Tesisat Dergisi 205. Sayı (Ocak 2013)

TEKNİK TANITIM 86 Tesisat Dergisi Sayı 205 - Ocak 2013 Saacke Brülör Teknolojisi: Su Borulu Kazan Modernizasyonu Sanayide kullanılan yanma tesislerinde NOx emisyonlarını gelişmiş proses çözümleri kulla- narak azaltmak Almanya, Bremen’deki SAAC- KE firmasının üzerine yoğunlaştığı konulardan biridir. Bu şirket geliştirdiği çok zengin bir yel- pazedeki brülörler, tesisler ve mühendislik kav- ramları ve prosedürleri ve yönetmeliklerin ge- rektirdiği sınırlarla uyumu aynı zamanda yatırım maliyetlerini en aza indirgemeyi sağlayan pro- sedürleriyle tanınmaktadır. 2010 yılında Avrupa Birliği Üye Devletleri’nin hemen hemen yarısının Ulusal Emisyon Tavanları Direktifi’nin getirdiği yasal sınırların en az birinin gerisinde kalacağı beklenmektedir. Avrupa Çevre Ajansı’nın (AÇA) topladığı son verilere göre 11 ülkenin tavan de- ğerlerini önemli miktarda- bazıları eksik NOx hedeflerini yüzde 40’ın üzerinde- aşacağı bek- lenmektedir. (http://www.eea.europa.eu/high- lights/europe-to-exceed-airpollutant) Bu bilgilerin ışığında, Avrupa, özellikle endüst- ride kullanılan buhar ve güç üretim yakma te- sislerinin modernizasyonu kesin olarak zorun- lu hale getirmektedir. Bu bildiri NOx azalımın da kademeli yanma ile uygulamadan gelen bir örnek esas alınarak yaratıcı yönleri ele al- maktadır. Örnekteki modernizasyon, SAACKE firmasının brülör uzmanlarınca kapasitesi 300 MW olan ve Rusya’nın en büyük petrol şirketi Lukoil tarafından Bulgaristan Burgaz’da işleti- len su borulu bir kazan tesisinde yapılmıştır. Makale SAACKE konseptinin NOx emisyonlarını 200mg/m³’den daha az bir değere nasıl indirdi- ğini ve modernizasyon için gereken maliyet ve zamanı nasıl minimize ettiğini göstermektedir. Kazan tesisi bugün yaklaşık 1,5 yıldır çalışmak- tadır ve yüksek bir güvenirlik seviyesi göstermiş ve kolay servis yapılabilmesiyle tanınmaktadır. 1. Modernizasyon Giriş Lukoil Bulgaristan’ın Burgaz bölgesinde buhar kapasitesi 320t/s olan 6 adet kazan ve yine buhar kapasitesi 120t/s olan 2 adet kazan tesisi işletmektedir. Üretilen buhar türbin- lerde elektrik enerjisine dönüştürülmekte ve rafineride kullanılan prosesin bir parçası için kullanılmaktadır. Burada doğalgaz ile beraber üretilen rafineri gazı (ÇN: Rafine gaz petrol ra- finerilerinde kraking ve diğer metotlarla petrol ürünleri elde edilirken üretilen esas olarak metandan oluşan bir gazdır) güç üretiminde kullanılmaktadır. Kazanlar belli bir şekilde 1950’ler/1960’lara aittir ve birçok bakımdan yenilenmeleri gerekmektedir. Atılacak ilk adım uzun vadeli kullanım için iyi bir potansiyeli olan su borulu kazanların modernizasyonuydu. SAACKE doğalgaz ve ra- fineri gazıyla işletilen yakma sisteminin baş- tan aşağı elden geçirilmesi için bir konsept geliştirdi. 2. Üstesinden Gelinmesi Gereken Zorluklar ve Hedefler Burgaz’da kazan 8’de on brülör yatay olarak karşılıklı duracak şekilde düzenlemeyle bir se- viyeye (1a ve 1b seviyeleri) monte edilmişti (her sırada birbirine bakan 5 brülör bulunmaktaydı). Bu brülör düzenlemesiyle sadece brülörlerin uy- gun düşük NOx brülörleriyle değiştirilmeleri is- tenilen sonucu vermeyecekti. NOx değerleri mo- dernizasyondan önce 350 mg/m 3 ’den fazlaydı. Bu nedenle Mühendislik departmanı emisyon- ları düşürmek için kademeli yanma hedefledi ve SAACKE ’nin kendisini kanıtlamış gaz topu tipi mekanik püskürtmeli) brülörlerini kullandı. CFD (Computational fluid dynamics –Akışkan mekaniği hesaplamaları) simülasyonuna da- yanarak ve ilave olarak hava ve yakıt kontrol sistemi tasarımı mevcut iki adet fanın değişti- rilmesine gerek olmadığını gösterdi. 3. Konsept ve Mühendislik Kazan cehennemliği bu durumda her birinde beş brülör olan üç seviyeye bölündü. Hepsi 20 MW için tasarlandı. Yanma odasının alt kısmındaki seviye (seviye 1a ve 1b) brülörler karşılıklı birbirine bakacak şekilde düzenlendi. İlave beş brülör kazanın daha üst seviyesinde (2) bir yan duvara monte edildi. Bunun sonucu Şekil 1. Kazan 8’de beton ile kaplanmış 10 brülörden biri modernizasyondan önce Şekil 2. Modernizasyondan önce ve sonraki brülör düzenlemesi ve λ yanma havası oranları Modernizasyon öncesi SAACKE Modernizasyonu Açıklama: Modernizasyon öncesi; Düşük NOx işletmesi