MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ MAKĠNA FAKÜLTESĠ

BĠTĠRME TASARIM PROJESĠ

HAZĠRAN 2011

ÇĠMENTO SANAYĠNDE ATIK ISIDAN YARARLANARAK

ELEKTRĠK ÜRETEN SĠSTEM TASARIMI

DanıĢman: Prof. Dr. Taner DERBENTLĠ

Hazırlayanlar

030060137 Yavuz Orkun DAYANDAÇ

030070097 Mehmet Uğur YALDIZ

Hazırlayanlar

030060137 Yavuz Orkun DAYANDAÇ

030070097 Mehmet Uğur YALDIZ

iii

v

ÖNSÖZ

Ġstanbul Teknik Üniversite Makina Mühendisliği Bölümü Lisans Bitirme Tezi olarak

hazırlanan bu çalıĢmada, çimento tesislerinde açığa çıkan atık ısıdan yararlanma

yöntemleri üzerinde durulmuĢ, seçilen örnek bir çimento fabrikasından alınan veriler

ile atık ısı kullanılarak elektrik üreten bir çevrimin mühendislik açıdan incelenmesi

yapılmıĢ ve ekonomik kazanımları ortaya konmuĢtur.

Bu çalıĢmada emeği geçen ve tezimizin Ģekillenmesinde bize sabırla yol gösteren tez

danıĢmanımız Sayın Prof. Dr. Taner Derbentli‟ye, çimento fabrikaları ve üretim

prosesleri ile ilgili bilgi paylaĢımında bulunan Türkiye Çimento Müstahsilleri

Birliği‟ne, teknik gezi kapsamında ziyaretimiz esnasında bilgi ve deneyimlerini

bizden esirgemeyen Çanakkkale Akçansa Çimento fabrikası yönetici, mühendis ve

teknisyenlerine, özellikle de Fatih GüneĢ ve Fethi Bey‟e teĢekkürlerimizi sunarız.

Mayıs 2011

Y. Orkun Dayandaç

M. Uğur Yaldız

vi

vii

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa

ÖNSÖZ ........................................................................................................................ v

ĠÇĠNDEKĠLER ........................................................................................................ vii KISALTMALAR ...................................................................................................... ix ÇĠZELGE LĠSTESĠ .................................................................................................. xi

ġEKĠL LĠSTESĠ ...................................................................................................... xiii ÖZET ......................................................................................................................... xv SUMMARY ............................................................................................................ xvii 1. GĠRĠġ .................................................................................................................. 1

1.1 Tasarlanan Projenin Amacı .......................................................................... 1 1.2 Tasarım Probleminin Sınırları ...................................................................... 1

1.3 Literatür Özeti .............................................................................................. 2 1.3.1 Çimento üretimi ....................................................................................... 2 1.3.2 Çimento fabrikalarında atık ısıdan enerji üretimi .................................. 13

2. TASARIM SEÇENEKLERĠ VE SEÇĠM KRĠTERLERĠ ............................ 17 2.1 Farklı Çözüm Önerileri .............................................................................. 17

2.2 Uygun Seçim Kriterleri ile Optimum Çözüm ............................................ 20 2.3 Seçilen Tasarımın Üstünlükleri .................................................................. 21

3. ATIK ISI KAZANLARININ TASARIMI ..................................................... 23 3.1 Ön Tasarım AĢaması .................................................................................. 23

3.1.1 Kazanların iĢ akıĢkanı düzenine göre sınıflandırılması ......................... 24 3.1.2 AkıĢkan akıĢ yönünün belirlenmesi ....................................................... 25

3.1.3 IĢınım ve taĢınım .................................................................................... 26 3.1.4 Boru eksenlerinin seçimi ........................................................................ 26 3.1.5 Yalın boru ve kanatçıklı boru karĢılaĢtırılması ...................................... 28

3.2 Kazan Elemanları ....................................................................................... 29 3.2.1 Kızdırıcı.................................................................................................. 29

3.2.2 BuharlaĢtırıcı .......................................................................................... 29 3.2.3 Ekonomizör ............................................................................................ 30

3.3 Termodinamik Hesaplar ............................................................................. 30 3.3.1 BuharlaĢtırıcı „pinch‟ yaklaĢımı ............................................................. 31 3.3.2 Ekonomizör su yaklaĢım sıcaklığı ......................................................... 34

3.3.3 Kızdırıcı çıkıĢı sıcaklık dengelenmesi ................................................... 34

3.3.4 Blöf miktarı ............................................................................................ 34

3.4 Boru Et Kalınlıklarının Belirlenmesi ......................................................... 46 3.5 Kazan Borularının Dizilimi ........................................................................ 48 3.6 Atık Isı Kazanlarının Otomatik Kontrolü .................................................. 49 3.7 TaĢınım Katsayılarının Bulunması ............................................................. 50 3.8 Boru Ġçi Basınç DüĢümü ............................................................................ 52 3.9 Boru Duvar Sıcaklığının Hesabı ................................................................ 53

viii

3.10 Logaritmik Sıcaklık Farklarının Bulunması ............................................... 54

3.11 Toplam Isı GeçiĢ Katsayılarının Belirlenmesi .......................................... 56 3.12 Buhar Domu ve Boyutlandırılması ............................................................ 78

4. BUHAR ÇEVRĠMĠ .......................................................................................... 83 4.1 Türbin ve Jeneratör Seçimi ........................................................................ 87 4.2 Kondenser Seçimi ...................................................................................... 89 4.3 Boru ve Pompa Seçimi ............................................................................... 90 4.4 Güvenlik ve Kontrol Elemanları .............................................................. 102 4.5 Acil Durum Senaryosu ............................................................................. 104

5. EKONOMĠK ANALĠZ .................................................................................. 107 5.1 Maliyet Analizi ......................................................................................... 107

5.1.1 Malzeme Maliyeti ................................................................................ 108 5.1.2 Kurulum Maliyeti ................................................................................. 110

5.2 Öngörülmeyen giderler ............................................................................ 111

5.3 Geri Ödeme Süresi ................................................................................... 111

SONUÇLAR ........................................................................................................... 113 KAYNAKLAR ........................................................................................................ 115 EKLER .................................................................................................................... 117

ix

KISALTMALAR

ASME American Society of Mechanical Engineering

Bldwn Blöf Oranı

LMTD Logaritmik Sıcaklık farkı

TCMB Türkiye Cumhuriyeti Merkez Bankası

TÇMB Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği

TEDAġ Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim ġirketi

TEMA Tubular Exchanger Manufacturers Associaton

x

xi

ÇĠZELGE LĠSTESĠ

Sayfa

Çizelge 1.1 : 2006 Yılı çimento üretimi çıktı değerleri ............................................... 7

Çizelge 1.2 : 2008-2009 yılları çimento sektörü elektrik enerjisi kullanımı ............ 12 Çizelge 3.1 : Kazan özelliklerinin belirlenmesi ......................................................... 24 Çizelge 3.2 : Atık ısı kazanları için seçilen ................................................................ 28 Çizelge 3.3 : ÇeĢitli gaz sıcaklıkları için “pinch” değerleri ....................................... 32 Çizelge 3.4 : ÇeĢitli gaz özelliklerinde K değerleri ................................................... 33

Çizelge 3.5 : Ön ısıtıcı çıkıĢı atık gaz bileĢenleri ...................................................... 36

Çizelge 3.6 : Ön ısıtıcı atık gazı giriĢ özellikleri ........................................................ 37

Çizelge 3.7 : Atık ısı kazanı tasarımı için yapılan ön kabuller .................................. 37 Çizelge 3.8 : Klinker soğutucu çıkıĢı atık gaz bileĢenleri .......................................... 41 Çizelge 3.9 : Klinker soğutucu atık gazı giriĢ özellikleri ........................................... 41 Çizelge 3.10 : Atık ısı kazanlarında kullanılan boru malzemeleri, standart kodları .. 45

Çizelge 3.11 : Ġzin verilen boru metal sıcaklıkları ..................................................... 46 Çizelge 3.12 : Sa-178 Grade A karbon çeliği özellikleri ........................................... 46

Çizelge 3.13 : Üreticiden alınan boru kalınlıkları ...................................................... 47 Çizelge 3.14 : Kazanlardaki akıĢkan hızları ............................................................... 54 Çizelge 4.1 : Türbin ve jeneratör değerleri ................................................................ 88

Çizelge 4.2 : Kondenser değerleri .............................................................................. 90 Çizelge 4.3 : Boru Çapları .......................................................................................... 91

Çizelge 4.4 : Çaplara göre hız değerleri ..................................................................... 92

Çizelge 4.5 : Reynolds değerleri ................................................................................ 93

Çizelge 4.6 : A borusu için kayıpların hesaplanması ................................................. 94 Çizelge 4.7 : B Borusu için kayıpların hesaplanması ................................................ 95 Çizelge 4.8 : Pompa motor güçleri ............................................................................. 96

Çizelge 4.9 : Pompa elektrik maliyetleri .................................................................... 97 Çizelge 4.10 : A grubu boru maliyeti ......................................................................... 98

Çizelge 4.11 : B grubu boru maliyeti ......................................................................... 99 Çizelge 4.12 : Yıllık toplam maliyetler .................................................................... 100 Çizelge 5.1 : ĠĢ Planı ................................................................................................ 107

Çizelge 5.2 : Ödeme Planı ........................................................................................ 107

xii

xiii

ġEKĠL LĠSTESĠ

Sayfa

ġekil 1.1 : Çimento üretim Ģeması .............................................................................. 2 ġekil 1.2 : 1926-2009 yılları Dünya çimento üretim miktarları ................................... 5 ġekil 1.3 : 1926 -2009 yılları arası çimento üretimi 1998 ABD Doları olarak değeri . 6

ġekil 1.4: 2010 yılı ülkelerin çimento üretimleri [mil. ton] ......................................... 6 ġekil 1.5 : 2005 yılı çimento üretiminden kaynaklı CO2 üretimi [ton x 1000] ........... 7 ġekil 1.6 : 1981-2005 yılları arası çimento üretiminden kaynaklı CO2 salımı ........... 8

ġekil 1.7 : Türkiye‟deki çimento tesisleri ................................................................... 9 ġekil 1.8 : 2005-2010 yılları arası Türkiye klinker üretimi ....................................... 10 ġekil 1.9 : 2005-2010 yılları arası Türkiye çimento üretimi ...................................... 10 ġekil 1.10 : Türkiye çimento ve klinker ithalat-ihracat verileri ................................. 11

ġekil 1.11 : 2000-2010 yılları arası çimento sektöründeki istihdam miktarı ............. 11

ġekil 1.12 : 1970-2005 yılları arası Türkiye CO2 grafiği ........................................... 12 ġekil 1.13 : Çimento fabrikalarında kütle – enerji akıĢ Ģeması .................................. 13 ġekil 2.1 : Basit buhar çevrimi ................................................................................... 18

ġekil 2.2 : Reküperatörlü buhar çevrimi .................................................................... 18 ġekil 2.3 : Ara buhar almalı buhar çevrimi ................................................................ 19

ġekil 2.4 : Hem ara buhar almalı, hem reküperatörlü buhar çevrimi ......................... 19 ġekil 3.1 : a) KarĢı akıĢ b-) Paralel akıĢ c-d) KarıĢık akıĢ gösterimleri .................... 25 ġekil 3.2 : a-)KarĢı akıĢ ve b-)Paralel akıĢtaki sıcaklık dağılımları ........................... 25

ġekil 3.3 : Yatay dizilimli atık ısı kazanı ................................................................... 27

ġekil 3.4 : Klinker soğutucu kazanı dikey boru ......................................................... 27

ġekil 3.5 : Çekiçsiz yatay borulu ön ısıtıcı kazanı ..................................................... 27 ġekil 3.6 : O-tipi buharlaĢtırıcı .................................................................................. 30

ġekil 3.7 : Kazan içi akıĢ Ģeması ................................................................................ 36 ġekil 3.8 : Ön ısıtıcı kazanı için sıcaklık farkları diyagramı ...................................... 37 ġekil 3.9 : Bilinen değerler ile çizilen akıĢ diyagramı ............................................... 38 ġekil 3.10 : Hesaplanan değerler ile birlikte çizilen akıĢ Ģeması ............................... 40

ġekil 3.11 : Klinker soğutucu atık kazanı sıcaklık farkları ........................................ 42 ġekil 3.12 : Klinker soğutucu atık ısı kazanı için çizilen akıĢ Ģeması........................ 44 ġekil 3.13 : Sıralı ve çapraz dizilimli borular ............................................................ 49 ġekil 3.14 : a) Tek giriĢli b-)Çift giriĢli c-) Üç giriĢli d-)Dört giriĢli dizilim ............ 60 ġekil 3.15 : Borular arası mesafeler ........................................................................... 61

ġekil 3.16 : Boru iç ve dıĢ çaplar, duvar dirençleri .................................................... 62 ġekil 3.17 : Borunun açılmıĢ biçimi ........................................................................... 63

ġekil 3.18 : Buhar domu ve elemanları ...................................................................... 79 ġekil 4.1 : Buharlı güç santralının yerleĢim düzeni ................................................... 85 ġekil 4.2 : GiriĢ basıncı – kuruluk derecesi iliĢkisi .................................................... 87 ġekil 4.3 : GiriĢ basıncı - çıkıĢ gücü iliĢkisi ............................................................... 87 ġekil 4.4 : Vana tertibatı........................................................................................... 105

xiv

xv

ÇĠMENTO SANAYĠNDE ATIK ISIDAN YARARLANARAK ELEKTRĠK

ÜRETEN SĠSTEM TASARIMI

ÖZET

Dünya üzerinde enerji fiyatları gün geçtikçe artma eğilimi göstermektedir. Enerji

maliyetlerinin artması ve çevre bilincinin geliĢmesi enerji verimliliği konusunun

önemini artırmıĢtır. Bunun yanında yoğun enerji tüketimi olan endüstri tesisleri,

rekabet güçlerini korumak için enerji tüketimlerini azaltma yöntemlerini araĢtırma

yoluna gitmiĢtir. Çimento üretimi en yoğun enerji tüketimi gerektiren proseslerden

biridir. Üretim sürecinin doğası gereği çok yüksek sıcaklıklara çıkılmakta ve büyük

miktarlarda üretim tonajlarına ulaĢılmaktadır. Bu durum, çimento üretiminin

ardından ortaya çıkan yüksek sıcaklığa sahip baca gazlarının atık ısılarından

yararlanılarak elektrik üretilmesi olanağı sunmaktadır. Bu potansiyel devreye

sokularak tesisin girdi maliyetlerinde önemli düĢüĢler sağlanabilmesi mümkündür.

Türkiye‟deki eğilimler göz önüne alınarak, 20 yıllık bir projeksiyonla çimento sanayi

kojenerasyon sistemleri kurulumu için ülkemizden 500 milyon dolar döviz çıkıĢı

olacağı öngörülmektedir. Bu tez ile, bu türden atık ısı geri kazanım projelerinin yerli

imkanlarla yapılabilirliği konusunda ıĢık tutulmak istenmiĢtir. Atık ısıdan yararlanma

yöntemleri karĢılaĢtırılmıĢ, incelenmiĢ ve Kayseri Çimsa Çimento fabrikası özelinde,

bir atık ısı geri kazanım tesisinin mühendislik tasarımı yapılmıĢtır. Bu tesis ile

klinker üretim hattı soğutma çıkıĢlarına ve ön ısıtıcı çıkıĢlarına yerleĢtirilecek atık ısı

kazanları aracılığıyla, klinker soğutmadan çıkan 290-300 ºC sıcaklığındaki gaz 219

ºC ‟ye, ön ısıtıcı tarafında ise 290-300 ºC deki sıcak gaz 218 ºC seviyelerine

düĢerken, 270 ºC sıcaklıkta ve 1 MPa basınçta buhar üretilecektir. Üretilen buhar,

boru hatlarıyla toplanıp 4 MW gücündeki türbine gönderilip buradan elektrik elde

edilecektir. Yapılan çalıĢma bu tür bir sistemin maliyetinin 10827328 TL olduğunu

ve kendini 4.28 yılda geri ödediğini göstermektedir.

xvi

xvii

DESIGN OF A POWER PLANT PRODUCING ELECTRICITY FROM

WASTE HEAT IN THE CEMENT INDUSTRY

SUMMARY

The trend of energy prices in the world is to increase steadily. The increasing costs of

energy and concern about the environment has made energy efficiency more

important. Besides this, energy intensive industries have started searching for ways

of decreasing the energy consumption so that they can compete. Cement production

is one of the most energy intensive processes. Due to the nature of the production

process very high temperatures are reached and the production quantity is high. This

provides an oppurtunity to utilize the heat available in the high temperature gases

leaving the process to produce electricity. It is possible to decrease the fuel costs by

using this potential. A 20 year projection for Turkey shows that by building

cogeneration plants in the cement industry 500 million USD may be saved. This

study aims to examine the feasibility of designing such a waste heat recovery project

by local means. A literature research was first made for the waste heat recovery

methods, then an engineering design for a power production system was made for the

Kayseri Çimsa cement production plant. The system consists of two waste heat

boilers placed at the exit of clinker cooler and preheater where the temperature is

between 290-300 oC. Waste heat boilers produce steam at 1 Mpa and 270

oC with a

sufficient mass flow rate to produce 4MW in a turbogenerator set. The study

conducted shows that such a system costs approximately 10827328 TL and is

expected to pay itself back in 4.28 years.

xviii

1

1.GĠRĠġ

Çimento sanayinde enerji tüketimi yüksektir. 2011 yılı itibari ile Türkiye‟de faaliyet

gösteren 48 adet çimento üretim tesisi bulunmaktadır. Bu fabrikaların toplam yıllık

kapasitesi 103 milyon tona ulaĢmıĢtır, [1]. Ortalama olarak bir ton çimento üretimi

sırasında 4 GJ enerji harcanmaktadır. Bu sanayide tüketilen enerji miktarı, toplam

sanayi tüketiminin %19‟unu oluĢturmaktadır, [2]. Çimento üretim maliyetleri içinde

enerjinin payı %55‟i bulmaktadır ve bu oran sanayi tesisleri arasındaki en yüksek

oranlardan biridir, [3]. Bu nedenle değiĢik enerji tasarruf yöntemleri

geliĢtirilmektedir. En yaygın kullanım alanı bulan uygulama, atık gaz ısılarından

yararlanarak elektrik üretilmesi uygulamasıdır.

1.1Tasarlanan Projenin Amacı

Bu projede çimento üretim proseslerinde oluĢan yaklaĢık 300 ºC‟deki yüksek debili

baca gazlardan atık ısı kazanlarında buhar üretmek ve bu buharı, elektrik üretiminde

kullanmak amaçlanmıĢtır.

1.2Tasarım Probleminin Sınırları

Tasarım kriterinin sınırları arasında ilk noktada üretilen buharın kalitesi gelmektedir.

Bu kısıt üretilen buharın boyler çıkıĢ değerleri ve türbin spesifikasyonları ile ilgilidir.

Bu kısıt konusunda yapılan çalıĢmalar tezin ileriki bölümlerinde ayrıntılı olarak ele

alınacaktır.

Tasarım konusundaki ikinci kısıt ise atık gazların boyler çıkıĢı sıcaklık değerleridir.

Bu kısıtı proje açısından bu kadar değerli kılan husular ise; 1) Çok düĢük sıcaklıklara

düĢüldüğüne dumanın içinde bulunan suyun yoğuĢması ve asit oluĢturması ki borular

üzerinde ciddi korozyonlara sebep olmaktadır, 2) Baca gazının çimento üretiminin

diğer operasyonlarında madde kurutmak için kullanılıyor olmasıdır.

2

1.3 Literatür Özeti

Çimento üretim aĢamaları, çimento üretiminin Dünya ekonomisi ve Türkiye

ekonomisine yansımları, çimento sanayindeki enerji tüketimleri, emisyon oranları ve

atık ısıdan enerji üretimi ilgili aĢağıda sunulan literatür çalıĢması yapılmıĢtır.

1.3.1 Çimento üretimi

Çimento üretim prosesi Ģekil 1.1‟de verildiği gibidir.

ġekil 1.1 : Çimento üretim Ģeması [4]

Kırıcı

Ocaklardan gelen hammadde boyutları 25mm dolaylarındaki boyutlara indirilerek

malzemenin homojenliği geliĢtirilir. Hammaddedeki nem oranına ve sertliğine bağlı

olmak üzere çekiçli, çarpmalı veya çeneli kırıcı türlerinden birisi seçilir. Orta

sertlikte malzemelerin kırımı için ton baĢına 1 kWh elektrik tüketilir.

3

Harmanlayıcı

Çimento fabrikalarında içinde bir harmanlayıcı sistemi bulunan kireçtaĢı depolama

silosu bulunur. Harmanlama elemanı, yüksek kaliteli kireçtaĢı ile düĢük kaliteli

materyali karıĢtırarak, besleme sistemine homojen karıĢım iletilmesini sağlar.

Böylece, düĢük kaliteli hammadde de dolaĢıma sokularak tasarruf elde edilmiĢ olur.

Kırılan kireçtaĢı harmanlayıcıya gönderilerek bire on oranında malzeme karıĢmasını

sağlar.

Farin değirmeni

Homojenizasyon stokholünden gelen ara mamuller konveyör bantlar aracılığıyla

farin değirmenine aktarılır. Günümüzde kullanılan farin değirmenleri bilyeli ve dikey

valsli olmak üzere iki çeĢittir. Dikey valsli değirmenler yaklaĢık %35 dolayında daha

az enerji tüketmesi, daha az yer kaplaması gibi özelliklerinden dolayı bilyeli

değirmenlerin yerini almaya baĢlamıĢtır. Farin değirmeninin içi ön ısıtıcıdan çıkan

bir miktar hava ile ısıtılarak malzemenin nemi alınır. Seperatörden geçecek inceliğe

ulaĢmıĢ malzemeler duruma göre farin stokholüne vaya direk siklonlara

gönderilirken, geçemeyen malzemeler geri besleme ile değirmene tekrar nakil

edilirler.

Sürekli karıĢtırma silosu

Stoklanma iĢleminin yanı sıra hammaddenin harmanlanması, ürün kalitesindeki

oynamaların azaltılması ve daha homojenize bir ürün elde edilebilmesini sağlar. Bu

silo planlanan tesis kapasitesini 2 gün boyunca besleyebilecek büyüklükte

seçilmelidir. Ardından karıĢım fırına gönderilmeden önce ısıtma ve kalsinasyon

iĢlemlerinden geçeceği Ön-ısıtma siklon bölümüne gönderilir.

Kömür hazırlama

AkıĢkan yataklı sistemlerde kömürün püskürtülmesini sağlamak ve böylece verimi

yükseltmek için kömür değirmenlerde öğüttürülerek toz haline getirilir. Bu iĢlem

sırasında siklonlardan gelen sıcak hava ile kömür nemden arındırılır.

4

Kömür değirmeni

Tesise beslenen kömür, dikey bilyalı değirmende gerekli inceliğe ve gerekli tane

boyutuna düĢürülür. Kömür öğütücüsünün kapasitesi, günlük üretilecek klinker

miktarı ile kömürün garanti edilen kalorifik değeri göz önüne alınarak seçilir.

UfalanmıĢ kömür pnömatik olarak kömür kovalarına aktarılır. Bu aĢamada

soğutucudan gelen sıcak hava kömürü ısıtır, böylece kömür neminden arındırılır ve

yanmaya hazır hale getirilir.

Ön ısıtıcı (Siklon)

Ön ısıtıcıların kullanıldığı sistem (kuru sistem) yaĢ sisteme göre % 10 dolayında

yakıt tasarrufu sağladığı için ön ısıtıcı ünitesi kullanımı yaygınlaĢmıĢtır.

Soğutucudan gelen üçüncül hava ve döner fırından gelen kirli hava (flue gases)

sayesinde 800 °C‟de kalması sağlanır. Ön ısıtıcıdaki maddeler kalsinasyon iĢlemini

tamamlaması ve klinkere dönüĢmesi için döner fırına gönderilir.

Döner fırın

Ön-ısıtıcı bölümünde ısıtılarak kalsinasyon iĢlemi baĢlatılan hammadde, uzun döner

fırınlara aktarılır ve burada ısıtılmaya devam edilir. Hammadde kalitesi ve iĢlem

koĢulları dikkate alınarak, fırının dönme hızı dakikada 3 ile 5 devir/dakika seçilebilir.

Kalsinasyon iĢleminde, CaCO3 CaO‟ya dönüĢür ve bu sırada büyük miktarlarda CO2

gazı açığa çıkar. Her ton klinker üretimi için 0.85 ton civarında karbondioksit

çevreye salınır. Fırının içindeki sıcaklık 1400 °C mertebesindedir.

Klinker soğutucu

Fırından klinker olarak 1100 °C‟de çıkan mamül özelliklerini muhafaza edebilmek

için hızlı bir soğutma iĢlemine tabi tutulur. Soğutma iĢlemi dıĢarıdan hava ile

sağlanır ve bu gazlar ikincil hava olarak fırınına, üçüncül hava olarak siklonlara

gönderilir ve arta kalan kısmı ise elektrostatik filtrelerden geçirildikten sonra havaya

salınır. Havaya salınan havanın kütlesi 1,42 kg/ kg klinkerdir.

Klinker öğütme ve çimento paketleme bölümü

Üretilen klinker toz halinde değil, topak halinde birikir. Klinker öğütme değirmenine

kaba klinker konveyör bantlar aracılığıyla çıkartılır. Ġki adet 2500 t/gün kapasiteli

5

Dikey Milli Kırıcı kurulumu kesintisiz üretim için gereklidir. Klinker öğütme

sırasında, klinker kütlesinin %5‟i kadar alçı ve üretilmek istenen çimentonun türüne

göre diğer güçlendiriciler, maliyet düĢürücü elemanlar vs. eklenir. Bilyalı kırıcılarla

iki aĢamada toz haline getirilen karıĢım paketleme ve iletim için son silolara

gönderilir.

Rakamlarla Dünya‟da çimento üretimi

Tarihi 1824‟te alınan “Portland Çimentosu” patentine dayandırılan modern çimento o

zamandan günümüze popülerliğini korumuĢtur. Dünya çimento üretimine ait Ģekil

1.1‟teki grafik son 80 senelik zarfta çimento üretiminin trendini ortaya koymaktadır.

ġekil 1.2‟te Dünya çimento üretimin 1998 yılı ABD Doları değerine göre korale

edilmiĢ parasal karĢılığı bulunmaktadır [5]. Çimento üretimi özellikle Çin‟in 2001‟de

WTO‟ya katılması sonucu son senelerde ciddi bir ivme yakalamıĢtır. ġekil 1.3‟te

2010 Dünya Çimento üretimi ve ülkelerin payları görülmektedir [6].

ġekil 1.2 : 1926-2009 yılları Dünya çimento üretim miktarları

6

ġekil 1.3 : 1926 -2009 yılları arası çimento üretimi 1998 ABD Doları olarak değeri

ġekil 1.4: 2010 yılı ülkelerin çimento üretimleri [mil. ton]

Çimento üretiminde tüketilen enerji miktarları ve üretilen CO2 miktarları ile bilgi

çizelge 1.1‟te verilmiĢtir. [7]

7

Çizelge 1.1 : 2006 Yılı çimento üretimi çıktı değerleri

Brüt kg CO2/Ton Klinker 866

Net kg CO2/Ton Klinker 844

Brüt kg CO2/Ton Çimento 679

Net kg CO2/Ton Çimento 661

Termal Enerji Tüketimi [GJ/ton klinker] 3.69

Elektrik Enerjisi Tüketimi [kWh/ton çimento] 11

Çimento sektörü insan kaynaklı CO2 üretiminin %5‟inden fazlasına sebep

olmaktadır. [8]

ġekil 1.5 : 2005 yılı çimento üretiminden kaynaklı CO2 üretimi [ton x 1000] [9]

8

ġekil 1.6 : 1981-2005 yılları arası çimento üretiminden kaynaklı CO2 salımı [10]

Türkiye‟de Çimento Üretimi

Türkiye‟de çimento üretimine 1912‟de Darıca ve Eskihisar fabrikalarında

baĢlanmıĢtır. Bu fabrikalar 125 ton/gün ve 65 ton/gün kapasiteliydiler. Aradan geçen

100 senede Türkiye çimento sektörü yaklaĢık 934 kat büyüyerek 2010 yılı sonu

itibariyle yaklaĢık 64 milyon ton klinker üretim kapasitesine ve 106 milyon ton

çimento üretim kapasitesine ulaĢmıĢtır [11]. Türkiye‟de 48 tane çimento fabrikası ve

19 tane öğütme tesisi faaliyet göstermektedir. ġekil 1.7‟de Türkiye‟deki çimento

tesisleri gösterilmektedir

9

ġekil 1.7 : Türkiye‟deki çimento tesisleri [12]

10

Çimento üretiminin Türkiye‟ye ekonomik girdileri

Son 5 yıla ait Türkiye çimento üretim miktarları Ģekil 1.8 ve 1.9‟da gösterilmiĢtir

Türkiye Avrupa‟nın en büyük, Dünya‟nın ise 4. büyük çimento üreticisi

konumundadır. Türkiye GSMH‟nin yaklaĢık %1‟i çimento sektöründen

sağlanmaktadır. Çimento ihracatı konusunda ise Türkiye Dünya‟da 3. sıradadır.

Çimento ihracatına ait veriler Ģekil 1.10‟de verilirmiĢtir. Çimento sektörü yaklaĢık

15000 kiĢiye doğrudan iĢ olanağı sağlamakta, çimento sektörüne hizmet sunan diğer

sektörlerle beraber bu sayı 25000‟e çıkmaktadır. ġekil 1.11‟da istihdam verilerini

görülmektedir [11].

ġekil 1.8 : 2005-2010 yılları arası Türkiye klinker üretimi

ġekil 1.9 : 2005-2010 yılları arası Türkiye çimento üretimi

11

ġekil 1.10 : Türkiye çimento ve klinker ithalat-ihracat verileri

ġekil 1.11 : 2000-2010 yılları arası çimento sektöründeki istihdam miktarı

Enerji tüketimi ve karbon salımı miktarları

Çimento sektörü enerjinin yoğun olarak kullanıldığı ve karbon salımlarının ciddi

boyutlarda olduğu bir sektördür. Çizelge 1.2‟de Türkiye‟de 2008-2009 yıllarında

çimento sektörünün kullandığı elektrik miktarı verilmiĢtir.

12

Çizelge 1.2 : 2008-2009 yılları çimento sektörü elektrik enerjisi kullanımı [11]

BÖLGELER 2008 Yılı/ Kwh 2009 Yılı / Kwh %

MARMARA 1.632.024.226 1.613.998.429 -1,1

EGE 705.741.139 677.077.741 -4.2

AKDENĠZ 955.929.905 1.065.968.134 10,3

KARADENĠZ 594.310.641 682.837.749 13

ĠÇ ANADOLU 966.653.713 872.501.356 -10,8

DOĞU ANADOLU 329.429.973 359.246.747 8,3

G.D.ANADOLU 649.457.878 688.724.429 5,7

TOPLAM 5.833.547.475 5.960.354.585 1,9

Aynı yıllara ait Türkiye elektrik enerjisi kullanımı veriler ise 2008 yılı için 198418

GWh ve 2009 yılı için 194813 GWh‟lık enerji tüketilmiĢtir. Bu veriler ıĢığında

Türkiye‟de kullanılan elektrik enerjisinin %3‟ünün çimento sanayinde kullanıldığını

söyleyebiliriz. ġekil 1.12‟te 1970‟ten 2005‟e Türkiye‟de üretilen CO2 miktarları ve

Türkiye‟deki çimento fabrikalarından salınan CO2 miktarları verilmiĢtir. 2005 yılı

için Türkiye‟de üretilen CO2‟nin % 8.05‟nin çimento kaynaklı olduğunu

söyleyebiliriz [10][14].

ġekil 1.12 : 1970-2005 yılları arası Türkiye CO2 grafiği

13

1.3.2 Çimento fabrikalarında atık ısıdan enerji üretimi

Önceki baĢlıklar altında genel olarak anlatılan çimento üretim prosesinin, ısı

akıĢlarının gerçekleĢtiği kısımlarının ayrıntısı ġekil 1.13‟de gösterilmektedir.

ġekil 1.13 : Çimento fabrikalarında kütle – enerji akıĢ Ģeması

14

Hammadde, öğütülmesinin ardından ön-ısıtıcı kulesine getirilir. Ön-ısıtıcı dört ya da

beĢ aĢamalı, siklon kaplarından oluĢur. Bu kaplarda hammadde bekletmeli olarak bir

alt kademeye aktarılarak ısıtılır. Isıtma iĢlemi ile kalsinasyon baĢlar, bu nedenle ön

ısıtıcıya kalsinatör de denmektedir. Döner fırından ve klinker soğutucudan gelen

sıcak gazlar ön ısıtıcı kulesine beslenerek ısıtma için gereken ısı sağlanmıĢ olur.

Bunlara sekonder ve tersiyer hava denir. Bu iĢlemlerin ardından ön ısıtıcıdan dıĢ

ortama 290 Co sıcaklığındaki yanma gazı atılmaktadır. Diğer yandan da, döner

fırında 1200 Co mertebesine ısıtılan klinker, fırın çıkıĢında, hava üflenerek hızla

soğutulur. Klinkerin ani soğutulması, kimyasal olarak sağlam bir yapıya kavuĢması

ve son öğütme iĢleminin verimi açısından gereklidir. Bu iĢlem için büyük miktarda

hava fanlar vasıtasıyla klinkerin üzerinden geçirilir. DıĢ ortamdan alınan hava,

çıkıĢta klinker yanma gazlarıyla karıĢarak ve ısı çekerek 300 Co sıcaklığa eriĢir. Bu

havanın bir kısmı ön ısıtıcı kulesine gönderilir, üçte biri ise değerlendirilemeden

dıĢarıya atılır. Ön ısıtıcı ve klinker soğutma iĢlemleri sonrası atılan bu büyük

miktardaki sıcak gazlardan yararlanılması mümkündür.

Proje uygulama sahası olarak Kayseri Çimsa Çimento fabrikası seçilmiĢtir. Fabrika

kuru çimento üretim prosesinde çalıĢmaktadır. Günlük çimento üretme kapasitesi

2400 tondur. Tasarım koĢullarında en düĢük ve en yüksek dıĢ sıcaklıklar -20 ile 35

Co‟dir. ġekil 1.14‟te sistemin değiĢik elemanları arasındaki ısı ve kütle akıĢı

özetlenmektedir. Sisteme girenler, hammadde, klinker soğutucu hava, ve ön ısıtıcı

atık gazlarıdır. Atık gazlardan dönüĢtürülebilecek olan enerji miktarı hesaplanırken,

sıcaklıklarının yanında kimyasal bileĢimlerinin de bilinmesi gerekir. Bu bileĢimler,

klinker kimyasal dönüĢüm denklemlerinden ve kullanılan yakıtın kimyasal

bileĢiminden bulunur.

Projenin amacı, ön ısıtıcı ve klinker soğutucu çıkıĢlarına iki adet atık ısı kazanı

kurarak, buradan elde edilecek olan buharı türbine gönderip çimento fabrikasının

elektriğinin bir bölümünün üretilmesidir. Ġki farklı kazandan elde edilen buhar,

borular aracılığıyla taĢınır ve iki akım türbine girmeden önce birleĢtirilip türbine

beslenir. Türbinin dönmesi sonucunda jeneratörden elektrik elde edilir. Türbinden

çıkan yoğuĢmaya yakın çürük buhar, yoğuĢturucu ve soğutma kulesi yardımıyla sıvı

fazına çevrilir ve tekrar çevrime sokulur. Projede türbin, ön ısıtma kulesi, klinker

soğutucu arasındaki mesafeler fazla olduğundan, boru çapları ve pompalar dikkatle

seçilmelidir. Bunun dıĢında değiĢik kontrol elemanları da hesaba katılmalıdır.

15

ġekil 1.14 : Atık ısı tesisi Ģeması

Bir çimento fabrikası için kojenerasyon sistemi ve enerji akıĢı araĢtırıldığında

fabrikadaki genel ısıl verimin %50 olduğu ve kayıp olan enerjinin % 35‟ inin ön

ısıtıcı atık gazı ve klinker soğutucu havası biçiminde atıldığı görülür. [14]. Atık ısı

akımından ısı geri kazanmak için buhar çevrimi seçilmiĢtir.

Fabrikanın fırınlarının baca gazı debileri ön ısıtıcı çıkıĢında, 385000 Nm3

/saat, ve

klinker soğutucuda 195000 Nm3‟tür. Baca gazı koĢullarındaki (m

3

/saat) birimli debi,

standart koĢullar olan 0 °C ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3

/saat). Atık

gazların giriĢ sıcaklıkları ön ısıtıcı için 290 °C, klinker soğutucu için ise 300°C‟dir.

ÇıkıĢta belirli sıcaklıkların altına inilirse, atık gazın içeriğindeki su buharı

yoğuĢmaya baĢlar. Bu nedenle çıkıĢ sıcaklıkları 150 dereceden düĢük tasarım

yapılmamalıdır. Buhar türbine 1 MPa basınç ve 275 °C sıcaklıkta girmektedir.

Çimento fabrikasında kullanıldıktan sonra bacaya atılan sıcak duman gazlarından ısı

geri kazanımı yapılarak yakıt tasarrufu sağlanır.

16

Türbinden çıkan çürük buhar, soğutma kulesinde yoğuĢturularak, çevrime katılır.

Kazan ve türbinlerin uzun ömürlü iĢletiminin sağlanması için, suyun içinde

çözünmüĢ korozif maddeler kontrol altında tutulmalıdır. Suyun içindeki oksijenin ısı

transferini azaltıcı etkisi vardır. Bu nedenle besleme suyu pompasının üzerine

degazör denen eleman eklenir. Degazör, içindeki kanatlar vasıtasıyla suyun içinde

eriyik halde bulunan 2O gazını sudan ayırır. Çıkan gaz, sistemden uzaklaĢtırılır.

Bacaya atılacak sıcak duman gazlarındaki her 20 °C‟lik düĢüĢ, yaklaĢık % 1 yakıt

tasarrufu sağlar [15]. Gazların bileĢimleri ölçülebildiğinden, sıcaklıkları ve

bileĢimleri dikkate alınarak taĢıdıkları ısı enerjisi bulunur.

17

2. TASARIM SEÇENEKLERĠ VE SEÇĠM KRĠTERLERĠ

Tasarım aĢamasında sistemin değiĢik düzenlemeleri ele alınmıĢ, teknik ve

endüstriyel kısıtlar değerlendirilmiĢtir.

2.1 Farklı Çözüm Önerileri

Buhar çevriminde sistem elemanlarını belirlemek ve sistem elemanlarının verim

üzerindeki etkilerini incelemek, böylece en uygun çözüme ulaĢabilmek amacıyla

“CyclePad” adlı program kullanılmıĢtır. ġekil 2.1, Ģekil 2.2, Ģekil 2.3 ve Ģekil 2.4‟de

gösterilen normal buhar çevrimi, reküperatörlü buhar çevrimi, ara buhar almalı buhar

çevrimi, hem ara buhar almalı hem de reküperatörlü buhar çevrimi ayrı ayrı

değerlendirilmiĢtir.

Semboller Anlamı

Türbin

Klinker

Soğutucusu ve

Ön Isıtıcı

Kondenser

Pompa

Isı değiĢtiricisi

Dağıtıcı

KarıĢım Odası

18

ġekil 2.1 : Basit buhar çevrimi

ġekil 2.2 : Reküperatörlü buhar çevrimi

19

ġekil 2.3 : Ara buhar almalı buhar çevrimi

ġekil 2.4 : Hem ara buhar almalı, hem reküperatörlü buhar çevrimi

Türbin seçiminde imalatçılarla ve pazarlayıcılarla görüĢülmüĢ mevcut buhar

debisine, sıcaklığına ve basıncına uygun türbin seçenekleri göz önüne alınmıĢtır.

Buhar çevriminde sistemin ana Ģemasına ek olarak besleme borularının seçimi

sistemin yıllık maliyetini ve performansını etkilediğinden önemli bir yer tutmaktadır.

6 farklı boru çapı ve 4 farklı diziliĢ göz önüne alınmıĢtır. Pompa seçiminde ise

pompaların tekli veya paralel bağlanması durumları değerlendirilmiĢtir.

Atık ısı kazanlarında tasarım seçenekleri olarak borulu ısı değiĢtiricileri birliği olan

TEMA‟nın (Tubular Exchangers Manufacturers Association) katalogları

20

incelenmiĢtir. Tasarım seçeneklerinde baĢlıca önemli hususlar; atık ısı kazanlarının

yatay ya da dikey konumlandırılması, atık ısı kazanlarında seçilecek boru tipleri

(kanatlı, ya da kanatsız), atık ısı kazanı tasarımında seçilecek „pinch‟ sıcaklığı

olmuĢtur.

2.2 Uygun Seçim Kriterleri ile Optimum Çözüm

Buhar çevrimi Ģablonu oluĢtururken ilk yatırım maliyeti ile verim arasında

optimizasyon aranmıĢ ve en uygun Ģablonun Ģekil 2.3‟te gösterilen ara buhar almalı

çevrim olduğuna karar kılınmıĢtır. Bu düzenleme aynı zamanda aracı akıĢkana (suya)

karıĢan havanın dıĢarı atılmasına da olanak sağlamaktadır. Çevrimde kullanılacak

buhar sıcaklıkları baca gazlarının sıcaklıkları ile doğrudan bağlantılı olduğundan

buhar sıcaklıkları üzerinde herhangi bir seçim imkânı doğmamıĢtır. Türbin giriĢ

basıncı, ara buhar alma basıncı ve yoğuĢma basınçları belirlenirken, buhar kuruluk

dereceleri ve türbin çıkıĢ gücü hesaba dâhil edilmiĢtir. Türbin üreticileri ile irtibat

kurulmuĢ, türbin çalıĢma koĢullarına göre optimum buhar basınçları seçilmiĢtir.

Boru ve pompa hattının seçiminde değiĢik boru çaplarına ve diziliĢlerine göre 24

adet senaryo üretilmiĢ, buradan elde edilen verilere göre 20 yıllık bir projeksiyonda

yıllık maliyeti en uygun olan boru çapı ve diziliĢi ile pompalar seçilmiĢtir. Pompa

seçiminde paralel bağlı pompalar tercih edilmiĢ; böylece olası bakım ve arıza

durumlarında dahi sistemin kısmi olarak çalıĢmasına olanak sağlanmıĢtır.

Atık ısı kazanlarının seçiminde baca gazlarının debileri, sıcaklıkları, toz yükleri,

fabrikanın hammadde kurutmak için baca gazı minimum sıcaklık talebi, baca gazı

içindeki buharın yoğuĢma sıcaklığı göz önünde bulundurulmuĢtur. Sistemde ısıl

verimi düĢürecek toz birikmesine mani olmak, baca gazı sıcaklığını suyun çiğ

noktası sıcaklığının üzerinde tutarak sülfürik asit oluĢumunu engellemek ve sistemi

korozyondan korumak, baca gazı çıkıĢ sıcaklığını fabrikanın diğer proseslerinin

ihtiyaçlarına yanıt verecek seviyede tutmak, atık ısı kazanları tasarımında uygun

seçim kriterlerimizin baĢında gelmektedir. Seçim kriterleri göz önüne alınarak atık

ısı kazanlarının dik konumlandırılması, atık ısı kazanlarında kullanılan boruların

yalın boru seçilmesi ve „pinch‟ sıcaklığı olarak 45 ºC seçilmesi uygun görülmüĢtür.

21

2.3 Seçilen Tasarımın Üstünlükleri

Buhar çevrimi için;

Ara buhar almalı buhar çevriminin diğer buhar çevrim modellerine göre

performans / maliyet oranı daha üst seviyededir. Bu da yatırımın geri dönüĢ

süresini kısaltmaktadır.

Basınç seçimi türbin imalatçılarının verdiği kuruluk kısıtlarında en yüksek gücü

üretecek Ģekilde seçilmiĢtir.

Türbin diziliĢi seçiminde gerek en endüstriyel kısıtlardan gerekse teknik

nedenlerden ötürü paralel bağlı iki adet türbin seçilmiĢ, böylece sistem arıza

veya bakım durumlarında kısmi çalıĢma esnekliğine kavuĢturulmuĢtur.

Boru ve pompa seçimi için;

Seçilen boru ve pompalar yıllık maliyetleri asgari seviyede tutmaktadır.

Seçilen pompa diziliĢi sistemin bakım veya arıza durumlarında kısmi olarak

çalıĢmasına izin vermektedir.

Atık ısı kazanları seçimi;

Atık ısı kazanlarında yalın boru seçilmesi kirliliğin (toz birikiminin)

oluĢturacağı ısıl verim kayıplarını en aza indirecektir.

Atık ısı kazanların baca gazı çıkıĢ sıcaklıkları seçiminde fabrikanın diğer

proseslerinin ihtiyaçları ve teknik kısıtlar göz önüne alınarak maksimum

buhar eldesi sağlanmıĢtır.

23

3. ATIK ISI KAZANLARININ TASARIMI

Endüstriyel fabrikalarda atık ısının geri kazanımı ısı değiĢtiricilerinin kullanımı ile

gerçekleĢir. Bir ısı değiĢtiricisinin özelliklerinin belirlenmesinde ısı transfer

kapasitesi, akıĢkanların sıcaklıkları, her bir akıĢkan devresinde boru içi ve boru

dıĢında izin verilebilecek basınç düĢümleri, ısı değiĢtiriciye giren akıĢkanların

özellikleri ve hacimsel debilerin bilinmesi gerekir. Bu değerler ısı değiĢtiricisinin

tasarım parametreleridir ve maliyette belirleyici etkileri vardır. Son tasarımda, izin

verilen basınç düĢümü ve maliyeti dikkate alınır.

Bir atık ısı geri kazanım sistemi seçiminde temel parametreler aĢağıdaki gibi

sıralanabilir:

Atık ısı akıĢkanının sıcaklığı

Atık ısı akıĢkanının debisi

Isı aktarım yüzeylerinin malzemesi

Atık ısı akıĢkanı için izin verilebilen en düĢük sıcaklığı

Isıtılan akıĢkanın kimyasal bileĢimi

Isıtılan akıĢkanın izin verilen en son sıcaklığı

Eğer kontrol gerekliyse kontrol sıcaklığı

3.1 Ön Tasarım AĢaması

Isı yüzeyinin boyutlandırılması için öncelikli olarak karar verilmesi gereken

parametrelerin tasarım açısından ve dizilim açısından gruplanarak sıralanması

Çizelge 3.1 de gösterilmektedir.

24

Çizelge 3.1 : Kazan özelliklerinin belirlenmesi

Tasarım açısından Dizilim açısından

Paralel ya da KarĢı AkıĢlı Yatay veya DüĢey Borulu

IĢınım ya da TaĢınım-Yoğun Sıralı ya da Çapraz Boru Düzeni

Tek geçiĢ-çok aĢamalı Yalın Borulu ya da Kanatçıklı Borulu

Su borulu ya da Duman Borulu

Termodinamik hesaplamalardan önce Çizelge 3.1 de özetlenen kriterler hakkında

karar verilerek ısı değiĢtirilerinin karakterleri belirlenir. Buradan sistemin geneli

hakkında fikir edinildikten sonra termodinamik hesaplar ve boyutlandırma hesabı

yapılır.

3.1.1Kazanların iĢ akıĢkanı düzenine göre sınıflandırılması

Baca atık gazlarının boru içinden aktığı, ısıtılacak sıvının ise boru çevresinde aktığı

kazanlar duman borulu kazanlar olarak adlandırılır. Bu tür kazanlarda, kirli gazın

boru içinden akması, boru içi tıkanıklara müdahale edilmesini zorlaĢtırır. Kirli gazlar

zamanla boru içinde tabaka oluĢturup ısıl verimi düĢürürler. Diğer yandan, bu tür

kazanlarda kapasite sınırlaması ve iĢletme sorunları ile karĢılaĢılmıĢtır. Genelde

kızgın buhar üretimi çok kısıtlıdır. ĠĢ akıĢkanının boru içinden geçirilip, kirli yanma

gazlarının ısıtma yüzeyinin dıĢında bulundurulduğu kazanlar da su borulu kazanlar

olarak adlandırılır. Su borulu kazanlar, buhar depolarının konumlandırılmalarına

göre de kendi içlerinde ayrıĢırlar. Bu tür kazanlarda kapasite, basınç artırımı ve

kızgın buhar üretim miktarındaki tek kısıt, boru malzemelerinin mukavemet

özellikleridir. Duman borulu kazanlarda, boru içi hızların belirli değerleri aĢmaması

gerekir. Duman miktarının çok olduğu durumlarda, fazla sayıda giriĢ borusuna

ihtiyaç duyulur Atık ısı kaynağının 20000 m3/s‟den fazla olduğu durumlar için su

borulu kazanlar tasarlanmalıdır [16]. Proje konusu olan ön-ısıtıcı ve klinker soğutucu

çıkıĢlarındaki gaz miktarı bu değerin çok üstündedir. Dolayısıyla tasarımda, suyun

boru içinden aktığı “su borulu” sistem seçilmiĢtir.

25

3.1.2 AkıĢkan akıĢ yönünün belirlenmesi

Atık ısı kazanlarında, boru içi akıĢkanı ile atık ısı kaynağının karĢılaĢma yönleri, ısı

aktarım düzenine etki eder. Paralel akıĢta, sistemdeki en yüksek sıcaklığa sahip olan

gaz, en düĢük sıcaklığa sahip olan su veya buhar ile temas eder. Bu durum,

logaritmik sıcaklık farkı değerinin düĢmesine ve gerekli ısı aktarım yüzeyi alanının

artmasına sebep olur. Isıl yüzeylerin azaltılabilmesi için karĢı akıĢlı bir sistem

tasarımı yapılmalıdır. Atık gaz sıcaklığının düĢük olduğu durumlarda ısı geçiĢinin

sağlanması için daha yüksek kızdırıcı yüküne olanak sağlayan karĢı akıĢ tercih

edilmelidir. KarĢı akıĢlı sistemlerde boru yüzeyi sıcaklıkları daha yüksek değerlere

ulaĢır, [17].

ġekil 3.1 : a) KarĢı akıĢ b-) Paralel akıĢ c-d) KarıĢık akıĢ gösterimleri

ġekil 3.2 : a-)KarĢı akıĢ ve b-)Paralel akıĢtaki sıcaklık dağılımları

Tüm bu özellikler gözönüne alınarak, karĢı akıĢlı bir sistem tasarlanması uygun

bulunmuĢtur.

26

3.1.3 IĢınım ve taĢınım

Atık ısı kazanları yanma odası bulundurmayan, endüstriyel prosesler sonucunda

ortaya çıkan atık ısı ile çalıĢan buhar kazanlarıdır. Ġçinde yanma olan endüstriyel

kazanlarda, duman gazları çok yüksek sıcaklıklara eriĢtiğinden, ısı transferi ıĢınımla

(radyasyon) olmasına karĢın atık ısı kazanlarında ısı transferi esas olarak taĢınım ile

olmaktadır. Atık ısı kazanlarında daha düĢük sıcaklıklarda çalıĢıldığından ve aleve

rastlanmadığından, ıĢınım etkisi göz ardı edilir[18]. Atık ısı kazanları taĢınım esaslı

çalıĢmaktadır. Hesaplarda bu durum dikkate alınacaktır.

3.1.4 Boru eksenlerinin seçimi

Atık ısı kazan elemanlarının toplam ısı transfer katsayısı; yuzeylerin temizliğine,

malzemesine ve atık gaz giriĢ sıcaklığına bağlı olarak değiĢim gösterir. Su borulu

atık ısı kazanlarında, yüksek oranda toz ve yabancı madde içeren gazlar kullanılır.

Ön-ısıtıcı atık gazı da bu profile uymaktadır. Bu toz içeriği, yüzeyler üzerinde

yapıĢıcı ve birikici özellik göstermektedir,[19] Ön-ısıtıcı gaz özellikleri dikkate

alınarak, atık ısı kazanlarında, borular düĢey yerleĢtirilerek duman gazlarında

bulunan tozların ısı transfer yüzeyleri üzerinde birikme yapma ve kirletme ihtimalleri

azaltılabilir. Ancak, ön ısıtıcı kulesinin yüksek olması, kazanın da çelik

konstrüksiyon üzerinde yükseltilmesi gereği, kazanın yatay konumlandırılmasına

elvermemektedir. Bu nedenle kazan tasarımı dikey düzlemde uzanacak biçimde

yapılmalıdır. Bu noktada, toz birikiminin engellenmesi için yeni çözümler

üretilmelidir. Yatay borulara eklenecek olan mekanik kırıcı bir çekiç, toz birikiminin

engellenmesine yardımcı olacaktır. Isı aktarımının düzenliliği için, periyodik

aralıklarla çekiç çalıĢtırılarak toz tabakasının kırılması sağlanmalıdır. Yatay atık ısı

kazanlarınında üst konumdaki elemanlara aktarma yapan boru demetinin meyilli

monte edilmeleri tavsiye edilmektedir. Bu sayede akıĢkan dolaĢımının iyileĢtirilmesi,

en yüksek kısımda buharın toplanmasının kolaylaĢtırılması sağlanacaktır. Bu meyil

açısı 5 alınabilir.

Klinker soğutucu atık gaz kazanı için, enlemesine uzanan bir tasarım yapılabilir. Bu

durumda, boruların dizilimleri dikey olacaktır. Boru demetleri üst taraftan kazan

çeperlerine asılarak alt kısımda boru genleĢmelerine izin verecek alan bırakılır.

Duman gazlarının kazana giriĢi soldan, çıkıĢı ise yukarıdan sağlanır(ġekil 3.3).

27

Böylece oluĢabilecek toz yoğuĢmaları akan atık gaz ile süpürülerek alt kısımdan

dıĢarı atılabilmektedir. ġekil 4.5‟te mekanik kırıcısız bir ön-ısıtıcı kazanında toz

yapıĢması olayı gözlemlenmektedir. Yüksek atık gaz hızlarına rağmen, ön-ısıtıcı atık

gaz tozunun yapıĢkan özelliği, boruların üzerinde birikim oluĢmasına neden olur. Bu

durumda, ısı yüzeyleri tasarlanan performansı gösteremezler.

ġekil 3.3 : Yatay dizilimli atık ısı kazanı

ġekil 3.4 : Klinker soğutucu kazanı dikey boru

ġekil 3.5 : Çekiçsiz yatay borulu ön ısıtıcı kazanı

28

3.1.5 Yalın boru ve kanatçıklı boru karĢılaĢtırılması

Yalın borular tozlu çalıĢma ortamları için uygun ısı aktarım elemanlarıdır. Kanatçıklı

borularda iĢletme sürecinde ortaya çıkan kanatçık aĢınması, toz birikmesi sonucu

tabaka oluĢması gibi düzensizlik kaynakları, yalın boru kullanılması halinde

görülmez. Ancak, ısı aktarma yüzeyi olarak daha çok hacim kaplarlar. Kanatçık

kullanımı ile yoğunlaĢtırılan yüzeyler daha kısa bir boruda daha çok ısı aktarımına

olanak verir, [20]. Ön ısıtıcı atık gazının içindeki toz oranı 50 3/ Nmg tür. Bu değer,

yalın boru kullanımını zorunlu kılmaktadır. Klinker soğutucuda ise toz oranı daha

düĢük mertebelerdedir. (20 3/ Nmg )[21]. Klinker soğutucu atık kazanı için istenirse

kanatçıklı boru dizilimi seçilebilir. Klinker soğutucu atık ısı kazanı dikey

konumlandırılacağı için, yükseklik sorunu olmayacaktır, bu nedenle bu atık ısı

kazanı da yalın borulu seçilebilir.

Ön-ısıtıcı atık kazanı ve klinker soğutucu atık gaz kazanı için yapılan tasarım Çizelge

3.2.‟de özetlenmiĢtir.;

Çizelge 3.2 : Atık ısı kazanları için seçilen

Ön-ısıtıcı atık ısı

kazanı

Klinker soğutucu atık ısı kazanı

Boru türü Yalın Yalın

Boru içi akıĢkanı Su-buhar Su-buhar

AkıĢ yönü KarĢı KarĢı

Boru ekseni Yatay Dikey

Boru Dizilimi Sıralı Çapraz

Kademe Tek Basınç Tek Basınç

Kazan uzanımı Dikey Yatay

29

3.2 Kazan Elemanları

3.2.1 Kızdırıcı

Atık ısı kazanlarında üretilen doymuĢ buharın ısıtıldığı elemandır. Buhar kazanının

kızdırıcı öncesi ısıtma yüzeylerinden çıkan buhar teorik olarak doymuĢ, iĢletmede ise

bu değere çok yakın kuruluk derecesinde(0.98) kızdırıcıya giriĢ yapar. Bu ıslak

buhar, kızdırıcı yardımıyla basınç sabitken ısı verilerek kızdırılır ve sabit basınçta

kızgın buhar üretilir. Kızdırma iĢlemi, üretilen buharın, buhar türbinlerine gönderilip

elektrik üretilebilmesi için gereklidir. Böylece türbin çıkıĢ kanatlarına yakın yerlerde

yoğuĢabilecek suyun olumsuz etkileri engellenmiĢ olur. Borular arasındaki mesafe

boru çapına, gaz debisine, gaz hızına bağlı olarak, 70-200 mm arasında

değiĢmektedir[22]. Buhar hızı, kızdırıcı yüzey soğutulmasının sağlanması için çok

fazla düĢürülmemelidir.

Kızdırıcıların konstrüksiyonunda ilk sıralardaki kızdırıcı boruları hafif meyilli

yerleĢtirilerek buhar içinde bulunabilecek suyun baĢlangıçta ayrılmasına çalıĢılabilir.

Boru dizilimleri ise, istenen boru içi akıĢkan hızının sağlanacağı biçimde giriĢ boru

sayısı seçilerek belirlenir.

3.2.2 BuharlaĢtırıcı

O-tipi buharlaĢtırıcılar atık ısı kazanlarında yoğun olarak kullanılırlar. Üst buhar

toplama domunun, ana buhar domu olarak tasaarlanabilmesi bu tip buharlaĢtırıcıların

ana avantajıdır. Büyük miktarda gaz geçiĢine boru demetleri arkaya doğru

sıralanarak

O-tipi buharlaĢtırıcılarda, boru sıralarının çoğu yukarıya doğru iletim yaparken, en iç

kesimdeki borular üst buhar domundan sıvıyı alta aktarmakta kullanılır. Bu sıralar

gaz geçiĢinin dıĢında da kabul edilebilirler. Diğer borular sistem gereği kanatçıklı

seçilmiĢse de bu en içteki boruların kanatçıklı olmasına gerek yoktur. ġekil 4.6‟da

görüldüğü üzere, en içte yer alan iki boru, buhar-sıvı ayrıĢtırma elemanlarının

uzağında yer alır, doğrudan sıvı iletimi sağlar. Genel ısı transfer katsayısı

hesaplanırken bu ortadaki elemanların etkisi yok sayılabilir. Ön-ısıtıcı kazanı için O-

tipi buharlaĢtırıcı kullanılması öngörülmüĢtür. Klinker soğutucu atık kazanı için ise,

30

giriĢ boru sayısı hesapla belirlenecek olan, boru demeti tipi buharlaĢtırıcı

kullanılması planlanmıĢtır.

ġekil 3.6 : O-tipi buharlaĢtırıcı [23]

3.2.3 Ekonomizör

Kazan besleme suyu, kazanın diğer elemanlarına ulaĢmadan önce ekonomizör adı

verilen elemanlar içinde baca gazları ile ısıtılır. Böylece, kazana gönderilen su ile

buharlaĢmakta olan su arasındaki sıcaklık farkı küçülür ve kazanın ısıl verimi artar.

Ekonomizörde buharlaĢma olması halinde, bu buhar kazan içinde sıkıĢabilir ve bu

boruların hasar görmesine sebep olur.

3.3 Termodinamik Hesaplar

Ön-ısıtıcı atık ısı kazanı ve klinker soğutucu atık kazanı için ısı değiĢtiricilerin akıĢ,

dizilim gibi parametreleri belirlendikten sonra sıra termodinamik kısıtların dikkate

alınarak iĢ yüklerinin ve ısı değiĢtirici boyutlandırılması iĢlemindedir.

31

3.3.1 BuharlaĢtırıcı „pinch‟ yaklaĢımı

„Pinch‟ sıcaklık farkı, buharlaĢtırıcıdan ayrılan atık gazın sıcaklığı ile suyun belirtilen

basınçtaki doyma sıcaklığı arasındaki fark, yaklaĢım sıcaklığı ise ekonomizörden

ayrılan su ile suyun doyma sıcaklığı arasındaki fark olarak tanımlanır, [24]. Bu

değerlerin termodinamik açıdan uygun tahmin edilmesi ile sistem için gerçeğe uygun

bir sıcaklık profiline ulaĢılır.

Endüstriyel buhar kazanlarından farklı olarak, atık ısı kazanlarınnda ısısı çekilecek

olan gazın giriĢ sıcaklığı düĢüktür. Bu, kazandan çıkan gazın sıcaklığını tahmin

edilmesinin zorlaĢmasına ve gerekli buhar akıĢ miktarının öngörülememesine sebep

olur. ÇıkıĢ gaz sıcaklığının önceden belli bir değer seçilmesi halinde, düĢük sıcaklık

farkları sebebiyle akıĢkanın ekonomizör içinde buharlaĢması gibi olumsuzluklar

gözlenebilir. Bu nedenle, ön boyutlandırma hesabı için atık ısı kazanlarında, atık

gazdan çekilebilecek olan ısıyı sınırlayan temel parametre olarak buharlaĢtırıcıdaki

pinch sıcaklığı farkı alınır. Teorik olarak kazandan çıkan üretilen buhar, giriĢteki atık

gazın sıcaklığına kadar ısıtılabilir. Ancak bazı ekonomik ve teknik sınırlamalar bu

sıcaklığa eriĢilmesine engel olur. Yüksek sıcaklıklarda çalıĢan endüstriyel

kazanlarda, eklenen ekipmanların maliyeti, çıkıĢ buharının sıcaklığının maksimum

noktaya çıkarmakla sağlanacak olan ekonomik kazancı dengeler. Yani pinch sıcaklık

farkının çok küçük seçilmesi durumunda, eklenmesi gereken yüzey alanı miktarı çok

artar ve bu tasarımın ekonomik yapılabilirliğini etkiler. Isı değiĢtirici yüzeyi olarak,

yalın borulu tip seçilirse düĢük bir pinch sıcaklık farkının sağlanması için boyutların

çok büyümesi gerekir. Bütün kazan düĢünülerek makul bir „pinch‟ sıcaklık farkı

seçilmelidir.

„Pinch‟ ve yaklaĢım noktaları seçildikten sonra, atık ısı kazanı elemanları olan

kızdırıcı, buharlaĢtırıcı ve ekonomizör için ön kabuller yapılmıĢ olur. Kazanın

boyutları ve ısı değiĢtirici yüzey alanları, seçilen bu kısıtlar dikkate alınarak

Ģekillendirilir. Bu değerler, tasarımcının deneyimleri yardımı ile bulunabilir.

Literatürde, çeĢitli sıcaklıklardaki gazlar için, kabul edilebilecek pinch sıcaklık

farkları belirtilmiĢtir, [25].

32

Çizelge 3.3 : ÇeĢitli gaz sıcaklıkları için “pinch” değerleri

BuharlaĢtırıcı Borusu Yalın Kanatçıklı

Gaz giriĢ sıcaklığı. Co

Kızdırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 20 Co 10 Co

BuharlaĢtırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 45 Co 20 o C „Pinch‟ sıcaklık farkı

Kızdırıcı YaklaĢım Sıcaklığı 20 Co

Ekonomizör YaklaĢım Sıcaklığı 10 Co

„Pinch‟ ve yaklaĢma sıcaklık noktaları, ısı değiĢtiricilerin yalın borulu ya da

kanatçıklı olmasından bağımsız olarak gaz giriĢ sıcaklığına göre değiĢim gösterir.

Yüksek sıcaklıkta gerçekleĢen bir proseste, pinch sıcaklık farkının düĢük seçilmesi

halinde, çıkıĢ gazının sıcaklığı besleme suyu sıcaklığının altında çıkabilir. Bu durum,

sıcaklık çakıĢması olarak adlandırılır. Besleme sıcaklığının 200 C olduğu bir

durumda, çıkıĢta bu sıcaklığın 300 dereceye ulaĢması, gaz/buhar oranının dengesi

açısından ulaĢılabilir bir sonuçtur.

Pinch sıcaklık farkı seçildikten sonra, eğer değiĢik sıcaklık ve buhar profillerinde

tasarım yapılması gerekirse, seçilen değerlerden iteratif olarak yeni pinch farkları

bulunmalıdır. Bunun için değiĢik simülasyon programları mevcuttur.

Hesaplamalarda pinch ve yaklaĢım sıcaklıkları dikkate alınmadan, atık ısı

kazanından çıkan gazın sıcaklığının tahmini üzerinden gidilmesi halinde yanlıĢ

tasarım değerleri elde edilir. Kayıplar göz ardı edilerek buharlaĢtırıcı ve kızdırıcı için

ısı denklemi yazılırsa,

WgxCpgx(tg1-tg3)=Wsx(hs2-hw2) (3.1)

bütün sistem için denklik,

)()( 2241 vssggg hhWttxCpxW (3.2)

(tg1-tg3)/(tg1-tg4)=(hs2-hw2)/(hs2-hw1) = K (3.3)

33

Buhar üretiminin gerçekleĢebilmesi ve gerçeğe uygun bir kazan sıcaklık profiline

eriĢilmesi için, sg tt 3 ve 14 wg tt koĢulları sağlanmalıdır. st doyma sıcaklığıdır.

Burada gW ,

sW gaz ve buhar miktarı, 2sh 1wh 2wh de sırasıyla çıkan buharın,

ekonomizör çıkıĢındaki suyun ve ekonomizör giriĢindeki suyun entalpileridir. pc

değerlerindeki değiĢimler önemsenmeyerek (4.1) ve (4.2) denklemleri arasındaki

oran K katsayısı olarak ifade edilir. K değeri buhar özelliklerinden etkilenen bir

ifadedir. Atık gaz çıkıĢ sıcaklığına bir değer atayarak kazan tasarımı yapılması

halinde hesap yanlıĢ çıkacaktır. Örneğin, 4 MPa ve 400 derecede buhar için gaz çıkıĢ

sıcaklığının 148 Co belirlenmesi halinde,

Çizelge 3.4 : ÇeĢitli gaz özelliklerinde K değerleri

Basınç,MPa Buhar sıcaklığı, Co Doyma sıcaklığı

oC K ÇıkıĢ gaz sıcaklığı,

oC

3 390 254 0.74 120

4 400 260 0.7728 148

K değeri verilen sıcaklık ve basınçta 0.7728 olarak okunur. Bu durumda, gazın 3.

evredeki sıcaklığı bulunmak istenirse, (4.3) formülünden,

0.7728=(900-tg3)/(900-300)

3gh 255.5 o

C bulunur.

Bu sıcaklık verilen basınç için doyma sıcaklığından düĢük bir değere denk

gelmektedir. Yani gaz sıcaklığı doyma basıncının altına düĢmüĢ denebilir. Bu

termodinamik olarak mümkün değildir. Bu nedenle hesaplarda pinch sıcaklık farkları

dikkate alınmalıdır. Bu örnekte atık gaz sıcaklığının 148 C‟ye düĢürülebilmesi için

ek yakma uygulanmalıdır. Ek yakma iĢlemi ile 1gt değeri yükseltilir. GiriĢ gaz

sıcaklığınıın artmasıyla pinch sıcaklık farkı da artarken, çıkıĢ gaz sıcaklığı azalır.

Pinch sıcaklık farkı değerinin düĢük alınması, tasarım değerlerini gerçekçilikten

uzaklaĢtırır. Pinch farkını 5 C almak teoride mümkün olsa da, pratikte eldeki

mühendislik malzemeleri ile bu değere ulaĢılması zordur.

34

3.3.2 Ekonomizör su yaklaĢım sıcaklığı

Ekonomizör iç sıcaklığı ile ekonomizör basıncındaki su doyma sıcaklığı arasındaki

fark dikkatle seçilmelidir. Eğer sıcaklık farkı yeterli alınmazsa, ekonomizör içinde

buharlaĢma meydana gelebilir [18]. Buhar suya göre daha kötü bir ısı aktarıcısıdır.

Bu durumda, ısı transferinde problemler oluĢur. Yeni tasarımlarda ekonomizör içinde

buharlaĢmaya izin veriliyor olsa da bundan kaçınılmalıdır. YaklaĢım sıcaklık farkının

10-15 C aralığında alınması makuldür. Böylece, değiĢken yükler için uygun bir

güvenlik faktörü sağlanmıĢ olur. Çok yüksek sıcaklıktaki bir giriĢ gazı için

ekonomizör yaklaĢım sıcaklık farkı düĢük seçilirse, çıkıĢ gaz sıcaklığı besleme suyu

sıcaklığından düĢük bulunur, bu da termodinamik olarak sağlanamaz bir durumdur.

3.3.3 Kızdırıcı çıkıĢı sıcaklık dengelenmesi

Kızdırıcılarda, özellikle yüksek sıcaklıklara çıkıldığından, buhar çıkıĢ sıcaklığının

mümkün olduğu kadar sabit tutulmasına çalıĢılmalıdır. Buhar sıcaklığını kontrolü;

kızgın buharın doymuĢ buharla karıĢtırılması, kızdırıcıdan geçen duman gazı

miktarının ayarlanması (bypass) veya kızgın buhar soğutucuları yardımı ile

yapılmaktadır.

3.3.4 Blöf miktarı

Besleme suyu, buhar üretiminde ısı transferini zorlaĢtıran ve kritik noktalarda

katılaĢmalara, korozif etkiye sebep olan zararlı bileĢenlerinden temizlenmelidir. Bu

durum suyun bileĢiminde yer alan organik madde, tuzlar gibi maddelerin

standartlarda belirtilen değerlerin altında tutulması ile gerçekleĢtirilir.

DıĢarı atılması gereken suyun miktarının belirlenmesinde, besleme suyunun bileĢimi

önemli rol oynar. Kazan boruları içinde katılaĢan tuz bileĢimini dengelemek için üst

blöf iĢlemi uygulanır. Bu deĢarj iĢleminde amaç, kazan içinde katı maddelerin olası

çökelmelerini engellemektir. Ġçerisinde yüksek oranda katılaĢabilen mineraller

bulunan su dıĢarı atılarak yerine kimyasal olarak saflaĢtırma iĢleminden geçirilmiĢ

besleme suyu alınır. Bu iĢlem yapılmazsa, su buhar dönüĢüm evresinde kabarcıklar

oluĢur ve bu kabarcıklarda görülen katılaĢmalar, boru duvarında, ölçme aygıtlarının

yuvalarında, buhar ayırma kaplarında birikir. Bunun sonucunda, ısı değiĢtirici

yüzeylerde iĢlev bozukluğu görülür, ölçme cihazları yanlıĢ ölçmeler yapabilir. Atık

35

ısı kazanlarında blöf iĢlemi otomatik olarak ayarlanır. Bunun için, suyun içine

iletkenliğini ölçen sensörler yerleĢtirerek, su içindeki tuz konsantrasyonunun tehlikeli

değerlere ulaĢması engellenir, [22]. pH değerinin 7 olması durumunda suyun

kimyasal özelligi nötr, 7‟den küçük olması durumunda asidik, büyük olması

durumunda ise baziktir. Asidik özellikteki su, malzemede korozyona, bazik

özellikteki su ise köpürmelere, malzemede aĢınmalara neden olur. Bu nedenle kazan

besleme suyu pH degeri 8-9 dolayında tutulur. Besleme suyunun niteliğinin tam

olarak bilinemediği durumlarda, deĢarj miktarının üretilen buharın %2‟si olarak

alınması uygundur.

Besleme suyu iyon içerikleri, iĢ akıĢkanının iletkenliğini ve pH değerini belirler.

Yüksek su hızlarında oluĢan vakum etkisiyle kazan bağlantı elemanlarında

atmosferden suya hava, dolayısıyla oksijen sızması olur. Oksijen, çukurcuk

korozyonuna; CO2 ise boru iç yüzeyinde yüzeysel korozyona neden olur.

Su arıtma tesisinde organik maddeler, dinlenme havuzlarına çökeltilir. Katı içerikler,

filtrelerle (anyon, katyon ve karıĢık yatak), pH değerleri çeĢitli kimyasallar

yardımıyla istenen değerlere getirilir. CO2 ve O2 ise degazörlerde buhar ilavesiyle

çözülerek atmosfere atılır.

Kazan ısıl yüklerinin belirlenmesi

Ön ısıtıcı Atık Kazanı

Termodinamik koĢulların belirlenmesinin ardından ön ısıtıcı kazanı ısıl yükleri,

sırasıyla aĢağıdaki Ģekilde belirlenebilir:

Kızdırıcı, buharlaĢtırıcı, buhar domu ve ekonomizör kısımlarından oluĢan tek

kademeli bir atık ısı kazanının akıĢ Ģemasını oluĢturursak;

36

ġekil 3.7 : Kazan içi akıĢ Ģeması

Bu proses için veriler aĢağıda belirtilmiĢtir;

Atık gaz giriĢ sıcaklığı 290o

C‟dir. Atık gazın kazana giriĢ hacimsel debisi 385000

Nm3/h‟dir. Baca gazı koĢullarındaki (m

3

/h) birimli debi, standart koĢullar olan 0 °C

ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3

/h). Bu koĢullar altında atık gazın

yoğunluğu 1.529 kg/m 3 tür. Buradan kütle debisi 163.51 kg/s bulunur. Hesaplarda

kütlesel debi kullanılacaktır. Atmosfere atılan akıĢkan yüzdesi (Blöf oranı) = %2

Çizelge 3.5 : Ön ısıtıcı çıkıĢı atık gaz bileĢenleri [16]

Ön ısıtıcı atık gazının bileĢenleri %

Azot, N2 56

Oksijen, O2 5

Karbon Dioksit, CO2 38

Su, H2O 0.52

Argon, Ar 0.87

Sülfür Dioksit, SO2 0.0

Karbon Monoksit, CO 0.0

37

Çizelge 3.6 : Ön ısıtıcı atık gazı giriĢ özellikleri

Sıcaklık 290 o C

Gaz kütlesel debisi 163.51 kg/s

Yoğunluğu 1.529 kg/m 3

Boru içindeki akıĢ: ÇıkıĢ fazı buhar, 275 Co ve 1 MPa basınçta,

Besleme suyu sıcaklığı 110 Co dir.

Kızdırıcı içindeki basınç düĢümü, çıkıĢ basıncınıın %10‟u mertebelerinde alınabilir.

Çizelge 3.7 : Atık ısı kazanı tasarımı için yapılan ön kabuller

ġekil 3.8 : Ön ısıtıcı kazanı için sıcaklık farkları diyagramı

BuharlaĢtırıcıdaki „pinch‟ sıcaklık farkı,oC 45.0

Ekonomizör su sıcaklık farkı, oC 10

Blöf oranı, Buhar Tahliye yüzdesi% 2.0

Kızdırıcı içindeki basınç düĢümü,MPa 0.1

Ekonomizörde izin verilen basınç düĢümü,MPa 0.12

38

Kazan giriĢi ve çıkıĢındaki akıĢkan özellikleri araĢtırılarak, bilinen değerler kazan

Ģeması üzerinde gösterilmiĢtir. (ġekil 3.9)

ġekil 3.9 : Bilinen değerler ile çizilen akıĢ diyagramı

Çimento üretimi ardından açığa çıkan atık baca gazı, kazanda iĢ akıĢkanına

aktarılmak üzere, ısısını kazan elemanları üzerinden geçerek kaybederek, filtre

iĢleminin ardından atmosfere salınır. (1) ile gösterilen giriĢteki atık gaz, (2) iĢleminde

kızdırıcıdan çıkarak ısısının bir kısmını buhar domundan doyma sıcaklığında çıkan

buhara aktarır, bu sırada buhar domundan gelen buhar ısıtılır ve sonunda 1 MPa

basıncında 270 C sıcaklığında buhar elde edilir. 2-3 iĢlemleri arasında atık gazlar

buharlaĢtırıcı yüzeylerinden geçirillir, atık gazdan çekilen ısı ile buharlaĢtırıcı

içindeki su buharlaĢtırılır. Ekonomizör giriĢine gelen atık gaz(3), ekonomizörden

geçirilerek atmosfere salınır(4), diğer yandan ekonomizöre giriĢ yapan besleme suyu

ısıtılarak buhar domuna aktarılır. Buhar domu ekonomizörden gelen ısınmıĢ su ile

belli bir seviyeye kadar doldurulur. Bu seviyenin üstü buhar için boĢ bırakılır.

Domun üst kısmından da atık ısı kazanındaki buharlaĢtırıcıdan çıkan doymuĢ buhar

girer. DoymuĢ buhar içinde bir miktar daha sıvı bulunmaktadır. Bu nemin varlığı

hatlarda sürtünmeye ve korozyona sebep teĢkil etmektedir. Bu nedenle kızdırıcıya

39

girmeden önce buharlaĢtırıcıdan çıkan doymuĢ buharın doma gönderilmesi ile nemi

doma bırakıp kuru buhar olarak domdan çıkıp kızdırıcıya girmesi sağlanır.

Bu ısı değiĢtici elemanlarının tasarımı, kazan tasarımının en önemli noktaları

olacağından, çekilmesi gereken ısılardan faydalanarak çıkıĢ sıcaklıklarının

belirlemesi gerekir.

Kızdırıcı ve buharlaĢtırıcı ısı yükü

)( pinchgirişgmümkün hhWH (3.4)

)08.20703.283(51.163mümkünH

mümkünH 10276.11 kW

Atmosfere tahliye edilen buharın etkisi göz önüne alınarak;

)100/1( SLH

H mümkünnet

(3.5)

)])(100/1()[( 11 ekonomizörbuharnetbuhar hhBldwnhhHW (3.6)

)]74112.781(02.1()12.78135.2987/[(11.10276

Buhar üretimi, buharW 4.529 kg/s bulundu.

Kızdırıcıdan çıkan buharın miktarı belirlendikten sonra kızdırıcının ısı yükü bulunur.

Kızdırıcı ısı yükü

)( vbuharbuharkıızdırıcı hhWQ (3.7)

= 4.529(2987.35 - 2779.68)

= 940 kW

Kızdırıcıdan çıkan gazın entalpisi;

gazkıızdırıcıgg WSLQhh /)100/1(12 (3.8)

51.163/)02.1(94002.2832gh

2gh 263.77 kJ/kg

BuharlaĢtırıcı ısı yükü

))(100/1()( 11 ekonomizörbuharvbuharrııcbuharlastı hhbldWhhWQ (3.9)

40

)74112.781)(02.01(529.4)12.78168.2779(529.4

= 9326.37 kW

BuharlaĢtırıcıda üretilen buhar miktarı

skgW

hhQW

buhar

vrııcbuharlaşuhbuhar

/66.4

)12.78168.2779/(37.9326

)/( 1

(3.10)

Ekonomizör ısı yükü

))(100/1( beslemeekonbuharekon hhbldwnWQ (3.11)

)56.460741)(100/21(66.4

=1333 kW

DıĢarı atılan gazın entalpisi ve sıcaklığı

gazekongg WSLQhh /)100/1(34 (3.12)

= 51.16302.1133308.207

= 75.198 kJ/kg

BileĢimi ve entalpisi bilinen atık gazın sıcaklığı oC219 bulunur. Bulunan değerler ve

bilinen değerler, ġekil 4.9‟da akıĢ Ģeması biçiminde gösterilmiĢtir.

ġekil 3.10 : Hesaplanan değerler ile birlikte çizilen akıĢ Ģeması

41

Klinker soğutucu atık gaz kazanı

Bu kazan için yapılan yaklaĢımlar;

Atık gaz giriĢ sıcaklığı 300 o C‟dir. Atık gazın kazana giriĢ hacimsel debisi 195000

Nm 3 /h‟dir. Baca gazı koĢullarındaki (m3

/h) birimli debi, standart koĢullar olan 0 °C

ve 1 atm basınca göre düzenlenmiĢtir (Nm3

/h). Bu koĢullar altında atık gazın

yoğunluğu 1.529 kg/m 3 tür.

Buradan kütle debisi 82.82 kg/s bulunur. Hesaplarda kütlesel debi kullanılacaktır.

Atmosfere atılan akıĢkan yüzdesi (Blöf oranı) = %2

Çizelge 3.8 : Klinker soğutucu çıkıĢı atık gaz bileĢenleri

Klinker atık gazının bileĢenleri %

Azot, N2 57

Oksijen, O2 4

Karbon Dioksit, CO2 38

Su, H2O 0

Argon, Ar 0

Sülfür Dioksit, SO2 1.0

Karbon Monoksit, CO 0

Çizelge 3.9 : Klinker soğutucu atık gazı giriĢ özellikleri

Sıcaklık 300 o C

Gaz kütlesel debisi 82.82 kg/s

Yoğunluğu 1.529 kg/m3

42

ġekil 3.11 : Klinker soğutucu atık kazanı sıcaklık farkları

Kızdırıcı ve buharlaĢtırıcı ısı yükü

)( pinchgirişgmümkün hhWH (3.13)

H mümkün = 82.820(280.52-202.18)

mümkünH 6674.146 kW

Atmosfere tahliye edilen buharın etkisi göz önüne alınarak;

)100/1( SLH

H mümkünnet

(3.14)

)])(100/1()[( 11 ekonomizörbuharnetbuhar hhBldwnhhHW (3.15)

)]08.74127.781(02.1()27.7812999/[(146.6674

Buhar üretimi= buharW =2.962 kg/s bulunur.

Kızdırıcıdan çıkan buharın miktarı belirlendikten sonra kızdırıcının iĢi bulunur.

Kızdırıcı ısı yükü

)( vbuharbuharkıızdırıcı hhWQ (3.16)

)68.27792999(962.2

640 kW

43

Kızdırıcıdan çıkan gazın entalpisi;

Kızdırıcı çıkıĢ sıcaklığının belirlenmesinde atık gazdan kızdırma iĢlemi için çekilen

ısıl yükten faydalanılır.

gazkıızdırıcıgg WSLQhh /)100/1(12 (3.17)

82.82/)02.1(6402832gh

kgkJhg /58.2752

BuharlaĢtırıcı ısı yükü

))(100/1()( 11 ekonomizörbuharvbuharrııcbuharlastı hhbldWhhWQ (3.18)

)08.74127.781)(02.01(95.2)27.78168.2779(95.2

=6023.47 kW

BuharlaĢtırıcıda üretilen buhar miktarı

skgW

hhQW

buhar

vrııcbuharlaşuhbuhar

/01.3

)27.78168.2779/(47.6023

)/( 1

(3.19)

Ekonomizör ısı yükü

))(100/1( beslemeekonbuharekon hhbldwnWQ (3.20)

kW862

)46008.741)(100/21(95.2

DıĢarı atılan gazın entalpisi ve sıcaklığı

gazekongg WSLQhh /)100/1(34 (3.21)

= 41.8302.186202.203

= kgkJ /65.192 ~218 Co

44

ġekil 3.12 : Klinker soğutucu atık ısı kazanı için çizilen akıĢ Ģeması

45

Boru Malzemeleri Seçimi

Çizelge 3.10 : Atık ısı kazanlarında kullanılan boru malzemeleri, standart kodları

Malzeme Boru Kodu Boru Kodu

Karbon Çeliği SA 106 Gr B SA 178 A

1¼ Cr ½ Mo SA 335 Gr P11 SA 213 T11

2¼ Cr 1 Mo SA 335 Gr P22 SA 213 T22

5 Cr ½ Mo SA 335 Gr P5 SA 213 T5

9 Cr 1 Mo SA 335 Gr P9 SA 213 T9

18 Cr 8 Ni SA 312 TP 304 SA 213 TP 304

16 Cr 12 Ni 2 Mo SA 312 TP 316 SA 213 TP 316

18 Cr 10 Ni Ti SA 312 TP 321 SA 213 TP 321

Atık ısı kazanlarında en yaygın kullanımı olan borular, standartlarda özellikleri

verilen 2” çapındaki borulardır. Kurulumları ve yaptıkları iĢ açısından

ekonomiktirler. Sıcaklığın çok yüksek düzeylere çıkmadığı durumlarda( <500 C),

karbon çeliği kullanımı idealdir. Daha yüksek sıcaklıklarda ise T11 çeliği malzeme

olarak seçilebilir. Proje konusu olan Kayseri Çimsa çimento fabrikasından alınan

değerlere göre, ön ısıtıcı ve klinker soğutucu çıkıĢındaki gaz sıcaklıkları sırasıyla 290

ve 300 Codir. Termodinamik olarak, daha yüksek sıcaklıklara çıkılması mümkün

değildir. Dolayısıyla, boru malzemesi olarak karbon çeliği seçilmesi, istenen görevi

karĢılama bakımından en ucuz çözüm olarak karĢımıza çıkmaktadır. DüĢük sertliğe

sahip karbon çeliklerinin tercih edilmesi, soğuk konumdan ısıtılma haline geçerken,

boruların genleĢmesine izin vermeleri açısından uygundur. Her iki kazan için de

ASME Kazan ve Basınçlı Kaplar Standartlarına uygun borular arasından seçim

yapılmalıdır. Sıcaklık ve basınç gibi kriterler gözetilerek, 2” dıĢ çapına sahip, SA-

46

178 Grade A kodlu karbon çeliğinden imal edilen boruların, istenen koĢullar için en

uygun malzemeler olduğu sonucuna varıldı. Standartta,“Elektrik direnç kaynağı ile

imal edilmiĢ, karbon ve karbon-mangan çeliği, kazan ve kızdırıcı boruları” olarak

tanımlanmaktadır (A 178 / A 178 M - 95)

Çizelge 3.11 : Ġzin verilen boru metal sıcaklıkları[17]

Boru Malzemesi BileĢimi En yüksek sıcaklık ( o C)

Karbon Çeliği Karbon<0.25% 455-480

AlaĢım Çeliği 0.5% Mo 510

AlaĢım Çeliği 1.25% Cr+ 0.5% Mo 565-595

AlaĢım Çeliği 2.25% Cr+ 1.0%Mo 575-595

AlaĢım Çeliği 9%Cr+1%Mo 595

Paslanmaz Çelik 18%Cr+8%Ni ~650

Çizelge 3.12 : Sa-178 Grade A karbon çeliği özellikleri

3.4 Boru Et Kalınlıklarının Belirlenmesi

Kazanlarda yüksek basınçların ve yüksek sıcaklıkların görülmesi nedeniyle özellikle

boruların dayanımları, kazanın sürekli iĢler durumda olması açısından önemlidir.

Kazanlarda boru patlamaları en sık görülen sorunlardandır. DıĢ çapı bilinen,

malzeme seçimi yapılmıĢ bir boru için, gerekli olan et kalınlığının hesap formülü

ASME standartlarında verilmiĢtir. Ġlk yatırım maliyetinin düĢürülmesi için, boru et

kalınlığının ince seçilmesi istenir, bu inceliğin kısıtı ise, izin verilen maksimum

basınç değerinin sağlanması koĢuludur. Et kalınlığının bulunması için iki farklı

formül tanımlanmıĢtır. Her iki formül ile de, sınır değerleri dahilinde kalınması ile

gerekli et kalınlığı ve izin verilen çalıĢma basıncı değerleri daha kesin olarak

bulunabilir.

47

ASME, Bölüm 1, PG 27.2.1

eDPSDPt 005.0)12/()( (3.22)

ASME, Bölüm 1, PG 27.2.1

CPyESDPt )222/()( formülleri okunur. (3.23)

Bu formüllerde;

t = Minimum gereken kalınlık, P izin verilen maksimum çalıĢma basıncı, D, dıĢ çap

S1, maksimum gerilme değeri, E, boru bitimi geniĢleme faktörü, y=Sıcaklık

katsayısı, E verim olarak tanımlanmıĢtır. Bu formülleri kullanarak, minimum et

kalınlıklarına ulaĢabiliriz.

Çizelge 3.13 : Üreticiden alınan boru kalınlıkları

DıĢ Çap mm. Et Kalınlığı inç Et kalınlığı mm

50.8 0.375 9.5

50.8 0.312 8

50.8 0.250 6.4

50.8 0.192 4.9

50.8 0.176 4.5

50.8 0.160 4.0

50.8 0.144 3.6

50.8 0.128 3.2

50.8 0.104 2.6

Standartlardan, 2 inçlik boru için et kalınlık değeri en küçükten baĢlanarak seçildi.

2 inçlik boruda 0.104 inç et kalınlığı minimum kalınlık olarak seçildi.

DıĢ çap= 2 inç

Tasarım sıcaklığı= 290 Co

Tasarım basıncı= 1.6 MPa

Et kalınlığı= 0.104 inç

Malzeme= SA-178 Karbon Çeliği

(4.20) formülünü kullanarak, maksimum basınç 2.89 MPa

48

(4.21) formülü ile maksimum basınç 1.35 MPa çıktı.

Ġkinci formüle göre, tasarım basıncı, bu et kalınlığında izin verilen basınç

miktarından daha fazla çıkıyor. Bu durumda, bu et kalınlığı uygun değildir. Daha

kalın boru seçilmelidir.

Et kalınlığı skaladaki bir üst değer olan 0.160 inç seçilip aynı formül uygulandığında,

Formül PG 27.2.1‟e göre, maksimum basınç 4.90 MPa,

Formül PG 27.2.2‟e göre, maksimum basınç 3.33 MPa bulunur.

Güvenlik faktörü tasarım basıncı 1.65 MPa bu iki değerden de oldukça küçüktür.

Yani, bu et kalınlığı tasarım açısından uygundur.

3.5 Kazan Borularının Dizilimi

Ön ısıtıcı çıkıĢındaki gazın içindeki toz miktarı belirleyici bir tasarım kısıtıdır.

Boruların yerleĢimleri, ekseni, ısı değiĢtirici yüzeylerinin yalın ya da kanatçıklı

olması toz içeriğinden etkilenir.

Sıralı boru düzeni toz içeriği yoğun olan gazlar için uygun bir çözüm sunar[20]

Çimento sanayinde, ön-ısıtıcı çıkıĢındaki atık gazın en dikkat edilmesi gereken

özelliği, toz içeriğidir. Bu yoğun toz içeriğinin boru yüzeyleri üzerinde çökelti

oluĢturması, tasarım değerlerinden uzaklaĢılmasına ve ısı değiĢtirici yüzeylerinden

istenen ısıl görevi gerçekleĢtirememesine sebep olur. Toz birikiminin engellenmesi

için, gaz akıĢının mümkün olduğunca engellenmemesi gerekir. Gaz akıĢının önünde

engel oluĢturacak dizilimlerden kaçınılmalıdır. Ön ısıtıcı çıkıĢına konulacak kazanda,

sıralı düzenli borular, toz içeriği görece olarak düĢük olan klinker soğutucu kazanı

için ise de, çapraz düzenli boruların kullanılması uygun görülmüĢtür.

49

ġekil 3.13 : Sıralı ve çapraz dizilimli borular

3.6 Atık Isı Kazanlarının Otomatik Kontrolü

Basınç ölçme aletleri, her buhar kazanında bulunması gereken elemanlardır.

Kazanlarda çalıĢma basıncından yüksek basınçlara çıkılması halinde, fazla buharın

dıĢarı atılması gerekir. Ayarlandıkları basınç değerinden yükseğe çıkıldığı zaman,

açılarak buharı tahliye eden elemanlara emniyet ventili denir. Emniyet ventillerinde

karĢı basınç bir ağırlık ya da yay ile dengelenir. Ġç basınç ağırlığın değerini aĢtığında

da, dıĢ ortama buhar geçiĢi sağlanmıĢ olur. BuharlaĢtırıcı, kızdırıcı ve buhar domu

çıkıĢlarına birer adet emniyet ventili konulmalıdır. Bu emniyet ventillerinin yanında,

istendiği anda buhar tahliyesi yapılmasına izin veren, basıncı istenilen değerde

tutmaya yarayan motor kontrollü ventiller de takılmalıdır.

Buhar kazanı iĢletmesinde sıcaklık ölçmeleri ve kontrolü önemli iĢlemlerdir. Bu

elemanların kullanımlarının kolay ve güvenilir olmaları tercih edilir. Isıl genleĢme,

radyasyon ve elektriksel özelliklerin değiĢiminden faydalanarak sıcaklık ölçmesi

yapabilen değiĢik türde termometreler geliĢtirilmiĢtir. Elektronik kontrole daha

uygun olan elektrik direnç termometrelerinin kullanılması önerilmektedir.

Buhar kazanlarının emniyetli ve verimli çalıĢmalarını sağlamak için su, buhar ve

yanma gazı debilerinin sürekli ölçülmesi gerekmektedir. Debi ölçmelerinde orifis,

nozul ve ventüri boruları kullanılır. Bu elemanlar iki akıĢ yüzeyi arasındaki basınç

farklarından yararlanarak debi ölçmesi yaparlar. BuharlaĢtırıcı çıkıĢına ventüri

50

borusu yerleĢtirilerek buhar debisi ölçülür, besleme suyu giriĢine de su debisini ölçen

bir eleman yerleĢtirerek, iĢletme esnasında kazanda sızdırma, akıtma gibi

problemlerin varlığı tespit edilebilir.

Su seviyesi göstergeleri iĢletme sırasında buhar kazanlarındaki su seviyesinin tam ve

doğru biçimde bilinebilmesi için konulan emniyet cihazlarıdır. Buhar domu seviye

kontrolü kontakt sensörlü seviye göstergesiyle yapılmaktadır. Bu seviye kontrolü

geri bildirim ayarlı ve sürekli kontrollüdür. Su seviyesi düĢtükçe kontrol cihazı

vanayı açar veya kapatır. Böylece istenen su seviyesi ayarlanır.

3.7 TaĢınım Katsayılarının Bulunması

Ortalama ısı geçiĢ katsayısı U film katsayılarının belirlenmesinden sonra hesaplanır.

Her akıĢkana ait film katsayısı tespit edildikten sonra boru et kalınlığı ve malzemesi

dikkate alınarak U hesaplanır. U toplam taĢınım katsayısı,

U=1/Rto (3.24)

formülü ile ifade edilir. toR toplam olarak ısı aktarımına gösterilen dirençtir.

iowooto RRRR (3.25)

oR DıĢ ısıl direnç

woR Boru duvarının ısıl direnci

ioR Boru içi ısıl direnci

Direnç ifadesi ile, ısı transfer katsayısı arasında,

eo hR /1 (3.26)

)/)(12/( wowwwo AAktR (3.27)

)/()/1(( iofiiio AARhR (3.28)

Burada, eh etkin dıĢ ısı geçiĢ katsayısı, hi boru içi akıĢkan film katsayısı, tw boru

cidar kalınlığı, kw boru malzemesinin ısıl iletkenliği, Ao borunun dıĢ yüzey alanı, Aw

ortalama boru dıĢ yüzey alanı, Ai , boru iç yüzey alanı ve Rfi boru içi kirlilik faktörü

olarak açıklanır.

51

Efektif dıĢ ısı taĢınım katsayısı, he

he=1/(1/(hc+hr)+Rfo) (3.29)

Burada,

hc = DıĢ ısı taĢınım katsayısı, hr dıĢ ısı ıĢınım katsayısı ve Rfo kirlilik faktörüdür.

DıĢ film ısı geçiĢ katsayısı, ch

Yalın borular için ch dıĢ film ısı geçiĢ katsayısı,

Çapraz sıralı boru dizilimi için;

6.03/1 )))/)(12/(()/))((/12(33.0 bnobbpobc Gdkcdkh (3.30)

Düz sıralı boru dizilimi için,

6.03/1 )))/)(12/(()/))((/12(26.0 bnobbpobc Gdkcdkh (3.31)

formülleri ile hesaplanmaktadır.

Burada,

hc , taĢınım ısı geçiĢ katsayısı, do boru dıĢ çapı, kb gazın ısıl iletkenliği, cp, gazın ısı

kapasitesi, b gazın dinamik viskozitesi ve Gn atık gazın saniyedeki akıĢ miktarıdır.

Boru içi ısı transfer katsayıları

Boru içindeki ısı transfer katsayılarını hesaplamak için, API RP530, C Eki

standartlarında formüller tanımlanmıĢtır.

10000ER olan sıvı akıĢı için, [21],

14.033.08.0

1 )/()/(023.0 wbrei PRdkh (3.32)

15000ER olan buhar akıĢı için;

5.04.08.0)/()/(021.0 wbreiv TTPRdkh (3.33)

52

h değeri iĢ akıĢkanı tarafının ısı transfer katsayısıdır. Bu katsayı degerinin analitik

olarak hesaplanması son derece karmaĢık ve zor olduğu için, uygulamalarda deneysel

çalıĢmalar sonucu belirlenmiĢ Nusselt (Nu), Reynolds (Re) ve Prandtl (Pr) sayılarına

bağlı olarak film katsayısını veren ifadeler kullanılmaktadır.

Reynolds sayısı,

biE GdR / (3.34)

Prandtl sayısı,

kCP bpr / (3.35)

olarak tanımlanmıĢtır.

Eğer akıĢkan boru içindeyken faz değiĢimi gözlemleniyorsa, ısı taĢınım katsayısı

bulunurken iki akıĢın ısı transfer katsayının mol ağırlıkları oranınca dikkate alınması

gerekir.

htp = hlWl + hvWv (3.36)

3.8 Boru Ġçi Basınç DüĢümü

Boru içi basınç düĢümlerinin hesaplanması için öncelikle dirseklerin, düz boru

cinsinden eĢdeğer uzunluklarının bulunması gereklidir. Ardından boru içi

akıĢkanının özellikleri kullanılarak basınç düĢümü hakkında fikir sahibi olunabilir.

Sürtünmeden kaynaklanan basınç düĢümü

p =0.00517/di*G2*Vlm*F*LeĢdeğer (3.37)

Burada, p, basınç düĢümü, di boru iç çapı, G, akıĢkanın saniyedeki kütlesel

debisi,Vlm logaritmik hacim farkı, F pürüzlülük faktörü ve LeĢdeğer dirsekler ve düz

boruların toplam uzunlukları olarak ifade edilebilir.

Buradan bilinen değerler girilerek hesap yapılırsa;

Bunun için boru sistemine giren ve çıkan suyun baĢlangıç ve çıkıĢ sıcaklıkları için

özgül hacim değiĢiminin bulunması gerekir.

Vlm = (V2-V1)/ln(V2/V1) (3.38)

V1=310051.1 x

53

V2=31012.1 x

Buradan Vlm = 3101.1 x bulunur. Tek akıĢlı boru sistemi için bilinen değerler

girilerek hesap yapılırsa;

Ekonomizör içindeki sürtünme kaybı 0.0891 MPa bulundu. Tasarımın baĢlangıcında

0.1 MPa basınç düĢümü olacağı öngörülmüĢtü. Bulunan bu değere göre, boru

demetlerinin uzunlukları ve dirsek sayısının uygun olduğu kabul edilmiĢtir.

KarıĢık fazlı akıĢkan için,

Vi = 10.73*(Tf/(Pv*MWv)*Vfrac+(1-Vfrac)/ l (3.39)

Bu denklemde, Tf akıĢkan sıcaklığı, Pv o noktadaki akıĢkan basıncı, MWv buharın

moleküler ağırlığı ve l akıĢkanın yoğunluğudur.

Fanning sürtünme katsayısı

Türbülanslı akıĢlar için Moody sürtünme faktörü, boru içi pürüzlülük katsayısı ve

Reynolds sayısı ifadelerinden faydalanılarak,Colebrook bağıntısıyla diyagramdan

okunabilir. Bu hesapta kullanılan Fanning sürtünme etkisi Moody faktörünün dörtte

biridir. Temiz akıĢkanlı bir boru için, pürüzlülük değeri 0.0018 inçtir. Reynolds

sayısı ve boru iç çapı bilinerek bu değer bulunabilir.

Boru dirseklerinin eĢdeğer uzunlukları

Boru dirseklerinin düz boru cinsinden uzunlukları, ġekil 4.12‟den okunabilir. Bunun

yanında, Reynolds sayısı düzeltme faktörü ile çarpılarak doğru değere ulaĢılır.

LeĢdeğer= FactNre*Lrb (3.40)

Bu formülde FactNre Reynolds sayısı doğrulaması, Lrb de boru dirseğinin eĢdeğer

uzunluğudur.

3.9 Boru Duvar Sıcaklığının Hesabı

Boru duvar sıcaklığı aĢağıda verilen formül ile hesaplanır. Yüksek sıcaklıklara

çıkılmadığı durumlarda hesap yapılmadan ortalama 20 C lik bir sıcaklık farkı

alınabilir.

TfkttddFluxhddAkıRddFluxTw wwwooiiofiio )12/()/(/1//

Burada, wT boru duvar sıcaklığı, od boru dıĢ çapı, id boru iç çapı, Akı ısı akısı, wt

54

boru cidar kalınlığı, fiR iç kirlilik faktörü, ih iĢ akıĢkanı tarafı film katsayısı,

wk

boru duvarı ısıl iletkenliği, fT de ortalama akıĢkan sıcaklığıdır.

Boyutlandırma hesapları

Isı değiĢtirici yüzeylerinin boyutlandırılması hesabı için, öncelikle ısı

değiĢtiricilerden geçecek gazın ve iĢ akıĢkanının hızlarının belirlenmesi

gerekmektedir. Bu projede ısı aktarım katsayısının belirlenmesinde kullanılacak baca

gazı ve iĢ akıĢkanı hızları Çizelge 3.14‟te verilmiĢtir.

Çizelge 3.14 : Kazanlardaki akıĢkan hızları[26]

3.10 Logaritmik Sıcaklık Farklarının Bulunması

Ön ısıtıcı kazanı

Kızdırıcı

Logaritmik sıcaklık farkı ifadesi, ısı değiĢtiricileri için uygun biçimde

tanımlanabilecek ortalama sıcaklık farkıdır. Bölüm 4‟te ön-ısıtıcı ve klinker soğutucu

kazanları için karĢı akıĢ seçilmiĢti. KarĢı akıĢlı gibi ters akıĢlı ısı değiĢtiricileri için

bu ifade aĢağıdaki gibidir.

)(

)(ln

)()(

12

21

1221

tT

tT

tTtTLTMD (3.41)

T1 = Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı

T2 = Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı

t1 = Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı

t2 = Soğuk akıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı

Isı Transfer Elemanı Baca Gazı hızı

(m/s)

ĠĢ AkıĢkanı hızı

(m/s)

BuharlaĢtırıcı 10-20 5-15

Kızdırıcı 10-20 10-15

Ekonomizer 15-20 0.3-1

55

Bu denklemde 1T ve 2T değerleri, değiĢtiricilerin uçlarındaki akıĢkanlar arası

sıcaklık farkını göstermektedir. Ortalama logaritmik sıcaklık farkı, ısı değiĢtiricisi

boyunca toplam ısı geçiĢ katsayısı ile akıĢkanların özgül ısılarının sabit olması ve

değiĢtiriciden ortalama bir ısı kaybı olmaması kabulleri için geçerlidir. Pratik açıdan

bu kabuller genelde doğrudur. BuharlaĢtırıcıdaki logaritmik sıcaklık farkının

belirlenmesi için, buharlaĢtırıcıya giren yanma gazı ile ona ters yönlü giren ve

buharlaĢma sürecinde olduğundan sabit sıcaklıkta olan iĢ akıĢkanının sıcaklıkları

arasındaki farklar kullanılacaktır.

Buhar GiriĢ Sıcaklığı =185 Co

Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 270 Co

Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı = 290 Co

Atık Gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı= 283 Co

LMTD= 49

BuharlaĢtırıcı Tasarımı

Su GiriĢ Sıcaklığı= 175 Co

Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 185 Co

Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı= 280 Co

Atık gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı=230 Co

LMTD: 73.18

Ekonomizör

Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı=110 Co

Su çıkıĢ Sıcaklığı= 175 Co

Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı= 230 Co

Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı= 219 Co

LMTD : 78.9

56

Klinker soğutucu atık ısı kazanı için,

Kızdırıcı

Buhar GiriĢ Sıcaklığı =185 Co

Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 275 Co

Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı = 300 Co

Atık Gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı= 293 Co

LMTD : 56.72

BuharlaĢtırıcı tasarımı

Su GiriĢ Sıcaklığı= 175 Co

Buhar ÇıkıĢ Sıcaklığı= 185 Co

Atık gaz GiriĢ Sıcaklığı= 293 Co

Atık gaz ÇıkıĢ Sıcaklığı=225 Co

LMTD : 75.31

Ekonomizör

Soğuk AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı=110 Co

Su çıkıĢ Sıcaklığı= 175 Co

Sıcak AkıĢkan GiriĢ Sıcaklığı= 225 Co

Sıcak AkıĢkan ÇıkıĢ Sıcaklığı= 219 Co

LMTD : 75.7

3.11 Toplam Isı GeçiĢ Katsayılarının Belirlenmesi

Isı aktarımı ve boyutlandırma hesaplarınında ısı aktarım katsayıları belirleyicidir.

Sıcak ortamdan çalıĢma akıĢkanına bir ısı aktarımı söz konusu olduğunda, akıĢkana

yapılan aktarımın türlerinin (ıĢınım, taĢınım, iletim) belirlenmesi ve bütün bu aktarım

çeĢitlerinin tek bir katsayıda ifade edilebilmesi gereklidir(U).

57

Isı değiĢtirici yüzeylerinin hepsi için geçerli olan ortak bağıntı aĢağıdaki gibidir.

LMTDAUQ (3.42)

Burada U, toplam ısı aktarım katsayısı; A, gereken boru yüzey alanı; LMTD ise ısıl

aktarım ortamları arasındaki logaritmik sıcaklık farkını göstermektedir. Toplam ısı

aktarım katsayısının bulunması için, duvar ısıl geçirgenliği, iç ve dıĢ ortamın ısı

transfer katsayıları ve iç boru yüzeyindeki tabaka oluĢumlarının etkileri hesaba

katılmalıdır.

Ön ısıtıcı atık ısı kazanı

Kızdırıcı için boyutlandırma hesabı

API RP530, Ek C‟ye göre,

Kızdırıcının içindeki akıĢkan buhar fazındadır. Basınç ve dayanım kontrollerine göre

kullanıcak boru dıĢ çapı ve boru iç çapı değerleri 3.22 ve 3.23 eĢitlikleri yardımı ile

bulunmuĢtur.

Boru DıĢ Çapı=0.0508 m

Boru Ġç Çapı= 0.0426 m

5.0

4.08.0 PrRe021.0b

w

i

iT

T

r

kh (3.43)

58

AkıĢkan hızı Çizelge 3.14‟ten V=12 m/s seçildi.

Tasarım değerlerinde buharın özellikleri

Boru içi basınç düĢümleri, boruların dirsek noktalarında düz borulara göre daha

yoğundur. Bu nedenle mümkün olduğunca uzun boruların seçilmesi gerekir. Boru

uzunluğu 6 metre seçilmiĢtir.

DVRe

73.4

108.1 5x= 3.98x

610

Bulunan değeri Reynolds ifadesinde yerine konularak,

61098.3

042.012Re

x

mxsm= 132631

k

c bpPr

055.1039.0

108.12287 5xx

4.05/4 PrRe023.0 xxNu

Nu=0.023x4.05/4 055.1132631 x

Nu= 294.6

i

id

Nuxkh

Basınç 1.05 Mpa

Sıcaklık 230 Co

Yoğunluk, 4.73 3mkg

Isıl kapasite,pc 2287 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.039 mKW

Vizkozite, smkgx .108.1 5

59

042.0

039.06.294 x

2/55.273 mWhi

Bu noktada, boru içinde akan akıĢkanın debisi ve seçilen boru çapları arasında,

akıĢkanın tasarım hızı sağlanacak Ģekilde iĢlem yapılarak giriĢ borularının sayısı

belirlenir.

Hacimsel debi ifadesi,

VxAQ

V, burada akıĢkan hızını, A da borunun iç alanını göstermektedir.

.

m = A V AVm.

4.529= 4.73xAx12

A= 0.0805 m 2

AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 2310385.1 mx dir.

Buradan,

310385.1

0805.0

xN giriş

= 58 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları

biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 60 giriĢ borusu ideal

bir çözümdür.

GiriĢteki boru sayısı belirlendikten sonra, boru boylarının hesaplanmasına geçilebilir.

Isı değiĢtiricilerinde her bir sırada dizilim tek giriĢli, çift giriĢli yada üç giriĢli

seçilebilir.

60

ġekil 3.14 : a) Tek giriĢli b-)Çift giriĢli c-) Üç giriĢli d-)Dört giriĢli dizilim

Bu kızdırıcı için çift giriĢ borulu dizilim tercih edildi. Bu durumda, arkaya doğru

uzanan 30 sıra boru olması gerekir. N T =30 bulunur.

Boru içi basınç düĢümleri, boruların dirsek noktalarında düz borulara göre daha

yoğundur. Bu nedenle mümkün olduğunca uzun boruların seçilmesi gerekir. Boru

askılarının mukavemeti açısından en uzun 12 metrelik borular seçilebilir.

Gaz tarafındaki ısı transfer katsayısı ch ;

6.03

1

2

)(1226.0

g

ogp

o

c

Vd

k

c

dkh

Sıcaklık 280 Co

Basınç 1.05 MPa

Yoğunluk, 0.749 3mkg

Isıl kapasite,pc 1051.8 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.040 mKW

Vizkozite, smkgx .1079.2 5

Boru dıĢında akan atık gazın tasarım sıcaklığındaki özellikleri

61

Gazın hızı Çizelge 4.14‟ten V=10 m/s kabul edildi.

Gaz hacimsel debisi gazQ : 218 sm /3 okunur.

0.749 3/ mkg

Atık gaz debisi= 163.51 skg /

S T =60 mm seçilmiĢtir. Uzunlamasına da, 80 milimetre boĢluk alınması uygun

görülmüĢtür.

ġekil 3.15 : Borular arası mesafeler

En dar kesitteki gaz hızı;

dT

T

dS

SVxVmax

21.65maxV

dxdVRe

51072496.3

0508.021.65

x

x

Re=88931

62

73.0040.0

1079.28.1051Pr

5xx

33.0632.0 PrRe27.0 xxNu

Nu=316.26

d

gd

Nuxkh

0508.0

040.036.316 xhg

KmWhc

2/249 W/m 2 K bulundu.

Boru içi akıĢkanın ve boru dıĢı atık gazının entalpilerinin , genel ısı taĢınım katsayısı

bulunabilir. Boru duvarının ısıl iletkenlik katsayısı, boru malzemesi ve boru duvar

sıcaklığı tarafından tayin edilir.

ġekil 3.16 : Boru iç ve dıĢ çaplar, duvar dirençleri

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

Rfi=0.000352

Rfd= 31069.5 x

Kızdırıcı için belirlenen boru sıra sayısı, boru uzunlukları, boru aralıkları gibi

değerler girildiğinde,

96.67kizU W/m2K bulunur.

LMTDAUQ

63

Buradaki Q değeri, 3. Bölüm (3.5) denklemi kullanarak bulunan kızdırıcı ısıl

yüküdür. Bu denklemdeki A, gerekli boru iç alanları toplamı değil, boru dıĢ

alanından ısı aktarımı yapan tüm yüzeylerin toplam alanıdır. Bu yüzey alanı, ısı

değiĢtirici boruları bükülmüĢ düz plakalar olarak düĢünülürse, boru çevresi ile boru

uzunluklarının çarpımı olarak ifade edilir.

A=282 m2 boru ısı aktarım yüzeyi gerekiyor.

2282mA

Tek bir boru için yüzey alanı düĢünülecek olursa,

ġekil 3.17 : Borunun açılmıĢ biçimi

xxA 0508.06

A= 0.915 2m

Toplam gereken ısı değiĢtirici yüzey alanı tek bir boru alanına bölünerek boru adedi

bulunabilir.

=2

2

915.0

58.282

m

m

= 308 adet boru gerekir. GiriĢ borusu olarak yan yana 2 boru ,enlemesine de 30 boru

olduğundan 60 boru vardır.

Buna göre, 308/60 = 5 sıra boru dizilimi yapılmalıdır.

Bunun yanında, toplam boru uzunluğu, boru uzunluğu ve sayısı çarpılarak,

kıızdırıcL = 18486308x metre bulunur.

4996.67940000 xAx

64

BuharlaĢtırıcı Hesabı

BuharlaĢtırıcı hesaplarında dikkate alınması gereken noktalardan biri, içinde akan

akıĢkanın fazıdır. Genelde buharlaĢtırıcı borularını yarısında buhar, yarısından su

geçirildiği kabulu yapılır. Daha sonra her iki akıĢkan için de bulunan ısı taĢınım

katsayısı, kütleleri oranında ortalama alınarak bulunur.

P= 1.1 Mpa T=185 C‟deki buhar için;

Yoğunluk, 5.6354 3mkg

Isıl kapasite,pc 2764.7 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.037164 mKW

Vizkozite, smkgx .1051.1 5

Buharın özellikleri

Çizelge (3.15)‟ten V= 7 sm seçildi.

Hacimsel debi ifadesi,

VxAQ

V, burada akıĢkan hızını, A da borunun iç alanını göstermektedir.

.

m = A V

4.66= 5.63xAx7

A= 0.118 m2

AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 310385.1 x tür.

Buradan,

310385.1

118.0

xN giriş

= 85 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları

biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 90 giriĢ borusu ideal

bir çözümdür. 3 sıralı dizilim yapılacaktır.

iVxdRe

Re=610691.2

042.07

x

x

65

Re=109253

Pr= 037.0

1051.17.2764 5xx

Pr=1.128

Nu= 33.05/4 PrRe023.0 xx

Nu= 256.8

i

id

Nuxkh

042.0

037.08.256 x

KmWhi

2/31.226

BuharlaĢtırıcı çevresindeki atık gazın ısıl özellikleri

Atık gazın hızı V=10 m/s seçilir.

En dar kesitteki gaz hızı;

dT

T

dS

SVxVmax

21.65maxV

dxdVRe

Sıcaklık 255 Co

Yoğunluk, 0.80 3mkg

Isıl kapasite,pc 1036 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.038 mKW

Vizkozite, smkgx .1064.2 5

66

5103.3

0508.021.65

x

x

Re=100383

Pr= 038.0

1064.21036 5xx

Pr=0.719

Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx

Nu=298.8

0508.0

038.08.298 xhg

5.223ch W/m 2 K bulundu.

Silindirik koordinatlara göre düzenlenmiĢ U denklemi yazılacak olursa,

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

Rfi=0.000352

Rfd= 5.69x 10 3

Bulunan değerler U denkleminde yazılarak;

CmWU 2/138.62 bulunur.

UxAxLMTDQ

18.73138.629326374 xAx

Isı taĢınımı için gereken yanal yüzey alanı;

22050mA

Bir adet borunun yanal yüzey alanı 0.95 m2

‟dir.

d

gd

Nuxkh

67

6 metrelik borulardan, 2157 tanesi gerekecektir. GiriĢ borusu sayısı 90 bulunmuĢtu.

Her sırada 3 giriĢ borusu dizilmiĢtir.

2690

2157 sıra boru demeti dizilmelidir.

rııcbuharlaşuhL =12400 metre boru gerekir.

Ekonomizör Hesabı

Ekonomizör, sıcak gazın giriĢine en uzakta konumlanan kazan elemanıdır.Bunun

yanında besleme suyu önce ekonomizörden sisteme giriĢ yapar. Ekonomizör

üzerindeki sıcaklık diğerlerine kıyasla düĢüktür. Dolayısıyla, boru içindeki akıĢ

%100 su fazındadır.

Su akıĢkanı için ısı taĢınım katsayısının bulunması için suyun o sıcaklıktaki ısıl

özellikleri özetlenirse,

Ekonomizör içi akıĢkanın ısıl özellikleri

Ekonomizör içindeki akıĢkan hızı, diğer elemanlardakinden düĢüktür, Çizelge

3.14‟ten okunan değer V=0.1 m/s dir.

.

m = A V

4.529= 927.48xAx0.1

A= 0.0488 m2

gereken

Bu alan tek bir boru alanına bölünerek, 50 adet giriĢ borusu gerektiği bulunur.

71066.1

042.01.0Re

x

mxsm= 25301

Sıcaklık 175 Co

Yoğunluk, 927.48 3mkg

Isıl kapasite,pc 4285 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.683 mKW

Vizkozite, smkgx .1054.1 4

68

966.0683.0

10.54.14285Pr

4

Nu= 33.08.0 PrRe023.0 xx

Nu=75.7

i

id

Nuxkh

KmWhi

2/1231

Atık gaz ısıl özellikleri

Atık gazın hızı V=10 m/s seçilir.

En dar kesitteki gaz hızı;

dT

T

dS

SVxVmax

21.65maxV

dxdVRe

51065.2

0508.021.65

x

x

Re= 125006

Pr= 034.0

1042.21010 5xx

Pr=0.719

Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx

Nu=343.3

Sıcaklık 220 Co

Yoğunluk, 0.91 3mkg

Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW

Vizkozite, smkgx .1042.2 5

d

gd

Nuxkh

69

0508.0

034.033.34 xhg

78.229ch W/m 2 K bulundu.

Bulunan değerler U denkleminde yazılırsa,

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

Rfi=0.000352

Rfd= 5.69x 10 3

08.86U W/ Km2

UxAxLMTDQ

71.4308.861335334 xAx

A=355 m 2

metreL

xD

AL

ekonomizör 7.2223

0508.0

355

boru gerekiyor. Gerekli alan tek bir boru alanına bölünerek 371 adet boru gerektiği

bulunur. Arkaya doğru 25 sıra olduğundan tek sırada 9 boru demeti dizilmesi

gerektiği görülür.

70

Klinker soğutucu atık ısı kazanı

Kızdırıcı boyutlandırması,

Boru içi akıĢkanı hızları ön-ısıtıcı atık kazanında olduğu gibi kabul edilebilir.

Sıcaklık 230 Co

Basınç 1.1 MPa

Yoğunluk, 4.972 3mkg

Isıl kapasite,pc 2307 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.039 mKW

Vizkozite, smkgx .10716.1 5

Buhar özellikleri

V= 10 m/s

VxdRe

61045.3

042.010

x

x

=121739

Pr= 039.0

10716.12037 5xx

Pr=0.896

Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx

Nu= 36.30

71

i

id

Nuxkh

042.0

039.03.36 x

KmWhi

2/7.33

.

m = A V

2.962= 4.972xAx10

A= 0.0595 m 2

AkıĢa konu olan tek bir borunun iç kesit alanı 310385.1 x tür.

Buradan,

310385.1

0595.0

xN giriş

= 43 adet giriĢ borusu gerekli olacağı anlaĢılır. Boru içi hızları

biraz daha düĢük olacak Ģekilde, giriĢ borusu sayısı artırılabilir. 50 giriĢ borusu ideal

bir çözümdür.

Gaz tarafı için;

Sıcaklık 280 Co

Basınç 1.05 MPa

Yoğunluk, 0.749 3mkg

Isıl kapasite,pc 1051.8 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.040 mKW

Vizkozite, smkgx .1079.2 5

Atık gaz giriĢ değerleri

Gazın hızı Çizelge 3.14‟ten V=10 m/s kabul edildi.

Gaz hacimsel debisi gazQ : 109 sm /3

okunur.

0.749 3/ mkg

72

dT

T

dS

SVxVmax

21.65maxV

dxdVRe

510725.3

0508.021.65

x

x

Re=88930

Pr= 040.0

1079.28.1051 5xx

Pr=0.733

Nu=33.0632.0 PrRe23.0 xx

Nu=278.69

0508.0

040.069.278 xhg

44.219ch W/m 2 K bulundu.

Klinker soğutucu atık ısı kazanı için, çapraz sıralı boru düzeni tercih edildi. Isı

değiĢtirici boruları 4 metre uzunluğunda seçilmiĢtir.

Ġç ve dıĢ film katsayıları, iç ve dıĢ kirlilik faktörleri gibi değerler yazılarak benzer

Ģekilde yapılan iĢlemlerden sonra,

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

Uo= 63.49 KmW 2/ bulunur.

Isı denklemi tekrardan yazılırsa,

)(LMTDUAQ

Q=650336 W

d

gd

Nuxkh

73

72.5649.63650336 A

A=181.9 2m boru gereklidir. 25 sıra boru dizilimi yapılacaktır.

Bir adet borunun yüzey alanı= rL2 ‟den =0.638 2m

Buradan gerekli olan boru adedi; 285 adettir. Her bir sırada 7 boru demeti

bulunmalıdır.

Toplam boru uzunluğu= 1140 metre olacaktır.

BuharlaĢtırıcı boyutlandırması

Sıcaklık 185 Co

Basınç 1.1 MPa

Yoğunluk, 5.63 3mkg

Isıl kapasite,pc 2764 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.03716 mKW

Vizkozite, smkgx .10516.1 5

Buhar özellikleri

iVxdRe

Re=610693.2

042.08

x

x

Re=124781

Pr= 0371.0

10516.12764 5xx

Pr=1.129

Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx

Nu= 39.79

74

i

id

Nuxkh

042.0

037.079.39 x

KmWhi

2/1.35

Atık gaz ısıl özellikleri

6.0

5

33.05

1042.2

2091.0

2

0508.0

034.0

1042.21010

0508.0

12034.026.0

xxxx

xxxxxhc

KmWhc

2/692

Bulunan değerler U denkleminde yazıldığında,

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

32.71U W/ Km2

UxAxLMTDQ

6023466.587 xAx32.71 79

A=1069 metrekare

Sıcaklık 260 Co

Yoğunluk, 0.91 3mkg

Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW

Vizkozite, smkgx .1042.2 5

75

metreL

xD

AL

r 6700

0508.0

1069

boru gerektiği bulunur.

6700/6 = 1116 adet boru gerekir. Enlemesine 30 sıra, yüksekliğine de 13 adet boru

demeti dizilmelidir.

Ekonomizör boyutlandırılması

Ekonomizör, sıcak gazın giriĢine en uzakta konumlanan kazan elemanıdır.Bunun

yanında besleme suyu önce ekonomizörden sisteme giriĢ yapar. Ekonomizör

üzerindeki sıcaklık diğerlerine kıyasla düĢüktür. Dolayısıyla, boru içindeki akıĢ

%100 su fazındadır.

Su akıĢkanı için ısı taĢınım katsayısının bulunması için suyun o sıcaklıktaki ısıl

özellikleri özetlenirse;

Ekonomizör içi akıĢkanın ısıl özellikleri

Ekonomizör içindeki akıĢkan hızı, diğer elemanlardakinden düĢüktür, Çizelge

3.14‟ten okunan değer V=0.1m/s dir.

.

m = A V

2.962= 927.48xAx0.1

A= 0.0488 m2

gereken

Bu alan tek bir boru alanına bölünerek, 50 adet giriĢ borusu gerektiği bulunur.

Sıcaklık 142.5 Co

Yoğunluk, 924.34 3mkg

Isıl kapasite,pc 4285 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.683 mKW

Vizkozite, smkgx .1093.1 4

76

710087.2

042.01.0Re

x

mxsm= 20115

746.0683.0

10.19.14285Pr

4

Nu= 33.0632.0 PrRe023.0 xx

Nu=10.95

i

id

Nuxkh

KmWhi

2/5.178

Gaz tarafında ise;

Atık gaz ısıl özellikleri

6.0

5

33.05

1042.2

6491.0

2

0508.0

034.0

1042.21010

0508.0

12034.026.0

xxxx

xxxxxhc

KmWhc

2/692

Bulunan değerler U denkleminde yazılırsa,

RfdRfihr

r

k

r

hr

rU

ci

d

w

d

ii

d 1ln

1

1

52U W/ Km2

UxAxLMTDQ

862442.421 xAx52 79

A=208.8 metrekare

Sıcaklık 220 Co

Yoğunluk, 0.915 3mkg

Isıl kapasite,pc 1010 kgKJ

Isıl iletkenlik, k 0.034 mKW

Vizkozite, smkgx .1042.2 5

77

metreL

xD

AL

ekonomizör 1308

0508.0

794

1308/4=327 adet boru gerekiyor. 50 giriĢ borusu olduğundan, her sırada 9 boru

demeti bulunmalıdır. Böylece kızdırıcı,buharlaĢtırıcı ve ekonomizörlerin dizilimi,

boru uzunlukları belirlenmiĢ oldu.

Basınç Kayıpları

Ön ısıtıcı kazanı kızdırıcısı için,

ti

t

D

LVxfxp

2

2

f= 4x [1.58 x ln(Re)-3.28]2

f= 4 x [1.58 x ln(132631)-3.28] 2

f=0.017

042.0

56

2

1273.4017.0

2xx

xp = 4135 Pa = 0.004 MPa

Dirsek kayıpları ile düĢünüldüğünde, baĢta yapılan 0.1 MPa lık basınç düĢümü

kabulü uygundur.

Ekonomizör için

ti

t

D

LVxfxp

2

2

f= 4x [1.58 x ln(Re)-3.28]2

f= 4 x [1.58 x ln(25301)-3.28]2

f=0.0246

042.0

86

2

1.048.9270246.0

2xx

xp = 6359 Pa Seçilen basınç kaybı uygundur.

78

3.12 Buhar Domu ve Boyutlandırılması

Buhar domu boyutlandırılmasında dikkate alınması gereken faktörler vardır. Buhar

domunun ani yük değiĢimleri ve basınç artıĢlarını karĢılayacak su tutma

kapasitesinde olması gerekir. Buhar domu, sıvı fazı ile buhar fazını birbirinden

ayıran basınçlı bir kaptır. Kazan elemanlarına bağlantı boruları ile bağlıdır. Buhar

domu, buhar ayrıĢtırma, su depolama, blöf miktarı ayarlama, kimyasal enjeksiyon

sistemi ve güvenlik vanaları kısımlarından oluĢur.

Domdan ayrılan buhar ile aktarılan katı partiküllerin oranı standartlarda belirtilmiĢtir.

Bu katı oranının fazla olması, kızdırıcı borularındaki ısıl direncin artmasına sebep

olur. Bu katıların kritik noktalarda birikmesiyle o bölgelerde sıcaklık artıĢı görülür.

Ayrıca buhar türbini kanatlarında korozyona neden olurlar.

Buhar domundan çıkan buharın kalitesi, buhar ve sıvı ayrıĢtırma iĢleminin verimi ve

sudaki katı miktarı ile ilgilidir. Buharla ısıtma gibi uygulamalar için yerçekimi ile

suyun buhardan ayrılması yeterli olsa da, projede kazandan çıkan buhar türbinde

değerlendirileceği için, çok kademeli buhar-su ayırma yöntemleri istenen buhar

saflığının sağlanması için gereklidir.

Domun iç yapısındaki ayrıĢtırıcıların tasarımı, buhar saflığına etki eder. Buhar,

ayrıĢtırıcı kanatlarına çarpıp içindeki suyu bırakarak kuru buhar olarak kızdırıcıya

iletilir. AyrıĢtırıcıda buhar, yönünü değiĢtirmeye zorlanır, böylece oluĢan su

damlacıkları ayrıĢtırılır.

Kazan domunda aĢağıdaki elemanlar bulunur;

Besi suyu dağıtım borusu

ÇıkıĢ/iniĢ boru saptırıcı plakaları

Buhar siklon seperatörleri

Buhar kurutucuları

Sürekli blöf boruları

Kimyasal besleme borusu

Besi suyu dağılması dom boyunca yerleĢtirilmiĢ olan borularla sağlanır. ĠniĢ boruları

ile çıkıĢ boruları saptırıcı ara plakalarla ayrılmıĢtır. ĠniĢ boruları besi suyunu kazan

dolaĢımına geri gönderir.

79

Su buhar karıĢımı doma çıkıĢ boruları ile gelir ve diğer taraftan plakaların diğer

tarafından gider. Siklon seperatörde su ile buhar ayrıĢtırılır ve su sirkülasyona geri

gönderilir. Buhar elekten geçerek kurutulacağı yere gider. Buhar, domu terk etmeden

önce yine kurutucu görevi gören paslanmaz çelikten sık dokunmuĢ elekten yapılmıĢ

son kurutucudan geçer.

ġekil 3.18 : Buhar domu ve elemanları

BuharlaĢma esnasında taĢınan kalıntılardan silika, buhar fazı içinde de çözünür.

Basınç arttıkça buharladaki silika birikimi de artmaktadır. Su buhar ayrıĢtırıcılardan

geçtikten sonra, bu kalıntıları tek tahliye etme yöntemi buharı blöf edip yerine temiz

su almaktır.

Standartlarda, 914 mm, 1067 mm 1220 mm çapına sahip buhar domları

tanımlanmaktadır. Ön ısıtıcı atık ısı kazanı için, akıĢkan debisi 16463 kg/saat idi.

1067 mm çaplı buhar domu seçilmiĢtir.

Su Depolama

ĠĢletme sırasında, buhar domundaki buhar miktarı değiĢkendir. Buhar talebinin

artmasıyla buhar domu içindeki basınç azalacaktır. Düzgün ayarlanmıĢ bir kontrol

ekipmanı, gerekli olan su düzeyini denetler, kararlı duruma geçene kadar bu farkları

kapatır.

En ağır boru sırası için boru askılarının mukavemeti;

Ön ısıtıcı buharlaĢtırıcısı

L buhar= 12400 m

80

Her bir sırada 12400/30=413.33 metre boru vardır. Belirtilen çaptaki boruların metre

baĢına ağırlığı 6.03 kg‟dir. Buradan toplam ağırlık 2492.4 kg bulunur. Askı baĢına

1246.2 kg düĢer.

Kem =80 N/mm 2

F= g x m

F=12225 N

4

2d

Fk

d=13.948 mm çapındaki cıvata kesme mukavemeti açısından emniyetlidir. M15

cıvata seçilebilir.

Atık Isı Kazanı ÇıkıĢ Gazları ile Farinin Kurutulması

Ön-ısıtıcı ve klinker soğutucudan çıkan sıcak atık gazların ısısından, kazan içinde

sudan buhar elde etmek amacıyla yararlanılmıĢtır. Bölüm 4‟te 290 C‟de kazana giriĢ

yapan ön-ısıtıcı atık gazının kazandan 219 C sıcaklıkta çıkacağı hesaplanmıĢtır.

Kazan çıkıĢındaki atık gaz, baĢka uygulamalarda kullanılmak için yeterli bir

sıcaklığa sahiptir. Çimento fabrikası için düĢünülecek olursa, atık gaz kalan ısısının,

hammaddelerin kurutulmasında kullanılabileceği öngörülmüĢtür. Kayseri Akçansa

çimento fabrikasından edinilen bilgilere göre, tesisin günlük kapasitesi 2400 ton

klinker/gün‟ dür. Bir ton klinker üretimi için farin halinde 1.57 ton hammaddeye

ihtiyaç vardır. Fabrikada farin haline gelene dek açıkta depolanan hammadde, bu

süre boyunca nemlenmektedir. Hammadde bu nem içeriğiyle prosese katılırsa, bu

nemin buharlaĢtırılması için fazladan yakıt tüketilmesine neden olacaktır. Bu da

yanma iĢleminin ısıl verimini azaltır ve maliyetleri yükseltir.

%8‟lik bu nemin uzaklaĢtırması için bir saatlik ısı gereği;

BuharlaĢma ısısı= 1050 kcal/kg

OkgH

kcalx

ton

kgxx

tonklin

tonfarinx

saat

gün

güntonKlin

210501000

8100

8

ker1

57.1

24ker2400

81

=14334782 kcal/saat lik ısı gerekir.

Ön ısıtıcı gazının bileĢiminden;

saatkgxxCO /225302)100/38(54.13850002

saatkgxxN /337953)100/57(54.13850002

saatkgxxSO /5928)100/1(54.13850002

Toplam gaz kütlesi= 569183 kg/saat bulunur.

Gaz tarafından; TmcQ

c=0.25 kcal/kg C

saatkcal

xxQ

/8395464

)160219(25.0569184

Buradan,

58%14334782

8395464

Farin Değirmenindeki nemin %58‟i atık gaz tarafından uzaklaĢtırılabilir.

82

83

4.BUHAR ÇEVRĠMĠ

Tezin bu bölümünde elektrik üretmek için tasarlanan buhar çevrimi ve onun

bileĢenleri açıklanmıĢtır. Sistemin genel yerleĢim düzeni Ģekil 4.1‟de gösterilmiĢtir.

84

85

ġekil 4.1 : Buharlı güç santralının yerleĢim düzeni

86

87

4.1 Türbin ve Jeneratör Seçimi

Türbin buhar giriĢ sıcaklık değerleri boylerden çıkıĢ sıcaklık değerleri olan 273 °C

olarak belirlenmiĢtir. Türbin giriĢ basınç değerlerini belirlemek için ise basınç, çıkıĢ

kuruluk derecesi ve güç eldesi arasında iterasyon yapılmıĢtır. Yapılan iterasyona dair

eğriler Ģekil 4.2 ve Ģekil 4.3‟te verilmiĢtir.

ġekil 4.2 : GiriĢ basıncı – kuruluk derecesi iliĢkisi

ġekil 4.3 : GiriĢ basıncı - çıkıĢ gücü iliĢkisi

88

ġekilde verilen bilgiler ve türbin imalatçıları ile yaptığımız görüĢmeler sonucunda

0.95‟lik bir kuruluk derecesinin, sistemin sağlıklı çalıĢması için gerekli olduğu

sonucuna ulaĢılmıĢtır.

Türbin ve jeneratör seçiminde, gereksinimlere tek blok halinde cevap verecek türbin

bulunamadığından paralel bağlı iki türbin seçilmesi uygun görülmüĢtür. Böylece hem

mevcut ürün gamı içerisinde ihtiyaçlarımıza çözüm bulunabilmiĢ, hem de planlı

bakım veya olası arıza durumlarında sistem tamamen durdurulmadan güç üretiminin

kısmi olarak devam edebilmesine olanak sağlanmıĢtır. Türbin ve jeneratör için

dizayn bilgileri çizelge 4.1‟de verilmiĢtir.

Çizelge 4.1 : Türbin ve jeneratör değerleri*

*Teklif aldığımız firmanın iznini almadığımızdan ötürü kaynağımızı belirtemiyoruz.

Türbin Özellikleri ve Elemanları

Tip: Yatay, çok kademeli buhar türbini

DIN 3990 standartlarına uygun helisel diĢli

Türbin, diĢli kutusu ve yağ ünitesi için taban plakası

Ġki yağ pompası, bir yağ soğutucusu, iki yağ filtresi, bir hidrolik yağ basınç

kontrol valfi, yağ buharı filtresi için havalandırma filtresi içeren bir yağlama

sistemi

Yüksek basınç türbini için bir hızlı kapama vanası

4 tane buhar alım nozulları kontrol vanası

Taze buhar eleği (filtresi)

Tahliye musluğu ve buhar tuzağı

Elektronik hız yönetim sistemi

89

AĢırı hız koruma sistemi

Rotor yatay yer değiĢimleri gösterimi

Türbin hız göstergesi ile irtibat kutusu ve acil durum butonu

Ara buhar alma bağlantıları

Türbin – Jeneratör bağlantısı koruması

Jeneratör Özellikleri

EĢ fazlı trifaze akım jeneratörü

Elektronik voltaj düzenleyici

Elektronik güç faktörü düzenleyicisi

Jeneratör sarımları ve rulmanları için sıcaklık göstergesi

Sarımlar için hazır bekleme ısıtıcısı

Jeneratör – DiĢli kutusu bağlantı koruması

Paralel operasyonlar için genel elektrik Ģebekesi

Diğer Gerekli Ekipmanlar

PLC S7‟li otomatik paneli ve operatör paneli

Jeneratör ekranı

Jeneratör devre kesici anahtarı

Senkronize ve Ģebeke ekranı

Türbin ısı yalıtımı

Türbin giriĢi buhar kapanlı tahliye vanaları

4.2 Kondenser Seçimi

Türbinden 0.15 barda çıkan buharın 1.5 barda çalıĢan degazöre gönderilmesi için

yoğuĢturulup, pompa istasyonunda basınçlandırılması gerekmektedir. Bu konuda

türbin üreticisi firma ile birlikte çalıĢıldığından her birinin toplam kapasitesinin %

57‟sini karĢılayacak Ģekilde iki farklı kondenser ünitesi kurulması akla yakın

görülmüĢtür. Seçilen kondenserin dizayn kriterleri çizelge 4.2‟de verilmiĢtir.

90

Çizelge 4.2 : Kondenser değerleri

Kondenser Özellikleri ve Elemanları

Vakum kondenser olarak borulu ısı değiĢtiricisi

YoğuĢturucu tankı

YoğuĢturucu seviye kontrolörü

Ejektör ve borularla tahliye sistemi

Tahliye sistemi için yardımcı kondenser

Türbin kondenser boru bağlantısı

Valfleri ile birlikte kondenser boru bağlantısı

4.3 Boru ve Pompa Seçimi

Yatırım maliyetinde toplam maliyet içinde ufak bir dilime sahip olan pompa ve boru

sistemi iĢletim maliyetinde önemli bir yer tutmaktadır. Ayrıca sistemin sağlıklı

çalıĢabilmesi için hayati bir role sahiptir. Bu nedenlerden ötürü pompa ve boruların

seçilmesi büyük önem arz etmektedir. Tezimizde degazör çıkıĢı ile türbin giriĢi

arasındaki borular ve pompalar “A Grubu”, hattın diğer yanındaki boru ve pompalar

ise “B Grubu” diye tanımlanmıĢtır.

Boru Çapı Tayini

Projede boru çapı tayini için 6 adet boru çapı göz önünde alınmıĢtır. Daha sonra

detaylı olarak irdeleneceği üzere bu boruların paralel olarak ikiĢerli, üçerli ve

dörderli Ģekilde gitmesi durumları da iteratif olarak incelenmiĢtir. Çizelge 4.3‟de sıra

numarası ile birlikte boru çapı değerleri verilmiĢtir.

91

Çizelge 4.3 : Boru Çapları

Boruların Çap Değerlerine Göre Hız Değerleri

Hız değerlerinin bulunması için gerekli formül aĢağıdaki gibidir.

V=4(Q/πD2)

Q değeri A borusu için 8 m3/s; B borusu için 7 m

3/s alınmıĢtır.

Hız değerleri çizelge 4.4‟te görülmektedir.

92

Çizelge 4.4 : Çaplara göre hız değerleri

Reynolds sayısının değerleri

Reynolds değerlerinin hesaplanması için aĢağıda verilen denklem kullanılmıĢtır.

Denklemde kinematik viskozite; A borusu üzerinde minimum sıcaklık 110 olduğu

için 2.55*10-7

m2/s, B borusu üzerinde ise minimum sıcaklık 35 ºC olduğu için

7.21*10-7

m2/s olarak alınmıĢtır.

Re=(V x D) / ν

Denklemin sonuçları çizelge 4.5‟de verilmiĢtir.

93

Çizelge 4.5 : Reynolds değerleri

Kayıpların hesaplanması

Proje için Borusan Mannesmann© kazan borusu seçilmiĢtir. Kazan borusu için ε

prüz yüksekliği 0.000045 m‟dir. “f” yük kayıp katsayısı “Moody Calculator”

programından faydalanılarak bulunmuĢtur. Projede toplam yükselti farkı 50 metre

alınmıĢtır. A borusu için toplam uzunluk 300 metre, topla dirsek sayısı 15, toplam

vana sayısı 25 alınmıĢtır. B borusu için toplam uzunluk 50 metre, toplam vana sayısı

6 ve toplam dirsek sayısı 6 olarak alınmıĢtır. alınmıĢtır. A pompası istasyonu 0.015

MPa‟da aldığı akıĢkanın türbine 1 MPa‟da girmesini sağlayacak Ģekilde, B pompa

istasyonu ise kondenserden 0.015 MPa‟dan a1dığı suyu 0.15 MPa‟da degazöre

iletecek Ģekilde çalıĢmalıdır. Ayrıca her bir boylerde 0.4 MPa‟lık basınç kaybı

olacağı hesaplanmıĢtır. Hesaplamalarda kullanılan formüller aĢağıda verilmiĢtir.

Formüller kullanılarak A borusu için varılan çözümler çizelge 4.6‟da, B borusu için

varılan çözümler ise çizelge 4.7‟de sunulmuĢtur.

94

hf = f (L / D) (V2

/ 2g)

hy= fv2/ 2 g

Çizelge 4.6 : A borusu için kayıpların hesaplanması

95

Çizelge 4.7 : B Borusu için kayıpların hesaplanması

96

Pompayı tahrik eden elektrik motorunun gücünün hesaplanması

Pompanın mil gücü hesaplanırken kataloglardan elde edilen η=0.573 değeri

kullanılmıĢtır. A pompası için akıĢkanın yoğunluğu 951 kg/m3, B pompası için 990

kg/m3

alınmıĢtır. Emniyet açısından pompayı tahrik eden elektrik motorunun gücü

Pm, emniyet açısından pompa için gerekli güç Pe‟den büyük olacaktır. Bizim emniyet

değerimiz (S) 1,2‟dir. ĠĢlemlerimizde kullanılan formüller aĢağıda verilmiĢtir. Elde

edilen pompa motor güçleri çizelge 4.8‟de gösterilmiĢtir.

P = ρ g Q H / η

Pm = S x Pe

Çizelge 4.8 : Pompa motor güçleri

97

Elektrik maliyeti

Pompaların çektiği güce bağlı olarak yıllık elektrik maliyeti çıkarılmıĢtır. Üzerinde

proje yaptığımız kuruluĢ “iletim Ģalt sahalarının dağıtım Ģirketinin kullanımındaki

OG baralarına özel hattı ile bağlı tek bir tüzel kiĢi durumundaki kullanıcılar” sınıfına

girdiği için elektrik kWh 14.2 kuruĢ alınmıĢtır. Yıllık elektrik maliyeti hesabında Ģu

formül kullanılmıĢtır:

E. Maliyeti [tl/yıl] = Pm [kW] x t [saat/yıl] x E. Fiyatı [tl/kWsaat]

T = 8760 sa/yıl (24 saat çalıĢır durumda kabul edilerek)

Çizelge 4.9 : Pompa elektrik maliyetleri

98

Boru maliyeti

Boru firmasının fiyat kataloğundan yararlanılarak boruların uzunluklarına oranla

toplam maliyet, buradan da yıllık maliyet bulunmuĢtur. Yıllık maliyet bulunurken 20

yıllık bir iĢletme ömrü varsayılmıĢtır. A grubunun boru maliyeti çizelge 4.10‟da, B

grubunun boru maliyeti çizelge 4.11‟de verilmiĢtir.

Çizelge 4.10 : A grubu boru maliyeti

99

Çizelge 4.11 : B grubu boru maliyeti

100

Çap tespiti

Boru çapı seçilirken yıllık toplam maliyetin en düĢük olma Ģartı aranmıĢtır. Yıllık

toplam maliyetler hakkındaki bilgi çizelge 4.12‟de sunulmuĢtur.

Çizelge 4.12 : Yıllık toplam maliyetler

Çizelgeden görülebileceği üzere yıllık en düĢük maliyet 4*2 kodlu ( 57 mm*2 )

boruda gerçekleĢmiĢ olmasna rağmen iĢletme Ģartları, boru ısıl kayıpları dikkate

alınarak insiyatif kullanılmıĢ ve 2*4 kodlu ( 76.1 mm*2) borular seçilmiĢtir.

101

Boru mukavemet analizi

P : ĠĢletme Basıncı 20 bar

Pt : Test Basıncı 40 bar

M: ĠĢletme ġartlarında Malzeme Mukavemeti 140 N /mm2

D: Gövde DıĢ Çapı 82,5 mm

K: Kaynak Emniyet Katsayısı 0.9

S: Sistem Emniyet Katsayısı 1.5

Xk: Korozyon Toleransı 1 mm

Xm : Malzeme Kalınlık Toleransı ±0.5 mm

Co :Hesaplanan Toleransız Cidar Kalınlığı

Ch : Hesaplanan Toleranslı Cidar Kalınlığı

Ck : Kullanılan Cidar Kalınlığı 3.60 mm

Seçilen boru kalınlığı uygun

Pompa seçimi

Arıza ve bakım durumları göz önüne alınarak her bir pompa istasyonunun paralel

bağlı iki pompadan oluĢması uygun görülmüĢtür. A grubu için Standart pompanın

SKM 32/11 (3000) pompası seçilmiĢtir. B grubu içinse SKM 40/9 (3000) pompaları

seçilmiĢtir. ÇalıĢma sıcaklığı göz önüne alınarak ürünlere mekanik salmastra Ģartı

konmuĢtur.

102

4.4 Güvenlik ve Kontrol Elemanları

Türbin, jeneratör ve kondenser paketinde anılan güvenlik ve kontrol elemanlarına

ilave olarak türbin giriĢlerinde akıĢkanın kontrolünü sağlamak için aĢağıdaki

ekipmanlar kullanılmıĢtır.

Vana Tipi Sürgülü Vana

Gövde Çelik Döküm – GS- C25

Anma Basıncı Class 300

Bağlantı ġekli FlanĢlı

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Manuel

Marka NOVAL

Adet 50

Çap 2”

Vana Tipi Çek Vana

Gövde Çelik Döküm – GS- C25

Anma Basıncı Class 300

Bağlantı ġekli FlanĢlı

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Otomatik

Marka NOVAL

Adet 20

Çap 2”

Vana Tipi Pislik Tutucu

Gövde Çelik Döküm – GS- C25

Anma Basıncı Class 300

Bağlantı ġekli FlanĢlı

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Manuel

Marka NOVAL

Adet 6

Çap 2”

103

Vana Tipi Emniyet Ventili

Gövde Çelik Döküm – GS- C25

Anma Basıncı Class 300

Bağlantı ġekli FlanĢlı

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Otomatik – Blöf Kollu

Tip 4422.4545

Marka LESER

Adet 26

Çap 2”

Vana Tipi Kelebek Vana

Gövde AISI 316

Anma Basıncı Class 300

Bağlantı ġekli Wafer

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Manuel

Marka BRAY

Adet 4

Çap 2”

Vana Tipi Orifis Plakası

Gövde Çelik Döküm – GS- C25

Anma Basıncı PN 40

Bağlantı ġekli FlanĢlı

Ġç Aksam Paslanmaz Çelik – AISI 316

Kumanda Manuel

Marka SAMSON

Adet 4

Çap 2”

Vana Tipi Manifold

Marka SAMSON

Adet 4

Çap 2”

Termometre Tipi Dijital

Marka SUKU

Adet 4

Çap 2”

104

Termometre Tipi Paslanmaz Çelik

Marka SUKU

Adet 8

Çap 2”

Manometre Tipi Dijital

Marka SUKU

Adet 4

Çap 2”

Manometre Tipi Paslanmaz Çelik

Marka SUKU

Adet 8

Çap 2”

4.5 Acil Durum Senaryosu

Bir kısmı sistem gereksinimlerinden bir kısmı da tercihlerimizden kaynaklanan

uygulama ile türbin, jeneratör, kondenser, pompalar ve borular ikili paralel sıra

halinde projelendirilmiĢtir. Bu sayede planlı bakım veya acil durumlarda sistemin

kısmi olarak çalıĢabilmesine olanak saplanmıĢtır. Ayrıca pompa, türbin ve kondenser

giriĢ çıkıĢlarında Ģekil 4.4 „de gösterildiği gibi vana tertibatı kullanılarak olası arıza

veya bakım durumlarında sistem elemanlarının var olan atıl kapasitelerinden

faydalanılma amacı güdülmüĢtür.

105

ġekil 4.4 : Vana tertibatı

Borularda kaçak durumu

Seçilen boru çapları toplam akıĢkan yükünü tek baĢına karĢılayabilecek güçtedir.

Eğer ki herhangi bir boruda kaçak, bakım gibi herhangi bir durum oluĢacak olursa

ilgili borunun son vanası kapatılarak ve ortadaki vana tam açık pozisyona getirilerek

akıĢkanın tek boru üzerinden geçmesi sağlanır. Bu iĢlemin maliyeti pompa üzerinden

%3 fazla güç çekilmesidir.

Türbin, jeneratör ve kondenserlerde arıza / bakım durumu

Projede kullandığımız her bir türbin, jeneratör ve kondenser toplam kapasitesinin

%83‟ü ile çalıĢmaktadır. Herhangi bir arıza durumunda ortadaki vananın % 13

açılarak kapasitesinin tamamlanması mümkündür. Böylece normal arıza

durumlarında 3.5 MW‟dan 1.75 MW‟a düĢmesi beklenen üretim miktarının 2.1

MW‟da tutulmasına olanak sağlanmıĢtır. Bu durumda ayrıca klinker soğutucu

boylerine su giriĢi kesilmeli ve buhar üretimi için yalnızca ön ısıtıcının boyleri

kullanılmalıdır.

Pompalarda arıza / bakım durumu

Pompalarda arıza durumunda ilgili pompanın vanaları kapatılarak sistem %50

kapasite ile çalıĢmaya devam eder. Bu durumda klinker soğutucusu boylerine su

giriĢi kesilmeli, buhar üretimi yalnızca ön ısıtıcı boylerinden sağlanmalıdır.

106

107

5.EKONOMĠK ANALĠZ

Proje iĢ planı çizelge 5.1‟de verildiği üzere olacaktır. Ekonomik analiz raporlarında

TCMB‟nin 2 Mayıs 2011 tarihli kur ve faiz verileri esas alınacaktır.

Çizelge 5.1 : ĠĢ Planı

5.1Maliyet Analizi

Proje iĢ planı çerçevesinde aldığımız tekliflere dayanarak ödeme planı çizelge 6.2‟de

verildiği üzere oluĢturulmuĢtur. Türbin, kondenser ve jeneratör kurumu ilgili firma

tarafından yapılacağı için ödeme planına dâhil edilmemiĢtir.

Çizelge 5.2 : Ödeme Planı

108

5.1.1 Malzeme Maliyeti

Türbin, Jeneratör ve Kondenser Seti

Türbin, jeneratör, kondenser ve ekipmanları konusunda alınan teklifler

doğrultusunda malzeme fiyatları 6,860,625 TL‟dir. Malzeme tedarik süresi sipariĢ

verildikten 12 ay sonrasıdır. Teklife göre ödemenin 1/3‟ü sipariĢ anında, 1/3‟ü

sipariĢten 6 ay sonra ve en son kalan kısmı ise sistem devreye alındıktan sonra

ödenecektir.

Pompalar

Sistemde ikiĢer adet Standart Pompanın SKM 40/9 ve SKM 32/11 pompaları

kullanılmıĢtır. Pompa birim fiyatları 12390 TL ve 10800 TL alınmıĢtır. Ödeme

planına göre 11. ayda peĢinen ödenecektir.

Besleme Boruları

Projede 700 metre 82,5 mm‟lik kazan borusu kullanılacaktır. Boru maliyetleri 10283

TL tutmaktadır.

Kazan maliyetleri

Ön ısıtıcı atık kazanı

Taban oturumu: 14.5 metre x 3.8 metre = 55.1 2m

Gerekli boru toplam uzunluğu;

kıızdırıcL =1848 metre

rııcbuharlaşuhL =12400 metre

ekonomizörL = 2233 metre

Toplam= 16481 metre boru gerekir.

Klinker soğutucu kazanı:

Yükseklik 8 metre, uzunluk 20 metre, enine oturum 70 2m

Boru uzunlukları;

kıızdırıcL =1140 metre

rııcbuharlaşuhL =6700 metre

ekonomizörL = 1308 metre

109

Toplam= 9148 metre

Borusan Mannesman‟dan alınan fiyat kataloğundan ASTM 178 ve TS EN 10217-2

standartlarına uygun borular için,

2 “ çapındaki boru için metre fiyatı 7 TL alınırsa,

179403 TL boru maliyeti çıkar. Boru boylarının uzunluğu gereği, tek bir parça

halinde yüklenmeleri zordur. Bu nedenle boru kaynaklarının ve çatımlarının sahada

yapılması gerekmektedir.

Kazan duvarları, hava sızıntılarını ve ıĢınım ile dıĢarıya olan ısı kaybını en aza

indirecek biçimde seçilmelidir. Bu nedenle, U tipi kiriĢlerle desteklenen, ince

metalden malzemenin iç yüzeyi alimino silikat tabakası ile kaplanır. Bağlantı

noktalarındaki kaynak kalitesine dikkat edilmelidir.

Ön ısıtıcı ön ve arka yüzü: 14.5 x 20 x 2 metre= 580 m 2

Ön ısıtıcı kazanı yan yüzleri: 3.8 x 20 x 2 = 152 m 2

Klinker soğutucu atık kazanı ön ve arka yüzü : 8x20 x2 metre= 320 m 2

Yan yüzleri = 3.5 x 8 x 2= 56 m 2

Toplam 1108 metrekare izolasyon malzemesi ve çelik sac gerekecektir.

Ġzolasyon 25 mm. kalınlığında seçildi. Buradan 1108 x 0.025=27.7 m 3

Yoğunluğu v

md

128=45.16

m

m= 2105.6 kg

Tonu 1200 $ dan izolasyon malzemesi maliyeti, 3000 $ bulunur.

Aynı metrekarede çelik sac maliyeti 450000 TL‟dir.

Bunun dıĢında fiyata, kazan ekipmanları ve basınçlı kaplar da eklenmelidir. Bir atık

ısı kazanında bir adet buhar domu ve yedi adet su yükseltme domu bulunmaktadır.

Buhar domunun iç çapı 1500 mm., cidar kalınlığı 40 mm. seçilmiĢtir, uzunluğu 6

metredir. Malzeme olarak Q245R çeliği seçilmiĢtir. Kızdırıcı su alma ve aktarma

domlarının iç çapı 200 mm. dir. Malzeme olarak 20/GB3087 çeliği seçilmiĢtir.

110

ÇĠMTAġ firmasından alınan ortalama değerlere göre, toplam maliyetleri 115000

TL‟dir. Sahada yapılacak kaynak iĢlemlerinin maliyetleri de 20000 TL‟yi

bulmaktadır.

Atık Isı Kazanı Boruları 179403 TL

Kazan Duvarları Maliyeti 450000 TL

Kazan Basınçlı kapları, tahliye boruları 120000 TL

DıĢ cephe sacı+ izolasyonu 50000 TL

Kazanların toplam maliyeti 799403

Güvenlik ve Kontrol Ekipmanları

Gerek dolaĢım sistemi için gerekse atık ısı kazanları için bölüm 4‟te açıklanan

kontrol elemanlarının toplam maliyeti 205368 TL tutmaktadır. Aynı zamanda türbin,

kondenser ve jeneratör seti için 382948 TL‟lik yardımcı ekipman fiyatı

belirlenmiĢtir. Toplam maliyet ise 588316 TL‟dir.

5.1.2 Kurulum Maliyeti

Ġnsan Gücü Maliyeti

ĠĢ planlamasında, projelendirme ve inĢaat aĢamasında 3 mühendis, 7 kaynak elemanı,

1 NDT uzmanı, 3 elektrik teknisyeni ve 20 inĢaat iĢçisi çalıĢacağı öngörülmüĢtür.

Fakat iĢin sürekli bir olmamasından dolayı gerek maliyetleri aĢağıya düĢürebilmek

gerekse yasal ve diğer konularında riski asgari seviyeye çekmek için mühendislik

iĢleri dıĢında diğer iĢlerin üçüncül bir firmaya verilmesi uygun görülmüĢtür. Türbin,

jeneratör ve kondenserde alınan teklif doğrultusunda 106374 TL‟lik bir mühendislik

ücreti belirlenmiĢtir. Proje mühendislerinin ise 18 aylık toplam maliyetlerinin

216000 TL olacağı öngörülmüĢtür. Ġnsan gücü toplam maliyeti 322374 TL olarak

hesaplanmıĢtır.

ĠnĢaat maliyeti

Projede 12x10 metre alana sahip 20 metre yüksekliğinde bir çelik konstrüksiyon yapı

ve 15x20 metre alana sahip 20 metre yüksekliğinde çelik konstrüksiyon bir baĢka

yapıya ihtiyaç duyulmaktadır. Aynı zamanda 700 metre borunun kaynakla

111

birleĢtirilmesi ve kazan borularının birleĢtirilmesi ve dıĢ saclarının kaynatılması

iĢlemi vardır. Tüm bu iĢler için 1,2500,000 TL‟lik bir bütçe öngörüsünde

bulunulmuĢtur. Boyler inĢaatı için de Ayrıca türbin, jeneratör ve kondenser montajını

yapacak yabancı firma 420,179 TL montaj ücreti talep etmiĢtir. Toplam inĢaat

maliyeti ~1,670,719 TL‟dir.

Lojistik maliyeti

Pompalar borular için yaklaĢık 2 konteynır yük gelmektedir. Ayrıca Kazan için dıĢ

çapı 50.8 mm olan 25629 metre boruya gereksinim duyulmaktadır. Toplam kazan

borusu boru hacmimiz 88 m3‟dür. 25 m

3‟lük konteynırlardan 4 adet konteynıra

ihtiyaç duyulmaktadır. Toplam sac gereksinimiz ize 5 mm kalınlığında 1108 m2 saca

gereksinim duyulmaktadır. Bu da yaklaĢık 6 m3‟lük hacime denk gelmektedir. Aynı

zamanda kazan duvar yalıtıcıları için 27.7 m3‟lük ısıl yalıtıcılara ihtiyaç

duyulmaktadır. Boiler duvarları içinde yaklaĢık 2 konteynıra ihtiyaç duyulmaktadır.

DıĢ lojistik olarak toplam Marmara Bölgesinden getirilecek yükler yaklaĢık 3

konteyner tutmaktadır. Toplam konteynır sayısı 11‟dir. Fakat emniyet ve olası

aksilikler göz önüne alınarak 15 konteynır belirlenmiĢtir. Nakliyat ücreti yaklaĢık

olarak 75000 TL alınmıĢtır. Ayrıca inĢaat bitiminden sonra malzemeleri asıl

konumlarına nakletmek için vinçlere gereksinim duyulacaktır. Bunun içinse 5 gün

boyunca 1 adet mobil vinç kiralanması öngörülmüĢtür. Mobil vinç kiralama

maliyetleri ise piyasada ebatlara göre saati 100TL ile 200 TL arasnda değiĢmektedir.

Aylık kira ücretleri ise yaklaĢık 25000 TL‟dirBu proje kapsamında vinç için 7000

TL‟lik bütçe ayrılması uygun görülmüĢtür. Toplam Lojistik maliyeti ise 82000 TL

olarak alınmıĢtır.

5.2 Öngörülmeyen giderler

Proje kapsamında kesin teklifi alınan parçalar dıĢındaki (türbin, jeneratör, kondenser,

güvenlik ve kontrol elemanları) maliyetler için %20‟lik bir emniyet oranı

belirlenmiĢtir. Buradan toplam maliyet 10827328 TL olmaktadır.

5.3 Geri Ödeme Süresi

Projeden 3,5 MW‟lık enerji üreteceği hesaplanmıĢtır. Üretilen elektriğin %5‟nin

sistem dâhilinde tüketileceği kabul edilmiĢtir. Fabrikanın yıllık olağan bakımları ve

112

beklenmedik duruĢ/arıza gibi sebeplerden ötürü yılın 330 günü faal olarak elektrik

üretebileceği göz önüne alınmıĢtır. TEDAġ 2010 yılı tarife değerleri dikkate alınarak

net elde edilen elektrik yıllık değeri 3929050 TL‟dir.

Amortisman faktörü :

i : yıllık faiz oranı = 0.07

n : ekonomik ömür = 20 yıl

Olmak üzere :

Yıllık yatırım maliyeti = Toplam maliyet • a = 10827328 • 0.0944 = 1022023 TL

Yıllık elektirk üretimi = 3500 kW • 24 saat • 330 gün = 27720000 kWh

Birim elektrik ücreti = 0.0369 TL / kWh

Piyasa elektrik fiyatı = 0.143 TL / kWh

Geri Ödeme Süresi Süresi = 10827328/(0.143-0.0404)•27720000 = 3.68 Sene

Bu süreye ödemelerin ağırlıklı ortalaması ile iĢleme alma tarihi arasındaki 6 aylık

süreyi de eklendiği vakit amortisman süresi 4.28 sene çıkmaktadır.

113

SONUÇLAR

Bu projede çimento sanayiinde atık ısıdan elektrik üreten bir sistemin tasarımı

yapılmıĢtır. Bu projelerin mühendislik yapılabilirliğinin yanında, sistemin ekonomik

açıdan da tatmin edici olması gerekir.

Tasarlanan sistem atık ısı kazanı, buhar türbini, yoğuĢturucu, kimyasal arıtma ve

boru Ģebekelerinden oluĢmaktadır. Yatırım ve iĢletme maliyetlerinden oluĢan toplam

sistem maliyetinin minimumda tutulabilmesi için önce sistem yapısı ve sistem

performansının en uygun yapıya kavuĢmasına yönelik olarak boru uzunlukları ile

boru içi hızlarının optimizasyon çalıĢmaları yapılmıĢtır. Ardından türbin için uygun

giriĢ sıcaklık ve basınç profilleri çıkartılmıĢ, buradan uygun bulunan basınç değeri

için atık ısı kazanı tasarımı yapılmıĢtır. Atık ısı kazanlarının tasarımında farklı

sanayilerde kulanılan değiĢik tipteki atık ısı kazanları incelenmiĢ, boru dizilimleri

atık gazların tozlu ortamında da ısı aktarımında bulunabilecek Ģekilde

oluĢturulmasına dikkat edilmiĢtir. Kazanların iĢletme ömürlerinin uzun olması için,

çökelmeleri engelleyici kimyasal arıtma kazan sistemine eklenmelidir.

Fabrika üretim atık gazlarının çıkıĢ noktalarına kurulacak olan kazanlar ile, sıcak

gazlar, içlerinden su akan boru demetlerden geçirilerek ısı alıĢveriĢi yapılması

sağlanacak ve su buharlaĢtırılacaktır. BuharlaĢtırılan su doyma sıcaklığından yüksek

halde buhar türbinine gönderilerek elektrik üretilecektir. Yıllık bakım ve kesintiler

düĢüldükten sonra 27720000 kWh elektrik üretileceği söylenebilir. Fabrikanın

mevcut elektrik tüketiminin %33‟ünün bu yöntemle geri kazanılabileceği

hesaplanmıĢtır. Türkiye‟de kullanılan elektrik enerjisinin %3‟ünün çimento

sanayinde kullanıldığını gözönüne alınırsa bütün çimento fabrikalarına atık ısı geri

kazanım tesisi kurulması halinde Türkiye‟nin toplam elektrik tüketiminin %1‟i kadar

elektrik üretilebileceği anlamına gelmektedir. Kazan ile türbin ana ekipmanları,

borular ve pompalar öncelikli olarak yurtiçi üreticilerinden sağlanmaya çalıĢılmıĢtır.

Bunun yanı sıra atık ısının geri kazanımıyla elde edilen enerjiden çimento sanayinde

114

faydalanma alanları incelenerek verimlilik ve uygulanabilirlik alanları açıklanmıĢtır.

Kazan çıkıĢındaki atık gazların hammadde kurutma iĢlemi için kullanılabilecekleri

görülmüĢtür.

Tesisin toplam maliyeti 10827328 TL‟ dir. Tesisin planlanan üretim değeri 3.5 MW

tır. Bu koĢullarda tesisin geri ödeme süresi 4.28 sene olarak bulunmaktadır. Geri

ödeme süresinin 7 yıldan düĢük olması, projenin kredi kuruluĢları tarafından da

fizibil bulunması anlamına gelmektedir. Bu durumda finansman bulma olanağı da

fazladır. Bu sistem sayesinde çimento tesislerinde önemli bir yer tutan elektrik

maliyetleri, israf edilen bir kaynaktan yararlanılarak geri dönüĢtürülmüĢ olacaktır.

Sistem çevresel sorunlar ile ilgili kaygıları azaltacak yöndedir. Atık ısı geri kazanımı

ile, fabrikanın tüketeceği elektrikten kaynaklanan CO2 salımı engellenmiĢ olur.

Atık ısı kazanları içinde yanma olan kazanlara oranla daha basit elemanlardır. Bu

kazanların ve buhar çevrim santralinin tasarımı, yoğun know-how içermekle birlikte,

çok karmaĢık bir teknoloji gerektirmemektedir. Projede atık ısı geri kazanım tesisi

elemanlarının ülke içinden sağlanabileceği görülmüĢtür. Ön ısıtıcı ve klinker

soğutucusu atık gazlarının kaynaklanan enerjinin yanı sıra, döner fırın hava

kaçıklığının engellenmesi gibi ek önlemler de verimliliği artırabilir. Döner fırın

duvarına arasına hava sıkıĢtırılmıĢ bir ceket ile ıĢınım ile olan ısı kaybını azaltmak

geliĢtirilmeyi bekleyen bir alandır.

115

KAYNAKLAR

[1] Devlet Planlama TeĢkilatı, TaĢ Toprağa Dayalı Sanayi Özel Ġhtisas Komisyonu

Yayını, Ankara, (2010)

[2] Elektrik ĠĢleri Etüd Ġdaresi, Sanayiide Verimlilik Kurulu raporu, Ankara, (2011)

[3] Kuleli, Ö., 2009: Çimento Mühendisliği El Kitabı, TÇMB Ar-Ge Enstitüsü,

Ankara

[4] Encyclopedia Brittania, 2007

[5] Kelly, T.D., 2005, Cement Statics, US Geological Survey

[6] H.G. van Oss., 2011, Cement Statics, US Geological Survey

[7] World Business Council for Sustainable Development,”Cement Technology

Roadmap: Carbon emissions reductions up to 2050” (2009)

[8]<http://www.worldcement.com/sectors/cement/articles/The_Future_for_Low_Car

bon_Cements.aspx>, eriĢim tarihi 16 Nisan 2011

[9] <http://databank.worldbank.org> ,eriĢim tarihi; 23 Nisan 2011

[10]<http://earthtrends.wri.org/searchable_db/results.php?years=1980-1980,.......>,

eriĢim tarihi; 23 Nisan 2011

[11] Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği Aylık Çimento ve Klinker Ġstatistikleri,

ġubat 2011

[12] <www.tcma.org.tr> eriĢim tarihi; 7 Mart 2011

[13] <http://stats.oecd.org/Index.aspx>, eriĢim tarihi; 28 Nisan 2011

[14] <http://www.dektmk.org.tr/>, eriĢim tarihi; 16 Nisan 2011

[15] Ganapathy, V., 2009. Understanding HRSG temperature profiles,

<http://vganapathy.tripod.com/hrsgtmp.html>, eriĢim tarihi; 20

Nian 2011

[16] Khurana, S., Banerjee, R., Gaitonde, U., 2007. Energy balance and

cogeneration for a cement plant, Indian Institute of Technology,

116

Mumbai

[17] Reddy B. V., Ramkiran, G., Ashok Kumar, K., P. K. Nag., 2002. Second

law analysis of a waste heat recovery steam generator,International

Journal of Heat and Mass Transfer, Sayı 45, sayfa 1807-1814

[18] Tarakçıoğlu, A,. 2006. Sanayide atık ısıdan yararlanma yöntemleri, Yüksek

Lisans Tezi,Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri

Enstitüsü,Ġstanbul

[19] Rayaprolu, K., 2009. Boilers for Power and Process,CRC Press.

[20] Genceli O., “Isı DeğiĢtiricileri”, Birsen Kitabevi Yayınları, Ġstanbul (2010)

[21] Chawla, J.M., 1999. Waste heat recovery from flue gases with substantial dust

load, Chem. Eng. Process. 38 (4–6) (365–371)

[22] Küçükçalı,R., 2000. Isısan, Buhar Tesisatı kitabı

[23]Kays W.M., London A.L., 1998. Compact Heat Exchangers, Krieger Yayıncılık

[24] API RP 534, 2007. Heat Recovery Steam Generators, American Petroleum

Institute(API) Standart Kataloğu

[25] Çürüksulu, M., 2006. 150 MWe kurulu güçteki düĢük kaliteli linyitle çalıĢan

bir termik santral için buhar kazanı tasarımı, Yüksek Lisans Tezi,

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara

[26] <http://www.hrsgdesign.com>, EriĢim tarihi 12 Nisan 2011

[27] Genceli, O., ”Buhar Kazanları Konstrüksiyon ve Yardımcı Elemanları”, Birsen

Kitabevi Yayınları,Ġstanbul (1985)

117

EKLER

EK A Çanakkale Akçansa Çimento Fabrikası Teknik Gezi fotoğrafları

-Soğutma Kulesi

EK B Boru malzemeleri mukavemet değerleri

EK C Pompa karakteristiği

EK D Boru malzemeleri ve kodların açıklamaları

EK E Boru içinde izin verilen basınç değerleri

Ek F Ġzolasyon Malzemesi Özellikleri

118

Ek A : Çanakkale Akçansa Çimento Fabrikası Teknik Gezi fotoğrafları

Soğutma Kulesi

119

Soğutma Kulesi Pompa Odası

120

EK B : Kazan borularının fiziksel

özelikleri

121

EK C : Pompa karakteristiği

122

123

EK D Boru malzemeleri ve kodların açıklamaları

124

EK E Boru içinde izin verilen basınç değerleri

125

Ek F Ġzolasyon Malzemesi Özellikleri