Endüstriyel Buhar Kazanı Sistemleri Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Modern dünyada her gün kullandığımız ürünlerin, üretimlerinde proses ısısı kullanılmaktadır. Gıdada pişirme, tekstilde boyama, araç lastiklerinde vulkanizasyon, kağıtta kurutma, ilaçlarda sterilizasyon gibi. Bu ısı sanayi devrimini de başlatan yüksek ısı taşıma kapasitesi, taşınımı ve kontrolü kolay buhar ile sağlanmaktadır. Buhar elde etmenin en verimli ve etkin yollarından birisi de buhar kazanlarıdır. Buhar kazanı sistemleri en temelde kazan, brülör ve degazörden oluşan sistemlerdir. Brülörde yanan yakıt ile basınçlı kap olan kazan içine degazörde oksijenden arındırılarak beslenen su, buhar fazına getirilir ve kontrollü bir vana ile üretilen ısı buhar hatlarına iletilir. Tabiki de proses ihtiyaçlarına ve kapsamına göre buhar sistemleri bu temelin üzerine birçok komponent eklenmektedir. Buhar kazanları kurulumu yaparken en önemli 3 kriter, güvenlik, verimlilik ve güvenilirlik olarak tanımlanmaktadır. 

Enerji Plus olarak bu kriterlere çok önem veriyoruz. Bu yüzden uzman müdendislerimizle birlikte ilerleyip kuruluş aşamasından ,teslim aşamasına kadar uzman kadromuzla yanınızdayız. 

Buhar kazanları ile ilgili daha fazla detaylı bilgi almak için lütfen  0212 417 60 34 numaralı telefondan  bize ulaşınız.

Buhar çeşitli amaçlarla çok yaygın olarak kullanılan bir akışkandır. Buharın ana kullanım alanları;

1. Endüstriyel
2. Isıtma
3. Termik santrallarda elektrik üretimidir.

Bir Güç Kaynağı Olarak Buhar. 

Buhar, sanayi devriminde hayati bir rol oynadı. 18. yüzyılın başlarında buhar makinesinin modernizasyonu, buharlı fırın ve buhar çekicinin yanı sıra buharlı lokomotif ve buharlı geminin icadı gibi büyük atılımlara yol açtı. İkincisi, buhar borularında bulunan koç darbesine değil, dövme parçaları şekillendirmek için kullanılan buharla çalışan bir çekice atıfta bulunur.

Ancak günümüzde, içten yanmalı motorlar ve elektrik, güç kaynağı olarak genellikle buharın yerini almıştır. Buna rağmen, elektrik santrallerinde ve bazı büyük ölçekli endüstriyel uygulamalarda buhar hala yaygın olarak kullanılmaktadır.



Bir Isı Kaynağı Olarak Buhar.

Buhar artık hem doğrudan hem de dolaylı ısı kaynağı olarak ısıtma uygulamalarıyla tanınmaktadır.

Doğrudan Buharlı Isıtma :  Doğrudan buharla ısıtma yöntemi, buharın ısıtılan ürünle doğrudan temas halinde olduğu işlemleri ifade eder. Endüstride doğrudan buharla ısıtma yöntemi genellikle pişirme, sterilizasyon, buharla boğma, vulkanizasyon ve diğer işlemler için kullanılır.

Dolaylı Buharlı Isıtma : Dolaylı buharlı ısıtma yöntemi, buharın ısıtılan ürünle doğrudan temas halinde olmadığı işlemleri ifade eder. Hızlı ve eşit ısınma sağladığı için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntemde genellikle ürünü ısıtmak için bir ısı eşanjörü kullanılır.

Bu yöntemin doğrudan buharlı ısıtmaya göre avantajı, ısıtma sırasında oluşan su damlacıklarının ürünü etkilememesidir. Bu nedenle buhar, eritme, kurutma, kaynatma ve benzerleri gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilir. Dolaylı buharlı ısıtma, yiyecek ve içecek üretimi, lastik, kağıt, karton, benzin ve ilaç gibi yakıtlar gibi çok çeşitli işlemlerde kullanılmaktadır.

Buharın Temel Uygulamaları:

Buhar, çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Buhar için yaygın uygulamalar, örneğin tesislerde ve fabrikalarda buharla ısıtılan prosesler ve elektrik santrallerindeki buharla çalışan türbinlerdir, ancak buharın endüstrideki kullanımları bunun çok ötesine uzanır.

Endüstride buhar için bazı tipik uygulamalar şunlardır:

• Isıtma
• İtici Güç 
• Hareketlendirici Akışkan 
• Atomizasyon
• Temizleyici 
• Nemlendirme 
• Buharlı Nemlendirici

Isıtma İçin Buhar: 

Pozitif Basınçlı Buhar : Buhar tipik olarak pozitif bir basınçta üretilir ve dağıtılır. Çoğu durumda bu, ekipmana 0 MPaG (0 psig) üzerindeki basınçlarda ve 100°C'den (212°F) yüksek sıcaklıklarda sağlandığı anlamına gelir. Pozitif basınçlı buhar için ısıtma uygulamaları gıda işleme fabrikalarında, rafinerilerde ve kimyasal fabrikalarda bulunabilir. Doymuş buhar, proses sıvısı ısı eşanjörleri, yeniden kaynatıcılar, reaktörler, yanma havası ön ısıtıcıları ve diğer ısı transfer ekipmanı türleri için ısıtma kaynağı olarak kullanılır. Bir ısı eşanjöründe buhar, ısı transferi ile ürünün sıcaklığını yükseltir, ardından yoğuşmaya dönüşür ve bir buhar kapanından dışarı atılır.

Vakumlu Buhar : Geleneksel olarak sıcak suyun kullanıldığı sıcaklık aralığı olan 100°C'nin (212°F) altındaki sıcaklıklarda ısıtma için buhar kullanımı son yıllarda hızla artmıştır.

Vakumla doymuş buhar, pozitif basınçlı doymuş buharla aynı şekilde kullanıldığında, basınç ayarlanarak buharın sıcaklığı hızla değiştirilebilir, bu da sıcak su kullanan uygulamaların aksine hassas sıcaklık kontrolü elde etmeyi mümkün kılar. Bununla birlikte, ekipmanla birlikte bir vakum pompası kullanılmalıdır, çünkü sadece basıncın düşürülmesi onu atmosferik basıncın altına düşürmez.

İtici Güç Olarak Buhar

Buhar türbinleri gibi uygulamalarda itici güç olarak düzenli kullanılır. Buhar türbini, termik elektrik santrallerinde elektrik üretimi için gerekli olan bir ekipman parçasıdır. Verimliliği artırma çabası içinde, buharın her zamankinden daha yüksek basınç ve sıcaklıklarda kullanılması yönünde ilerleme kaydedilmektedir. Türbinlerinde 25 MPa abs (3625 psia), 610°C (1130°F) aşırı ısıtılmış, süperkritik basınçlı buhar kullanan bazı termik elektrik santralleri vardır.

Aşırı ısıtılmış buhar, kondens akışının neden olduğu ekipmanın hasar görmesini önlemek için buhar türbinlerinde sıklıkla kullanılır. Bununla birlikte, bazı nükleer santral türlerinde, türbin ekipmanında kullanılan malzemede sorunlara neden olacağından, yüksek sıcaklıktaki buhar kullanımından kaçınılmalıdır. Bunun yerine, tipik olarak yüksek basınçlı doymuş buhar kullanılır. Doymuş buharın kullanılması gereken yerlerde, sürüklenen yoğuşmayı buhar akışından çıkarmak için besleme borularına genellikle ayırıcılar takılır.
Güç üretiminin yanı sıra, diğer tipik itici güç uygulamaları genellikle ya türbin itici kompresörler ya da pompalar içindir, örn. gaz kompresörleri, soğutma kulesi pompaları, vb.

Hareketlendirici Akışkan Olarak Buhar  

Buhar, boru tesisatındaki sıvı ve gaz akışlarını hareket ettirmek için doğrudan bir "hareket ettirici" güç olarak da kullanılabilir. Buhar jeti enjektörleri, proses buhar akımlarını ayırmak ve saflaştırmak için damıtma kuleleri gibi proses ekipmanı üzerinde vakum çekmek için kullanılır. Ayrıca, yoğuşma (vakum) türbinlerinde istenen vakum basıncını korumak için yüzey kondansatörlerinden havanın sürekli olarak uzaklaştırılması için kullanılırlar.

Yüksek basınçlı akışkan buharı, jet enjektöre giriş nozülünden girer ve ardından dağılır. Bu, yüzey kondansatöründen havayı çeken bir düşük basınç bölgesi oluşturur.
Benzer bir uygulamada, buhar aynı zamanda, havalandırmalı alıcı tanklardan, flaş tanklarından veya durma koşullarıyla karşılaşan buhar ekipmanından kondensi pompalamak için kullanılan ikincil basınçlı süzgeçler için birincil hareket ettirici sıvıdır.

Atomizasyon İçin Buhar 

Atomizasyon, sıvı ve gazların bir basınç altında mikron boyutunda küçük zerreciklere ayrılması işlemidir. Atomizasyonu sağlayan basınç yine su veya gazlar kullanılarak üretilir. Yaygın olarak boya uygulama sistemlerinde kullanılır.

Buhar atomizasyonu, bir sıvıyı mekanik olarak ayırmak için buharın kullanıldığı bir işlemdir. Örneğin bazı brülörlerde, yanma verimini en üst düzeye çıkarmak ve hidrokarbon (kurum) üretimini en aza indirmek için yakıta buhar enjekte edilir. Akaryakıt kullanan buhar kazanları ve jeneratörler, daha verimli yanma sağlamak için viskoz yağı daha küçük damlacıklara ayırmak için bu yöntemi kullanacaktır. İşaret fişekleri ayrıca egzozdaki kirleticileri azaltmak için genellikle buhar atomizasyonunu kullanır.

Temizlik İçin Buhar

Buhar, çok çeşitli yüzeyleri temizlemek için kullanılır. Endüstriden böyle bir örnek, kurum üfleyicilerde buhar kullanımıdır. Yakıt kaynağı olarak petrol veya kömür kullanan kazanlar, kazan kapasitesini, verimliliğini ve güvenilirliğini korumak için fırın duvarlarının döngüsel olarak temizlenmesi ve konveksiyon yüzeylerinden yanmış birikintilerin giderilmesi için kurum üfleyicilerle donatılmalıdır. Kurum üfleyici hortumunun ağızından salınan buhar, daha sonra hunilere düşen veya yakılan gazlarla birlikte taşınan kül ve cürufları yerinden çıkarır.

Nemlendirme İçin Buhar
 
Buhar bazen bir prosese nem katarken aynı zamanda ısı sağlamak için de kullanılır. Örneğin, kağıt üretiminde nemlendirme için buhar kullanılır, böylece yüksek hızda rulolar üzerinde hareket eden kağıt mikroskobik kırılmalara veya yırtılmalara maruz kalmaz. Başka bir örnek pelet değirmenleridir. Pelet formunda hayvan yemi üreten değirmenler genellikle, değirmenin yumuşatıcı bölümünde yem malzemesine hem ısıtmak hem de ek su içeriği sağlamak için doğrudan enjekte edilen buhar kullanır. Yemin nemlendirilmesi, yemi yumuşatır ve bileşenlerin nişasta içeriğini kısmen jelatinleştirerek daha sıkı peletler elde edilmesini sağlar.

Buharlı Nemlendirici

Birçok büyük ticari ve endüstriyel tesis, özellikle daha soğuk iklimlerde, mevsimsel iç mekan ısıtması için baskın ısı kaynağı olarak düşük basınçlı doymuş buhar kullanır. Genellikle buharlı nemlendiricilerle birleştirilen HVAC serpantinleri, havayı iç mekan konforu için şartlandırmak, defterlerin ve kayıtların korunması ve enfeksiyon kontrolü için kullanılan ekipmanlardır. Soğuk hava buhar serpantinleri tarafından ısıtıldığında, havanın bağıl nemi düşer ve daha sonra aşağı akış hava akışına kontrollü bir kuru doymuş buhar enjeksiyonu eklenerek normal seviyelere ayarlanması gerekir. Ayrıca ,hava bir binanın diğer bölgelerine dağıtılmadan önce bir hava kanalı içindeki havayı nemlendirmek için buhar kullanılır.


 

Buhar Kullanım Alanları

Endüstriyel olarak birçok üretim alanında enerji ve kimyasal madde taşıyıcısı olarak kullanılır. Endüstriyel alanda buharın en yaygın kullanıldığı yerler;

• Buhar türbinleri
• Ahşap işlenmesi
• Rafineriler
• Kâğıt endüstrisi
• İnşaat malzemeleri endüstrisi
• Sterilizasyon amacı ile ilaç endüstrisinde
• Kauçuk ürünlerinin vulkanizasyonu 
• Gübre enstitüsü
• Gıda endüstrisinde meyve suyu, peynir, süt ürünleri ve makarna üretiminde, aynı zamanda da sterilizasyon amaçlı
• Kimyasal prosesler
• Buharlı ısıtma sistemleri

Endüstride buhar kullanımında tercih nedenleri ;

• Yüksek akışkan sıcaklıklarına çıkmak mümkündür.
• Isı geçiş yüzeylerinde sıcaklık sabittir. Buhardan ısı çekişi genellikle doymuş buharın yoğuşmasıyla gerçekleşir. Bu işlem sabit sıcaklıkta gerçekleştiğinden bütün ısıtma yüzeyi boyunca buhar tarafının sıcaklığı sabittir.
• Sıcaklık kontrolunu çok hassas biçimde gerçekleştirmek mümkündür. Söz konusu sabit yoğuşma sıcaklığı buharın basıncına bağlıdır. Basınç kontrolu yoluyla proses sıcaklığını çok hassas olarak kontrol etmek mümkündür.
• Büyük miktarda ısı enerjisini küçük bir kütle ile taşımak mümkündür. 
• Buhar hijyenik, tamamen saf bir maddedir. Bu nedenle özellikle gıda endüstrisinde vazgeçilmez bir dezenfeksiyon ve proses elemanıdır. Buharsız gıda endüstrisi düşünülemez.

Buhar Tesisatı Sistemi

Buhar tesisatı aşağıdaki sistemlere ayrılabilir;

• Buhar kazanı sistemi
• Yakıt devresi sistemi
• Su besleme sistemi
• Kazan dairesindeki buhar devresi
• Buhar kullanım devresi
• Kondens devresi
• Isı ekonomisiyle ilgili cihaz ve devreler

Buhar Kazanı Çeşitleri

• Skoç Tipi Katı Yakıt Buhar Kazanı: Skoç tipi kazanlar, endüstriyel tesislerde kullanılan en yaygın kazan tipleridir.  Endüstriyel tesislerin yanısıra merkezi sistem ısıtma uygulamaları için de alçak basınçlı Skoç tipi buhar kazanları kullanılmaktadır.
• Döner Izgaralı Buhar Kazanı: Döner ızgaralı buhar kazanı  yanma sisteminde kömür, servis bunkerinden ızgaraya döküldüğü andan itibaren ocak içerisine doğru ızgaranın dönme hızı ile ilerler. Birçok alanda kullanılan buhar kazanı türlerinden biridir.Ocağa ilk girdiği anda, radyasyon ısısının etkisiyle kömür önce nemini salmaya, sıcaklığın artmasıyla gazlaşmaya ve uçucu-yanıcı hidrokarbonlarını salmaya baslar ve ızgaranın ilerleyen kısımlarında sabit karbon yanmasını tamamlar. Kömürün tüm bileşenlerinin ızgaranın sonuna kadar yanması devam eder. Yanma tam olarak bittiği için kalan cüruf miktarı çok azdır ve bu da cüruf teknesine dökülür ve dışarı alınır.
• Stokerli Buhar Kazanı: Stokerli kazan çalışma prensibinde otomatik sistem basınca ve sıcaklığa göre otomatik olarak yanar ve durur. Stokerli sistem 0,5 – 10 mm ve 30 mm ebadındaki kömür cinslerinin hepsini yakar. Sistemin üzerinde bulunan kömür taşıyıcı redüktör ve hava fanı kazan termostatı ile irtibatlandırıldığı için kazan suyu istenilen sıcaklığa geldiğinde sistem otomatik olarak durur ve 5-7 derece soğuma sonrası tekrar çalışır. Bu sayede gereksiz kömür yakılması engellendiği gibi tesisattaki suyun soğumaması da sağlanır.
• Yarım Silindirik Buhar Kazanı: Katı, sıvı ve gaz yakıtlı sistemler için uygulanabilir. yüksek verimli kazanlardır. Kazan borularının temizliği ve ulaşılması çok kolaydır. Baca çıkış sıcaklığı çok düşüktür, çok verimlidir ve yakıt tasarrufu sağlar.
• Hibrit Buhar Kazanı:   Farklı türlerde yakıt kullanılabilen kazanlar hibrid yakıt kazanı olarak adlandırılır. Diğer modellerin aksine, bu kazanların hazneleri sadece tek tip yakıta uygun olarak tasarlanmamıştır. Hazneleri, iç kazanları ve iletim sistemleri alternatif yakıt için kullanılabilecek durumdadır. Bu sebepten ötürü sanayi kuruluşları başta olmak üzere birçok yerde tercih edilirler.
• Hibrid yakıt kazanlarının en büyük avantajı, belli bir maddeye duyulan zorunlululuğu ortadan kaldırmasıdır. Bu sayede farklı maddeler yakıt olarak kullanılabilir. Alternatif yakıtların kullanılması maliyetin düşürülmesini sağlar.
• Ön Ocaklı Buhar Kazanı:  Ön ocaklı buhar kazanları genelde, alev duman borulu kazanların, katı yakıtlı sistemler ile birlikte kullanılması için üretilir. Sıvı ve gaz yakıtlı kazanların katı yakıtlı sistemlere dönüştürülmesinde en pratik yöntemdir.
• Katı yakıtlı alev duman borulu kazanların verimleri düşüktür. Ancak önocaklarla birlikte yüksek verimlere ulaşabilirler.
• Doğalgazlı Buhar Kazanı: Doğalgaz yakıtlı kazanlar, genel olarak atmosferik ve üflemeli brülörlü kazanlar şeklinde ikiye ayrılır. Güçlerine göre de 50 kW'a kadar olanlar küçük kazanlar (kat kaloriferi kazanları) 50-500 kW aralığındakiler orta büyüklükte kazanlar, 500 kW'ın üzerindekiler de büyük kazanlar olarak adlandırılır.
• Yapıldıkları malzemeye (döküm, çelik kazanlar vb.) ve çalışma tarzına (düşük sıcaklık, kondensasyon kazanları vb.) göre de Sınıflandırılabilirler. Doğal gazın yanmasında, duman gazları içinde,hidrojen yanması sonucu yüksek oranda yaklaşık % 17 su buharı bulunur. Yanma ürünleri içinde S02 bulunmaması önemli bir avantajdır.
• Karşı Basınçlı Buhar Kazanı: Düşük ve orta kapasitede buhar ihtiyacını karşılayacak şekilde, alev-duman borulu, üç geçişli olarak, 250kg/h - 5.000 kg/h kapasite aralıklarında dizayn edilmiş kazanlardır. Sıvı ve gaz yakıt yakmaya uygun kazanlardır.
• Buhar Jeneratörü: Buhar jeneratörü olarak bilinen sistem buhar kazanı ile benzer bir işleyişe sahiptir. Buhar kazanları, su buharını bünyesinde depolayarak kullanır. Fakat jeneratörler bu kazanların aksine, buharı depo etmeden doğrudan sisteme gönderir. Mekanizmanın buhardan sağlanan güç ile sorunsuz biçimde çalışmasını sağlar. Düşük su hacminden yüksek oranda enerji üreterek itici kuvvet işlevini yerine getirir. Buharlı sisteme sahip olan jeneratörler hem kullanım hem de maliyet bakımından büyük avantajlara sahiptir.

Endüstriyel kullanımda en yaygın kazan tipi (skoçtipi) alev duman borulu kazanlardır. Su borulu kazanlara endüstride ancak özel hallerde ihtiyaç duyulur. Kazan seçilirken, 

1. Çalışma basıncı gereksiz yere büyük seçilmemelidir. Eğer farklı basınçta buhara ihtiyaç varsa ve farklı basınçlardaki buhar gereksinimi anlamlı miktarlardaysa, farklı basınçta çalışan kazanlar ve buhar devreleri oluşturmakta yarar vardır. 
2. Buhar kapasitesi de iyi belirlenmeli, gelecek için düşünülen buhar ihtiyaçları için büyük kazan seçmek yerine, birden çok sayıda kazan seçmek, projeyi buna göre yapıp, yerlerini ayırmak ve gelecek için planlanan kazanı tesis etmemek en iyi çözümdür. Kazanları büyük seçerek düşük kapasitelerde çalıştırmak önemli verim düşüklüklerine neden olur.
3. Birden çok kazan seçiminde kazan kapasiteleri kullanım alanındaki risk faktörüne bağlıdır. Eğer risk alınabiliyorsa, kazan kapasiteleri yedeksiz veya kısmen yedekli olabilir.