Buhar - Enerji Akışkanı

Buhar konusunu, herhangi bir teknik açıklamaya veya buhar tesisine genel bir bakışa geçmeden önce, birçok kullanımını ve faydasını düşünerek tanıtmak faydalıdır.

Buhar, lokomotifler ve Sanayi Devrimi ile olan geleneksel bağlantılarından bu yana uzun bir yol kat etmiştir. Günümüzde buhar, modern teknolojinin ayrılmaz ve temel bir parçasıdır. Buhar olmasaydı, gıda, tekstil, kimya, tıp, enerji, ısıtma ve ulaşım endüstrilerimiz mevcut olamazdı veya oldukları gibi performans gösteremezdi.

Buhar, kontrol edilebilir miktarda enerjiyi, verimli ve ekonomik bir şekilde üretilebildiği merkezi, otomatikleştirilmiş bir kazan dairesinden kullanım noktasına taşıma imkanı sağlar. Bu nedenle buhar bir tesis boyunca hareket ederken, aynı zamanda enerjinin taşınması ve sağlanması olarak da düşünülebilir.

Birçok nedenden dolayı, buhar, ısı enerjisini iletmek için en yaygın kullanılan mallardan biridir. Kullanımı, mekanik güç üretiminden alan ısıtmasına ve proses uygulamalarına kadar geniş bir görev yelpazesinde endüstride popülerdir.

Buhar üretimi verimli ve ekonomiktir

Su bol ve ucuzdur. Sağlık için tehlikeli değildir ve çevre dostudur. Gaz halinde, güvenli ve verimli bir enerji taşıyıcısıdır. Buhar, eşit kütlesindeki sudan beş veya altı kat daha fazla potansiyel enerji tutabilir.

Bir kazanda su ısıtılmaya başlandığında enerjiyi emmeye başlar. Kazandaki basınca bağlı olarak, su belirli bir sıcaklıkta buhar oluşturmak için buharlaşır. Buhar, sonunda prosese veya ısıtılacak alana transfer edilecek büyük miktarda depolanmış enerji içerir.

Yüksek buhar sıcaklıkları elde etmek için yüksek basınçlarda üretilebilir. basınç ne kadar yüksekse, sıcaklık da o kadar yüksektir. Yüksek sıcaklık buharında daha fazla ısı enerjisi bulunur, bu nedenle iş yapma potansiyeli daha büyüktür. Modern gövdeli kazanlar, yakıtta bulunan enerjinin çok yüksek bir oranını suya aktarmak için çoklu geçişler ve verimli brülör teknolojisi kullanan kompakt ve verimli tasarımlara sahiptir ve minimum emisyon sağlar. Kazan yakıtı, buhar kazanını ısı sağlamak için mevcut seçenekler arasında çevre dostu bir seçenek haline getiren yanıcı atıklar dahil çeşitli seçeneklerden seçilebilir. Merkezileştirilmiş kazan tesisi, gaz kaynağı kesintiye uğradığında kullanılmak üzere herhangi bir uygun yedek yakıtın depolanabilmesi nedeniyle, kesintiye uğrayabilir gaz tarifelerinden yararlanabilir. Son derece etkili ısı geri kazanım sistemleri, blöf maliyetlerini neredeyse ortadan kaldırabilir, değerli kondensatı kazan dairesine geri döndürebilir ve buhar ile kondensat döngüsünün genel verimliliğine katkıda bulunabilir.

Kombine Isı ve Güç (KOJ) sistemlerinin artan popülaritesi, günümüzün çevre ve enerji bilincine sahip endüstrilerinde buhar sistemlerine verilen yüksek önemi göstermektedir.

Buhar kolayca ve uygun maliyetle kullanım noktasına dağıtılabilir

Buhar, ısıyı mesafeler boyunca iletmek için en yaygın kullanılan ortamlardan biridir. Buhar, hat boyunca basınç düşüşüne yanıt olarak aktığı için, pahalı sirkülasyon pompalarına ihtiyaç duyulmaz. Buharın yüksek ısı içeriği nedeniyle, buharı yüksek basınçta dağıtmak için nispeten küçük çaplı boru tesisatı yeterlidir. basınç daha sonra gerekirse kullanım noktasında düşürülür. Bu düzen, bazı diğer ısı transfer akışkanlarına kıyasla kurulumu daha kolay ve daha ucuz hale getirir. Genel olarak, buhar üretimi, dağıtımı ve kondensat dönüş sistemlerinin daha düşük sermaye ve işletme maliyetleri, birçok kullanıcının gaz yakıtlı, sıcak su, elektrik ve termal yağ sistemleri gibi diğer

enerji ortamları yerine yeni buhar sistemleri kurmayı tercih etmesine neden olur.

Buhar kontrolü kolaydır

Doymuş buharın basıncı ve sıcaklığı arasındaki doğrudan ilişki nedeniyle, prosese giren enerji miktarını kontrol etmek kolaydır, sadece doymuş buhar basıncını kontrol etmek yeterlidir. Modern buhar kontrolleri, prosesteki değişikliklere çok hızlı yanıt verecek şekilde tasarlanmıştır.

Şekil 1.1.4’te gösterilen parça, buhar üzerinde kullanılmak üzere tasarlanmış tipik bir iki portlu kontrol vanası ve pnömatik aktüatör montajıdır. Doğruluğu, pnömatik vana konumlayıcısı kullanımıyla artırılmıştır.

Sıvı sistemlerde sıklıkla gerekli olan üç portlu vanalar yerine iki portlu vanaların kullanılması, kontrolü ve kurulumu basitleştirir ve ekipman maliyetlerini azaltabilir.

Enerji kolayca prosese transfer edilir

Buhar mükemmel ısı transferi sağlar. Buhar tesise ulaştığında, yoğuşma prosesi ısıyı ısıtılan ürüne verimli bir şekilde transfer eder.

Buhar, ısıtılan ürünü sarabilir veya içine enjekte edilebilir. Herhangi bir alana düzgün bir sıcaklıkta doldurabilir ve sabit bir sıcaklıkta yoğuşarak ısı sağlayacaktır; bu, herhangi bir ısı transferi yüzeyi boyunca bulunabilecek sıcaklık gradyanlarını ortadan kaldırır - bu sorun, yüksek sıcaklık yağları veya sıcak su ısıtmasının bir özelliği olarak çok sık ortaya çıkar ve kurutulan malzemelerin deformasyonu gibi kalite sorunlarına yol açabilir.

Buharın ısı transfer özellikleri çok yüksek olduğundan, gerekli ısı transfer alanı nispeten küçüktür. Bu, kurulumu daha kolay olan ve tesiste daha az yer kaplayan daha kompakt tesislerin kullanımını mümkün kılar. Buharla ısıtılan sıcak su için 1200 kW’a derecelendirilmiş ve bir buhar plakalı ısı eşanjörü ve tüm kontrolleri içeren modern bir paket ünite, yalnızca 0,7 m² zemin alanı gerektirir. Buna karşılık, gövdeli borulu bir ısı eşanjörü içeren bir paket ünite tipik olarak bu boyutun iki ila üç katı bir alanı kaplar.

Modern buhar tesisini yönetmek kolaydır

Endüstriyel enerji kullanıcıları giderek artan bir şekilde enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmaya ve üretim maliyetleri ile genel giderleri en aza indirmeye yönelmektedir. İklim korumaya yönelik Kyoto Anlaşması, enerji verimliliği trendini yönlendiren önemli bir dış etkendir ve İngiltere’de İklim Değişikliği Vergisi gibi dünya çapında çeşitli önlemlere yol açmıştır. Ayrıca, günümüzün rekabetçi pazarlarında, en düşük maliyetli organizasyon rakiplerine karşı önemli bir avantaj elde edebilir. Üretim maliyetleri, pazarda hayatta kalma ile iflas arasındaki farkı ifade edebilir.

Enerji verimliliğini artırmanın yolları, enerji tüketiminin ilgili departmanlara izlenmesi ve faturalandırılmasını içerir. Bu, maliyetler konusunda farkındalık oluşturur ve yönetimi hedeflere ulaşmaya odaklar. Değişken genel gider maliyetleri, planlı, sistematik bakımın sağlanmasıyla da en aza indirilebilir; bu, proses verimliliğini en üst düzeye çıkaracak, kaliteyi artıracak ve duruş sürelerini azaltacaktır.

Çoğu buhar kontrolü, SCADA sistemi veya Bina/Enerji Yönetimi Sistemi gibi merkezi kontrole izin vermek için modern ağ enstrümantasyon ve kontrol sistemleriyle arayüz oluşturabilir. Kullanıcı isterse, buhar sisteminin bileşenleri bağımsız olarak da çalışabilir (tek başına).

Uygun bakım ile bir buhar tesisi uzun yıllar dayanacak ve sistemin birçok yönünün durumu otomatik olarak izlenmesi kolaydır. Diğer sistemlerle karşılaştırıldığında, buhar kendenstoplarının planlı yönetimi ve izlenmesi, herhangi bir sızıntı veya tıkanıklığın otomatik olarak belirlenmesi ve mühendisin derhal dikkatine sunulduğu bir kendenstop izleme sistemi ile kolayca gerçekleştirilebilir.

Bu, gaz sızıntısı izlemesi için gerekli pahalı ekipman veya yağ veya su sistemleriyle ilişkili zaman alıcı manuel izleme ile karşılaştırılabilir.

Buna ek olarak, bir buhar sistemi bakım gerektirdiğinde, sistemin ilgili bölümü kolayca izole edilebilir ve hızla drene edilebilir, bu da onarımın hızlı bir şekilde yapılabileceği anlamına gelir.

Çok sayıda örnekte, uzun süredir kurulmuş bir buhar tesisini sofistike kontrol ve izleme sistemleriyle güncellemenin, merkezi olmayan bir gaz sistemi gibi alternatif bir enerji sağlama yöntemiyle değiştirmekten çok daha ucuz olduğu gösterilmiştir. Modül 1.2’de atıfta bulunulan vaka çalışmaları gerçek hayattan örnekler sunmaktadır.

Günümüzün son teknolojisi, buharın buhar makineleri ve Sanayi Devrimi malzemesi olarak algılanmasından çok uzaktır. Gerçekten de buhar, bugün endüstri için tercih edilen seçimdir. Bilinen herhangi bir tüketici markasını söyleyin, onda dokuzunda buhar üretimde önemli bir rol oynayacaktır.

Buhar esnektir

Buhar yalnızca mükemmel bir ısı taşıyıcısı değil, aynı zamanda sterildir ve bu nedenle gıda, ilaç ve sağlık endüstrilerinde proses kullanımı için popülerdir. Ayrıca sterilizasyon amaçlı hastanelerde yaygın olarak kullanılır.

Buharın kullanıldığı endüstriler, büyük petrol ve petrokimya tesislerinden küçük yerel çamaşırhanelere kadar uzanır. Diğer kullanımlar arasında kağıt üretimi, tekstil, bira üretimi, gıda üretimi, kauçuk kürleme ve binaların ısıtılması ve nemlendirilmesi yer alır.

Birçok kullanıcı, hem alan ısıtması hem de proses uygulamaları için aynı çalışma akışkanı olarak buhar kullanmayı uygun bulur. Örneğin, bira endüstrisinde, prosesin farklı aşamalarında doğrudan enjeksiyondan bobin ısıtmaya kadar çeşitli şekillerde buhar kullanılır.

Buhar aynı zamanda doğası gereği güvenlidir - kıvılcım çıkaramaz ve yangın riski oluşturmaz. Birçok petrokimya tesisi buhar söndürme sistemleri kullanır. Bu nedenle tehlikeli alanlarda veya patlayıcı ortamlarda kullanım için idealdir.

Enerji dağıtmanın diğer yöntemleri

Buhara alternatifler arasında su ve yüksek sıcaklık yağı gibi termal akışkanlar yer alır. Her yöntemin artıları ve eksileri vardır ve belirli uygulamalara veya sıcaklık aralıklarına en uygun olacaktır.

Buhara kıyasla su, ısı taşıma potansiyeli daha düşüktür, bu nedenle proses veya alan ısıtması gereksinimlerini karşılamak için büyük miktarda suyun sistem boyunca pompalanması gerekir. Ancak su, genel alan ısıtma uygulamaları ve bazı sıcaklık farklılıklarının tolere edilebildiği düşük sıcaklık prosesleri (120 °C’ye kadar) için popülerdir.

Termal akışkanlar, örneğin mineral yağlar, buharın kullanılamayacağı yüksek sıcaklıkların (400 °C’ye kadar) gerekli olduğu durumlarda kullanılabilir. Bir örnek, toplu proseslerde belirli kimyasalların ısıtılmasını içerir. Ancak termal akışkanlar pahalıdır ve birkaç yılda bir değiştirilmeleri gerekir - büyük sistemlere uygun değildirler. Ayrıca çok ‘kaçak’ olma eğilimindedirler ve sızıntıyı önlemek için yüksek kaliteli bağlantılar ve ekler esastır.

Farklı ortamlar, devam eden Tablo 1.1.1’de karşılaştırılmaktadır. Isıtma ortamının nihai seçimi, her kullanıcı için farklı olacak teknik, pratik ve finansal faktörler arasında bir denge sağlamaya bağlıdır.

Genel olarak, ticari ısıtma ve havalandırma ile endüstriyel sistemler için buhar en pratik ve ekonomik seçim olmaya devam etmektedir.

Tablo 1.1.1 Isıtma ortamlarının buharla karşılaştırması

Buharın faydaları - özet

Tablo 1.1.2 Buhar faydaları

Doğal faydalar	Sistem faydaları
Su kolayca bulunur Su ucuzdur Buhar temiz ve saftır Buhar doğası gereği güvenlidir Buhar yüksek ısı içeriğine sahiptir Buhar, basınç/sıcaklık ilişkisi nedeniyle kontrolü kolaydır Buhar ısısını sabit sıcaklıkta bırakır	Küçük çaplı boru tesisatı, kompakt boyut ve daha az ağırlık Pompa yok, dengeleme yok İki portlu vanalar - daha ucuz Bakım maliyetleri dağıtık tesise göre daha düşüktür Sermaye maliyeti dağıtık tesise göre daha düşüktür SCADA uyumlu ürünler Otomasyon; tam otomatikleşmiş kazan daireleri İngiltere’de PM5 ve PM60 gibi gereksinimleri karşılar Düşük gürültü Azaltılmış tesis boyutu (su ile karşılaştırıldığında) Ekipman ömrü Kazanlar esnek yakıt seçimi ve tarifeden yararlanır Sistemler esnektir ve genişletilmesi kolaydır
Çevresel faktörler	Kullanımlar
Kazanların yakıt verimliliği Kondensat yönetimi ve ısı geri kazanımı Buhar ölçülebilir ve yönetilebilir KOJ/atık ısı bağlantıları Buhar çevresel ve ekonomik anlam ifade eder	Buharın birçok kullanımı vardır - soğutucular, pompalar, fanlar, nemlendirme Sterilizasyon Alan ısıtması Endüstri yelpazesi