Endüstriyel tesislerde ihtiyaç duyulan proses ısısının taşınması ve prosese aktarılmasında, buhar yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Isı taşıyıcı akışkan olarak kullanılan buharın üretiminde yüksek verimli kazan teknolojileri tercih edilmesi, tesisin primer enerji tüketiminin düşürülmesinde çok önemli bir etken olarak dikkat çekmektedir.

Endüstriyel tesislerin proses enerjisinin karşılanmasında, ham madde, ara ürünün veya son ürünün üretiminde çoğunlukla ısıl işlem gereklidir. Çeşitli proses makineleri, büyük miktarlarda endüstriyel üretim yapılmasına olanak sağlamaktadır ve 220°C sıcaklığa kadar dolaylı veya doğrudan ısıl işlem için birçok süreçte ısı ortamı olarak genellikle buhar kullanmaktadır.

Buhar üreticileri, 50 yıldan hatta bundan onlarca yıl öncesinden beri, klasik enerji kaynağı olan sıvı ve gaz yakıt ile ısıtılmaktadır. Petrolde dünya stoklarının sınırlı olmasından dolayı ve kaynakların belirli üreticilerin elinde bulunmasına bağlı olarak orta ve uzun vadede enerji fiyatlarında kararlı bir artış gözlenmesi beklenmektedir. Almanya’da, ısıtma için kullanılan hafif sıvı yakıtların fiyatları son yıllarda neredeyse iki katına yükseldi. Ülkemizde doğalgaz fiyatlarında son bir yılda gerçekleşen artış %34 mertebesinde. 

Temel enerji kaynaklarının elde edilebilirlik süresinin uzatılabilmesi ve fiyat artışlarının ötelenebilmesi, gerek ülkemizde gerekse global alanda yalnızca bu kaynakların verimli bir şekilde kullanılmasıyla mümkündür.

Buhar üretim alanında belirli kapasitelerde buhar, çoğunlukla alev/duman borulu kazanlar kullanılarak üretilir. Geleneksel tasarımlarda, beslenen suyun ön ısıtması için ilave konveksiyon ısıtma yüzeyleri entegre edilmez. 8 – 12 bar basınç aralığında ve 170 – 190°C doymuş buhar sıcaklıklarında çalışmak üzere tasarlanmış olan bu buhar kazanlarında, baca gazının 260°C sıcaklığa kadar ulaştığı ölçülmüştür. Baca gazlarının %12’sine kadarı, bacadan atmosfere kullanılmadan atılır. Bu açıdan bakıldığında, ekonomizer bulunmayan buhar kazanları, yüksek enerji tasarrufu potansiyeline sahiptir.

Daha yüksek çalışma sıcaklıkları, kirli ısıtma yüzeyleri (kurum ve kireçlenme) ve yanlış ayarlanmış brülörler, baca gazı kayıplarını daha da artırabilir. Baca gazındaki ısının kaybedilmesi, paranın da kaybedilmesi demektir. Aynı zamanda temel enerji kaynağının daha yüksek oranda kullanılması zorunlu hale gelir ve bu da çevreye daha fazla emisyon salımı anlamına gelmektedir.

Buhar kazanlarında ekonomizörler, baca gazı sıcaklığının düşürülmesi ile duyulur ısı geri kazanımı sağlamaktadırlar. Kullanılacak ekonomizörlere ek olarak tasarlanabilecek yoğuşma ekonomizörleri ile de düşük sıcaklıklı proses veya ısıtma devrelerinin beslenmesi suretiyle baca gazındaki su buharının enerjisinin de kullanılması söz konusu olabilmektedir. Böylece normalde çok yüksek atık gaz sıcaklıklarına sahip olan buhar kazanlarında baca gazı sıcaklıkları doğru tasarımlar ile atık gaz çiğ noktası seviyelerine kadar indirilebilmektedir. 

Ekonomizörler, yakıt tasarrufu, kapasite optimizasyonu ve çevreye çok daha fazla duyarlı işletim için mükemmel iyileştirme fırsatı sunmaktadırlar.

Harici yoğuşma ekonomizörleri, paslanmaz çelik özel tasarımları ile, yüksek besi suyu gereksinimi olan tesislerde, düşük sıcaklıklı ısıtma devreleri, sürekli rejimde kullanılan düşük sıcaklıklı proses devrelerinde enerji gereksinimini karşılarken, atık gaz sıcaklıklarını çok büyük oranda düşürürler. Entegre ekonomizörlerin baca gazı bağlantı hattında kullanılmak süretiyle çok düşük alan gereksinimi ile tasarımcı ve işletmecilere büyük kolaylık sağlamaktadır.

Kompakt kazan dairesi tasarım felsefesi ile mükemmel uyumda, yüksek verimli işletim mümkün olmaktadır. Yoğuşma ekonomizörleri, gaz ve düşük sülfür oranlı motorine uygun üretilebilmektedir. Fabrikada test edilir ve ısı yalıtımı tamamlanmış şekilde sevk edilir.

Her kapasitede alev/duman borulu kazanlar, sonradan birer ekonomizer ile donatılabilir. Bu doğrultuda Bosch Industriekessel GmbH, TÜV tarafından test edilmiş olan ve nakliye şasisi üzerinde, ısı yalıtımı tamamen yapılmış ve kuruluma hazır şekilde teslim edilen kompakt ECO tasarımını geliştirmiştir. Bu tasarım prensibinde kullanılan ekonomizör, kazanın hemen arkasında baca gazı hattına entegre edilir ve kazan besi suyu devresine bağlanır.

Entegre ekonomizör ile yenilikçi kazan tasarımı

Tamamen entegre ekonomizörlü, yeni Bosch Industriekessel GmbH kazan modelleri, özel avantajlar sağlar. Değişken, özel olarak geliştirilmiş ve yüksek verimli kanatlı borulara sahip bir ısı eşanjörü demeti, kazan davlumbazında kazanın bir parçası olarak entegre edilmiştir, su devresine bağlıdır ve gerektiğinde kapatılabilir. Bu kazanlar için gerekli olan yatırım maliyetleri, harici ekonomizörlere sahip kazanlara kıyasla daha düşüktür. 

Ekipmanların ayrı ayrı nakledilmek zorunda olmaması, kazana bağlantı, kaide yapımı ve kurulum için ilave çalışmaların gerekli olmaması, yatırım maliyetlerinin kısa zamanda geri kazanılacağı anlamına gelir.

Ekonomizerin avantajları nelerdir?

Buhar kazanlarına beslenen su, kimyasal ve ısıl işlemlerden geçirilerek ve standartların gerektiği özelliklerde uygun şekilde hazırlanır, ekonomizere 103°C (tam degazyonlu sistemlerde) veya 90°C (kısmi degazyonlu sistemlerde) sıcaklıkta aktarılır. Ekonomizör içerisindeki sirkülasyon sırasında besi suyu baca gazını soğutur, kendisi ısınır. Baca gazı sıcaklığının 260°C’den 120°C’ye düşürülmesi, baca gazı kayıplarını %6 azaltmaktadır. Bu ekonomizere sahip bir buhar kazanı, üretilen buhar miktarı için varsayılan yük noktasında %6 daha az yakıta ihtiyaç duyar. Baca gazından geri kazanılan ısı, beslenen suyun ısıtılmasıyla kazana geri alınır. Ekonomizerlerin ilk yatırım maliyetleri ve yakıt fiyatlarına bağlı olarak değişmekle birlikte yapılan yatırım tek vardiyada ve %70 ortalama kazan performansı ile 9 – 12 ay içerisinde amorti edilebilmektedir.

Her türlü endüstriyel uygulama için esnek çözümlerEkonomizerler, çeşitli baca gazı giriş ve çıkış sıcaklıkları için özel olarak tasarlanabilir. Bacanın izin verilen minimum sıcaklığına dikkat edilmelidir. Asid ve neme hassas bacalarda, bacanın tepe noktasındaki baca gazı sıcaklığı, tüm yük aralığında baca gazının yoğuşma noktasının üzerinde olmalıdır. Bir yandan maksimum ekonomik verimi elde edebilmek ve diğer yandan baca için izin verilen en düşük baca gazı sıcaklığını koruyabilmek için, besleme suyunun sürekli kontrolü ve su tarafında baypas kullanışlı seçeneklerdir.

Mevcut sistemlerin geliştirilmesinde kullanım için tasarlanmış olan harici ECO 1 ekonomizörler, entegre bir baca gazı baypasına sahiptir ve opsiyonel olarak baca gazı tarafında baypas düzenleyici ile donatılabilir.

Sisteme özel çözümler

Yeni ECO sistemleri, baca gazı ısısının kullanımını basitleştirir, sistem verimi artırır ve çevrenin korunmasına katkı sağlar. Bosch Termoteknik Isıtma ve Klima Ticaret A.Ş., yeni kazanlar ile birlikte ve mevcut Buderus ve Bosch markalı endüstriyel sistemlere özel sonradan ilave edilecek uygulamalar için özel tavsiyeler ve hesaplamalar ve sistem çözümleri sunmaktadır.

Nejat KİPER – Makine Mühendisi

Bosch Termoteknik Isıtma ve Klima Ürün Yönetimi Departmanı 

Endüstriyel Sistemler Ürün Müdürü