E.C.A.
WAVIN

Su Borulu Kazan Tesislerinde Modernizasyon için Gelişmiş SAACKE Brülör Teknolojisi

Su Borulu Kazan Tesislerinde Modernizasyon için Gelişmiş SAACKE Brülör Teknolojisi

14 Kasım 2011 | TEKNİK MAKALE
190. Sayı (EKİM 2011)
1.629 kez okundu

Sanayide kullanılan yanma tesislerinde NOx emisyonlarını gelişmiş proses çözümleri kullanarak azaltmak Almanya, Bremen’deki SAACKE firmasının üzerine yoğunlaştığı konulardan biridir. Bu şirket geliştirdiği çok zengin bir yelpazedeki brülörler, tesisler ve mühendislik kavramları ve prosedürleri ve yönetmeliklerin gerektirdiği sınırlarla uyumu aynı zamanda yatırım maliyetlerini en aza indirgemeyi sağlayan prosedürleriyle tanınmaktadır. 2010 yılında Avrupa Birliği Üye Devletlerin hemen hemen yarısının Ulusal Emisyon Tavanları Direktifinin getirdiği yasal sınırların en az birinin gerisinde kalacağı beklenmektedir. Avrupa Çevre Ajansının (AÇA) topladığı son verilere göre 11 ülkenin tavan değerlerini önemli miktarda- bazıları eksik NOx hedeflerini %40’ın üzerinde- aşacağı beklenmektedir. (http://www.eea.europa.eu/highlights/europe-to-exceed-airpollutant)
 
Bu bilgilerin ışığında, Avrupa, özellikle endüstride kullanılan buhar ve güç üretim yakma tesislerinin modernizasyonu kesin olarak zorunlu hale getirmektedir. Bu bildiri NOx azaltımında kademeli yanma ile uygulamadan gelen bir örnek esas alınarak yaratıcı yönleri ele almaktadır: örnekte modernizasyon SAACKE firmasının brülör uzmanlarınca kapasitesi 300 MW olan ve Rusya’nın en büyük petrol şirketi Lukoil tarafından Burgaz, Bulgaristan’da işletilen su borulu bir kazan tesisinde yapılmıştır. 
 
Makale SAACKE konseptinin NOx emisyonlarını 200mg/m³ ‘den daha az bir değere nasıl indirdiğini ve modernizasyon için gereken maliyet ve zamanı nasıl minimize ettiğini göstermektedir. Kazan tesisi bugün yaklaşık 1,5 yıldır çalışmaktadır ve yüksek bir güvenirlik seviyesi göstermiş ve kolay servis yapılabilmesiyle tanınmaktadır.
 
Modernizasyon
 
Giriş
Bulgaristan’ın Burgaz bölgesinde Lukoil buhar kapasitesi 320t/s olan 6 adet kazan ve yine buhar kapasitesi 120t/s olan 2 adet kazan tesisi işletmektedir. Üretilen buhar türbinlerde elektrik enerjisine dönüştürülmekte ve rafineride kullanılan prosesin bir parçası için kullanılmaktadır.  Burada doğal gaz ile beraber üretilen rafineri gazı (ÇN: Rafine gaz petrol rafinerilerinde 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 doğal gaz ve rafineri gazıyla işletilen yakma sisteminin baştan aşağı elden geçirilmesi için bir konsept geliştirdi.
 
Üstesinden Gelinmesi Gereken Zorluklar ve Hedeflersaacke
Burgaz’da brülör 8’de 10 brülör yatay olarak karşılıklı duracak şekilde düzenlemeyle bir seviyeye (1a ve 1b seviyeleri) monte edilmişti (her sırada birbirine bakan 5 brülör bulunmaktaydı). Bu brülör düzenlemesiyle sadece brülörlerin uygun düşük NOx brülörleriyle değiştirilmeleri istenilen sonucu vermeyecekti. NOx değerleri modernizasyondan önce 350 mg/m³’den fazlaydı. Bu nedenle Mühendislik departmanı emisyonları 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 dayanarak ve ilave olarak hava ve yakıt kontrol sistemi tasarımı mevcut iki adet fanın değiştirilmesine gerek olmadığını gösterdi.
 
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 olarak mevcut on brülör deliğini kullanma imkanı ortaya çıktı, tabii bu yeniden yapım masraflarını ve kazanın tadilat nedeniyle durma zamanını azalttı.  
 
Kademeli Yanmasaacke
İki alt seviyede 1a ve 1b bulunan brülörler stokiyometrik şartların altında (gereken hava miktarının altında) daha üst seviyede (2) olan brülörler de stokiyometrik şartların üstünde (gereken hava miktarının üstünde) çalıştırıldı. Prensip olarak tüm brülörler aynı yanma seviyesinde işletildi.
 
A ve 1b seviyelerinde monte edilen brülörler doğal gaz ve rafineri gazı olarak çift yakıt için her bir brülör kapasitesi 20MW’a kadar olacak şekilde tasarlandı.  Daha üst seviyede (2) olan brülörler ise doğal gaz için ve her bir brülör kapasitesi 20MW’a kadar olacak şekilde tasarlandı. Doğalgaz ile rafineri gazı arasındaki değişim birlikte tek bir brülör seviyesinde yapılmaktadır. Kontrol sistemine aşağıdaki işletme konumları dâhil edildi:
Esas olarak bir seviyedeki brülörler benzer şekilde (aynı işletme konumunda) çalışacak.
Bir seviyedeki tüm brülörlerin yanmaları (1a: 1b;2 seviyelerine uygulanır) sadece doğal gazla olacak
Bir seviyedeki tüm brülörlerin yanmaları (1a: 1b seviyelerine uygulanır) sadece rafineri gazıyla olacak
 
Maksimum Kullanılabilirlik
Brülörlerin çalıştırılması bakımından ise brülörler birbiri ardından teker teker çalıştırılabilecektir. Tüm brülörler düşük yükte devreye girdikten sonra brülörlerin çıkış kapasiteleri sürekli olarak yükseltilecektir. Çalışma durumunda bir veya birkaç brülörün arıza yapması halinde, kazan geride kalan brülörleri çalıştırarak kullanılabilecektir. Muayene ve herhangi bir brülörün onarımdan sonra onarılan brülör kazan çalışır durumda iken çalıştırılabilir. 
 
Mevcut iki adet fan 1a ve 1b alt sıralarındaki 10 adet brülörle beraber sırasıyla daha üst 2. Seviyede olan 5 brülöre de bağlanmıştır. Fan arızası durumunda, kazan düşük kapasite ile çalışmaya devam edebilir. Her brülör seviyesinde yeni monte edilen hava ölçümü için mal sahibince uygun ölçme aletleri temin edilmiştir. Tüm brülörlerin esas havası için ortan bir fan koyulmuştur. Esas hava ayarı her brülör seviyesinde ayrı olarak yapılmıştır.
 
Hava kanallarının muazzam alansal ihtiyaçları hava ön ısıtmasının  CFD simülasyonu ile en uygun hale getirilmiş ve hava debisi ölçümü düzenlemesi en uygun olacak şekilde tasarlanmıştır.  
 
Sonuç ve Özet
Konsept ve mühendislik çalışmasının sonucu küçük boyutlarda, az bakım gerektiren ve maksimum kullanılabilirlik suna bir yakma sistemi olmuştur. Çalışma yerinin şartlara bağlı yapısı için en uygun  durumlar dikkate alınmış ve emisyonlar güvenilir bir şekilde NOx için 200 mg/m³ altında tutulmuştur. 
 
Seçilen önlemler sayesinde SAACKE kazanın yeniden yapılma maliyetini sadece küçük tadilatlar yapılma ihtiyacı gösterttirerek en düşükte tutmuştur. İlave olarak bu işlemle kazanın tadilat sırasında durması da en aza indirilmiştir.
 
Hava kanallarının CFD ile optimizasyonu ve hava debisi ölçümü ile Lukoil mevcut 2 fanı kullanmaya devam etmiş ve bu da yakma sistemi yatırım maliyeti üzerinden %10 tasarruf sağlamıştır. 
 
saackeProfesyonel bir proje yönetimi ve brülörlerin, kontrol sisteminin ve tüm elemanların hızlı teslimatı devreye alma sürecinin rahat ve düzenli olmasını sağlamıştır. SAACKE her şeyi Bremen’de imal ederek tek bir kaynaktan sağlamıştır. Ve, şüphesiz müşteri memnuniyeti en büyük öncelik olmuştur. “Ayrıca şimdiye kadar Kazan 8 de herhangi bir arıza meydana gelmediğini de bildirmek isterim. SAACKE Yakma Tesisi ile çalışmaktan memnunuz” Boyko Spasov; Teknik Müdür, Isı Departmanı, Burgaz Rafinerisi, Lukoil.
 
Referanslar
[1] Jeschar, R., Scholz, R., Klöppner, G., Schopf, N.,Schadstoffarme Verbrennungsführung bei unterschiedlichen Brennstoffen am Beispiel eines Drallbrennkammersystems, Chem.-Ing.-Techn. 59, 1987, p. 602 – 603, MS 1616/87.
[2] Scholz, R., Schopf, N., Environmental Protective Combustion Process for Waste Fuels, In Collin, R., Leuckel, W., Reis, A., Ward, J. (eds.), Proceedings of the First European Conference on Industrial Furnaces and Boilers (INFUB), March 21-24, Lisbon, Portugal, 1988.
[3] Schopf, N., Peters, Thermische Entsorgung schwer brennbarer Produktionsrückstände mit Drallbrenner NOx- Emission minimieren, Chemie-Technik, 1993.
[4] Leisinger, Schopf, N., Thermische Verfahren zur NOx-armen Verwertung von Produktionsabfällen. Abfallwirtschaftsjournal 7, Nr. 5, 1995.
[5] Schopf, N., Sternberg, Low-NOx Combustion Technology for Heavy Oils and Nitrogenous Industrial, TOTeM11 Agenda, 1995.
[6] Schopf, N., Lindner, Umweltfreundliche Feuerungssysteme und ihre wirtschaftliche Anwendung im Bereich der thermischen Prozesstechnik, Jahrestagung Südzucker Plattling, 1996.
[7] Schopf, N., Sternberg, Thermische Nutzung hochstickstoffhaltiger Reststoffe in der betrieblichen Wärmenutzung, VDI-Tagung, 18. Deutsch-Niederländ. Flammentag, Delft, 1997.
[8] chopf, N., Lindner, Erfahrungen und Voraussetzungen bei der Verbrennung von Tierfett, VDI-Tagung in Weihenstephan, Ingolstadt, Dortmund, 2001.
[9] chopf, N., Thermal Use of Low Calorific Gases in Chemical Industry, ACHEMA 2009, 29th International Exhibition Congress on Chemical Engineering, Environmental Protection and Biotechnology, 2009.
[10] Schopf, N., Liquid Energy – Vinasse as a Fuel, ISSCT Co- Products Workshop, Coimbatore, India, 2009.
[11] Schopf, N., Economical and Ecological Use of Alternative Fuels in Industrial Applications, Conference of Boiler Technology, Rafako SA, Poland, 2009.
[12] Schopf, N., Thermal Utilisation of Vinasse as Alternative Fuel. ISSCT Congress Mexico, 2010.
[13] Schopf, N., Swirl Burner Systems for Alternative Fuels – Modification with Staged Air Combustion for low-cost Reduction of NOx 11th International Conference on Boiler Technology 2010. Poland, 2010

 

İlginizi çekebilir...

İklimlendirme Sektöründe Karbon Ayak İzinin Azaltılması: Zorunluluk mu, Fırsat mı?

İklim krizinin etkileri artık sadece haberlerde gördüğümüz manşetler değil, işimizin bizzat içinde hissettiğimiz gerçekler haline geldi. Kentlerde aşı...
3 Haziran 2025

2025 Neden Her Binada Akıllı HVAC Entegrasyonu İçin Dönüm Noktasıdır?

Enerji tasarrufundan daha sağlıklı havaya ve öngörücü bakıma kadar akıllı HVAC sistemleri artık isteğe bağlı değil; 2025 yılında bina performansı, uyu...
1 Mayıs 2025

Leed Enhanced Commissioning Çalışmaları Üzerine Kısa Bir Değerlendirme

Binaların ömrü boyunca dayanıklı, enerji verimli ve konforlu olabilmeleri için mutlaka multi disipliner biçimde olan kalite kontrolleri ile inşa edilm...
7 Nisan 2025

 
Anladım
Web sitemizde kullanıcı deneyiminizi artırmak için çerez (cookie) kullanılır. Daha fazla bilgi için lütfen tıklayınız...

  • Boat Builder Türkiye
  • Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi
  • Enerji & Doğalgaz Dergisi
  • Enerji ve Çevre Dünyası
  • Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi
  • Tersane Dergisi
  • Yalıtım Dergisi
  • Yangın ve Güvenlik
  • YeşilBina Dergisi
  • İklimlendirme Sektörü Kataloğu
  • Yangın ve Güvenlik Sektörü Kataloğu
  • Yalıtım Sektörü Kataloğu
  • Su ve Çevre Sektörü Kataloğu

©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.