sıcaklığı
gazekongg WSLQhh /)100/1(34 (3.21)
= 41.8302.186202.203
= kgkJ /65.192 ~218 Co
44
ġekil 3.12 : Klinker soğutucu atık ısı kazanı için çizilen akıĢ Ģeması
45
Boru Malzemeleri Seçimi
Çizelge 3.10 : Atık ısı kazanlarında kullanılan boru malzemeleri, standart kodları
Malzeme Boru Kodu Boru Kodu
Karbon Çeliği SA 106 Gr B SA 178 A
1¼ Cr ½ Mo SA 335 Gr P11 SA 213 T11
2¼ Cr 1 Mo SA 335 Gr P22 SA 213 T22
5 Cr ½ Mo SA 335 Gr P5 SA 213 T5
9 Cr 1 Mo SA 335 Gr P9 SA 213 T9
18 Cr 8 Ni SA 312 TP 304 SA 213 TP 304
16 Cr 12 Ni 2 Mo SA 312 TP 316 SA 213 TP 316
18 Cr 10 Ni Ti SA 312 TP 321 SA 213 TP 321
Atık ısı kazanlarında en yaygın kullanımı olan borular, standartlarda özellikleri
verilen 2” çapındaki borulardır. Kurulumları ve yaptıkları iĢ açısından
ekonomiktirler. Sıcaklığın çok yüksek düzeylere çıkmadığı durumlarda( <500 C),
karbon çeliği kullanımı idealdir. Daha yüksek sıcaklıklarda ise T11 çeliği malzeme
olarak seçilebilir. Proje konusu olan Kayseri Çimsa çimento fabrikasından alınan
değerlere göre, ön ısıtıcı ve klinker soğutucu çıkıĢındaki gaz sıcaklıkları sırasıyla 290
ve 300 Codir. Termodinamik olarak, daha yüksek sıcaklıklara çıkılması mümkün
değildir. Dolayısıyla, boru malzemesi olarak karbon çeliği seçilmesi, istenen görevi
karĢılama bakımından en ucuz çözüm olarak karĢımıza çıkmaktadır. DüĢük sertliğe
sahip karbon çeliklerinin tercih edilmesi, soğuk konumdan ısıtılma haline geçerken,
boruların genleĢmesine izin vermeleri açısından uygundur. Her iki kazan için de
ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Standartlarına uygun borular arasından seçim
yapılmalıdır. Sıcaklık ve basınç gibi kriterler gözetilerek, 2” dıĢ çapına sahip, SA-
46
178 Grade A kodlu karbon çeliğinden imal edilen boruların, istenen koĢullar için en
uygun malzemeler olduğu sonucuna varıldı. Standartta,“Elektrik direnç kaynağı ile
imal edilmiĢ, karbon ve karbon-mangan çeliği, kazan ve kızdırıcı boruları” olarak
tanımlanmaktadır (A 178 / A 178 M - 95)
Çizelge 3.11 : Ġzin verilen boru metal sıcaklıkları[17]
Boru Malzemesi BileĢimi En yüksek sıcaklık ( o C)
Karbon Çeliği Karbon<0.25% 455-480
AlaĢım Çeliği 0.5% Mo 510
AlaĢım Çeliği 1.25% Cr+ 0.5% Mo 565-595
AlaĢım Çeliği 2.25% Cr+ 1.0%Mo 575-595
AlaĢım Çeliği 9%Cr+1%Mo 595
Paslanmaz Çelik 18%Cr+8%Ni ~650
Çizelge 3.12 : Sa-178 Grade A karbon çeliği özellikleri
3.4 Boru Et Kalınlıklarının Belirlenmesi
Kazanlarda yüksek basınçların ve yüksek sıcaklıkların görülmesi nedeniyle özellikle
boruların dayanımları, kazanın sürekli iĢler durumda olması açısından önemlidir.
Kazanlarda boru patlamaları en sık görülen sorunlardandır. DıĢ çapı bilinen,
malzeme seçimi yapılmıĢ bir boru için, gerekli olan et kalınlığının hesap formülü
ASME standartlarında verilmiĢtir. Ġlk yatırım maliyetinin düĢürülmesi için, boru et
kalınlığının ince seçilmesi istenir, bu inceliğin kısıtı ise, izin verilen maksimum
basınç değerinin sağlanması koĢuludur. Et kalınlığının bulunması için iki farklı
formül tanımlanmıĢtır. Her iki formül ile de, sınır değerleri dahilinde kalınması ile
gerekli et kalınlığı ve izin verilen çalıĢma basıncı değerleri daha kesin olarak
bulunabilir.
47
ASME, Bölüm 1, PG 27.2.1
eDPSDPt 005.0)12/()( (3.22)
ASME, Bölüm 1, PG 27.2.1
CPyESDPt )222/()( formülleri okunur. (3.23)
Bu formüllerde;
t = Minimum gereken kalınlık, P izin verilen maksimum çalıĢma basıncı, D, dıĢ çap
S1, maksimum gerilme değeri, E, boru bitimi geniĢleme faktörü, y=Sıcaklık
katsayısı, E verim olarak tanımlanmıĢtır. Bu formülleri kullanarak, minimum et
kalınlıklarına ulaĢabiliriz.
Çizelge 3.13 : Üreticiden alınan boru kalınlıkları
DıĢ Çap mm. Et Kalınlığı inç Et kalınlığı mm
50.8 0.375 9.5
50.8 0.312 8
50.8 0.250 6.4
50.8 0.192 4.9
50.8 0.176 4.5
50.8 0.160 4.0
50.8 0.144 3.6
50.8 0.128 3.2
50.8 0.104 2.6
Standartlardan, 2 inçlik boru için et kalınlık değeri en küçükten baĢlanarak seçildi.
2 inçlik boruda 0.104 inç et kalınlığı minimum kalınlık olarak seçildi.
DıĢ çap= 2 inç
Tasarım sıcaklığı= 290 Co
Tasarım basıncı= 1.6 MPa
Et kalınlığı= 0.104 inç
Malzeme= SA-178 Karbon Çeliği
(4.20) formülünü kullanarak, maksimum basınç 2.89 MPa
48
(4.21) formülü ile maksimum basınç 1.35 MPa çıktı.
Ġkinci formüle göre, tasarım basıncı, bu et kalınlığında izin verilen basınç
miktarından daha fazla çıkıyor. Bu durumda, bu et kalınlığı uygun değildir. Daha
kalın boru seçilmelidir.
Et kalınlığı skaladaki bir üst değer olan 0.160 inç seçilip aynı formül uygulandığında,
Formül PG 27.2.1‟e göre, maksimum basınç 4.90 MPa,
Formül PG 27.2.2‟e göre, maksimum basınç 3.33 MPa bulunur.
Güvenlik faktörü tasarım basıncı 1.65 MPa bu iki değerden de oldukça küçüktür.
Yani, bu et kalınlığı tasarım açısından uygundur.
3.5 Kazan Borularının Dizilimi
Ön ısıtıcı çıkıĢındaki gazın içindeki toz miktarı belirleyici bir tasarım kısıtıdır.
Boruların yerleĢimleri, ekseni, ısı değiĢtirici yüzeylerinin yalın ya da kanatçıklı
olması toz içeriğinden etkilenir.
Sıralı boru düzeni toz içeriği yoğun olan gazlar için uygun bir çözüm sunar[20]
Çimento sanayinde, ön-ısıtıcı çıkıĢındaki atık gazın en dikkat edilmesi gereken
özelliği, toz içeriğidir. Bu yoğun toz içeriğinin boru yüzeyleri üzerinde çökelti
oluĢturması, tasarım değerlerinden uzaklaĢılmasına ve ısı değiĢtirici yüzeylerinden
istenen ısıl görevi gerçekleĢtirememesine sebep olur. Toz birikiminin engellenmesi
için, gaz akıĢının mümkün olduğunca engellenmemesi gerekir. Gaz akıĢının önünde
engel oluĢturacak dizilimlerden kaçınılmalıdır. Ön ısıtıcı çıkıĢına konulacak kazanda,
sıralı düzenli borular, toz içeriği görece olarak düĢük olan klinker soğutucu kazanı
için ise de, çapraz düzenli boruların kullanılması uygun görülmüĢtür.
49
ġekil 3.13 : Sıralı ve çapraz dizilimli borular
3.6 Atık Isı Kazanlarının Otomatik Kontrolü
Basınç ölçme aletleri, her buhar kazanında bulunması gereken elemanlardır.
Kazanlarda çalıĢma basıncından yüksek basınçlara çıkılması halinde, fazla buharın
dıĢarı atılması gerekir. Ayarlandıkları basınç değerinden yükseğe çıkıldığı zaman,
açılarak buharı tahliye eden elemanlara emniyet ventili denir. Emniyet ventillerinde
karĢı basınç bir ağırlık ya da yay ile dengelenir. Ġç basınç ağırlığın değerini aĢtığında
da, dıĢ ortama buhar geçiĢi sağlanmıĢ olur. BuharlaĢtırıcı, kızdırıcı ve buhar domu
çıkıĢlarına birer adet emniyet ventili konulmalıdır. Bu emniyet ventillerinin yanında,
istendiği anda buhar tahliyesi yapılmasına izin veren, basıncı istenilen değerde
tutmaya yarayan motor kontrollü ventiller de takılmalıdır.
Buhar kazanı iĢletmesinde sıcaklık ölçmeleri ve kontrolü önemli iĢlemlerdir. Bu
elemanların kullanımlarının kolay ve güvenilir olmaları tercih edilir. Isıl genleĢme,
radyasyon ve elektriksel özelliklerin değiĢiminden faydalanarak sıcaklık ölçmesi
yapabilen değiĢik türde termometreler geliĢtirilmiĢtir. Elektronik kontrole daha
uygun olan elektrik direnç termometrelerinin kullanılması önerilmektedir.
Buhar kazanlarının emniyetli ve verimli çalıĢmalarını sağlamak için su, buhar ve
yanma gazı debilerinin sürekli ölçülmesi gerekmektedir. Debi ölçmelerinde orifis,
nozul ve ventüri boruları kullanılır. Bu elemanlar iki akıĢ yüzeyi arasındaki basınç
farklarından yararlanarak debi ölçmesi yaparlar. BuharlaĢtırıcı çıkıĢına ventüri
50
borusu yerleĢtirilerek buhar debisi ölçülür, besleme suyu giriĢine de su debisini ölçen
bir eleman yerleĢtirerek, iĢletme esnasında kazanda sızdırma, akıtma gibi
problemlerin varlığı tespit edilebilir.
Su seviyesi göstergeleri iĢletme sırasında buhar kazanlarındaki su seviyesinin tam ve
doğru biçimde bilinebilmesi için konulan emniyet cihazlarıdır. Buhar domu seviye
kontrolü kontakt sensörlü seviye göstergesiyle yapılmaktadır. Bu seviye kontrolü
geri bildirim ayarlı ve sürekli kontrollüdür. Su seviyesi düĢtükçe kontrol cihazı
vanayı açar veya kapatır. Böylece istenen su seviyesi ayarlanır.
3.7 TaĢınım Katsayılarının Bulunması
Ortalama ısı geçiĢ katsayısı U film katsayılarının belirlenmesinden sonra hesaplanır.
Her akıĢkana ait film katsayısı tespit edildikten sonra boru et kalınlığı ve malzemesi
dikkate alınarak U hesaplanır. U toplam taĢınım katsayısı,
U=1/Rto (3.24)
formülü ile ifade edilir. toR toplam olarak ısı aktarımına gösterilen dirençtir.
iowooto RRRR (3.25)
oR DıĢ ısıl direnç
woR Boru duvarının ısıl direnci
ioR Boru içi ısıl direnci
Direnç ifadesi ile, ısı transfer katsayısı arasında,
eo hR /1 (3.26)
)/)(12/( wowwwo AAktR (3.27)
)/()/1(( iofiiio AARhR (3.28)
Burada, eh etkin dıĢ ısı geçiĢ katsayısı, hi boru içi akıĢkan film katsayısı, tw boru
cidar kalınlığı, kw boru malzemesinin ısıl iletkenliği, Ao borunun dıĢ yüzey alanı, Aw
ortalama boru dıĢ yüzey alanı, Ai , boru iç yüzey alanı ve Rfi boru içi kirlilik faktörü
olarak açıklanır.
51
Efektif dıĢ ısı taĢınım katsayısı, he
he=1/(1/(hc+hr)+Rfo) (3.29)
Burada,
hc = DıĢ ısı taĢınım katsayısı, hr dıĢ ısı ıĢınım katsayısı ve Rfo kirlilik faktörüdür.
DıĢ film ısı geçiĢ katsayısı, ch
Yalın borular için ch dıĢ film ısı geçiĢ katsayısı,
Çapraz sıralı boru dizilimi için;
6.03/1 )))/)(12/(()/))((/12(33.0 bnobbpobc Gdkcdkh (3.30)
Düz sıralı boru dizilimi için,
6.03/1 )))/)(12/(()/))((/12(26.0 bnobbpobc Gdkcdkh (3.31)
formülleri ile hesaplanmaktadır.
Burada,
hc , taĢınım ısı geçiĢ katsayısı, do boru dıĢ çapı, kb gazın ısıl iletkenliği, cp, gazın ısı
kapasitesi, b gazın dinamik viskozitesi ve Gn atık gazın saniyedeki akıĢ miktarıdır.
Boru içi ısı transfer katsayıları
Boru içindeki ısı transfer katsayılarını hesaplamak için, API RP530, C Eki
standartlarında formüller tanımlanmıĢtır.
10000ER olan sıvı akıĢı için, [21],
14.033.08.0
1 )/()/(023.0 wbrei PRdkh (3.32)
15000ER olan buhar akıĢı için;
5.04.08.0)/()/(021.0 wbreiv TTPRdkh (3.33)
52
h değeri iĢ akıĢkanı tarafının ısı transfer katsayısıdır. Bu katsayı degerinin analitik
olarak hesaplanması son derece karmaĢık ve zor olduğu için, uygulamalarda deneysel
çalıĢmalar sonucu belirlenmiĢ Nusselt (Nu), Reynolds (Re) ve Prandtl (Pr) sayılarına
bağlı olarak film katsayısını veren ifadeler kullanılmaktadır.
Reynolds sayısı,
biE GdR / (3.34)
Prandtl sayısı,
kCP bpr / (3.35)
olarak tanımlanmıĢtır.
Eğer akıĢkan boru içindeyken faz değiĢimi gözlemleniyorsa, ısı taĢınım katsayısı
bulunurken iki akıĢın ısı transfer katsayının mol ağırlıkları oranınca dikkate alınması
gerekir.
htp = hlWl + hvWv (3.36)
3.8 Boru Ġçi Basınç DüĢümü
Boru içi basınç düĢümlerinin hesaplanması için öncelikle dirseklerin, düz boru
cinsinden eĢdeğer uzunluklarının bulunması gereklidir. Ardından boru içi
akıĢkanının özellikleri kullanılarak basınç düĢümü hakkında fikir sahibi olunabilir.
Sürtünmeden kaynaklanan basınç düĢümü
p =0.00517/di*G2*Vlm*F*LeĢdeğer (3.37)
Burada, p, basınç düĢümü, di boru iç çapı, G, akıĢkanın saniyedeki kütlesel
debisi,Vlm logaritmik hacim farkı, F pürüzlülük faktörü ve LeĢdeğer dirsekler ve düz
boruların toplam uzunlukları olarak ifade edilebilir.
Buradan bilinen değerler girilerek hesap yapılırsa;
Bunun için boru sistemine giren ve çıkan suyun baĢlangıç ve çıkıĢ sıcaklıkları için
özgül hacim değiĢiminin bulunması gerekir.
Vlm = (V2-V1)/ln(V2/V1) (3.38)
V1=310051.1 x
53
V2=31012.1 x
Buradan Vlm = 3101.1 x bulunur. Tek akıĢlı boru sistemi için bilinen değerler
girilerek hesap yapılırsa;
Ekonomizör içindeki sürtünme kaybı 0.0891 MPa bulundu. Tasarımın baĢlangıcında
0.1 MPa basınç düĢümü olacağı öngörülmüĢtü. Bulunan bu değere göre, boru
demetlerinin uzunlukları ve dirsek sayısının uygun olduğu kabul edilmiĢtir.
KarıĢık fazlı akıĢkan için,
Vi = 10.73*(Tf/(Pv*MWv)*Vfrac+(1-Vfrac)/ l (3.39)
Bu denklemde, Tf akıĢkan sıcaklığı, Pv o noktadaki akıĢkan basıncı, MWv buharın
moleküler ağırlığı ve l akıĢkanın yoğunluğudur.
Fanning sürtünme katsayısı
Türbülanslı akıĢlar için Moody sürtünme faktörü, boru içi pürüzlülük katsayısı ve
Reynolds sayısı ifadelerinden faydalanılarak,Colebrook bağıntısıyla diyagramdan
okunabilir. Bu hesapta kullanılan Fanning sürtünme etkisi Moody faktörünün dörtte
biridir. Temiz akıĢkanlı bir boru için, pürüzlülük değeri 0.0018 inçtir. Reynolds
sayısı ve boru iç çapı bilinerek bu değer bulunabilir.
Boru dirseklerinin eĢdeğer uzunlukları
Boru dirseklerinin düz boru cinsinden uzunlukları, ġekil 4.12‟den okunabilir. Bunun
yanında, Reynolds sayısı düzeltme faktörü ile çarpılarak doğru değere ulaĢılır.
LeĢdeğer= FactNre*Lrb (3.40)
Bu formülde FactNre Reynolds sayısı doğrulaması, Lrb de boru dirseğinin eĢdeğer
uzunluğudur.
3.9 Boru Duvar Sıcaklığının Hesabı
Boru duvar sıcaklığı aĢağıda verilen formül ile hesaplanır. Yüksek sıcaklıklara
çıkılmadığı durumlarda hesap yapılmadan ortalama 20 C lik bir sıcaklık farkı
alınabilir.
TfkttddFluxhddAkıRddFluxTw wwwooiiofiio )12/()/(/1//
Burada, wT boru duvar sıcaklığı, od boru dıĢ çapı, id boru iç çapı, Akı ısı akısı, wt
54
boru cidar kalınlığı, fiR iç kirlilik faktörü, ih iĢ akıĢkanı tarafı film katsayısı,
wk
boru duvarı ısıl iletkenliği, fT de ortalama akıĢkan sıcaklığıdır.
Boyutlandırma hesapları
Isı değiĢtirici yüzeylerinin boyutlandırılması hesabı için, öncelikle ısı
değiĢtiricilerden geçecek gazın ve iĢ akıĢkanının hızlarının belirlenmesi
gerekmektedir. Bu projede ısı aktarım katsayısının belirlenmesinde kullanılacak baca
gazı ve iĢ akıĢkanı hızları Çizelge 3.14‟te verilmiĢtir.
Çizelge 3.14 : Kazanlardaki akıĢkan hızları[26]
3.10 Logaritmik Sıcaklık Farklarının Bulunması
Ön ısıtıcı kazanı
Kızdırıcı
Logaritmik sıcaklık farkı ifadesi, ısı değiĢtiricileri için uygun biçimde
tanımlanabilecek ortalama sıcaklık farkıdır. Bölüm 4‟te ön-ısıtıcı ve klinker soğutucu
kazanları için karĢı akıĢ seçilmiĢti. KarĢı akıĢlı gibi ters akıĢlı ısı değiĢtiricileri için
bu ifade aĢağıdaki gibidir.
)(
)(ln
)()(
12
21
1221
tT
tT
tTtTLTMD (3.41)
T1 = Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı
T2 = Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı
t1 = Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı
t2 = Soğuk akıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı
Isı Transfer Elemanı Baca Gazı hızı
(m/s)
ĠĢ AkıĢkanı hızı
(m/s)
BuharlaĢtırıcı 10-20 5-15
Kızdırıcı 10-20 10-15
Ekonomizer 15-20 0.3-1
55
Bu denklemde 1T ve 2T değerleri, değiĢtiricilerin uçlarındaki akıĢkanlar arası
sıcaklık farkını göstermektedir. Ortalama logaritmik sıcaklık farkı, ısı değiĢtiricisi
boyunca toplam ısı geçiĢ katsayısı ile akıĢkanların özgül ısılarının sabit olması ve
değiĢtiriciden ortalama bir ısı kaybı olmaması kabulleri için geçerlidir. Pratik açıdan
bu kabuller genelde doğrudur. BuharlaĢtırıcıdaki logaritmik sıcaklık farkının
belirlenmesi için, buharlaĢtırıcıya giren yanma gazı ile ona ters yönlü giren ve
buharlaĢma sürecinde olduğundan sabit sıcaklıkta olan iĢ akıĢkanının sıcaklıkları
arasındaki farklar kullanılacaktır.
Buhar GiriĢ Sıcaklığı =185 Co
Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 270 Co
Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı = 290 Co
Atık Gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı= 283 Co
LMTD= 49
BuharlaĢtırıcı Tasarımı
Su GiriĢ Sıcaklığı= 175 Co
Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 185 Co
Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı= 280 Co
Atık gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı=230 Co
LMTD: 73.18
Ekonomizör
Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı=110 Co
Su çıkıĢ Sıcaklığı= 175 Co
Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı= 230 Co
Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı= 219 Co
LMTD : 78.9
56
Klinker soğutucu atık ısı kazanı için,
Kızdırıcı
Buhar GiriĢ Sıcaklığı =185 Co
Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 275 Co
Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı = 300 Co
Atık Gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı= 293 Co
LMTD : 56.72
BuharlaĢtırıcı tasarımı
Su GiriĢ Sıcaklığı= 175 Co
Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 185 Co
Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı= 293 Co
Atık gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı=225 Co
LMTD : 75.31
Ekonomizör
Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı=110 Co
Su çıkıĢ Sıcaklığı= 175 Co
Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı= 225 Co
Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı= 219 Co
LMTD : 75.7
3.11 Toplam Isı GeçiĢ Katsayılarının Belirlenmesi
Isı aktarımı ve boyutlandırma hesaplarınında ısı aktarım katsayıları belirleyicidir.
Sıcak ortamdan çalıĢma akıĢkanına bir ısı aktarımı söz konusu olduğunda, akıĢkana
yapılan aktarımın türlerinin (ıĢınım, taĢınım, iletim) belirlenmesi ve bütün bu aktarım
çeĢitlerinin tek bir katsayıda ifade edilebilmesi gereklidir(U).
57
Isı değiĢtirici yüzeylerinin hepsi için geçerli olan ortak bağıntı aĢağıdaki gibidir.
LMTDAUQ (3.42)
Burada U, toplam ısı aktarım katsayısı; A, gereken boru yüzey alanı; LMTD ise ısıl
aktarım ortamları arasındaki logaritmik sıcaklık farkını göstermektedir. Toplam ısı
aktarım katsayısının bulunması için, duvar ısıl geçirgenliği, iç ve dıĢ ortamın ısı
transfer katsayıları ve iç boru yüzeyindeki tabaka oluĢumlarının etkileri hesaba
katılmalıdır.
Ön ısıtıcı atık ısı kazanı
Kızdırıcı için boyutlandırma hesabı
API RP530, Ek C‟ye göre,
Kızdırıcının içindeki akıĢkan buhar fazındadır. Basınç ve dayanım kontrollerine göre
kullanıcak boru dıĢ çapı ve boru iç çapı değerleri 3.22 ve 3.23 eĢitlikleri yardımı ile
bulunmuĢtur.
Boru DıĢ Çapı=0.0508 m
Boru Ġç Çapı= 0.0426 m
5.0
4.08.0 PrRe021.0b
w
i
iT
T
r
kh (3.43)
58
AkıĢkan hızı Çizelge 3.14‟ten V=12 m/s seçildi.
Tasarım değerlerinde buharın özellikleri
Boru içi basınç düĢümleri, boruların dirsek noktalarında düz borulara göre daha
yoğundur. Bu nedenle mümkün olduğunca uzun boruların seçilmesi gerekir. Boru
uzunluğu 6 metre seçilmiĢtir.
DVRe
73.4
108.1 5x= 3.98x
610
Bulunan değeri Reynolds ifadesinde yerine konularak,
61098.3
042.012Re
x
mxsm= 132631
k
c bpPr
055.1039.0
108.12287 5xx
4.05/4 PrRe023.0 xxNu
Nu=0.023x4.05/4 055.1132631 x
Nu= 294.6
i
id
Nuxkh
Basınç 1.05 Mpa
Sıcaklık 230 Co
Yoğunluk, 4.73 3mkg
Isıl kapasite,pc 2287 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.039 mKW
Vizkozite, smkgx .108.1 5
59
042.0
039.06.294 x
2/55.273 mWhi
Bu noktada, boru içinde akan akıĢkanın debisi ve seçilen boru çapları arasında,
akıĢkanın tasarım hızı sağlanacak Ģekilde iĢlem yapılarak giriĢ borularının sayısı
belirlenir.
Hacimsel debi ifadesi,
VxAQ
V, burada akıĢkan hızını, A da borunun iç alanını göstermektedir.
.
m = A V AVm.
4.529= 4.73xAx12
A= 0.0805 m 2
AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 2310385.1 mx dir.
Buradan,
310385.1
0805.0
xN giriş
= 58 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları
biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 60 giriĢ borusu ideal
bir çözümdür.
GiriĢteki boru sayısı belirlendikten sonra, boru boylarının hesaplanmasına geçilebilir.
Isı değiĢtiricilerinde her bir sırada dizilim tek giriĢli, çift giriĢli yada üç giriĢli
seçilebilir.
60
ġekil 3.14 : a) Tek giriĢli b-)Çift giriĢli c-) Üç giriĢli d-)Dört giriĢli dizilim
Bu kızdırıcı için çift giriĢ borulu dizilim tercih edildi. Bu durumda, arkaya doğru
uzanan 30 sıra boru olması gerekir. N T =30 bulunur.
Boru içi basınç düĢümleri, boruların dirsek noktalarında düz borulara göre daha
yoğundur. Bu nedenle mümkün olduğunca uzun boruların seçilmesi gerekir. Boru
askılarının mukavemeti açısından en uzun 12 metrelik borular seçilebilir.
Gaz tarafındaki ısı transfer katsayısı ch ;
6.03
1
2
)(1226.0
g
ogp
o
c
Vd
k
c
dkh
Sıcaklık 280 Co
Basınç 1.05 MPa
Yoğunluk, 0.749 3mkg
Isıl kapasite,pc 1051.8 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.040 mKW
Vizkozite, smkgx .1079.2 5
Boru dıĢında akan atık gazın tasarım sıcaklığındaki özellikleri
61
Gazın hızı Çizelge 4.14‟ten V=10 m/s kabul edildi.
Gaz hacimsel debisi gazQ : 218 sm /3 okunur.
0.749 3/ mkg
Atık gaz debisi= 163.51 skg /
S T =60 mm seçilmiĢtir. Uzunlamasına da, 80 milimetre boĢluk alınması uygun
görülmüĢtür.
ġekil 3.15 : Borular arası mesafeler
En dar kesitteki gaz hızı;
dT
T
dS
SVxVmax
21.65maxV
dxdVRe
51072496.3
0508.021.65
x
x
Re=88931
62
73.0040.0
1079.28.1051Pr
5xx
33.0632.0 PrRe27.0 xxNu
Nu=316.26
d
gd
Nuxkh
0508.0
040.036.316 xhg
KmWhc
2/249 W/m 2 K bulundu.
Boru içi akıĢkanın ve boru dıĢı atık gazının entalpilerinin , genel ısı taĢınım katsayısı
bulunabilir. Boru duvarının ısıl iletkenlik katsayısı, boru malzemesi ve boru duvar
sıcaklığı tarafından tayin edilir.
ġekil 3.16 : Boru iç ve dıĢ çaplar, duvar dirençleri
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
Rfi=0.000352
Rfd= 31069.5 x
Kızdırıcı için belirlenen boru sıra sayısı, boru uzunlukları, boru aralıkları gibi
değerler girildiğinde,
96.67kizU W/m2K bulunur.
LMTDAUQ
63
Buradaki Q değeri, 3. Bölüm (3.5) denklemi kullanarak bulunan kızdırıcı ısıl
yüküdür. Bu denklemdeki A, gerekli boru iç alanları toplamı değil, boru dıĢ
alanından ısı aktarımı yapan tüm yüzeylerin toplam alanıdır. Bu yüzey alanı, ısı
değiĢtirici boruları bükülmüĢ düz plakalar olarak düĢünülürse, boru çevresi ile boru
uzunluklarının çarpımı olarak ifade edilir.
A=282 m2 boru ısı aktarım yüzeyi gerekiyor.
2282mA
Tek bir boru için yüzey alanı düĢünülecek olursa,
ġekil 3.17 : Borunun açılmıĢ biçimi
xxA 0508.06
A= 0.915 2m
Toplam gereken ısı değiĢtirici yüzey alanı tek bir boru alanına bölünerek boru adedi
bulunabilir.
=2
2
915.0
58.282
m
m
= 308 adet boru gerekir. GiriĢ borusu olarak yan yana 2 boru ,enlemesine de 30 boru
olduğundan 60 boru vardır.
Buna göre, 308/60 = 5 sıra boru dizilimi yapılmalıdır.
Bunun yanında, toplam boru uzunluğu, boru uzunluğu ve sayısı çarpılarak,
kıızdırıcL = 18486308x metre bulunur.
4996.67940000 xAx
64
BuharlaĢtırıcı Hesabı
BuharlaĢtırıcı hesaplarında dikkate alınması gereken noktalardan biri, içinde akan
akıĢkanın fazıdır. Genelde buharlaĢtırıcı borularını yarısında buhar, yarısından su
geçirildiği kabulu yapılır. Daha sonra her iki akıĢkan için de bulunan ısı taĢınım
katsayısı, kütleleri oranında ortalama alınarak bulunur.
P= 1.1 Mpa T=185 C‟deki buhar için;
Yoğunluk, 5.6354 3mkg
Isıl kapasite,pc 2764.7 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.037164 mKW
Vizkozite, smkgx .1051.1 5
Buharın özellikleri
Çizelge (3.15)‟ten V= 7 sm seçildi.
Hacimsel debi ifadesi,
VxAQ
V, burada akıĢkan hızını, A da borunun iç alanını göstermektedir.
.
m = A V
4.66= 5.63xAx7
A= 0.118 m2
AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 310385.1 x tür.
Buradan,
310385.1
118.0
xN giriş
= 85 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları
biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 90 giriĢ borusu ideal
bir çözümdür. 3 sıralı dizilim yapılacaktır.
iVxdRe
Re=610691.2
042.07
x
x
65
Re=109253
Pr= 037.0
1051.17.2764 5xx
Pr=1.128
Nu= 33.05/4 PrRe023.0 xx
Nu= 256.8
i
id
Nuxkh
042.0
037.08.256 x
KmWhi
2/31.226
BuharlaĢtırıcı çevresindeki atık gazın ısıl özellikleri
Atık gazın hızı V=10 m/s seçilir.
En dar kesitteki gaz hızı;
dT
T
dS
SVxVmax
21.65maxV
dxdVRe
Sıcaklık 255 Co
Yoğunluk, 0.80 3mkg
Isıl kapasite,pc 1036 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.038 mKW
Vizkozite, smkgx .1064.2 5
66
5103.3
0508.021.65
x
x
Re=100383
Pr= 038.0
1064.21036 5xx
Pr=0.719
Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx
Nu=298.8
0508.0
038.08.298 xhg
5.223ch W/m 2 K bulundu.
Silindirik koordinatlara göre düzenlenmiĢ U denklemi yazılacak olursa,
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
Rfi=0.000352
Rfd= 5.69x 10 3
Bulunan değerler U denkleminde yazılarak;
CmWU 2/138.62 bulunur.
UxAxLMTDQ
18.73138.629326374 xAx
Isı taĢınımı için gereken yanal yüzey alanı;
22050mA
Bir adet borunun yanal yüzey alanı 0.95 m2
‟dir.
d
gd
Nuxkh
67
6 metrelik borulardan, 2157 tanesi gerekecektir. GiriĢ borusu sayısı 90 bulunmuĢtu.
Her sırada 3 giriĢ borusu dizilmiĢtir.
2690
2157 sıra boru demeti dizilmelidir.
rııcbuharlaşuhL =12400 metre boru gerekir.
Ekonomizör Hesabı
Ekonomizör, sıcak gazın giriĢine en uzakta konumlanan kazan elemanıdır.Bunun
yanında besleme suyu önce ekonomizörden sisteme giriĢ yapar. Ekonomizör
üzerindeki sıcaklık diğerlerine kıyasla düĢüktür. Dolayısıyla, boru içindeki akıĢ
%100 su fazındadır.
Su akıĢkanı için ısı taĢınım katsayısının bulunması için suyun o sıcaklıktaki ısıl
özellikleri özetlenirse,
Ekonomizör içi akıĢkanın ısıl özellikleri
Ekonomizör içindeki akıĢkan hızı, diğer elemanlardakinden düĢüktür, Çizelge
3.14‟ten okunan değer V=0.1 m/s dir.
.
m = A V
4.529= 927.48xAx0.1
A= 0.0488 m2
gereken
Bu alan tek bir boru alanına bölünerek, 50 adet giriĢ borusu gerektiği bulunur.
71066.1
042.01.0Re
x
mxsm= 25301
Sıcaklık 175 Co
Yoğunluk, 927.48 3mkg
Isıl kapasite,pc 4285 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.683 mKW
Vizkozite, smkgx .1054.1 4
68
966.0683.0
10.54.14285Pr
4
Nu= 33.08.0 PrRe023.0 xx
Nu=75.7
i
id
Nuxkh
KmWhi
2/1231
Atık gaz ısıl özellikleri
Atık gazın hızı V=10 m/s seçilir.
En dar kesitteki gaz hızı;
dT
T
dS
SVxVmax
21.65maxV
dxdVRe
51065.2
0508.021.65
x
x
Re= 125006
Pr= 034.0
1042.21010 5xx
Pr=0.719
Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx
Nu=343.3
Sıcaklık 220 Co
Yoğunluk, 0.91 3mkg
Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW
Vizkozite, smkgx .1042.2 5
d
gd
Nuxkh
69
0508.0
034.033.34 xhg
78.229ch W/m 2 K bulundu.
Bulunan değerler U denkleminde yazılırsa,
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
Rfi=0.000352
Rfd= 5.69x 10 3
08.86U W/ Km2
UxAxLMTDQ
71.4308.861335334 xAx
A=355 m 2
metreL
xD
AL
ekonomizör 7.2223
0508.0
355
boru gerekiyor. Gerekli alan tek bir boru alanına bölünerek 371 adet boru gerektiği
bulunur. Arkaya doğru 25 sıra olduğundan tek sırada 9 boru demeti dizilmesi
gerektiği görülür.
70
Klinker soğutucu atık ısı kazanı
Kızdırıcı boyutlandırması,
Boru içi akıĢkanı hızları ön-ısıtıcı atık kazanında olduğu gibi kabul edilebilir.
Sıcaklık 230 Co
Basınç 1.1 MPa
Yoğunluk, 4.972 3mkg
Isıl kapasite,pc 2307 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.039 mKW
Vizkozite, smkgx .10716.1 5
Buhar özellikleri
V= 10 m/s
VxdRe
61045.3
042.010
x
x
=121739
Pr= 039.0
10716.12037 5xx
Pr=0.896
Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx
Nu= 36.30
71
i
id
Nuxkh
042.0
039.03.36 x
KmWhi
2/7.33
.
m = A V
2.962= 4.972xAx10
A= 0.0595 m 2
AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 310385.1 x tür.
Buradan,
310385.1
0595.0
xN giriş
= 43 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları
biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 50 giriĢ borusu ideal
bir çözümdür.
Gaz tarafı için;
Sıcaklık 280 Co
Basınç 1.05 MPa
Yoğunluk, 0.749 3mkg
Isıl kapasite,pc 1051.8 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.040 mKW
Vizkozite, smkgx .1079.2 5
Atık gaz giriĢ değerleri
Gazın hızı Çizelge 3.14‟ten V=10 m/s kabul edildi.
Gaz hacimsel debisi gazQ : 109 sm /3
okunur.
0.749 3/ mkg
72
dT
T
dS
SVxVmax
21.65maxV
dxdVRe
510725.3
0508.021.65
x
x
Re=88930
Pr= 040.0
1079.28.1051 5xx
Pr=0.733
Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx
Nu=278.69
0508.0
040.069.278 xhg
44.219ch W/m 2 K bulundu.
Klinker soğutucu atık ısı kazanı için, çapraz sıralı boru düzeni tercih edildi. Isı
değiĢtirici boruları 4 metre uzunluğunda seçilmiĢtir.
Ġç ve dıĢ film katsayıları, iç ve dıĢ kirlilik faktörleri gibi değerler yazılarak benzer
Ģekilde yapılan iĢlemlerden sonra,
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
Uo= 63.49 KmW 2/ bulunur.
Isı denklemi tekrardan yazılırsa,
)(LMTDUAQ
Q=650336 W
d
gd
Nuxkh
73
72.5649.63650336 A
A=181.9 2m boru gereklidir. 25 sıra boru dizilimi yapılacaktır.
Bir adet borunun yüzey alanı= rL2 ‟den =0.638 2m
Buradan gerekli olan boru adedi; 285 adettir. Her bir sırada 7 boru demeti
bulunmalıdır.
Toplam boru uzunluğu= 1140 metre olacaktır.
BuharlaĢtırıcı boyutlandırması
Sıcaklık 185 Co
Basınç 1.1 MPa
Yoğunluk, 5.63 3mkg
Isıl kapasite,pc 2764 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.03716 mKW
Vizkozite, smkgx .10516.1 5
Buhar özellikleri
iVxdRe
Re=610693.2
042.08
x
x
Re=124781
Pr= 0371.0
10516.12764 5xx
Pr=1.129
Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx
Nu= 39.79
74
i
id
Nuxkh
042.0
037.079.39 x
KmWhi
2/1.35
Atık gaz ısıl özellikleri
6.0
5
33.05
1042.2
2091.0
2
0508.0
034.0
1042.21010
0508.0
12034.026.0
xxxx
xxxxxhc
KmWhc
2/692
Bulunan değerler U denkleminde yazıldığında,
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
32.71U W/ Km2
UxAxLMTDQ
6023466.587 xAx32.71 79
A=1069 metrekare
Sıcaklık 260 Co
Yoğunluk, 0.91 3mkg
Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW
Vizkozite, smkgx .1042.2 5
75
metreL
xD
AL
r 6700
0508.0
1069
boru gerektiği bulunur.
6700/6 = 1116 adet boru gerekir. Enlemesine 30 sıra, yüksekliğine de 13 adet boru
demeti dizilmelidir.
Ekonomizör boyutlandırılması
Ekonomizör, sıcak gazın giriĢine en uzakta konumlanan kazan elemanıdır.Bunun
yanında besleme suyu önce ekonomizörden sisteme giriĢ yapar. Ekonomizör
üzerindeki sıcaklık diğerlerine kıyasla düĢüktür. Dolayısıyla, boru içindeki akıĢ
%100 su fazındadır.
Su akıĢkanı için ısı taĢınım katsayısının bulunması için suyun o sıcaklıktaki ısıl
özellikleri özetlenirse;
Ekonomizör içi akıĢkanın ısıl özellikleri
Ekonomizör içindeki akıĢkan hızı, diğer elemanlardakinden düĢüktür, Çizelge
3.14‟ten okunan değer V=0.1m/s dir.
.
m = A V
2.962= 927.48xAx0.1
A= 0.0488 m2
gereken
Bu alan tek bir boru alanına bölünerek, 50 adet giriĢ borusu gerektiği bulunur.
Sıcaklık 142.5 Co
Yoğunluk, 924.34 3mkg
Isıl kapasite,pc 4285 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.683 mKW
Vizkozite, smkgx .1093.1 4
76
710087.2
042.01.0Re
x
mxsm= 20115
746.0683.0
10.19.14285Pr
4
Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx
Nu=10.95
i
id
Nuxkh
KmWhi
2/5.178
Gaz tarafında ise;
Atık gaz ısıl özellikleri
6.0
5
33.05
1042.2
6491.0
2
0508.0
034.0
1042.21010
0508.0
12034.026.0
xxxx
xxxxxhc
KmWhc
2/692
Bulunan değerler U denkleminde yazılırsa,
RfdRfihr
r
k
r
hr
rU
ci
d
w
d
ii
d 1ln
1
1
52U W/ Km2
UxAxLMTDQ
862442.421 xAx52 79
A=208.8 metrekare
Sıcaklık 220 Co
Yoğunluk, 0.915 3mkg
Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ
Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW
Vizkozite, smkgx .1042.2 5
77
metreL
xD
AL
ekonomizör 1308
0508.0
794
1308/4=327 adet boru gerekiyor. 50 giriĢ borusu olduğundan, her sırada 9 boru
demeti bulunmalıdır. Böylece kızdırıcı,buharlaĢtırıcı ve ekonomizörlerin dizilimi,
boru uzunlukları belirlenmiĢ oldu.
Basınç Kayıpları
Ön ısıtıcı kazanı kızdırıcısı için,
ti
t
D
LVxfxp
2
2
f= 4x [1.58 x ln(Re)-3.28]2
f= 4 x [1.58 x ln(132631)-3.28] 2
f=0.017
042.0
56
2
1273.4017.0
2xx
xp = 4135 Pa = 0.004 MPa
Dirsek kayıpları ile düĢünüldüğünde, baĢta yapılan 0.1 MPa lık basınç düĢümü
kabulü uygundur.
Ekonomizör için
ti
t
D
LVxfxp
2
2
f= 4x [1.58 x ln(Re)-3.28]2
f= 4 x [1.58 x ln(25301)-3.28]2
f=0.0246
042.0
86
2
1.048.9270246.0
2xx
xp = 6359 Pa Seçilen basınç kaybı uygundur.
78
3.12 Buhar Domu ve Boyutlandırılması
Buhar domu boyutlandırılmasında dikkate alınması gereken faktörler vardır. Buhar
domunun ani yük değiĢimleri ve basınç artıĢlarını karĢılayacak su tutma
kapasitesinde olması gerekir. Buhar domu, sıvı fazı ile buhar fazını birbirinden
ayıran basınçlı bir kaptır. Kazan elemanlarına bağlantı boruları ile bağlıdır. Buhar
domu, buhar ayrıĢtırma, su depolama, blöf miktarı ayarlama, kimyasal enjeksiyon
sistemi ve güvenlik vanaları kısımlarından oluĢur.
Domdan ayrılan buhar ile aktarılan katı partiküllerin oranı standartlarda belirtilmiĢtir.
Bu katı oranının fazla olması, kızdırıcı borularındaki ısıl direncin artmasına sebep
olur. Bu katıların kritik noktalarda birikmesiyle o bölgelerde sıcaklık artıĢı görülür.
Ayrıca buhar türbini kanatlarında korozyona neden olurlar.
Buhar domundan çıkan buharın kalitesi, buhar ve sıvı ayrıĢtırma iĢleminin verimi ve
sudaki katı miktarı ile ilgilidir. Buharla ısıtma gibi uygulamalar için yerçekimi ile
suyun buhardan ayrılması yeterli olsa da, projede kazandan çıkan buhar türbinde
değerlendirileceği için, çok kademeli buhar-su ayırma yöntemleri istenen buhar
saflığının sağlanması için gereklidir.
Domun iç yapısındaki ayrıĢtırıcıların tasarımı, buhar saflığına etki eder. Buhar,
ayrıĢtırıcı kanatlarına çarpıp içindeki suyu bırakarak kuru buhar olarak kızdırıcıya
iletilir. AyrıĢtırıcıda buhar, yönünü değiĢtirmeye zorlanır, böylece oluĢan su
damlacıkları ayrıĢtırılır.
Kazan domunda aĢağıdaki elemanlar bulunur;
Besi suyu dağıtım borusu
ÇıkıĢ/iniĢ boru saptırıcı plakaları
Buhar siklon seperatörleri
Buhar kurutucuları
Sürekli blöf boruları
Kimyasal besleme borusu
Besi suyu dağılması dom boyunca yerleĢtirilmiĢ olan borularla sağlanır. ĠniĢ boruları
ile çıkıĢ boruları saptırıcı ara plakalarla ayrılmıĢtır. ĠniĢ boruları besi suyunu kazan
dolaĢımına geri gönderir.
79
Su buhar karıĢımı doma çıkıĢ boruları ile gelir ve diğer taraftan plakaların diğer
tarafından gider. Siklon seperatörde su ile buhar ayrıĢtırılır ve su sirkülasyona geri
gönderilir. Buhar elekten geçerek kurutulacağı yere gider. Buhar, domu terk etmeden
önce yine kurutucu görevi gören paslanmaz çelikten sık dokunmuĢ elekten yapılmıĢ
son kurutucudan geçer.
ġekil 3.18 : Buhar domu ve elemanları
BuharlaĢma esnasında taĢınan kalıntılardan silika, buhar fazı içinde de çözünür.
Basınç arttıkça buharladaki silika birikimi de artmaktadır. Su buhar ayrıĢtırıcılardan
geçtikten sonra, bu kalıntıları tek tahliye etme yöntemi buharı blöf edip yerine temiz
su almaktır.
Standartlarda, 914 mm, 1067 mm 1220 mm çapına sahip buhar domları
tanımlanmaktadır. Ön ısıtıcı atık ısı kazanı için, akıĢkan debisi 16463 kg/saat idi.
1067 mm çaplı buhar domu seçilmiĢtir.
Su Depolama
ĠĢletme sırasında, buhar domundaki buhar miktarı değiĢkendir. Buhar talebinin
artmasıyla buhar domu içindeki basınç azalacaktır. Düzgün ayarlanmıĢ bir kontrol
ekipmanı, gerekli olan su düzeyini denetler, kararlı duruma geçene kadar bu farkları
kapatır.
En ağır boru sırası için boru askılarının mukavemeti;
Ön ısıtıcı buharlaĢtırıcısı
L buhar= 12400 m
80
Her bir sırada 12400/30=413.33 metre boru vardır. Belirtilen çaptaki boruların metre
baĢına ağırlığı 6.03 kg‟dir. Buradan toplam ağırlık 2492.4 kg bulunur. Askı baĢına
1246.2 kg düĢer.
Kem =80 N/mm 2
F= g x m
F=12225 N
4
2d
Fk
d=13.948 mm çapındaki cıvata kesme mukavemeti açısından emniyetlidir. M15
cıvata seçilebilir.
Atık Isı Kazanı ÇıkıĢ Gazları ile Farinin Kurutulması
Ön-ısıtıcı ve klinker soğutucudan çıkan sıcak atık gazların ısısından, kazan içinde
sudan buhar elde etmek amacıyla yararlanılmıĢtır. Bölüm 4‟te 290 C‟de kazana giriĢ
yapan ön-ısıtıcı atık gazının kazandan 219 C sıcaklıkta çıkacağı hesaplanmıĢtır.
Kazan çıkıĢındaki atık gaz, baĢka uygulamalarda kullanılmak için yeterli bir
sıcaklığa sahiptir. Çimento fabrikası için düĢünülecek olursa, atık gaz kalan ısısının,
hammaddelerin kurutulmasında kullanılabileceği öngörülmüĢtür. Kayseri Akçansa
çimento fabrikasından edinilen bilgilere göre, tesisin günlük kapasitesi 2400 ton
klinker/gün‟ dür. Bir ton klinker üretimi için farin halinde 1.57 ton hammaddeye
ihtiyaç vardır. Fabrikada farin haline gelene dek açıkta depolanan hammadde, bu
süre boyunca nemlenmektedir. Hammadde bu nem içeriğiyle prosese katılırsa, bu
nemin buharlaĢtırılması için fazladan yakıt tüketilmesine neden olacaktır. Bu da
yanma iĢleminin ısıl verimini azaltır ve maliyetleri yükseltir.
%8‟lik bu nemin uzaklaĢtırması için bir saatlik ısı gereği;
BuharlaĢma ısısı= 1050 kcal/kg
OkgH
kcalx
ton
kgxx
tonklin
tonfarinx
saat
gün
güntonKlin
210501000
8100
8
ker1
57.1
24ker2400
81
=14334782 kcal/saat lik ısı gerekir.
Ön ısıtıcı gazının bileĢiminden;
saatkgxxCO /225302)100/38(54.13850002
saatkgxxN /337953)100/57(54.13850002
saatkgxxSO /5928)100/1(54.13850002
Toplam gaz kütlesi= 569183 kg/saat bulunur.
Gaz tarafından; TmcQ
c=0.25 kcal/kg C
saatkcal
xxQ
/8395464
)160219(25.0569184
Buradan,
58%14334782
8395464
Farin Değirmenindeki nemin %58‟i atık gaz tarafından uzaklaĢtırılabilir.
82
83
4.BUHAR ÇEVRĠMĠ
Tezin bu bölümünde elektrik üretmek için tasarlanan buhar çevrimi ve onun
bileĢenleri açıklanmıĢtır. Sistemin genel yerleĢim düzeni Ģekil 4.1‟de gösterilmiĢtir.
84
85
ġekil 4.1 : Buharlı güç santralının yerleĢim düzeni
86
87
4.1 Türbin ve Jeneratör Seçimi
Türbin buhar giriĢ sıcaklık değerleri boylerden çıkıĢ sıcaklık değerleri olan 273 °C
olarak belirlenmiĢtir. Türbin giriĢ basınç değerlerini belirlemek için ise basınç, çıkıĢ
kuruluk derecesi ve güç eldesi arasında iterasyon yapılmıĢtır. Yapılan iterasyona dair
eğriler Ģekil 4.2 ve Ģekil 4.3‟te verilmiĢtir.
ġekil 4.2 : GiriĢ basıncı – kuruluk derecesi iliĢkisi
ġekil 4.3 : GiriĢ basıncı - çıkıĢ gücü iliĢkisi
88
ġekilde verilen bilgiler ve türbin imalatçıları ile yaptığımız görüĢmeler sonucunda
0.95‟lik bir kuruluk derecesinin, sistemin sağlıklı çalıĢması için gerekli olduğu
sonucuna ulaĢılmıĢtır.
Türbin ve jeneratör seçiminde, gereksinimlere tek blok halinde cevap verecek türbin
bulunamadığından paralel bağlı iki türbin seçilmesi uygun görülmüĢtür. Böylece hem
mevcut ürün gamı içerisinde ihtiyaçlarımıza çözüm bulunabilmiĢ, hem de planlı
bakım veya olası arıza durumlarında sistem tamamen durdurulmadan güç üretiminin
kısmi olarak devam edebilmesine olanak sağlanmıĢtır. Türbin ve jeneratör için
dizayn bilgileri çizelge 4.1‟de verilmiĢtir.
Çizelge 4.1 : Türbin ve jeneratör değerleri*
*Teklif aldığımız firmanın iznini almadığımızdan ötürü kaynağımızı belirtemiyoruz.
Türbin Özellikleri ve Elemanları
Tip: Yatay, çok kademeli buhar türbini
DIN 3990 standartlarına uygun helisel diĢli
Türbin, diĢli kutusu ve yağ ünitesi için taban plakası
Ġki yağ pompası, bir yağ soğutucusu, iki yağ filtresi, bir hidrolik yağ basınç
kontrol valfi, yağ buharı filtresi için havalandırma filtresi içeren bir yağlama
sistemi
Yüksek basınç türbini için bir hızlı kapama vanası
4 tane buhar alım nozulları kontrol vanası
Taze buhar eleği (filtresi)
Tahliye musluğu ve buhar tuzağı
Elektronik hız yönetim sistemi
89
AĢırı hız koruma sistemi
Rotor yatay yer değiĢimleri gösterimi
Türbin hız göstergesi ile irtibat kutusu ve acil durum butonu
Ara buhar alma bağlantıları
Türbin – Jeneratör bağlantısı koruması
Jeneratör Özellikleri
EĢ fazlı trifaze akım jeneratörü
Elektronik voltaj düzenleyici
Elektronik güç faktörü düzenleyicisi
Jeneratör sarımları ve rulmanları için sıcaklık göstergesi
Sarımlar için hazır bekleme ısıtıcısı
Jeneratör – DiĢli kutusu bağlantı koruması
Paralel operasyonlar için genel elektrik Ģebekesi
Diğer Gerekli Ekipmanlar
PLC S7‟li otomatik paneli ve operatör paneli
Jeneratör ekranı
Jeneratör devre kesici anahtarı
Senkronize ve Ģebeke ekranı
Türbin ısı yalıtımı
Türbin giriĢi buhar kapanlı tahliye vanaları
4.2 Kondenser Seçimi
Türbinden 0.15 barda çıkan buharın 1.5 barda çalıĢan degazöre gönderilmesi için
yoğuĢturulup, pompa istasyonunda basınçlandırılması gerekmektedir. Bu konuda
türbin üreticisi firma ile birlikte çalıĢıldığından her birinin toplam kapasitesinin %
57‟sini karĢılayacak Ģekilde iki farklı kondenser ünitesi kurulması akla yakın
görülmüĢtür. Seçilen kondenserin dizayn kriterleri çizelge 4.2‟de verilmiĢtir.
90
Çizelge 4.2 : Kondenser değerleri
Kondenser Özellikleri ve Elemanları
Vakum kondenser olarak borulu ısı değiĢtiricisi
YoğuĢturucu tankı
YoğuĢturucu seviye kontrolörü
Ejektör ve borularla tahliye sistemi
Tahliye sistemi için yardımcı kondenser
Türbin kondenser boru bağlantısı
Valfleri ile birlikte kondenser boru bağlantısı
4.3 Boru ve Pompa Seçimi
Yatırım maliyetinde toplam maliyet içinde ufak bir dilime sahip olan pompa ve boru
sistemi iĢletim maliyetinde önemli bir yer tutmaktadır. Ayrıca sistemin sağlıklı
çalıĢabilmesi için hayati bir role sahiptir. Bu nedenlerden ötürü pompa ve boruların
seçilmesi büyük önem arz etmektedir. Tezimizde degazör çıkıĢı ile türbin giriĢi
arasındaki borular ve pompalar “A Grubu”, hattın diğer yanındaki boru ve pompalar
ise “B Grubu” diye tanımlanmıĢtır.
Boru Çapı Tayini
Projede boru çapı tayini için 6 adet boru çapı göz önünde alınmıĢtır. Daha sonra
detaylı olarak irdeleneceği üzere bu boruların paralel olarak ikiĢerli, üçerli ve
dörderli Ģekilde gitmesi durumları da iteratif olarak incelenmiĢtir. Çizelge 4.3‟de sıra
numarası ile birlikte boru çapı değerleri verilmiĢtir.
91
Çizelge 4.3 : Boru Çapları
Boruların Çap Değerlerine Göre Hız Değerleri
Hız değerlerinin bulunması için gerekli formül aĢağıdaki gibidir.
V=4(Q/πD2)
Q değeri A borusu için 8 m3/s; B borusu için 7 m
3/s alınmıĢtır.
Hız değerleri çizelge 4.4‟te görülmektedir.
92
Çizelge 4.4 : Çaplara göre hız değerleri
Reynolds sayısının değerleri
Reynolds değerlerinin hesaplanması için aĢağıda verilen denklem kullanılmıĢtır.
Denklemde kinematik viskozite; A borusu üzerinde minimum sıcaklık 110 olduğu
için 2.55*10-7
m2/s, B borusu üzerinde ise minimum sıcaklık 35 ºC olduğu için
7.21*10-7
m2/s olarak alınmıĢtır.
Re=(V x D) / ν
Denklemin sonuçları çizelge 4.5‟de verilmiĢtir.
93
Çizelge 4.5 : Reynolds değerleri
Kayıpların hesaplanması
Proje için Borusan Mannesmann© kazan borusu seçilmiĢtir. Kazan borusu için ε
prüz yüksekliği 0.000045 m‟dir. “f” yük kayıp katsayısı “Moody Calculator”
programından faydalanılarak bulunmuĢtur. Projede toplam yükselti farkı 50 metre
alınmıĢtır. A borusu için toplam uzunluk 300 metre, topla dirsek sayısı 15, toplam
vana sayısı 25 alınmıĢtır. B borusu için toplam uzunluk 50 metre, toplam vana sayısı
6 ve toplam dirsek sayısı 6 olarak alınmıĢtır. alınmıĢtır. A pompası istasyonu 0.015
MPa‟da aldığı akıĢkanın türbine 1 MPa‟da girmesini sağlayacak Ģekilde, B pompa
istasyonu ise kondenserden 0.015 MPa‟dan a1dığı suyu 0.15 MPa‟da degazöre
iletecek Ģekilde çalıĢmalıdır. Ayrıca her bir boylerde 0.4 MPa‟lık basınç kaybı
olacağı hesaplanmıĢtır. Hesaplamalarda kullanılan formüller aĢağıda verilmiĢtir.
Formüller kullanılarak A borusu için varılan çözümler çizelge 4.6‟da, B borusu için
varılan çözümler ise çizelge 4.7‟de sunulmuĢtur.
94
hf = f (L / D) (V2
/ 2g)
hy= fv2/ 2 g
Çizelge 4.6 : A borusu için kayıpların hesaplanması
95
Çizelge 4.7 : B Borusu için kayıpların hesaplanması
96
Pompayı tahrik eden elektrik motorunun gücünün hesaplanması
Pompanın mil gücü hesaplanırken kataloglardan elde edilen η=0.573 değeri
kullanılmıĢtır. A pompası için akıĢkanın yoğunluğu 951 kg/m3, B pompası için 990
kg/m3
alınmıĢtır. Emniyet açısından pompayı tahrik eden elektrik motorunun gücü
Pm, emniyet açısından pompa için gerekli güç Pe‟den büyük olacaktır. Bizim emniyet
değerimiz (S) 1,2‟dir. ĠĢlemlerimizde kullanılan formüller aĢağıda verilmiĢtir. Elde
edilen pompa motor güçleri çizelge 4.8‟de gösterilmiĢtir.
P = ρ g Q H / η
Pm = S x Pe
Çizelge 4.8 : Pompa motor güçleri
97
Elektrik maliyeti
Pompaların çektiği güce bağlı olarak yıllık elektrik maliyeti çıkarılmıĢtır. Üzerinde
proje yaptığımız kuruluĢ “iletim Ģalt sahalarının dağıtım Ģirketinin kullanımındaki
OG baralarına özel hattı ile bağlı tek bir tüzel kiĢi durumundaki kullanıcılar” sınıfına
girdiği için elektrik kWh 14.2 kuruĢ alınmıĢtır. Yıllık elektrik maliyeti hesabında Ģu
formül kullanılmıĢtır:
E. Maliyeti [tl/yıl] = Pm [kW] x t [saat/yıl] x E. Fiyatı [tl/kWsaat]
T = 8760 sa/yıl (24 saat çalıĢır durumda kabul edilerek)
Çizelge 4.9 : Pompa elektrik maliyetleri
98
Boru maliyeti
Boru firmasının fiyat kataloğundan yararlanılarak boruların uzunluklarına oranla
toplam maliyet, buradan da yıllık maliyet bulunmuĢtur. Yıllık maliyet bulunurken 20
yıllık bir iĢletme ömrü varsayılmıĢtır. A grubunun boru maliyeti çizelge 4.10‟da, B
grubunun boru maliyeti çizelge 4.11‟de verilmiĢtir.
Çizelge 4.10 : A grubu boru maliyeti
99
Çizelge 4.11 : B grubu boru maliyeti
100
Çap tespiti
Boru çapı seçilirken yıllık toplam maliyetin en düĢük olma Ģartı aranmıĢtır. Yıllık
toplam maliyetler hakkındaki bilgi çizelge 4.12‟de sunulmuĢtur.
Çizelge 4.12 : Yıllık toplam maliyetler
Çizelgeden görülebileceği üzere yıllık en düĢük maliyet 4*2 kodlu ( 57 mm*2 )
boruda gerçekleĢmiĢ olmasna rağmen iĢletme Ģartları, boru ısıl kayıpları dikkate
alınarak insiyatif kullanılmıĢ ve 2*4 kodlu ( 76.1 mm*2) borular seçilmiĢtir.
101
Boru mukavemet analizi
P : ĠĢletme Basıncı 20 bar
Pt : Test Basıncı 40 bar
M: ĠĢletme ġartlarında Malzeme Mukavemeti 140 N /mm2
D: Gövde DıĢ Çapı 82,5 mm
K: Kaynak Emniyet Katsayısı 0.9
S: Sistem Emniyet Katsayısı 1.5
Xk: Korozyon Toleransı 1 mm
Xm : Malzeme Kalınlık Toleransı ±0.5 mm
Co :Hesaplanan Toleransız Cidar Kalınlığı
Ch : Hesaplanan Toleranslı Cidar Kalınlığı
Ck : Kullanılan Cidar Kalınlığı 3.60 mm
Seçilen boru kalınlığı uygun
Pompa seçimi
Arıza ve bakım durumları göz önüne alınarak her bir pompa istasyonunun paralel
bağlı iki pompadan oluĢması uygun görülmüĢtür. A grubu için Standart pompanın
SKM 32/11 (3000) pompası seçilmiĢtir. B grubu içinse SKM 40/9 (3000) pompaları
seçilmiĢtir. ÇalıĢma sıcaklığı göz önüne alınarak ürünlere mekanik salmastra Ģartı
konmuĢtur.
102
4.4 Güvenlik ve Kontrol Elemanları
Türbin, jeneratör ve kondenser paketinde anılan güvenlik ve kontrol elemanlarına
ilave olarak türbin giriĢlerinde akıĢkanın kontrolünü sağlamak için aĢağıdaki
ekipmanlar kullanılmıĢtır.
Vana Tipi Sürgülü Vana
Gövde Çelik Döküm – GS- C25
Anma Basıncı Class 300
Bağlantı ġekli FlanĢlı
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Manuel
Marka NOVAL
Adet 50
Çap 2”
Vana Tipi Çek Vana
Gövde Çelik Döküm – GS- C25
Anma Basıncı Class 300
Bağlantı ġekli FlanĢlı
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Otomatik
Marka NOVAL
Adet 20
Çap 2”
Vana Tipi Pislik Tutucu
Gövde Çelik Döküm – GS- C25
Anma Basıncı Class 300
Bağlantı ġekli FlanĢlı
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Manuel
Marka NOVAL
Adet 6
Çap 2”
103
Vana Tipi Emniyet Ventili
Gövde Çelik Döküm – GS- C25
Anma Basıncı Class 300
Bağlantı ġekli FlanĢlı
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Otomatik – Blöf Kollu
Tip 4422.4545
Marka LESER
Adet 26
Çap 2”
Vana Tipi Kelebek Vana
Gövde AISI 316
Anma Basıncı Class 300
Bağlantı ġekli Wafer
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Manuel
Marka BRAY
Adet 4
Çap 2”
Vana Tipi Orifis Plakası
Gövde Çelik Döküm – GS- C25
Anma Basıncı PN 40
Bağlantı ġekli FlanĢlı
Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316
Kumanda Manuel
Marka SAMSON
Adet 4
Çap 2”
Vana Tipi Manifold
Marka SAMSON
Adet 4
Çap 2”
Termometre Tipi Dijital
Marka SUKU
Adet 4
Çap 2”
104
Termometre Tipi Paslanmaz Çelik
Marka SUKU
Adet 8
Çap 2”
Manometre Tipi Dijital
Marka SUKU
Adet 4
Çap 2”
Manometre Tipi Paslanmaz Çelik
Marka SUKU
Adet 8
Çap 2”
4.5 Acil Durum Senaryosu
Bir kısmı sistem gereksinimlerinden bir kısmı da tercihlerimizden kaynaklanan
uygulama ile türbin, jeneratör, kondenser, pompalar ve borular ikili paralel sıra
halinde projelendirilmiĢtir. Bu sayede planlı bakım veya acil durumlarda sistemin
kısmi olarak çalıĢabilmesine olanak saplanmıĢtır. Ayrıca pompa, türbin ve kondenser
giriĢ çıkıĢlarında Ģekil 4.4 „de gösterildiği gibi vana tertibatı kullanılarak olası arıza
veya bakım durumlarında sistem elemanlarının var olan atıl kapasitelerinden
faydalanılma amacı güdülmüĢtür.
105
ġekil 4.4 : Vana tertibatı
Borularda kaçak durumu
Seçilen boru çapları toplam akıĢkan yükünü tek baĢına karĢılayabilecek güçtedir.
Eğer ki herhangi bir boruda kaçak, bakım gibi herhangi bir durum oluĢacak olursa
ilgili borunun son vanası kapatılarak ve ortadaki vana tam açık pozisyona getirilerek
akıĢkanın tek boru üzerinden geçmesi sağlanır. Bu iĢlemin maliyeti pompa üzerinden
%3 fazla güç çekilmesidir.
Türbin, jeneratör ve kondenserlerde arıza / bakım durumu
Projede kullandığımız her bir türbin, jeneratör ve kondenser toplam kapasitesinin
%83‟ü ile çalıĢmaktadır. Herhangi bir arıza durumunda ortadaki vananın % 13
açılarak kapasitesinin tamamlanması mümkündür. Böylece normal arıza
durumlarında 3.5 MW‟dan 1.75 MW‟a düĢmesi beklenen üretim miktarının 2.1
MW‟da tutulmasına olanak sağlanmıĢtır. Bu durumda ayrıca klinker soğutucu
boylerine su giriĢi kesilmeli ve buhar üretimi için yalnızca ön ısıtıcının boyleri
kullanılmalıdır.
Pompalarda arıza / bakım durumu
Pompalarda arıza durumunda ilgili pompanın vanaları kapatılarak sistem %50
kapasite ile çalıĢmaya devam eder. Bu durumda klinker soğutucusu boylerine su
giriĢi kesilmeli, buhar üretimi yalnızca ön ısıtıcı boylerinden sağlanmalıdır.
106
107
5.EKONOMĠK ANALĠZ
Proje iĢ planı çizelge 5.1‟de verildiği üzere olacaktır. Ekonomik analiz raporlarında
TCMB‟nin 2 Mayıs 2011 tarihli kur ve faiz verileri esas alınacaktır.
Çizelge 5.1 : ĠĢ Planı
5.1Maliyet Analizi
Proje iĢ planı çerçevesinde aldığımız tekliflere dayanarak ödeme planı çizelge 6.2‟de
verildiği üzere oluĢturulmuĢtur. Türbin, kondenser ve jeneratör kurumu ilgili firma
tarafından yapılacağı için ödeme planına dâhil edilmemiĢtir.
Çizelge 5.2 : Ödeme Planı
108
5.1.1 Malzeme Maliyeti
Türbin, Jeneratör ve Kondenser Seti
Türbin, jeneratör, kondenser ve ekipmanları konusunda alınan teklifler
doğrultusunda malzeme fiyatları 6,860,625 TL‟dir. Malzeme tedarik süresi sipariĢ
verildikten 12 ay sonrasıdır. Teklife göre ödemenin 1/3‟ü sipariĢ anında, 1/3‟ü
sipariĢten 6 ay sonra ve en son kalan kısmı ise sistem devreye alındıktan sonra
ödenecektir.
Pompalar
Sistemde ikiĢer adet Standart Pompanın SKM 40/9 ve SKM 32/11 pompaları
kullanılmıĢtır. Pompa birim fiyatları 12390 TL ve 10800 TL alınmıĢtır. Ödeme
planına göre 11. ayda peĢinen ödenecektir.
Besleme Boruları
Projede 700 metre 82,5 mm‟lik kazan borusu kullanılacaktır. Boru maliyetleri 10283
TL tutmaktadır.
Kazan maliyetleri
Ön ısıtıcı atık kazanı
Taban oturumu: 14.5 metre x 3.8 metre = 55.1 2m
Gerekli boru toplam uzunluğu;
kıızdırıcL =1848 metre
rııcbuharlaşuhL =12400 metre
ekonomizörL = 2233 metre
Toplam= 16481 metre boru gerekir.
Klinker soğutucu kazanı:
Yükseklik 8 metre, uzunluk 20 metre, enine oturum 70 2m
Boru uzunlukları;
kıızdırıcL =1140 metre
rııcbuharlaşuhL =6700 metre
ekonomizörL = 1308 metre
109
Toplam= 9148 metre
Borusan Mannesman‟dan alınan fiyat kataloğundan ASTM 178 ve TS EN 10217-2
standartlarına uygun borular için,
2 “ çapındaki boru için metre fiyatı 7 TL alınırsa,
179403 TL boru maliyeti çıkar. Boru boylarının uzunluğu gereği, tek bir parça
halinde yüklenmeleri zordur. Bu nedenle boru kaynaklarının ve çatımlarının sahada
yapılması gerekmektedir.
Kazan duvarları, hava sızıntılarını ve ıĢınım ile dıĢarıya olan ısı kaybını en aza
indirecek biçimde seçilmelidir. Bu nedenle, U tipi kiriĢlerle desteklenen, ince
metalden malzemenin iç yüzeyi alimino silikat tabakası ile kaplanır. Bağlantı
noktalarındaki kaynak kalitesine dikkat edilmelidir.
Ön ısıtıcı ön ve arka yüzü: 14.5 x 20 x 2 metre= 580 m 2
Ön ısıtıcı kazanı yan yüzleri: 3.8 x 20 x 2 = 152 m 2
Klinker soğutucu atık kazanı ön ve arka yüzü : 8x20 x2 metre= 320 m 2
Yan yüzleri = 3.5 x 8 x 2= 56 m 2
Toplam 1108 metrekare izolasyon malzemesi ve çelik sac gerekecektir.
Ġzolasyon 25 mm. kalınlığında seçildi. Buradan 1108 x 0.025=27.7 m 3
Yoğunluğu v
md
128=45.16
m
m= 2105.6 kg
Tonu 1200 $ dan izolasyon malzemesi maliyeti, 3000 $ bulunur.
Aynı metrekarede çelik sac maliyeti 450000 TL‟dir.
Bunun dıĢında fiyata, kazan ekipmanları ve basınçlı kaplar da eklenmelidir. Bir atık
ısı kazanında bir adet buhar domu ve yedi adet su yükseltme domu bulunmaktadır.
Buhar domunun iç çapı 1500 mm., cidar kalınlığı 40 mm. seçilmiĢtir, uzunluğu 6
metredir. Malzeme olarak Q245R çeliği seçilmiĢtir. Kızdırıcı su alma ve aktarma
domlarının iç çapı 200 mm. dir. Malzeme olarak 20/GB3087 çeliği seçilmiĢtir.
110
ÇĠMTAġ firmasından alınan ortalama değerlere göre, toplam maliyetleri 115000
TL‟dir. Sahada yapılacak kaynak iĢlemlerinin maliyetleri de 20000 TL‟yi
bulmaktadır.
Atık Isı Kazanı Boruları 179403 TL
Kazan Duvarları Maliyeti 450000 TL
Kazan Basınçlı kapları, tahliye boruları 120000 TL
DıĢ cephe sacı+ izolasyonu 50000 TL
Kazanların toplam maliyeti 799403
Güvenlik ve Kontrol Ekipmanları
Gerek dolaĢım sistemi için gerekse atık ısı kazanları için bölüm 4‟te açıklanan
kontrol elemanlarının toplam maliyeti 205368 TL tutmaktadır. Aynı zamanda türbin,
kondenser ve jeneratör seti için 382948 TL‟lik yardımcı ekipman fiyatı
belirlenmiĢtir. Toplam maliyet ise 588316 TL‟dir.
5.1.2 Kurulum Maliyeti
Ġnsan Gücü Maliyeti
ĠĢ planlamasında, projelendirme ve inĢaat aĢamasında 3 mühendis, 7 kaynak elemanı,
1 NDT uzmanı, 3 elektrik teknisyeni ve 20 inĢaat iĢçisi çalıĢacağı öngörülmüĢtür.
Fakat iĢin sürekli bir olmamasından dolayı gerek maliyetleri aĢağıya düĢürebilmek
gerekse yasal ve diğer konularında riski asgari seviyeye çekmek için mühendislik
iĢleri dıĢında diğer iĢlerin üçüncül bir firmaya verilmesi uygun görülmüĢtür. Türbin,
jeneratör ve kondenserde alınan teklif doğrultusunda 106374 TL‟lik bir mühendislik
ücreti belirlenmiĢtir. Proje mühendislerinin ise 18 aylık toplam maliyetlerinin
216000 TL olacağı öngörülmüĢtür. Ġnsan gücü toplam maliyeti 322374 TL olarak
hesaplanmıĢtır.
ĠnĢaat maliyeti
Projede 12x10 metre alana sahip 20 metre yüksekliğinde bir çelik konstrüksiyon yapı
ve 15x20 metre alana sahip 20 metre yüksekliğinde çelik konstrüksiyon bir baĢka
yapıya ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı zamanda 700 metre borunun kaynakla
111
birleĢtirilmesi ve kazan borularının birleĢtirilmesi ve dıĢ saclarının kaynatılması
iĢlemi vardır. Tüm bu iĢler için 1,2500,000 TL‟lik bir bütçe öngörüsünde
bulunulmuĢtur. Boyler inĢaatı için de Ayrıca türbin, jeneratör ve kondenser montajını
yapacak yabancı firma 420,179 TL montaj ücreti talep etmiĢtir. Toplam inĢaat
maliyeti ~1,670,719 TL‟dir.
Lojistik maliyeti
Pompalar borular için yaklaĢık 2 konteynır yük gelmektedir. Ayrıca Kazan için dıĢ
çapı 50.8 mm olan 25629 metre boruya gereksinim duyulmaktadır. Toplam kazan
borusu boru hacmimiz 88 m3‟dür. 25 m
3‟lük konteynırlardan 4 adet konteynıra
ihtiyaç duyulmaktadır. Toplam sac gereksinimiz ize 5 mm kalınlığında 1108 m2 saca
gereksinim duyulmaktadır. Bu da yaklaĢık 6 m3‟lük hacime denk gelmektedir. Aynı
zamanda kazan duvar yalıtıcıları için 27.7 m3‟lük ısıl yalıtıcılara ihtiyaç
duyulmaktadır. Boiler duvarları içinde yaklaĢık 2 konteynıra ihtiyaç duyulmaktadır.
DıĢ lojistik olarak toplam Marmara Bölgesinden getirilecek yükler yaklaĢık 3
konteyner tutmaktadır. Toplam konteynır sayısı 11‟dir. Fakat emniyet ve olası
aksilikler göz önüne alınarak 15 konteynır belirlenmiĢtir. Nakliyat ücreti yaklaĢık
olarak 75000 TL alınmıĢtır. Ayrıca inĢaat bitiminden sonra malzemeleri asıl
konumlarına nakletmek için vinçlere gereksinim duyulacaktır. Bunun içinse 5 gün
boyunca 1 adet mobil vinç kiralanması öngörülmüĢtür. Mobil vinç kiralama
maliyetleri ise piyasada ebatlara göre saati 100TL ile 200 TL arasnda değiĢmektedir.
Aylık kira ücretleri ise yaklaĢık 25000 TL‟dirBu proje kapsamında vinç için 7000
TL‟lik bütçe ayrılması uygun görülmüĢtür. Toplam Lojistik maliyeti ise 82000 TL
olarak alınmıĢtır.
5.2 Öngörülmeyen giderler
Proje kapsamında kesin teklifi alınan parçalar dıĢındaki (türbin, jeneratör, kondenser,
güvenlik ve kontrol elemanları) maliyetler için %20‟lik bir emniyet oranı
belirlenmiĢtir. Buradan toplam maliyet 10827328 TL olmaktadır.
5.3 Geri Ödeme Süresi
Projeden 3,5 MW‟lık enerji üreteceği hesaplanmıĢtır. Üretilen elektriğin %5‟nin
sistem dâhilinde tüketileceği kabul edilmiĢtir. Fabrikanın yıllık olağan bakımları ve
112
beklenmedik duruĢ/arıza gibi sebeplerden ötürü yılın 330 günü faal olarak elektrik
üretebileceği göz önüne alınmıĢtır. TEDAġ 2010 yılı tarife değerleri dikkate alınarak
net elde edilen elektrik yıllık değeri 3929050 TL‟dir.
Amortisman faktörü :
i : yıllık faiz oranı = 0.07
n : ekonomik ömür = 20 yıl
Olmak üzere :
Yıllık yatırım maliyeti = Toplam maliyet • a = 10827328 • 0.0944 = 1022023 TL
Yıllık elektirk üretimi = 3500 kW • 24 saat • 330 gün = 27720000 kWh
Birim elektrik ücreti = 0.0369 TL / kWh
Piyasa elektrik fiyatı = 0.143 TL / kWh
Geri Ödeme Süresi Süresi = 10827328/(0.143-0.0404)•27720000 = 3.68 Sene
Bu süreye ödemelerin ağırlıklı ortalaması ile iĢleme alma tarihi arasındaki 6 aylık
süreyi de eklendiği vakit amortisman süresi 4.28 sene çıkmaktadır.
113
SONUÇLAR
Bu projede çimento sanayiinde atık ısıdan elektrik üreten bir sistemin tasarımı
yapılmıĢtır. Bu projelerin mühendislik yapılabilirliğinin yanında, sistemin ekonomik
açıdan da tatmin edici olması gerekir.
Tasarlanan sistem atık ısı kazanı, buhar türbini, yoğuĢturucu, kimyasal arıtma ve
boru Ģebekelerinden oluĢmaktadır. Yatırım ve iĢletme maliyetlerinden oluĢan toplam
sistem maliyetinin minimumda tutulabilmesi için önce sistem yapısı ve sistem
performansının en uygun yapıya kavuĢmasına yönelik olarak boru uzunlukları ile
boru içi hızlarının optimizasyon çalıĢmaları yapılmıĢtır. Ardından türbin için uygun
giriĢ sıcaklık ve basınç profilleri çıkartılmıĢ, buradan uygun bulunan basınç değeri
için atık ısı kazanı tasarımı yapılmıĢtır. Atık ısı kazanlarının tasarımında farklı
sanayilerde kulanılan değiĢik tipteki atık ısı kazanları incelenmiĢ, boru dizilimleri
atık gazların tozlu ortamında da ısı aktarımında bulunabilecek Ģekilde
oluĢturulmasına dikkat edilmiĢtir. Kazanların iĢletme ömürlerinin uzun olması için,
çökelmeleri engelleyici kimyasal arıtma kazan sistemine eklenmelidir.
Fabrika üretim atık gazlarının çıkıĢ noktalarına kurulacak olan kazanlar ile, sıcak
gazlar, içlerinden su akan boru demetlerden geçirilerek ısı alıĢveriĢi yapılması
sağlanacak ve su buharlaĢtırılacaktır. BuharlaĢtırılan su doyma sıcaklığından yüksek
halde buhar türbinine gönderilerek elektrik üretilecektir. Yıllık bakım ve kesintiler
düĢüldükten sonra 27720000 kWh elektrik üretileceği söylenebilir. Fabrikanın
mevcut elektrik tüketiminin %33‟ünün bu yöntemle geri kazanılabileceği
hesaplanmıĢtır. Türkiye‟de kullanılan elektrik enerjisinin %3‟ünün çimento
sanayinde kullanıldığını gözönüne alınırsa bütün çimento fabrikalarına atık ısı geri
kazanım tesisi kurulması halinde Türkiye‟nin toplam elektrik tüketiminin %1‟i kadar
elektrik üretilebileceği anlamına gelmektedir. Kazan ile türbin ana ekipmanları,
borular ve pompalar öncelikli olarak yurtiçi üreticilerinden sağlanmaya çalıĢılmıĢtır.
Bunun yanı sıra atık ısının geri kazanımıyla elde edilen enerjiden çimento sanayinde
114
faydalanma alanları incelenerek verimlilik ve uygulanabilirlik alanları açıklanmıĢtır.
Kazan çıkıĢındaki atık gazların hammadde kurutma iĢlemi için kullanılabilecekleri
görülmüĢtür.
Tesisin toplam maliyeti 10827328 TL‟ dir. Tesisin planlanan üretim değeri 3.5 MW
tır. Bu koĢullarda tesisin geri ödeme süresi 4.28 sene olarak bulunmaktadır. Geri
ödeme süresinin 7 yıldan düĢük olması, projenin kredi kuruluĢları tarafından da
fizibil bulunması anlamına gelmektedir. Bu durumda finansman bulma olanağı da
fazladır. Bu sistem sayesinde çimento tesislerinde önemli bir yer tutan elektrik
maliyetleri, israf edilen bir kaynaktan yararlanılarak geri dönüĢtürülmüĢ olacaktır.
Sistem çevresel sorunlar ile ilgili kaygıları azaltacak yöndedir. Atık ısı geri kazanımı
ile, fabrikanın tüketeceği elektrikten kaynaklanan CO2 salımı engellenmiĢ olur.
Atık ısı kazanları içinde yanma olan kazanlara oranla daha basit elemanlardır. Bu
kazanların ve buhar çevrim santralinin tasarımı, yoğun know-how içermekle birlikte,
çok karmaĢık bir teknoloji gerektirmemektedir. Projede atık ısı geri kazanım tesisi
elemanlarının ülke içinden sağlanabileceği görülmüĢtür. Ön ısıtıcı ve klinker
soğutucusu atık gazlarının kaynaklanan enerjinin yanı sıra, döner fırın hava
kaçıklığının engellenmesi gibi ek önlemler de verimliliği artırabilir. Döner fırın
duvarına arasına hava sıkıĢtırılmıĢ bir ceket ile ıĢınım ile olan ısı kaybını azaltmak
geliĢtirilmeyi bekleyen bir alandır.
115
KAYNAKLAR
[1] Devlet Planlama TeĢkilatı, TaĢ Toprağa Dayalı Sanayi Özel Ġhtisas Komisyonu
Yayını, Ankara, (2010)
[2] Elektrik ĠĢleri Etüd Ġdaresi, Sanayiide Verimlilik Kurulu raporu, Ankara, (2011)
[3] Kuleli, Ö., 2009: Çimento Mühendisliği El Kitabı, TÇMB Ar-Ge Enstitüsü,
Ankara
[4] Encyclopedia Brittania, 2007
[5] Kelly, T.D., 2005, Cement Statics, US Geological Survey
[6] H.G. van Oss., 2011, Cement Statics, US Geological Survey
[7] World Business Council for Sustainable Development,”Cement Technology
Roadmap: Carbon emissions reductions up to 2050” (2009)
[8]<http://www.worldcement.com/sectors/cement/articles/The_Future_for_Low_Car
bon_Cements.aspx>, eriĢim tarihi 16 Nisan 2011
[9] <http://databank.worldbank.org> ,eriĢim tarihi; 23 Nisan 2011
[10]<http://earthtrends.wri.org/searchable_db/results.php?years=1980-1980,.......>,
eriĢim tarihi; 23 Nisan 2011
[11] Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği Aylık Çimento ve Klinker Ġstatistikleri,
ġubat 2011
[12] <www.tcma.org.tr> eriĢim tarihi; 7 Mart 2011
[13] <http://stats.oecd.org/Index.aspx>, eriĢim tarihi; 28 Nisan 2011
[14] <http://www.dektmk.org.tr/>, eriĢim tarihi; 16 Nisan 2011
[15] Ganapathy, V., 2009. Understanding HRSG temperature profiles,
<http://vganapathy.tripod.com/hrsgtmp.html>, eriĢim tarihi; 20
Nian 2011
[16] Khurana, S., Banerjee, R., Gaitonde, U., 2007. Energy balance and
cogeneration for a cement plant, Indian Institute of Technology,
116
Mumbai
[17] Reddy B. V., Ramkiran, G., Ashok Kumar, K., P. K. Nag., 2002. Second
law analysis of a waste heat recovery steam generator,International
Journal of Heat and Mass Transfer, Sayı 45, sayfa 1807-1814
[18] Tarakçıoğlu, A,. 2006. Sanayide atık ısıdan yararlanma yöntemleri, Yüksek
Lisans Tezi,Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü,Ġstanbul
[19] Rayaprolu, K., 2009. Boilers for Power and Process,CRC Press.
[20] Genceli O., “Isı DeğiĢtiricileri”, Birsen Kitabevi Yayınları, Ġstanbul (2010)
[21] Chawla, J.M., 1999. Waste heat recovery from flue gases with substantial dust
load, Chem. Eng. Process. 38 (4–6) (365–371)
[22] Küçükçalı,R., 2000. Isısan, Buhar Tesisatı kitabı
[23]Kays W.M., London A.L., 1998. Compact Heat Exchangers, Krieger Yayıncılık
[24] API RP 534, 2007. Heat Recovery Steam Generators, American Petroleum
Institute(API) Standart Kataloğu
[25] Çürüksulu, M., 2006. 150 MWe kurulu güçteki düĢük kaliteli linyitle çalıĢan
bir termik santral için buhar kazanı tasarımı, Yüksek Lisans Tezi,
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
[26] <http://www.hrsgdesign.com>, EriĢim tarihi 12 Nisan 2011
[27] Genceli, O., ”Buhar Kazanları Konstrüksiyon ve Yardımcı Elemanları”, Birsen
Kitabevi Yayınları,Ġstanbul (1985)
117
EKLER
EK A Çanakkale Akçansa Çimento Fabrikası Teknik Gezi fotoğrafları
-Soğutma Kulesi
EK B Boru malzemeleri mukavemet değerleri
EK C Pompa karakteristiği
EK D Boru malzemeleri ve kodların açıklamaları
EK E Boru içinde izin verilen basınç değerleri
Ek F Ġzolasyon Malzemesi Özellikleri
118
Ek A : Çanakkale Akçansa Çimento Fabrikası Teknik Gezi fotoğrafları
Soğutma Kulesi
119
Soğutma Kulesi Pompa Odası
120
EK B : Kazan borularının fiziksel
özelikleri
121
EK C : Pompa karakteristiği
122
123
EK D Boru malzemeleri ve kodların açıklamaları
124
EK E Boru içinde izin verilen basınç değerleri
125
Ek F Ġzolasyon Malzemesi Özellikleri