Tandem Damperler

Yazan: Efe Ünal, AIRONN

Özellikle son yüzyılda dünya nüfusunun hızla artması ve teknolojik gelişmeler sonucunda makineleşmenin hayatın her alanına girmesi sonucunda toplumların enerji ihtiyacı oldukça artmış ve artmaya devam etmektedir. Artan bu ihtiyacı karşılamak için geçtiğimiz yüzyılda farklı metotlar geliştirilmeye başlamıştır. Bu kapsamda özellikle elektrik üretimi için farklı enerji santralleri kurulmaya başlamıştır. Bu santrallerde doğal enerji kaynakları elektrik enerjisine dönüştürülür. Kullanılan doğal enerji kaynağına göre enerji santrallerinin türleri değişmektedir. En bilinen santraller; jeotermik, hidrolik, nükleer, rüzgâr ve termik santrallerdir. Santrallerin isimlerinden de anlaşılacağı üzere kullandıkları doğal enerji kaynaklarına göre sınıflandırılmışlardır.

Termik santral dışındaki santrallerde enerji, dönüştürülmek için hazır haldedir. Yani örneğin hidrolik santral kurulumu tamamlandıktan sonra su barajda birikerek potansiyel enerjisine ulaşmış olur. Ancak termik santrallerde kullanılan doğal enerji kaynağı dönüştürülmek için hazırlanmalıdır. Adından da anlaşılacağı üzere termik santrallerde, kömür doğalgaz gibi enerji kaynakları yakılarak ısı elde edilir. Bu ısı kullanılarak su buharlaştırılır ve bu sıcak buhar türbinlerden geçirilerek elektrik enerjisi elde edilir. Termik santrallerde ısı enerjisi üretilmesi için fosil yakıtların yakılması gerekmektedir. Bu yanma işlemi sonucu ortaya çıkan gazlar (SO2, NOx) havaya salınması durumunda birçok çevresel problemi de beraberinde getirmektedir. Kullanılan yakıta bağlı olarak değişen oranlarda çıkan gaz ve partikül maddeler uzun zaman boyunca havada asılı kalmaları nedeniyle bronşit, amfizeme, damar hastalıkları gibi hastalıkların yanında insan ölümlerine de sebebiyet vermektedir. Bu gazların oluşturacağı hava kirliliği sadece havayı soluyan canlılara değil, orman ve geniş tarım arazilerine de olumsuz etkiler yapma ihtimali bulunmaktadır. Eğer SO2 ve NOx gazları bacadan salınırsa asit yağmurlarının oluşumunda birinci derecede sorumlu olacaklardır. Çünkü kükürt ve azot oksitler, rüzgârla birlikte ortalama 2-7 gün içerisinde atmosfere ulaşırlar. Bu süre içinde bu kirleticiler atmosferdeki su partikülleri ve diğer bileşenlerle tepkimeye girerek Sülfürik Asit ve Nitrik Asit’i oluştururlar. Atmosferde oluşan bu asitler, yağmur ve kar ile yeryüzüne ulaşırlar. 

Bu sebeple termik santrallerde yanma sonucu oluşan zararlı gazlar çevreye salınmadan çok titiz bir şekilde filtrelenmeli ve çevre kirliliğinin önüne geçilmelidir. Bu kapsamda “FGD sistemi” geliştirilmiştir. Türkçe ifade edecek olursak “kükürt giderme sistemi” olarak tanımlanabilir. Bu sistemde yanan gazlar filtrelerden geçirilerek zararlı gazlar ayrıştırılır ve çevre kirliliğinin önüne geçilir. Bu ayrıştırılan gazlar kimyasal reaksiyonlar ile alçıtaşı ve kireçtaşına dönüştürülerek geri kazandırılır.  

Şekil 1.  FGD sistemi şematik gösterimi

FGD sisteminde acil durum meydana gelmesi ihtimaline karşı bypass kanalı bulunmaktadır. Normal zamanda yanan gazlar tamamen FGD sisteminden geçmeli, acil durumda ise tamamı bypass kanalını kullanmalıdır. Bunu sağlamak için hızla açılıp kapanan ve sızdırmazlık özelliği gösteren damperlere ihtiyaç duyulmaktadır. Şekil 1’de yer alan şematik gösterimde sistemde kullanılan damperlerin konumları gösterilmiştir.

Özellikle çevreye veriecek zararların ciddiliği düşünüldüğünde damperlerin bu sistemde kritik rolü bulunmaktadır. 

Şekil 2’de Şekil 1’de yer alan şematik görselin uygulaması FGD sistemi gösterilmiştir. 

Şekil 2. FGD sistemi olan Termik Santral 
 
Termik santrallerin büyüklüğü düşünüldüğünde damperlerin bağlı olduğu kanallar örneğin 7000 mm x 7000 mm gibi devasa boyutlardadır. Ayrıca damperlerin çalışma koşulları da en az 6000 Pascal basınç altında sızdırmazlık özelliklerini sağlayacak şekildedir. Damper kanatları isteğe göre paralel ya da zıt yönlü açılacak şekilde tasarlanabilmektedir. Şekil 3’te damperin 3 boyutlu şematik görüntüsü verilmiştir.

Şekil 3. Damperin 3 boyutlu şematik gösterimi

Damperlerin kullanılma amacı duman ya da havanın belirli yolu izlemesini sağlamaktır. Bu yüzden damperlerde sızdırmazlık en önemli kriterdir. Görece daha düşük basınç ve debilerde bunu sağlamak kolay olsa da bu tarzda yüksek basınç ve yüksek debi uygulamalarında bunu sağlamak zorlayıcıdır. Aironn tarafından tasarlanan damperlerde, sertifikasına sahip olduğu duman damperlerinde olduğu gibi sızdırmazlık kriterine tamamen uymaktadır. Sızdırmazlığın sağlanması için kanatların kapalı olduğu konumda aralarındaki boşluk sac plakalar ile kapatılmaktadır. Şekil 4’te verilen şematik gösterimde yeşil renkli olan sac plaka damper sızdırmazlığı için kullanılan sac plakanın şematik görselidir.

Şekil 4. Damper kanatları arasında sızdırmazlık için kullanılan sac plaka

Ayrıca kanatların içi, damperin giriş ve çıkış tarafındaki gazların basıncından daha yüksek basınca sahip hava ile doldurularak %100’lük bir sızdırmazlık sağlanır. Bilindiği üzere akışkan her zaman basıncın yüksek olduğu yerden düşük olduğu yere doğru hareket etmek istemektedir. Bu prensipten esinlenerek yapılan bu sistemde tam anlamıyla sızdırmazlık sağlanmıştır. Şekil 5’te verilen şematik gösterimde Pu damperinin girişindeki gazların basıncını, PA damper kanadının içindeki havanın basıncını ve PD de damperin çıkışındaki gazların basıncını göstermektedir. Görselde de gösterildiği gibi kanat içerisindeki hava basıncı yüksek olduğundan damperin giriş ve çıkış tarafında bulunan gazlar kanatların arasında geçememektedir. Ayrıcı istenilmesi durumunda korozyon kötü etiklerinden korunmak amacıyla kanat içerisine doldurulan hava ısıtılır ve böylece uzun süreli kullanım ömrü sağlanmaktadır.

Şekil 5. Damper giriş çıkışında ve kanat içindeki basınç gösterimi

Şekil 6’da yine termik santrallerdeki FGD sisteminin farklı bir şematik görseli verilmiştir. Bu görselde önemli olan detay, sızdırmazlığı sağlayan kanat içerisindeki basınçlı havayı sağlayan fanların gösterimidir. Bu örnekte 4 adet fan 5 adet damperin basınçlandırılmasında kullanılmıştır.

Şekil 6. Sızdırmazlık sistemi ile beraber FGD sisteminin şematik gösterimi

Kanallarda kullanılan damperlerin aynı anda birden farklı kullanım amaçları olmaktadır. Damperlerin ilk kullanım amacı sızdırmazlık olsa da açık olduğu durumlarda da akışı kontrol etmesi istenilmektedir. Bunu sağlamak amacıyla damper kanatları iki farklı yöntem kullanılarak açılıp kapanmaktadır. Birinci durumda damper kanatları aynı yönde açılarak paralel açılır, diğer durumda ise sırayla tam ters yönde açılarak damper kanatları zıt yönde açılır. Şekil 7’de paralel açılan damperin mil bağlantılarının şematik görseli verilmiştir. Yine şekil 7’de verildiği gibi kanatların açılıp kapanmasında kullanılan miller rulmanlar ile motordan gelen enerji sorunsuz şekilde kanatlara aktarılmaktadır.

Şekil 7. Paralel açılan damper kanatlarının mil bağlantıları

Şekil 8. Üretimi tamamlanmış kanatları kapalı damper

Şekil 9. Üretimi tamamlanmış kanatları açık damper

Şekil 10. Üretimi tamamlanmış damperin mil bağlantıları