Kazan Üflemesinden Isı Geri Kazanımı (Yalnızca TDS Kontrolü)

Kazan suyu, kazandaki çözünmüş toplam katı madde (TDS) miktarını kontrol etmek için üflenir. Bu su basınçlı, sıcak ve kirli olup, büyük hacimlerde flaş buharı ve olası bertaraf sorunları yaratır. Bir ısı geri kazanım sistemi, bu temel süreç sırasında büyük miktarda enerji geri kazanabilir.

Kazan Üflemesinden Isı Geri Kazanımı (Yalnızca TDS Kontrolü)

Önceki modül, kabul edilebilir bir TDS seviyesini korumak için kazandan üflenecek suyu tartışmıştı. Bu suyun bir dizi özelliği vardır:

• Kirli - Bu şu anlama gelir: -Su genellikle diğer uygulamalar için uygun değildir. -Kirli su bertaraf sorunu yaratabilir.
• Sıcak - Bu şu anlama gelir: -Suyun bir kısmı atmosfer basıncında buhara dönüşecektir. -Sıcak su bertaraf sorunu yaratabilir. Örneğin, bertaraf edilecek önemli bir miktar olabilir. Bir ısı geri kazanım sistemi bu sorunların çoğunu çözebilir. Üflemedeki enerji akış hızı Üfleme hesaplamasından elde edilen verileri (Örnek 3.12.5) kullanarak, üflemeye gönderilen enerji miktarı buhar tabloları kullanılarak hesaplanabilir. Not: 1 kJ/s = 1 kW Örnek 3.13.1 Enerji akışını kW olarak elde etmek için: Enerji akış hızını bağlama oturtmak için, Kuzey Batı Avrupa’da ortalama ev tipi merkezi ısıtma sistemi yaklaşık 13 kW kapasitelidir, dolayısıyla Örnek 3.13.1’de üflenen enerji akış hızı 19 evi ısıtmak için yeterlidir. Netlik için yukarıdaki hesaplama, 0°C’deki suyun veri alındığı buhar tablolarını kullanmaktadır. Gerçekte, üflemeyi değiştirmek için tamamlayıcı su, bu sıcaklığın üzerinde bir sıcaklıkta sağlanacaktır, dolayısıyla üflenen enerji biraz daha az olacaktır. Örneğin, tamamlayıcı su 10°C’deyse, üflenen enerji 228 kW olacaktır.

Flaş buhar

Kazandan tahliye edilen üfleme suyu, kazan basıncına uygun doygunluk sıcaklığındaki sudur. Örnek 3.13.1’deki kazan için - 10 bar g, bu sıcaklık 184°C’dir. Açıkçası, su atmosferik koşullar altında 184°C’de var olamaz, çünkü üfleme suyunda fazla entalpi veya enerji vardır. Üfleme suyunun 0,5 bar g’de çalışan bir flaş buhar sistemine tahliye edildiğini varsayarsak, bu enerji fazlasını nicelendirmek için buhar tabloları kullanılabilir: Bu fazla enerji, suyun bir kısmını buhara buharlaştırır ve bu buhara flaş buharı denir. Flaş buharının miktarı hesaplama ile kolayca belirlenebilir veya tablolardan veya grafiklerden okunabilir. Örnek 3.13.2 0,5 bar g’de buharlaşmanın özgül entalpisi (hfg) buhar tablolarından 2 226 kJ/kg’dır. Dolayısıyla kazandan üflenen suyun %14,1’i, basıncı üfleme vanasında 10’dan 0,5 bar g’ye düştüğünde buhara dönüşecektir. İki seçenek vardır:

1. Bu flaş buharını üfleme kabı üzerinden atmosfere tahliye edin ve enerji ile yoğuşmuş buhardan elde edilen potansiyel kaliteli suyun israfıyla.
2. Flaş buharındaki enerjiyi kullanın ve flaş buharını yoğuşturarak suyu geri kazanın. Flaş buhardaki enerji akış hızını nicelendirmek faydalıdır. Bu, buhar tabloları kullanılarak yapılabilir. Örnek 3.13.3 Bunu kazandan üflenen 241 kW enerji akış hızı ile karşılaştırın. Bu flaş buharını kullanmak mümkün olabilir: bu örnekte, üflemedeki enerji akış hızının yaklaşık %49’unu ve üflenen suyun %14,1’ini temsil eder. Yukarıdaki hesaplamalar için buhar tablolarından değerler kullanmak, besleme suyunun 0°C sıcaklıkta sağlanacağını varsayar. Daha fazla doğruluk için, besleme suyu sıcaklığındaki gerçek değişim kullanılmalıdır. Flaş buharının geri kazanılması ve kullanılması Flaş buharı, flaş kabında geri kazanım için kullanılabilir hale gelir. Özünde, bir flaş kabı, sıcak su ve flaş buharının ayrılmasına izin verecek kadar düşük hızda bir alan sağlar ve oradan tesisin farklı kısımlarına borulanır. Flaş kabının tasarımı sadece buhar/su ayırma açısından değil, aynı zamanda yapısal olarak da PD 5500 gibi tanınmış bir basınçlı kap standardına göre tasarlanmış ve inşa edilmiş olmalıdır. Bu sadece iyi mühendislik uygulaması değil, tesis sigortalanacaksa kazan müfettişi de bunu isteyecektir. Flaş buharının kullanılması için en bariz yer, genellikle yakında olan kazan besleme deposudur. Besleme deposundaki su sıcaklığı önemlidir. Çok düşükse, suyun oksijenini almak için kimyasallar gerekecektir; çok yüksekse besleme pompası kavitasyon yapabilir. Açıkçası, ısı geri kazanımının aşırı yüksek besleme deposu sıcaklığına yol açması muhtemelse, flaş buharını deşarj etmek pratik değildir. Besleme pompasının basınç tarafında besleme suyu ısıtması veya yanma havasının ısıtılması gibi diğer çözümler de mümkündür. Şekil 3.13.2, 97 kW enerji akışının ve 157 kg/h kazan kalitesinde suyun geri kazanımını son derece uygun maliyetli kılan basit bir kurulum gösterir. Gerekli ekipman

• Flaş kabı - Üreticilerin kaplar için boyutlandırma tabloları olacaktır. Not: kabın üst kesimindeki buhar hızı 3 m/s’yi geçmemelidir.
• Kabı tahliye eden kondens tahliye vanası - Bir şamandıralı kondens tahliye vanası, artık üfleme suyunu kondens tahliye vanasına ulaşır ulaşmaz tahliye ettiği için bu uygulama için idealdir. Flaş kabı düşük basınçta çalıştığından, kondens tahliye vanasından sonra artık üflemeyi kaldırmak için neredeyse hiçbir enerji yoktur, bu nedenle kondens tahliye vanasından ve deşarj boru hattından yerçekimi ile tahliye edilmelidir. Not: düşük basınç nedeniyle, kondens tahliye vanası oldukça büyük olacaktır. Bunun ek bir avantajı, artık üfleme suyundaki katılarla tıkanmasının pek olası olmamasıdır. Bazen kondens tahliye vanasından önce filtre tercih edilir; bu uygulama için filtre kapağına bakımı kolaylaştırmak için bir üfleme vanası takılmalı ve filtre ekranı çok ince olmamalıdır.
• Vakum kırıcı - Kazanın üflemeye ihtiyaç duymadığı durumlar olacaktır. Bu zamanlarda flaş kabındaki ve ilişkili boru hattındaki buhar yoğuşur ve bir vakum oluşur. Bu vakum tahliye edilmezse, su kazan besleme deposundan boru hattına çekilir. Kazan tekrar üflediğinde bu su yüksek hızda boru boyunca zorlanacak ve su darbesi meydana gelecektir. Aeratör başlığına takılan bir vakum kırıcı, bu olasılığa karşı koruma sağlayacaktır.
• Buhar dağıtım ekipmanı - Flaş buharının besleme suyu deposunda düzgün bir şekilde dağıtılması, ısının ve suyun yoğuşmasını ve geri kazanılmasını sağlamak için açıkça önemlidir. Bunu yapmak için gereken ekipman, etkinlik sırasına göre şunlardır: 1. Atmosferik deaeratör. 2. Buhar dağıtıcı. 3. Sparge borusu.

Isı eşanjörleri ile ısı geri kazanımı

Artık üflemeden ısı geri kazanımı Kazan üflemesindeki enerjinin yaklaşık %40’ı bir flaş kabı ve ilişkili ekipman kullanılarak geri kazanılabilir; ancak, artık üfleme suyunun kendisinden daha fazla ısı geri kazanımı için alan vardır. Örnek 3.13.3’ten devam edersek, flaş kabı 0,5 bar g basıncında çalışıyorsa, bu artık üfleme suyunun flaş kabı şamandıralı kondens tahliye vanasından yaklaşık 105°C’de geçtiği anlamına gelir. Drenaja göndermeden önce artık üfleme suyundan daha fazla kullanışlı enerji geri kazanılabilir. Kabul edilen yöntem, besleme deposuna giden yolda tamamlayıcı suyu ısıtarak bir ısı eşanjöründen geçirmektir. Bu yaklaşım tipik olarak artık üfleme suyunu yaklaşık 20°C’ye soğutur. Bu sistem sadece üfleme atık suyundaki enerjiyi geri kazanmakla kalmaz, aynı zamanda drenaj sistemine deşarj etmeden önce suyu soğutur. (İngiltere’de atık suyun deşarj edilebileceği sıcaklık 42°C ile sınırlıdır; diğer ülkelerde benzer sınırlamalar vardır). Örnek 3.13.4 (Örnek 3.13.3’ten devam) Bu enerjiyi geri kazanmak için tipik bir düzen Şekil 3.13.3’te gösterilmektedir. Tasarım değerlendirmesi Şekil 3.13.3’te gösterilen düzenle ilgili bir sorun, gelen soğuk tamamlayıcı su ve flaş kabından artık üfleme suyunun eşzamanlı akışının garanti edilmemesidir. Tercih edilen bir düzenleme Şekil 3.13.4’te gösterilmektedir; burada soğuk su besleme deposu bir ısı lavabo olarak kullanılır. Bir termostat, artık üfleme suyu yeterince yüksek sıcaklıkta olduğunda, ısı eşanjöründen su pompalayan küçük bir sirkülasyon pompasını kontrol etmek için kullanılır; böylece ortalama depo sıcaklığını yükseltir ve enerji tasarrufu sağlar. Isı eşanjöründen çıkan üfleme atık suyunun sıcaklığı 43°C’nin üzerinde olabiliyorsa, doğrudan atık su drenajına değil, üfleme kabına yönlendirilmelidir (Bkz. Modül 3.14). Tercih edilen ısı eşanjörü tipi Plakalı ısı eşanjörleri bu uygulama için tercih edilir, çünkü çok kompakt ve bakımı kolaydır.

Deneyimler, plakalı ısı eşanjörlerindeki daha yüksek hız ve türbülansın bunları temiz tutmaya yardımcı olduğunu göstermektedir, bu nedenle sökülmesi nadiren gerekir. Ancak, temizlik gerekirse, ısı eşanjörünü açmak ve plakaları temizlemek nispeten basittir.

Kabuk borulu bir ısı eşanjörünün temizlenmesi daha karmaşıktır ve tam bir sökme gerektirir ve genellikle boruların kendileri temizlik için çıkarılamaz. Flaş buharından ve kondensden enerji geri kazanıldığında, orijinal üflemedeki toplam enerjinin %82’si geri kazanılmıştır. Ayrıca, suyun %14’ü (kütlece) geri kazanılmıştır ve tasarruflara katkıda bulunur.