Header Reklam

Kazan bacalarındaki ısı kayıplarının değerlendirilmesi

05 Şubat 1995 Dergi: Şubat-1995

ÖZET

Ülkemizde özellikle son günlerde artan yakıt fiyatları nedeniyle sanayide karşılaşılan enerji kayıplarının önlenmesine yönelik çalışmaların, daha dikkatle ele alınması gereği önem kazanmıştır.

Bu işletme giderlerini azalma fonksiyonu ile birlikte milli bir görev olarak da önümüzde durmaktadır. Bu düşünceye katkısı olması bakımından, endüstriyel kazanlarda meydana gelen ısı kayıplarının azaltılması ve baca gazlanndaki ısıdan faydalanma yollan hakkında aşağıdaki yazıyı sanayide çalışan mühendis ve iş adamlarının dikkatine sunuyorum.

 

GİRİŞ

Bilindiği gibi kazanlar, içinde yakıt yakılan ve meydana gelen yanma sonucu ortaya çıkan ısı enerjisi su, yağ vb. gibi bir akışkana aktarılan proses elemanlarıdır. Bu ısı enerjisinin, tamamını akışkana aktarmak mümkün oaydı, bu durumda herhangi bir enerji kaybından da söz edilemeyecekti. Ancak, gerçekte bu olmaz ve kazanın yüzeylerinden çevreye daima bir ısı kaybı olur. Ayrıca, yanma sonucu oluşan yanma ürünlerinin (baca gazları) kazan bacasından dış atmosfere atılması yoluyla da ısı kaybi gerçekleşir. Bu yazının konusu olması yönüyle, burada sadece baca gazları aracılığı ile olan ısı kayıpları üzerinde durulacaktır.

 

BACA ISI KAYBI

Aşağıdaki şekilde şematik olarak kazanlarda meydana gelen ısı kayıpları gösterilmektedir. Qy yanma enerjisinin Qkk kadar kısmı kazan yüzellerinden, Qbk kadar kısmı da bacadan kaybedilmektedir. Akışkana aktarılan faydalı enerji (Qy - Qkk - Qbk) olmaktadır.

Kazanlarda baca yoluyla olan ısı kayıplarının izin verilen mertebeleri aşağıdaki gibidir (DİN 4702 Bölüm 1):

 

 

Bacadan olan ısı kaybı % cinsinden aşağıdaki eşitlikle tayin edilir: ηbk= (tb-th). f/δ tb ile kazan çıkışındaki baca gazı sıcaklığı belirtilmektedir.

 

{hava gazı: 0,38 doğal

{gaz: 0,46 fueloil  {0,59

 

Burada    f ile "yakıt faktörü" izah edilmektedir.

ηy kazan yanma verimi = 100-ηbk

ηk kazan verimi = ηy-ηkk

Kazan yüzeylerinden olan ısı kayıpları eski kazanlarda: %2- %5, yeni kazanlarda: %1- %2,5 alınabilir.

 

Yukarıdaki açıklamadan anlaşılacağı gibi; emme havası ve kazan çıkışında baca gazı sıcaklığı ile baca gazrftdaki %CC>2 miktarının bilinmesi durumunda, bacadan olan ısı kaybı tespit edilebilir.

Örnek:Emme havası sıcaklığı 10°C, kazan çıkışındaki baca gazı sıcaklığı 250°C ve baca ve baca gazındaki CO2 miktarı %12 olan, 4 no fuel oil yakan bir kazanda baca kaybı: ηbk= (250-10).0,59/ 12= %11,8 Örneğin, kazan kapasitesi 100000 Kcal/ h ise; 11800 Kcal/ h'lik bir ısı kaybı söz konusudur.

 

BACA GAZI ÖZGÜL ISISI

Baca gazının özgül ısısı Şekil 2'den pratik olarak tayin edilebilir. Ancak bu şekil ortalama baca gazı sıcaklığına göre verilmiştir ve bu sıcaklık, tbç baca çıkışındaki sıcaklık olmak üzere yaklaşık (tb+ tbç)/ 2 olarak alınabilir. Örnek: Baca çıkış sıcaklığı 150°C, baca giriş sıcaklığı 250°C olan fuel oilli bir kazan için baca gazındaki CO2 yüzdesi %12 ise, baca gazı özgül ısısı: (150+250)/2=200°C ve Şekil 2'den cp==l,06KJ/ Kg K=0,25 Kcal/ Kg°C

 

BACA GAZI MİKTARI

Kazanda yakıtın yakılması ile elde edilecek baca gazı miktarının bilinmesi, bu gazdan elde edilebilecek enerjinin hesaplanabilmesi için önemlidir. Aşağıdaki bunun pratik olarak tayin edilebilmesine imkan veren diyagramlar verilmektedir (Şekil 2 ve 3). Ancak, bu miktarın ölçüm ile tespiti her zaman daha iyi bir yoldur.

Baca gazındaki ısıdan faydalanım için sınırlayıcı bir faktör, gaz sıcaklığının baca çıkışında 60°C'nin altına düşmemesi gerekliliğidir. Aksi takdirde gaz içindeki su buharı yoğuşur ve gaz içindeki SOx'lerle (kükürt oksitleri) birleşerek kükürt asitlerine dönüşür. Bu asit bacada hızla korozyona neden olur. Kış şartlarında dış ortam sıcaklığı daha düşük olacağından, baca çıkış sıcaklığının mertebesinin tespitinde bu durum göz önünde bulundurulur. Pratik olarak, bacagazı sıcaklığı, baca çıkışında ortalama 100°C olacak tarzda hareket edilmesi uygun olur.

 

BACA GAZ ISISINDAN FAYDALANMA

Baca gazı ısısından, baca üzerine monte edilecek bir ısı değiştirgeci aracılığı ile faydalanılır. Bu değiştirgeç gazdan ısı nakledilecek herhangi bir akışkana ısı transfer eder. Örneğin, baca gazı ısısından faydalanarak; buhar kazanlarında kazan besleme suyunun ısıtılması, sanayi tesislerinde kullanma suyunun ısıtılması veya çeşitli proseslerde sıcak su eldesi mümkündür. Qf faydalanılabilir ısı, tbg baca giriş sıcaklığı ve tdç değiştirgeç çıkış sıcaklığı olmak üzere: Qf= M.cp. (tbg-tdç) Örnek: 800000 Kcal/ h ısı gücünde bir fuel oilli kazanan baca çıkışında ölçülen sıcaklık 300°C ve baca gazında CO2 yüzdesi %12'dir. Yararlanılabilecek ısı tayini: Değiştirgeç çıkışında sıcaklığı 100°C alarak; faydalanılabilecek ısı: cp= 1,06 KJ/Kg K=0,25 Kcal/Kg°C [Şekil 4'den, ortalama sıcaklık (300+80)/ 2 alınarak] M= 0,62 Kg/ s= 2230 Kg/ h [Şekil 3'den]

Qf= 2230.0,25.(300-100) = 111500 Kcal/ h

 

 

Şek/7 3 Doğal gaz için baca gazı miktarı

 

 

Bu ısı, örneğin 90/ 70°C Sıcak su sisteminde kullanılsa; Q= Ms.cps.(90-70) [Ms= su debisi, cps- su özgül ısısı] 111500= Ms. 1.20 Ms=5575Kg/h Yani, yaklaşık olarak saatte 0,6 m3 su ısıtmak mümkün olacaktır.

 

Kullanılan Semboller

Q : Isı gücü (Kcal/ h)

t   : Sıcaklık (C)

δ : Baca gazındaki   % C02 miktarı

η: verim (%)

V :Baca gazı hacımsal debisi (m-V h)

M: Baca gazı kütlesel debis (Kg/h)

İndisler

h: Hava.emme havası

b: Baca

k: kazan

kk: Kazan kaybı

bç :Baca Çıkış

 

 

Şekil  Normal Altında Verilen Baca gerçek Hacminin Bulunması

 

Mak.Müh. Erdoğan AKKAYA


Etiketler