Sanayi Tesislerinde Basınç Düşürme ve Emniyet İstasyonları

29 Haziran 2008 Dergi: Eylül 2006

BASINÇ DÜŞÜRME İSTASYONLARI

1. Kademe basınç düşürme istasyonu yüksek basınçla gelen Doğal Gazı, LPG tankı gaz fazı, buharlaştırma istasyonu veya tüp bataryası çıkışında olan yüksek basıncı orta basınca düşürür.

2. Kademe basınç düşürme istasyonu orta basınçta giren gaz basıncını bina içinde dağıtım veya direkt bir üniteyi beslemek için düşük basınca düşürür.

Her iki istasyon da dizilim ve ihtiva ettiği cihazlar bakımından ayni görünümde olmakla beraber seçilen cihazların uygun basınç kademesinde uygun debi ve uygun çıkış basıncında olması gerekir.

Gaz Hattı

İhtiva ettiği cihazlar açısından 2. kademe basınç düşürme istasyonunun aynıdır ve orta basınçta giren gazı bir ünitenin beslenmesi için gerekli basınca düşürür.

Eğer gaz basıncı 2. kademe basınç düşürme istasyonundan düşük basınçta geliyorsa ve birkaç üniteyi besliyorsa basınç dalgalanmalarını önlemek için herbir ünite önüne yine bir gaz hattı konur. Bu gaz hattı genelde 1 filtre ve 1 regülatörden oluşabileceği gibi kompakt cihaz da ayni görev için kullanılabilir. Her kullanıcı önüne bir filtre konulmalıdır.

100 mbar üzerinde gaz girişi olan gaz hatlarında regülatöre giren gaz basıncı regülatörden sonraki cihazların kullanım basıncından yüksek ise regülatör önüne bir emniyet kapama ventili konulması şarttır.

GAZ BASINÇ DÜŞÜRME ve EMNİYET HATTI

Normal gaz hattı gaz giriş basıncını kullanım basıncına düşürür. Gazın akışını kontrol etmek için gaz hattı sonuna 2 adet manyetik ventil konularak gaz akışı kontrol altına alınır. Açıp kapama işlemi "start-stop" butonları ile manuel veya otomatik yapılabileceği gibi.

- Alçak basınç, yüksek basınç prezostatları ile gaz basıncı emniyete alınır, set değerleri dışında manyetik ventiller açmaz veya açıksa hemen kapatır,

- Gaz hattını oluşturan cihazların toplam basınç kayıpları yakıcıda gerekli yakma basıncı ile toplanır. Gaz hattına gaz giriş basıncı bu toplam kayıp ve kullanım basıncından en az 100 mbar daha yüksek olmalıdır.

Cihazların debiye göre basınç kayıpları imalatçı firma seçim abaklarından alınır.

- Gaz kaçak, yangın, deprem ve ani kapama emniyeti için gerekli sinyallerle de gaz akışı kapatılır.

Bu hatlarda gaz giriş basıncı Pe =0,2-0,3-0,5-1 veya 4 bar olabilir, filtre ve regülatör bu basınçlara uygun seçilmelidir. Emniyet kapama ve emniyet firar ventili genelde 4 bardır.

Emniyet kapama ventili ve regülatör ayrı cihazlar olabileceği gibi birlikte de olabilirler.

2. Kademe Basınç Düşürme İstasyonu ve Emniyet Hattı (Gaz Hattı)

Gaz giriş basıncı:

Pe = 1 bar veya Pe = 4 bar

Orta basınçta giren gaz basıncını bina içinde dağıtım veya direkt bir üniteyi beslemek için düşük basınca düşüren istasyonlardır.

Her iki istasyonda dizilim ve ihtiva ettiği cihazlar bakımından ayni görünümde olmakla beraber seçilen cihazların uygun debi ve giriş-çıkış basıncında olması gerekir.

SANAYİ TESİSLERİNDE EMNİYET DONANIMLARI

YAKMADA EMNİYET KURALLARI

Konunun başlığı sanayi tesisleri olmakla beraber burada anlatılanlar gaz kullanımı açısından konut ve ticari işletmeler için de bazı özel konulara dikkat etmek kaydıyla geçerlidir.

Konut ve ticari işletmeler için şehirlerdeki gaz dağıtım şirketlerinin kural ve şartnamelerine aynen uyulmalıdır..

01.09.1997 yılında yürürlüğe giren EN 746 standardının 2.bölümü sanayi fırınları projelendirilmesine esas gaz yolu ve yakma düzenlerindeki emniyet sistemlerini içermektedir.

EN 746-2 endüstriyel termoproses tesisleri (fırınlar, ısıtma ve tav fırınları, ergitme ocakları, tuz banyoları v.b.) yakınındaki gaz dağıtım ve yakma sistemlerini kapsamaktadır.Bundan sonraki açıklamalar bu standarda bağlı olarak her bir yakma sistemine bağlı doğal gaz ve LPG tesisleri için geçerlidir.

EN 746-2 HUKUKİ ANLAMI ve GEÇERLİLİK ALANLARI

Avrupa topluluğu makina imalat kurallarına göre imalatçı , satıcı veya ithalatçı tehlike analizi yapmaya ve makinayı analiz neticesine göre prolendirmeye ve imal etmeye mecburdur.

EN 746 norm serisi ısıl işlem tesisleri için temel emniyet donanımı şartlarını içermektedir. Bu normlara uyma tesislerin makina imalat kurallarına uygunluğunun teyidi için şarttır.

EN 746-2 imalatçı tarafından uyulması gereken yakıt donanımı ve yakma ile igili kuralları belirlemektedir .

En 746-2 de öngörülen koruma tedbirleri tek çözüm olarak algılanmamalıdır. Aynı seviyede emniyetin erişilmesi için diğer risk önleyici tedbirlere de müsaade edilir.

(EN 746-2 giriş maddesi)

Endüstriyel ısıl işlem tesisleri içinde malzeme ve makina parçalarının ısıya maruz kaldığı sistemler olarak tarif edilmektedir . (en 746-2 , paragraf 3.83)

EN 746-2 geçerlilik alanı tesisin hemen yakınındaki akış yönünde, el kumandalı ana kesme vanasından başlayan, yakıt donanımını kapsamaktadır.

(EN 746-2 , paragraf 1)

EN 746 standardı TS-EN 746 olarak TSE tarafından da yayınlanıp, yürürlüğe girmiştir.

GAZ YAKMA SİSTEMİNDE OLMASI GEREKENLER

Sisteme gaz girişi ana kapama vanası (genelde küresel vana) ile başlar.

Sistemin emniyeti için olan cihazların yapısı bir cihazın arızası halinde de emniyetin bozulmasına meydan vermemelidir.

Gaz ve hava karışım oranı her bir yakıcı için en düşük ve en yüksek kapasite arasında sabit kalacak şekilde ayarlanabilmelidir ki stabil ve emniyetli bir yanma sağlanabilsin. Ana alev ve varsa pilot alevi ayrı bir alev sensörü ile kontrol edilmelidir.

Havalandırma ve emniyet firar ventil çıkışları tehlikesiz bir alana (çatı üstüne) verilmelidir.

GAZ YAKMADA EMNİYET SÜRELERİ

Gaz brülörünün ilk ateşlemesinde fırın içine fazla yanmamış gaz dolmasını önlemek için 3,5,10 saniye gibi sisteme bağlı emniyet sürelerinin garantiye alınması şarttır.

Başlangıç emniyet süresi: gaz manyetik ventilinin açılmasıyla başlayan ve alev oluşmadığı için gaz girişinin kapatılması arasında geçen süredir.

Çalışma emniyet süresi: alev söndü sinyalinin gelmesi ile başlayan ve gaz girişinin kapatılmasına kadar geçen süredir.

GAZ - HAVA KARIŞIM AYARI

Karışım ayarı brülör öncesi komponentlerle gazda ve havada ayrı ayrı yapılabildiği gibi havadan alınan impulsla çalışan eşit basınç regülatörü ile pnömatik olarak yapılabilir. Ayrı yapılan karışım ayarlarında gaz ve hava debisini devamlı ölçmek veya bacada oksijen ölçümü yapmak gerekir.

Çok brülörlü sistemlerde baca gazına göre ayar yapmak hatalı olacağından her bir brülörde veya brülör grubunda eşit basınç reglajı yapmak en uygundur.

1 kw enerji için 1 m3 havaya ihtiyaç vardır.

SANAYİ BRÜLÖRLERİ

2 . Sanayi brülörleri kullanım yerine uygun yapıda , yüksek sıcaklıklarda kullanılan yakıcılardır . Döküm gövdede hava ve gaz girişleri , ateşleme ve iyonizasyon elektrodları , fotosel bağlantısı, yüksek sıcaklığa dayanıklı alev borusu, gaz / hava karışım divizörü olan yakıcılardır. Bu tip yakıcılar ekseriya BEK olarak adlandırılırlar.

Genelde kafadan karışımlı oldukları için gaz/hava divizör önünde buluşurlar .Geri tepme tehlikesi yoktur.

Bağlantı boyutları küçük olduğu için çok sayıda yakıcı bir arada bağlanabilir.

Sanayi fırınlarında teker teker veya gruplar halinde bağlanarak kullanılan bu yakıcıların gaz donanımı gaz yakma emniyet kurallarına uygun yapılır. Yakıcılar fırının bir tamamlayıcısı olarak düşünülerek projelendirilir ve değerlendirilir.

İç aksam bağlantı flanşı, gaz borusu, divizör, ateşleme elektrodu, iyonizasyon elektrodu ile komple gövdeye bağlanır.

YAKMADA ELEKTRONİK DONANIM VE EMNİYET SİSTEMLERİ

ALEV KONTROL

Gaz yakmada emniyet, gaz hattı kontrolünden sonra alev kontrolü ile devam eder. Gaz yakmada, alev kontrolünün hedefi arıza hallerinde dahi yanma ve patlamaları önlemektir. Ayrıca çalışma emniyeti , imalat seyri ve imalat neticesini etkiler, sistemin her an kullanılabilir ve çalışabilir olmasını sağlar. Modern imalat tesislerinin proses ve yanmayı kontrol eden tam otomatik elektronik donanımlara ihtiyacı vardır.

Emniyet nedeniyle gaz ısıtmalı sanayi fırınları ve yanma hücresi sıcaklıklarının 750 ¡C altında olması halinde alevin kontrol edilmesi şarttır.Yanma hücre sıcaklığının 750 ¡C üzerinde olması halinde alev kontrol ilk ısıtmada gereklidir. Alev kontrol iyonizasyon elektrodu veya ultra viole fotosel ile yapılır.

Genel deyimle beyin olarak adlandırılan gaz ateşleme otomatları IFS, PFS tipleri alev kontrolü yanı sıra brülör start programı ve gerekli emniyet fonksiyonlarını da üstlenirler.Beyinlerin yapıları bünyesindeki bir elemanın arızası halinde en emniyetli yolu (gaz girişinin kapatılması) seçecek şekilde hazırlanmıştır.

Gazlı bir brülörün yakılması ve yakma süresince devamlı alev kontrolü gaz yakma kontrol cihazı (beyin) ile yapılır. Brülör yakma için start verildiğinde beyin ateşleme trafosu üzerinden ateşleme elektroduna yüksek gerilim vererek kıvılcım oluşturur ve ayni anda gaz manyetik ventilini de açarak gaza yol verir. Alev oluştuğunda ateşleme durur, emniyet süresinde alev kendi başına yanıyorsa gaz akışı devam eder. Alev oluşmazsa gaz girişi anında kapatılır,tekrar start vermek gerekir. Brülörün ilk yakışı bir pilot bekle veya küçük alevle başlar,sağlıklı alev oluşumundan sonra gerekiyorsa büyük aleve geçilir.

ÖN SÜPÜRME

Ateşleme öncesi yapılan ön süpürme ile yanma hücresi ve bacada yanıcı gaz karışımı kalmaması emniyete alınır.Ön süpürmeden sonra yanma hücresi ve bacada karışım konsentrasyonu yanıcı gazın parlama noktasının %25 altına düşmelidir.

Genelde yanma hücresi ve baca hacmi toplamının 5 katı hava ön süpürme için yeterlidir. Ön süpürme en az max.brülör kapasitesinin %25 i eşdeğer hava ile yapılmalıdır.

Ön süpürme gerekmez şayet:

Fırın ortamında oksijen bulunması tehlikeli ise veya ürün kalitesini etkiliyorsa,

Yanma hücresinde asgari 750¡C sıcaklık garanti ediliyorsa. Ara kapamadan sonra tekrar çalışmada ön süpürme gerekmez şayet:

Brülörün devamlı yanan bir pilot beki mevcutsa,

Brülör önünde ayni anda kapatan 2 manyetik ventil (klas A) ve sızdırmazlık kontrol varsa ve ventillerin çok açıp kapamaya uygun olduğu imalatçısı tarafından tevsik edildi ise,

Çok brülörlü sistemlerde bir veya birkaç brülör devamlı yanıyorsa,

Yanma hücresinde asgari 750 ¡C sıcaklık garanti ediliyorsa.

GAZ YAKMA OTOMATI, UYGULAMA ÖRNEKLERİ

Yukarıda gösterilen örneklerde, gaz yakma otomatlarının bağlantılarında 3 nolu klemens önünde gösterilen ifade, sistemde kullanılan emniyet kontaklarının gaz yakma otomatının enerji girişi önüne seri bağlanıp ateşlemenin gerçekleşmesi için gerekli şartların oluşmasını sağlamayı ifade eder.( Örneğin gaz basıncı düşük ve yüksek basınç prezostatları hava fanına ait hava prezostatı ve yüksek sıcaklık alarm kontakları vs. gibi)

SIZDIRMAZLIK KONTROL CİHAZI İLE UYGULAMALARA AİT ÖRNEKLER

Sızdırmazlık kontrolü; gaz hattı üzerinde bulunan emniyet ve çalışma ventillerinin kaçırmazlık kontrolü ile gerçekleşir. Yukarıda gösterilen elektrik bağlantılarında ifade edildiği gibi ateşlemeden önce sızdırmazlık kontrolu okey sinyali ile gaz yakma otomatlarının önüne emniyet zinciri olarak seri girilen kontaklar sayesinde gaz hattında arızalı bir ventil var ise ateşlemeyi gerçekleştirmeyerek sistemi emniyete alınmış olur. l

Poz Malzeme Adı Poz Malzeme Adı

1 Küresel Vana 8 Emniyet Firar Ventili

2 Filtre 9 Manometre

3 Manometre 10 Minimum Basınç Prezostatı

4 Manometre Musluğu 11 Ana Manyetik Ventil

5 Emniyet Kapama Ventili 12 Test Manyetik Ventili

6 Regülatör 13 Manometre

7 Küresel Vana 14 Maksimum Basınç Prezostatı