Enerji ve Çevre Dünyası Dergisi 169. Sayı (Ekim 2021)

40 Enerji ve Çevre / Ekim 2021 enerji-dunyasi.com ENERJİ VERİMLİLİĞİ BUHAR SİSTEMLERİNDE KAPASİTE TAYİNİ, PİK ÇEKİŞLER VE BUHAR AKÜMÜLASYON SİSTEMLERİ B ir fabrika kurulurken buhar kapasitesini tayin etmek hem teknik kısıtlar hem de belirsiz gelecek şartları yüzünden oldukça zor olmaktadır. Özellikle pandemi şartlarının yaşandığı bugünlerde üretim kapasiteleri düşen birçok tesiste büyük kazanlarla çalışmanın yüksek maliyetleri fabrikaları zorlamaktadır. Bu yazımızda buhar sistemlerindeki üretici tiplerini, buhar pik çekişlerine yaklaşımları ve buharın stoklanmasını irdeleyeceğiz. Proseslerin buhar ihtiyacı belirlenirken buhar sisteminin ilk devreye alma sırasında proseslerin tüketeceği buhar ile birlikte sistemdeki boru ağının ve proseslerin kendilerinin de bir ısıtma yükü olacağı göz önüne alınmalıdır. Eğer bu ilave yükler kapasiteye dahil edilmeyecekse devreye alma süresinin biraz daha uzun olacağı en baştan kabul edilmiş olmalıdır. Diğer önemli bir nokta da üreticilerin kataloglarında verilen saatlik nominal kapasiteler yerine proseslerin reçetelerine göre buhar alma sürelerini düşünerek anlık piklerin de hesaba katılması gereklidir. Pik buhar ihtiyacının belirlenmesi Bir örnek üzerinden devam edersek konunun anlaşılması daha kolay olacaktır. Örneğin saatlik buhar tüketimi bir proses için üretici kataloğunda 100 kg/h olarak verilmiş olsun. Ancak uygulamada o prosesin bir saatlik süreç içerisinde 10 daki- kada buhar alma işlemini bitirip, kalan 50 dakikalık zamanda, ürün alma/boşaltma, deterjan/kimyasal besleme, çalkalama, durulama, bekleme vb. birçok başka uygulama olabilir. Bir saatin sonunda proses 100 kg/h buhar tüketmiş olmakla bir- likte gerçekte 100 kg buharı 10 dakikada prosese sokabilmek için anlık olarak 100 kg x 60 dk / 10 dk = 600 kg/h buhar beslemesi yapılacak şekilde buhar tesisatı çekilmeli ve buhar üreticisi kapasitesi belirlenmelidir. Eğer her bir proses buhar tesisatı, katalog verisi üzerinden dizayn edilirse uygulamada buhardan beklenen ısıtma süreci uzayacağı için proses süresi de uzayacak ve günlük üretim kapasitesi düşecektir. Basit bir yaklaşım ile proses anlık buhar tüketimi yukarı- daki örnekteki gibi 600 kg/h olan prosesten yine örnekleme üzerinden gidecek olursak 10 tane olan bir fabrikada 6.000 kg/h kapasiteli bir buhar üreticisi yatırımı yapmak da doğru olmayacaktır. Çünkü 10 tane prosesin kaç tanesinin 10 dakikalık buhar alma sürecinin çakışacağının ön görülmesi gereklidir. Bu proseslerin buhar çekiş anlarının çakışma ihtimali senaryoları- nın da iyi hazırlanması gereklidir. Bu senaryolar hazırlanırken proseslerin ne kadar sürdüğü, buhar çekiş anlarının ne kadar sürdüğü ve proseslerin başında bulunan görevlilerin aynı anda kaç tanesinde işlem yaparak çakışmaya etkide bulunabileceği göz önüne alınmalıdır. Buhar tüketimindeki piklerin çok olduğu tesislerde bu değişkenliğe cevap verebilecek özelliklerde buhar üreticisi seçmek önem kazanmaktadır. Pik çekişler proseslerin özelliğine göre birkaç dakika sürebileceği gibi 10-15 dakika da sürebilecektir. En fazla 10-15 dakika sürebilecek bir pik çekiş için büyük bir kazan yatırımı yapmak yüksek maliyetli olduğu gibi işletme sırasında kazanın ömrünün çoğu zamanında da kapa- sitesinin çok daha altında bir kapasite çalıştırmanın yaratacağı verimsizlik yüzünden işletme maliyeti de yüksek olacaktır. Bu noktada sektörde en çok tercih edilen skoç tipi buhar kazanları ve buhar jeneratörlerinin pik çekişlerdeki davranışlarına ve özelliklerine bakmakta fayda vardır. Kazan Tiplerinin Pik Çekişlerdeki Davranış Şekilleri Bilindiği üzere skoç tipi buhar kazanları stok buhar bulunan bir doma sahiptir. Aynı şekilde büyük gövdesi içerisinde daha fazla stok su da bulundurmaktadır. Buhar jeneratörleri ise skoç tipi buhar kazanlarına göre sadece 1/10’u kadar su stoğuna sahipken buhar stoğu da yok denecek kadar azdır. Örneğin 6 barg basıncında çalışacak olan 5 t/h kapasiteli skoç tipi bir buhar kazanında markadan markaya ve dizayna göre değiş- mekle birlikte yaklaşık olarak 8 m³ hacimde buhar stoklanırken 15 m³ hacimde de su stoğu bulunduğunu kabul edelim. Aynı şartlarda gerçek su borulu bir buhar kazanı (buhar jeneratörü) içerisinde 0,3 m³ buhar stoğu bulunurken, 1,5 m³ de su stoğu bulunmaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta gaz fazındaki buha- rın özgül hacminin çok düşük olmasına bağlı olarak hacimsel değerlerin kütlesel değerlere çevrilince anlamını yitirmesidir. Şöyle ki; 6 barg basıncındaki buhar özgül hacim değeri 0,272 FATİH SAVAŞKAN Jenesis Genel Müdürü