| DEG Anasayfa |  |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||||||
|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
||||||||||||
SİRKÜLASYONLU AKIŞKAN YATAKLI BUHAR KAZANI PROSES TANIMLARI AKIŞKAN YATAKLI BUHAR KAZANI PRENSİPLERİ Izgaralı yatak üzerindeki malzeme, ızgara altından üflenen ve malzeme arasından geçen havanın akış hızına bağlı olarak akışkanlaşmaya – kaynamaya başlar. Akışkan yataklar 4 gruba ayrılabilir. Akışkan yatak tipi, yatak arasından akan havanın hızına bağlı olarak sırayla Sabit (Fixed), Kabarcıklı(Bubbling) – Türbülans (Turbulent) ve Sirkülasyonlu (Circulated) olarak değişir. Kabarcıklı yataklarda; yüzeysel hava akış hızı ortalama 2-3 m/s ‘dır ve yatak seviyesi açıkça bellidir. Sirkülasyonlu yataklarda; yukarıda belirtilen minimum hızın üzerindeki hızlarda yatak daha fazla genişler ve partiküller baca gazında asılı kalır ve yataktan dışarı taşınırlar. Artık belli bir yatak yüzeyi yoktur ve yanma odasındaki yatak yoğunluğu giderek azalır. Taşınan daha iri partiküller bir sıcak seperatör tarafından tutulur ve yatağa geri beslenir. Bu sistem Sirkülasyonlu Akışkan Yatak Buhar Kazanı’nın (CFB) temel çalışma prensibini oluşturur. Standart yüzeysel akış hızı 5m/s ve yatak sıcaklığı 850 – 9000C arasındadır. Az küllü yakıtlarda yatak malzemesini oluşturmak için kum kullanılır. Yakıtta Kükürt varsa, bunu tutmak için Kalker ilave edilir. Bu durumda yatak malzemesini kalker ve yakıt külü oluşturur. CFB BUHAR KAZANLARININ AVANTAJLARI Yüksek ısıtma kabiliyeti ve akışkanlaşmanın yarattığı homojen karışım ile düşük kalorili yakıtları yakabilme kabiliyeti çok yüksektir. Türbülans karıştırma kabiliyeti ve yakıtın sirkülasyonlu yatakta kalma süresinin uzun olması yüksek yakma verimi sağlar. Kalker ilavesi ve ideal reaksiyon sıcaklığı ile kükürt yüksek verimle tutulur ve SO2 emisyonu düşük seviyede gerçekleşir. Yatak sıcaklığının düşük olması ve aşamalı yanma sayesinde NOx emisyonu çok düşük düzeydedir. Türbülans karıştırma kabiliyeti ve yakıtın sirkülasyonlu yatakta kalma süresi uzun olması ve seperatördeki homojen karşımın oluşması sayesinde CO ve CxHy emisyon seviyesinin çok düşük olmasını sağlar. Malzemenin sirkülasyonlu dolaşımı sayesinde kararlı çalışma şartları ve verimli yanma. Aşınma oluşacak yatakta boru bulunmasına ihtiyaç yoktur. Normal akışkan yataklarla karşılaştırıldığında daha iyi karıştırma kabiliyeti sayesinde daha az yakıt besleme noktasına ihtiyaç duyar. EMİSYON SO2 emisyonu CFB buhar kazanları SO2 emisyon değerleri açısından idealdir. Kalker yatağa beslenerek kükürt tutma kabiliyeti sayesinde düşük Kalsiyum/Kükürt oranı ile yüksek verim elde edilir. Oluşan kimyasal reaksiyonlar aşağıda gösterilebilir.: Kalkerin Kalsinasyonu Isı + CaCO3 CaO + CO2 Sülfasyon CaO + SO2 + ½ O2 CaSO4 + Isı Kükürdün tutulması için ideal yatak sıcaklığı 850 ˚C’dir. NOx Emisyonu Düşük yanma sıcaklığı ve kademeli yanma prosesi sayesinde yakıttaki Azotun ısı yoluyla reaksiyona girip NO oluşturması ihmal edilebilir düzeydedir. Reaksiyon yatağın alt kısmında indirgeme şartları ile oluşur. Oksidasyon ile oluşan NOx yerine moleküler N2 oluşur. Yakıtın yanması daha yukarılarda sekonder hava ile tamamlanır. - Yanıcı Madde Emisyonu Yataktaki türbülans karıştırma özelliği ve yine seperatörde karıştırmanın gerçekleşmesi CO emisyonunun düşük olmasını sağlar. Benzer şekilde hidrokarbonlar CxHy ve yanmamış karbon kalıntıları minimize edilmiştir ve yakıtın kazan içerisinde kalma süresinin daha uzun olması da emisyonun son derece düşük olmasını sağlar. - Partikül Emisyonu CFB tipi buhar kazanlarında Partikül emisyonu diğer buhar kazanlarda olduğu gibi kazan sonrası ilave edilen Elektrofiltre veya Torbalı Filtre ile azaltılmıştır 1. CFB BUHAR KAZANI CFB buhar kazanı sirkülasyonlu yatak prensibine göre çalışır. Yüksek akışkanlaştırma hızlarında (~5 m/s) yatak malzemesinin bir kısmı havalanır ve yanma gazları yanma odası boyunca taşınırlar. Sürüklenen ince partiküller su soğutmalı seperatör ile tutulur ve sızdırmazlık bölümleri ile yatağa geri dönerler. İnce kül kazanın konveksiyon bölümünden geçerek baca gazından elektrofiltre veya torbalı filtre ile baca gazından ayrıştırılırlar. Yakıt, sızdırmazlık bölümleri üzerindeki iki (2) adet döner besleyici ile akışkan yatak içine beslenir. Tam yükte iken yatak yanma sıcaklığı 850 – 890 ˚C arasındadır. Yatak malzemesi yakıt külü ve kum’dan oluşmaktadır. Yüksek ısıtma kapasiteli yatak sayesinde kararlı bir yanma oluşur ve yardımcı yakıta ihtiyaç duymaz. şiddetli türbülans iyi bir karışma ve yanma sağlar. Sirkülasyondaki malzeme orantılı dağıldığı için yüksek yanma verimi elde edilir. Bu sayede değişik yüklerde bile biraz fazla yanması ile güzel sonuç alınır. Su soğutmalı yanma odası sayesinde Sirkülasyondaki malzeme ve yanma gazlarından ısı geri kazanılır. Seperatörden sonra külün tutulacağı Elektrofiltre veya Torbalı filtreden önce yanma gazları kızdırıcı, ekonomizör ve ön ısıtıcı ile soğutulur. 1.1 BUHAR KAZANI SU SİSTEMİ Besi suyu drum’a girmeden önce Ekonomizör’de bir ön ısıtmaya tabi tutulur. Ekonomizör’den sonra drum’a gelen besi suyu burada kaynar su ile karışır. Kazan doğal sirkülasyonludur ve borular, suyun buharlaşarak drum’a yükselmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.Isınmamış iniş yönlü boruları suyun drum’dan ısıtıcının içindeki yanma odasına yönlendirir. Yanma gazları yanma odası duvarındaki boruları ısıtır ve içindeki su kısmen buharlaşır. Buhar / su karşımı bu borulardan yükselerek drum’a gelir ve burada buhar ile su ayrılır sirkülasyona geri döner. Besi suyu sadece buharlaşan kısım ile yer değiştirir ve sirkülasyondaki suyun miktarı besi suyundan çok daha fazladır. Kazanda kızdırıcıdan sonra ayrı bir Buharlaştırıcı borular vardır. Buharlaştırıcıya ihtiyaç duyulmasının nedeni kazan kısmen düşük basınçlıdır ve ekonomizör sıcaklığı yüksektir ve bu nedenle bütün buharlaştırma yanma odasında gerçekleştirilemez. 1.2. KAZAN DRUMI’NIN İÇ KISMI Kazan Drum’ı aşağıdaki ekipmanları içerir.
Besi suyu’nun dağılması drum boyunca yerleştirilmiş olan borularla sağlanır. İniş boruları ile çıkış boruları saptırıcı ara plakalarla ayrılmıştır. İniş boruları besi suyunu kazan sirkülasyonuna gönderir. Su buhar karışımı Drum’a çıkış boruları ile gelir ve diğer taraftan plakaların diğer tarafından gelir. Siklon seperatörde su ile buhar ayrıştırılır ve su sirkülasyona geri gönderilir. Buhar elekten geçerek kurutulacağı yere gider. Buhar, drum’ı terk etmeden önce yine kurutucu görevi gören paslanmaz çelikten sık dokunmuş elekten yapılmış son kurutucudan geçer. Eğer kimyasal madde beslenmesi gerekli olacaksa, iyi bir karışım sağlamak için besleme borularının yakınında ilave bir boru ile beslenir. Kimyasallar direkt olarak besi suyuna beslendiği için normalde bu boru kullanılmaz. Bu boru aynı zamanda kazanın periyodik olarak kapatıldığı zamanlarda kimyasalları katmak için de kullanılır. 1.3. KAZAN BUHAR SİSTEMİ Drum’dan çıkan doymuş buhar kızdırıcıya gider ve burada kurutularak kızdırılır. Kızdırıcılar yanma odasının üst kısımlarında yer alır. 1. Kızdırıcıdan sonra buhar son kızdırmanın gerçekleştiği 2. kızdırıcıya gider. Aşırı kızdırılmış buharın soğutulması tüm kızdırma sisteminin farklı yüklerde çalışabilmesi açısından önemlidir. İki kızdırıcı arasında bağlantı borulu soğutucu bunu sağlar. Buradan soğutma amaçlı besi suyu püskürtülür. Çıkış buhar sıcaklığı püskürtme suyu kontrol vanası ile ayarlanır. Besi suyunun buhar içerisine püskürtülmesi bir verim kaybına neden olmaz. Besi suyu buhara dönüşür ve çıkış sıcaklığı kontrol altında tutulmuş olur. Kızdırıcı’da kabuklaşma ve dökülmelerinin oluşarak Türbine gitmesinin önlenmesi için beslenen suyun saflığı çok önemlidir. Bu nedenle besi suyunun püskürtmesi bittikten sonra beslenir, böylece suya karışmadan uçması önlenmiş olur. Kimyasal olarak Hidrazin düşünülebilir çünkü ayrışarak gaz formuna geçer. II. Kızdırıcı’dan çıkan buhar buradan ana buhar borusuna girer. Final buhar sıcaklığı yine buhar soğutucusu ile ayarlanır ve standart %100 MCR - % 70 MCR aralığında sabit (+10/-10 oC) tutulur. Drum üzerinde 2 tane ve II.kızdırıcıdan sonra 1 tane yaylı Emniyet vanası bulunur. Emniyet vanasından çıkan buhar susturucudan geçer.İlk olarak by-pass valfi açılır ve Drum vanasından önce Kızdırıcı emniyet vanası açılacak şekilde ayarlanmıştır. 1.4. YAKMA HAVA SİSTEMİ Primer Hava Primer hava atmosfer’den santrifüj fan ile alınır. Atmosferden çekilen hava, hava kasasından ızgara’ya geçer ve yatağa ulaşarak akışkanlaştırmayı ve yanmayı sağlar. Gerekli Primer hava miktarı giriş kanalındaki Ventüri ile ölçülür ve frekans konvertörü ile fan devri ayarlanarak sağlanır. Malzemenin nozul’lardan akışını önlemek için ve yatağı akışkanlaştırmak için asgari bir akışın olması gereklidir ve düşük yüklerde akış miktarı değişemez. Sekonder Hava Sekonder hava’da atmosferden bir Fan ile alınır ve Izgaranın 1,5 -3,0 metre üstünden yanma odasına girer. Daha önce bahsedilmiş olan aşamalı yanmanın son aşamasını sekonder hava sağlar ve böylece NOx oluşumunu önleyen havadır. Aynı zamanda Buhar kazanı devreye alınırken brulör için gerekli yanma havasını sağlar. Normal çalışma şartlarında da brulörü soğutmak ve tıkanması sürekli küçük bir hava akışı ile sağlanır. Gerekli Sekonder hava miktarı giriş kanalındaki Ventüri ile ölçülür ve frekans konvertörü ile fan devri ayarlanarak sağlanır. Yüksek Basınçlı Hava Yüksek basınçlı hava, sirkülasyondan sızdırmazlık bölümlerine gelen yatak malzemesinin akışkanlaştırılması için kullanılır. Bu havanın miktarı çok azdır ve yanma kontrollüleri açısından etkisi göz önünde bulundurulmaz. 2 tane yüksek basınç blower’ı vardır. Birisi çalışırken diğeri stand-by konumundadır. 1.5. YAKIT GAZI SİSTEMİ INDUCED DRAFT-ID (Emiş Fanı) Yanma odasın’daki yanmadan oluşan yanma gazları ilk olarak siklon seperatörüne girer ve burada iri kül partikülleri ile gaz ayrılır. İri partiküller sızdırmalık bölümlerinden geçerek yatağa geri beslenir. Yanma gazındaki ince kül partikülleri kazanın konveksiyon bölümünden geçerek E.Filtre / J. P. Torbalı filtreye gider ve yanma gazından ayrılır. Temizlenen yanma gazı bacadan atmosfere atılır. ID fanı yanma odasının tepesinde – (0,5 m bar) vakum olacak şekilde emiş yapar ve böylece yanma odasında sürekli ve kontrollü bir vakum yaratmış olur. Kazanın çalışma şartlarını ve emiş fanı için gerekli şartları kontrol etmek için yanma odasındaki yanma gazı sıcaklığı ve basınç düşüşü sürekli kontrol edilir. Ayrıca yanma verimi ile emisyonu kontrol etmek için yanma gazındaki O2, CO, NOx ve SO2 miktarı ölçülür.
1.5. KAZAN KISIMLARI Yanma Odası CFB kazanlarında yanma odası ve siklon seperatörler sistemin kalbi olarak kabul edilir. CFB Buhar Kazanı prensibi daha önceden açıklanmıştı. Yanma Odasının ana kısımları aşağıdaki gibidir;
Izgara Primer hava, hava kasasından gelir. Izgara birbirine yakın birçok nozul’den oluşur. Nozullar akışkanlaştırmayı sağlarken aynı zamanda malzemenin hava kasasına gitmesini önler. Izgaradan düşük yüklerde bile değişmeyen bir hava akımı geçer. Alt Kısım Ana yanma ile kükürdün tutulması burada gerçekleşir. Yatak burada çok yoğun ve türbülanslıdır. Tüm yakıt ile yanma havası bu bölmeden yanma odasına girer. Izgara altından beslenen havaya ek olarak; Izgara’nın 0,5 m yukarısından primer hava ve 1,5 – 3,0‘üncü metrelerden sekonder hava beslenir. Sekonder havanın daha yukarıdan beslenmesindeki amaç, aşamalı yanmanın tamamlanmasıdır. Devreye alma brülörleri ızgaranın 2.0 metre yukarısındadır. Sıcaklık ve basınç ölçümleri için bütün kontrol cihazları buradadır. Siklon seperatöründen geri dönen malzeme en alt kısımdan yakıt ile birlikte beslenir. Alt kısım Refrakter malzeme ile kaplanmıştır. Üst Kısım Ocağın üst kısmı su soğutmalı memran duvarlıdır. Burası ısının yatak malzemesi ve yanma gazından suya geçtiği ve kısmen buharlaşmanın gerçekleştiği bölmedir. Duvarlar su soğutmalı olduğundan yanma odası boyunca sıcaklık sabittir ve drum basıncındaki doyma sıcaklığındadır. Yanma odasından seperatöre giden gaz kanalı refrakter malzeme ile kaplıdır. Buradan su iniş boruları ile yanma odasının altındaki kollektör girişine gelir ve memran duvar boyunca yükselerek yanma odasının tepesindeki çıkış kollektörlerine gelir. Seperatör (siklon) Yanma gazları yanma odasının tepesinden çıkarak yanma odasının önünde bulunan 2 tane siklon seperatöre gelir. İri malzemeler siklon seperatörler tarafından tutularak alttan sızdırmazlık bölümlerinden geçerek yatağa geri beslenir. İnce kül ile yanma gazları seperatörün tepesindeki geçiş kanalından konveksiyon bölmesine gelir. Siklon seperatörün içi refrakter malzeme ile kaplıdır. Çıkış kısmında bulunan merkez boruları (vortex finder) ayrım verimini artırır. Bu borular sıcağa dayanıklı çelikten imal edilmişlerdir. Kül sevki ve Sızdırmazlık Bölümleri Ayrılan kül seperatör’den geri dönerek. Sızdırmazlık bölümündeki kül, alta yerleşmiş olan nozul’lardan gelen hava ile kaynar. Yüksek basınç blower’ları gerekli basınçlı kaynatma havasını sağlar. Konveksiyon Bölmesi Seperatörden geçtikten sonra yanma gazları çapraz geçişli kanal ve konveksiyon bölmesine girer. Kızdırıcı I. ve II. Kızdırıcı kollektör’e asılıdır. Buharlaştırıcı Borular Kızdırıcıdan sonra gaz, buharlaştırıcı borulara gelir. Hafif eğimli kendinden sirkülasyonun gerçekleştiği borular dizisinden meydana gelmiştir. Ekonomizör Buharlaştırıcı borulardan geçen gaz ekonomizöre gider. Burası gazın yukarıdan aşağı, besi suyunun ise aşağıdan yukarıya doğru hareket eden kıvrımlı boru düzeneğidir. Ekonomizör çelik barlarla, ana yapıya asılı olarak durur. 1.6. YAKIT BESLEME SİSTEMİ Silo’dan Kazana Malzemenin Taşınması Silo’dan alınan malzeme zincirli taşıyıcı ile taşınarak kazan besleme döner besleyici(hücre tekerİ) ile kazana beslenir. Daha önceden de anlatıldığı gibi karıştırma ve yanma olayı güçlü türbülanslı ortamda meydana gelir. Ve yanma odasından yanma gazı ile çıkan malzeme siklon seperatöründe tutularak yatağa geri beslenir. Bu çok iyi bir yanma verimi alınmasını sağlar. 1.7. SIVI YAKIT BRÜLÖRÜ Devreye Alma Boru Brülörleri Devreye alma brülörleri ızgara öncesindeki primer hava kanalı içerisinde yerleştirilmiştir. Hava/buhar atomizasyonlu çalışan kontrollü ve emniyet sistemli brülörleri kullanılır. Yanma odasını katı yakıtın yanmasını oluşturabilecek sıcaklığa getirme amaçlıdır. Yakıt Boruları Yakıt brülörlere sevk edilir. 2 boru’nun içinde ayrı akış ölçer vardır. Basınç göstergesi minimum basınç ile ilk başlama basıncını gösterir. Brülör nozullari sıvı yakıt basıncı 17 barda en nominal yanmayı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Her brülörde tutuşturma amaçlı gaz tüpleri mevcuttur. Tüpler boşaldığında alarm gelir ve dolu bir tüp ile değiştirilmesi ile alarm ortadan kalkar. 1.8. KURUM ÜFLEME SİSTEMİ Kazan Isıtma yüzeyini temiz tutmak için kurum üfleyicileri ile donatılmıştır. Kurum üfleyicilerine sadece kazanın konveksiyon bölmesinde ihtiyaç duyulur. Kızdırıcılarda tamamen refrakter tipi ve diğer yüzeyler için yarım strok’ludur. Kurum üfleyici lansları yanma gazı sıcaklığına dayanıklı olması için ısıya dayanıklı çelikten imal edilmiştir . Kurum üfleyicileri motor tahriklidir. Kurum üfleme için buhar kullanılır. Bu nedenle boruları buhar sıcaklığı ve basıncına dayanıklı tasarlanmıştır. Kurum üfleme buhar akışı bir akış ölçerle ölçülür ve buna ilaveten basınç ve sıcaklık göstergelidir. Kontrol vanası ile üfleme buhar basıncı kontrol edilir. Kurum üfleci buhar hattı sonunda motor tahrikli drain (boşaltma) vanaları vardır. Borular, vanaya doğru akış sağlamak için meyillidir. Boşaltma vanasında su birikmesini önlemek için vana bypass borusu vardır. Boşaltma vanası sonrası borulardan aşağı tanka doğru üflenirler. Buhar hattında termoelementler otomatik drain ve üfleme buhar sıcaklığını kontrol etme amaçlıdır. Buhar üfleme için, önce kurum üfleyici başlama komutu gelir ve motorlu vana %10 açılır ve buhar üfleme borusu içerisine akmaya başlar. Boşaltma vanası açıktır. Kurum üfleme borusu ısınınca motorlu vana tamamen açılır ve kurum üfleme buhar basıncı normale çıkar. Bütün hatlarda üfleme buhar sıcaklığı set değerini aşarsa boşaltma vanası kapanır. Eğer üfleme buhar basıncı set değerini aşarsa üfleme serbest bırakılır. Üfleme otomatik kontrolde ise ilk kurum üfleyici devreye girer. Şu anda geçerli kurum üfleyici seçimi ve frekansı işletme tecrübesi ile oluşmuştur. Yanma gazı sıcaklığı ve basıncı farkı kurum üfleyici ihtiyacını belirler. Temel olarak kurum üfleme boruları vardiyada bir kez çalıştırılmalı ve çalışma şartlarına göre azaltılmalı yada arttırılmalıdır. Kurum üfleyicileri ile uzaklaştırılan küller yanma gazı ile toz tutucuya veya bunkerin dibine düşerler. Kurum üfleyicileri çalışırken yanma gazındaki küllerde artış olacağını göz önünde bulundurmak gereklidir. 1.9. UÇUCU KÜL Kül Bunkeri Uçucu külün küçük bir kısmı seperatörden geçip yanma gazından ayrılarak kazan dibe düşer. Bu külü uzaklaştırmak için kızdırıcı sonrası yanma odası altında, ön ısıtıcı ve EF/JPF altında toplama bunkerleri vardır. Bunkerler izolasyonlu karbon çeliğinden yapılmıştır ve yan duvarları külün akmasına uygun dikliktedir. Toz tutucu / Elektro Filtre – Jet-Puls Tipi Torbalı Filtre Yanma gazlarındaki uçucu kül Elektro filtre veya Jet Puls Tipi Torbalı Filtre ile tutularak toz emisyonunun kabul edilebilir değerlere düşmesi sağlanır. Tutulan kül alt bunkerlerde birikir ve buradan helezonlu konveyör ve hücre tekeri ile dışarı alınarak kül silosuna gönderilir. 2.0. LASTİK BANTLAR, VENTİLLER VE BLOW-DOWN Kazanda bir tane Flaş Tank (blow-down tank) vardır. Bu tank buhar tahliyelerini bir çok boru bağlantısı ile toplar. Her hatta buharın geri kaçmasını önleyecek kontrol vanası vardır. Bağlantıların gerçekleşmesi için aşağıdakiler sağlanmıştır;
blow-down su biriktirme tankına gelen çeşitli drenajlar.
Blow-down vanaları kolay çalıştırma için gruplandırılmıştır. İlk vana kapatma vanası olarak görev görür ve ikinci vana blow-down vanası olarak görev yaparlar. Yanma odasındaki kollektör vanası Kazan çalışırken blow-down olmamalıdır çünkü sirkülasyon boruları etkilenir. Diğer blow-down’lar vardiya bazında devreye sokulur. Ventil ve drain vanaları da aynı şekilde çalıştırmaya uygun şekilde düzenlenmişt0ir. Blow-down tankında soğutma amaçlı su spreyi vardır ve tank sıcaklığı 50’C civarında tutulur. Tank’ta çıkan buhar atmosfere atılır. |
 |
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||||
| info@dal-group.com |
|
|
||||||||||
