Endüstriyel Isı Geri Kazanımı Sistemlerinde Automated Logic Çözümleri

01 Mar 2016

Yazan: Mesut Karadağ - Alarko Carrier BYS Satış Şefi

Bu yazıda yüksek sıcaklıklarda yoğun baca gazı salımının olduğu endüstri tesislerinde atılan kayıp enerjinin ısı geri kazanımı ve kazanılan bu enerjinin kullanım potansiyelinin araştırılması amaçlanmıştır. Baca gazındaki kayıp enerjinin sistemde yeniden kullanılması; kazan verimini artıracağı gibi yakıt tasarrufu sağlayacak ve bu kayıp enerji mahal ısıtmasında ve sıcak su temininde kullanılabilecektir.

Giriş

Ülkemizde enerji ihtiyacı, nüfus artışına ve sanayideki gelişmelere paralel olarak her geçen gün artmakta ve enerji kaynakları bu ihtiyacı karşılayamamaktadır. Bu durum enerji temini konusunda yurtdışına bağımlılığı her geçen gün daha da artırmaktadır. Ülkemiz zengin doğalgaz kaynaklarına sahip olmadığından, doğalgazın büyük bir bölümü yurtdışından temin edilmektedir. Siyasi ya da diğer sebeplerden dolayı doğalgazın temininde her zaman riskler ortaya çıkmaktadır. Enerji talebinin çoğunu ithalatla karşılayan ülkemizde bu durumun kalkınma ve sanayileşmede bir engel oluşturmaması için enerjinin verimli kullanılması önemli hale gelmiştir. Buna göre sanayinin kullanım oranı % 47 olarak gerçekleşmiştir. Üretilen enerjinin büyük kısmı sanayide kullanılmaktadır. Burada asıl önemli konu; elektrik tüketim oranlarını düşürerek yıllık bir büyüme sağlamaktır. Başka bir deyişle enerji verimliliği; enerji girdisinin üretimdeki payının azaltılması, aynı üretimin daha az enerji tüketerek gerçekleştirilmesidir. Bu da verimliliği artırarak gerçekleşebilecek bir durumdur. Bu yazının asıl konusu olan demir çelik sektöründe gerçekleştirilebilecek bir ısı geri kazanım, şekillerde detaylandırılacaktır.

Demir çelik sektöründe kullanılan ana ekipmanların başında ergitme fırınları gelmektedir. Ergitme fırınları herhangi bir döküm operasyonu için külçelerin ergitildiği fırınlardır. Brülör kapasitesine göre 1,5-7 mton külçe saatte ergitilebilir. Bu tip fırınlar sabit tip veya devirmeli tip olarak verilebilir. Ergitme fırınlarındaki baca gazı sıcaklığı 45°C’lere kadar çıkabilmektedir. Bu baca gazı, baca gazı ekonomizöründen geçirilerek sıcak su temin edilebilir. Baca gazındaki kayıp enerjinin sistemde yeniden kullanılması; kazan verimini artıracağı gibi yakıt tasarrufu sağlayacak ve bu enerji mahal ısıtmasında ve sıcak su temininde kullanılabilecektir. (Şekil 1) Sistem şemasından da anlaşılacağı üzere, ergitme kazanından çıkan hava, baca gazı ekonomizörüne girerek ısıl enerjisini ekonomizöre bırakarak sıcak su temin edilecektir. Sistem çalışma senaryosunda aşağıdaki hususlara dikkat edilmesi gereklidir:

  1. Ergitme fırınları normal çalışma modu dışında belirli aralıklarla “temizleme modunda” çalışmaktadırlar. Temizlik modunda olan fırınların baca gazları ekonomizörde kullanılmayacaktır. Ergitme fırınının hazır olup olmadığı sürekli olarak izlenmelidir.
  2. Baca gazı sıcaklığı sürekli olarak izlenecek ve bu sıcaklığın verimli ekonomizör bölgesinde olup olmadığına karar verilecektir.
  3. Ekonomizör hattındaki su sirkülasyonu sistem çalışması için kritik değere sahiptir. Susuz çalıştırma kesinlikle olmayacaktır. Susuz çalıştırma sistem güvenliği açısından çok büyük bir risk taşımaktadır.
  4. Hava hattı üzerindeki aspiratör de eş zamanlı olarak çalıştırılmalı ve hava hattı üzerindeki kritik basınç değerlerinin sağlandığından emin olunmalıdır. Aspiratörün maksimum çalışma sıcaklığı altında kalacak şekilde bir egzoz havası çıkışı sağlanmalıdır.
  5. Sistemdeki sıcaklıklar yüksek seviyelerde olduğundan (450°C) kritik noktalarda yapılacak sıcaklık ve basınç ölçümleri için uygun sensör seçimleri yapılmalıdır.

Yukarıda belirtilen kritik adımlar, güvenli bir şekilde sıcak su üretimi için büyük öneme sahiptir. Bundan sonraki aşamalar normal bina uygulamalarında yapılan basit bir eşanjör kontrolünden öteye geçmeyecektir. Eşanjör primer tarafında istenilen su sıcaklık değerinin sağlanamaması durumunda ikinci ergitme fırını yukarıda belirtilen kritik adımların aynı şekilde gözden geçirilmesi sonrasında devreye alınabilir. Detaylı ve kritik aşamaları olan bu sistem Automated Logic Bina Otomasyon ürünlerinin tercih edilmesiyle kolayca gerçekleştirilebilecektir. Şekil 1’de gösterilen akış şeması; açık, net ve doğru anlaşılabilir şekilde animasyonlarla desteklenmiş olarak ilgili skada sisteminde gösterilmelidir. Automated Logic WebCTRL yazılımının çok gelişmiş grafikleri sayesinde bu durum kolayca sağlanacaktır.

Endüstriyel Isı Geri Kazanımı Sistemlerinde Automated Logic Çözümleri

Şekil 1. Örnek akış şeması

Aşağıda örnek bir baca gazı ekonomizör sistem grafiği görülmektedir. Web-tabanlı bir sistem olan Automated Logic WebCTRL yazılımı ile birlikte merkezi kumanda odası dışında uzaktan erişim de sağlanacaktır. Kullanıcı sayısı ve lisansı sınırsız olan bu sistem her türlü veri tabanı (PostgeSQL, MySQL, Derby vb) ile çalışma özelliği sayesinde geriye dönük yüksek boyutlarda veriler saklanabilecektir. Bu veriler sayesinde binanın enerji performansı ölçülebilecek ve çeşitli raporlar hazırlanabilecektir. Baca gazı ekonomizör ısı geri kazanım sisteminde, birtakım değerler kritik öneme sahip olup, yetkili kişiler tarafından değiştirilmesi gerekmektedir. Automated Logic WebCTRL yazılımı ile çeşitli kullanıcı yetkilendirilmeleri yapılabilir, sınırsız kullanıcı özelliği sayesinde istenilen sayıda ve istenilen yetkilerde kullanıcılar yaratılabilir. Gelişmiş alarm yönetimine sahip Automated Logic Webctrl yazılımı ile sistemde oluşan alarmlar yetkili kişilere mail ile bilgilendirme olanağına imkân tanır.

Endüstriyel Isı Geri Kazanımı Sistemlerinde Automated Logic Çözümleri

Şekil 2. Örnek baca gazı ekonomizörü sistem grafiği