VTC Enerji Blog: Enerji Sektörünün Gündemi sitesine başarıyla abone oldunuz
Harika! Şimdi artık VTC Enerji Blog: Enerji Sektörünün Gündemi sitesine tam erişim için ödeme işlemini tamamlayın
Tekrar hoşgeldiniz! Başarıyla giriş yaptınız.
Başarılı! Hesabınız tamamen etkinleştirildi, artık tüm içeriğe erişiminiz var.
Kojenerasyon Sistemlerinde Atık Isı Kazanları

Kojenerasyon Sistemlerinde Atık Isı Kazanları

. 3 dk okuma

Atık Isı Kazanları Nedir?

Atık Isı Kazanları, kojenerasyonda gerçekleşen yanmanın sonucunda açığa çıkan egzoz gazlarının ısıl enerjisini kullanarak buhar, sıcak hava ya da sıcak su üretimini sağlayan ekipmanlardır. Gaz türbinlerinin, gaz motorlarının veya dizel motorların egzoz çıkışlarına yerleştirilirler. Atık ısı kazanları işletmenin proses kullanımı için buhar, sıcak hava ya da sıcak su ihtiyaçlarını karşılayarak buhar kazanlarında veya kombilerde tüketilen yakıtlarda tasarruf sağlamaktadır.  Atık ısı kazanları, oldukça geniş bir basınç aralığında; bir, iki veya üç farklı basınçlarda buhar üretebilir. Egzoz gazları, atık ısı kazanına şartlandırılan besi suyu ve kondenser ile yoğuşan suyu, buharlaşma sıcaklığı ve daha üst değerlerine getirerek, buhara dönüştürür. Böylece oluşan buhar, prosesin ihtiyacına uygun olarak buhar veya bir eşanjör vasıtasıyla sıcak su, sıcak hava veya kızgın yağ olarak sisteme verilmektedir. Atık ısı kazanlarında buhardan farklı olarak direkt kızgın yağ, sıcak su veya sıcak hava da elde edilebilir.

Atık Isı Kazanlarının Çalışma Prensibi

Atık ısı kazanı çift akışlı çalışma prensibine sahiptir. Atık ısı kazanlarının bir tarafında yüksek sıcaklık ve yüksek basınçtaki egzoz gazının girişi olurken diğer tarafında ise besi suyu, kazan giriş havası veya yağ girişi vardır. Bu çift akışta egzoz gazının bünyesinde bulundurduğu ısıl enerji, karşı akıştaki akışkana aktarılarak ısı transferi gerçekleştirilmiş olur. Bu çalışma yöntemi ile hem atmosfere yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta egzoz gazının salımı engellenirken, atmosferdeki egzoz emisyon değerleri düşürülür. Ve tesisin ısıl enerji ihtiyaçları da karşılanmış olur.

Kojenerasyon atık ısı kazanlarının şematik gösterimi Şekil-1’de verilmiştir. Şekilde belirtilen iş akışı, atık ısı kazanının çift akışlı yöntem ile çalıştığını göstermektedir. Şemada görüldüğü gibi bir tarafından besi suyu, pompalar vasıtasıyla giriş yaparken diğer taraftan egzoz gazının girişi gösterilmiştir. Egzoz gazı, bünyesindeki ısı enerjisini besi suyuna aktararak, suyun buharlaşmasını sağlamaktadır. Bu şekilde elde edilen buhar, tesisin ihtiyacını karşılamak üzere buhar hatlarına gönderilmektedir.

Şekil 1: Kojenerasyon Sistemlerinde Atık Isı Kazanı

Kojenerasyon Atık Isı Kazanındaki Isı Transferi

Kojenerasyon atık ısı kazanı 3 aşamada ısı transferi gerçekleştirmektedir. Atık ısı kazanına giren düşük sıcaklıktaki besi suyu, egzozun giriş yaptığı kısma doğru ilerledikçe sıcaklığı artar ve buharlaşma sıcaklığına ulaşır. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçtaki egzoz gazının atık ısı kazanı girişinde kızdırıcı (süperheater), besi suyu giriş tarafında ekonomizer (ön ısıtıcı) ve orta kısmında ise evaporatör (buharlaştırıcı) bulunmaktadır. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınçtaki egzoz gazı, atık ısı kazanlarının girişindeki kızdırıcı bölümünde suya aktarabileceği en fazla ısısını aktarır. Bu bölümde besi suyu ulaşabileceği en yüksek sıcaklıktaki buhar fazına geçişi sağlanır. Kojenerasyon atık ısı kazanında evaporatör kısmına gelindikçe besi suyunun sıcaklığı artarken, egzoz gazı sıcaklığı da azalmaktadır. Ekonomizer kısmına gelindikçe egzoz gazı sıcaklığı atmosfere atılacak sıcaklıklara kadar düşürülürken, giriş yapan besi suyu sıcaklığı artar. Sıcaklığı artan besi suyunun tesis ihtiyacı için gerekli sıcak su çekişi ekonomizer kısmından yapılmaktadır. Şekil-2’de, egzoz gazı ile besi suyu arasındaki ısı transferi gösterilmektedir. Yaklaşma noktası (approach point) besi suyunun doymuş buhar fazındaki sıcaklığı ile besi suyu sıcaklığı arasındaki farkı temsil etmektedir. Sıkışma noktası (pinch point) ise ekonomizer kısmındaki egzoz gazı sıcaklığı ile evaporatör kısmındaki buharın sıcaklığı arasındaki farkı temsil etmektedir.

Şekil 2: Atık Isı Kazanlarında Isı Transferi

Kaynakça:

HeatRecCom.PDF (angelfire.com)
Cogeneration Plant - an overview | ScienceDirect Topics

Ahmet Bekaroglu

Ahmet Bekaroglu

Kocaeli University- Energy Systems Engineer