Buhar Sistemlerinde Enerji Verimliliği

Giriş

Buhar; gıda, tekstil, kimya, ilaç, kâğıt, lastik, otomotiv, metal, içecek ve petrokimya gibi birçok endüstride kullanılan temel ısı taşıyıcılarından biridir.

Yüksek enerji yoğunluğu, kolay taşınabilmesi, sıcaklık kontrolüne uygunluğu ve proseslere yüksek miktarda ısı aktarabilmesi nedeniyle buhar sistemleri endüstriyel üretimde yaygın olarak tercih edilir.

Ancak buhar üretimi sırasında kullanılan yakıtın tamamı prosese yararlı enerji olarak aktarılamaz. Enerji kayıpları aşağıdaki aşamalarda oluşabilir:

• Yakıtın kazan içerisinde yakılması
• Baca gazının atmosfere atılması
• Besi suyunun hazırlanması
• Buharın boru hatlarında taşınması
• Basınç düşürme işlemleri
• Buhar kapanlarının çalışması
• Proses ekipmanlarında ısı transferi
• Kondensin tahliyesi
• Kondensin geri kazanılmaması
• Flaş buharın atmosfere bırakılması
• Blöf suyunun kaybedilmesi
• Yetersiz izolasyon
• Buhar kaçakları

Bu nedenle buhar sistemlerinde enerji verimliliği yalnızca kazanın yanma veriminin artırılmasıyla sınırlı değildir. Kazan dairesinden son kullanıcıya, kondens dönüş hattından su hazırlama sistemine kadar tüm buhar çevriminin birlikte incelenmesi gerekir.

İyi yönetilen bir buhar tesisinde:

• Yakıt tüketimi azalır
• Su tüketimi düşer
• Kimyasal tüketimi azalır
• Atık su miktarı düşer
• Proses sıcaklığı daha kararlı hale gelir
• Buhar kalitesi yükselir
• Ekipman ömrü uzar
• Karbon emisyonları azalır
• Üretim güvenilirliği artar

Buhar sistemlerinde enerji verimliliğinin temel hedefi, birim ürün başına kullanılan buhar ve yakıt miktarını azaltırken proses gereksinimlerini eksiksiz karşılamaktır.

Üretim Süreci

Endüstriyel bir buhar sisteminin temel enerji akışı aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Yakıt ve Yanma Havası
↓
Buhar Kazanı
↓
Buhar Kolektörü
↓
Ana Dağıtım Hattı
↓
Basınç Düşürme İstasyonları
↓
Proses Ekipmanları
↓
Buhar Kapanları
↓
Kondens Toplama Sistemi
↓
Kondens Tankı
↓
Degazör / Besi Suyu Tankı
↓
Besi Suyu Pompası
↓
Buhar Kazanı

Flaş buhar geri kazanımı bulunan sistemlerde:

Yüksek Basınçlı Kondens
↓
Flaş Tankı
↓
Flaş Buhar
↓
Düşük Basınçlı Buhar Kullanıcıları

Blöf ısı geri kazanımı bulunan sistemlerde:

Kazan Blöfü
↓
Flaş Tankı
↓
Flaş Buhar Geri Kazanımı
↓
Blöf Isı Eşanjörü
↓
Taze Su veya Besi Suyu Ön Isıtması

Buhar sistemi temelde beş ana bölümden oluşur:

1. Buhar üretimi
2. Buhar dağıtımı
3. Proses kullanımı
4. Kondens tahliyesi
5. Kondens ve ısı geri kazanımı

Bu bölümlerin herhangi birindeki verimsizlik, toplam sistem performansını doğrudan etkiler.

Enerjinin En Yoğun Kullanıldığı Sistemler

Buhar tesislerinde enerji tüketiminin yoğunlaştığı başlıca sistemler şunlardır:

• Buhar kazanları
• Brülörler
• Yakıt hazırlama sistemleri
• Yanma havası fanları
• Baca gazı fanları
• Besi suyu pompaları
• Degazörler
• Su hazırlama sistemleri
• Buhar dağıtım hatları
• Basınç düşürme istasyonları
• Proses eşanjörleri
• Kurutucular
• Otoklavlar
• Reaktörler
• Evaporatörler
• Pişirme sistemleri
• Boyama makineleri
• Presler
• Serpantinler
• Buhar kapanları
• Kondens pompaları
• Kondens toplama tankları
• Flaş buhar sistemleri
• Kazan blöf sistemleri

Buhar Kazanları

Buhar kazanı, yakıt enerjisinin suya aktarılarak buhara dönüştürüldüğü temel ekipmandır.

Kazan performansı aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

• Yakıt türü
• Brülör ayarı
• Hava fazlalık katsayısı
• Baca gazı sıcaklığı
• Kazan yükü
• Isıtma yüzeylerinin temizliği
• Besi suyu sıcaklığı
• Blöf oranı
• Kazan izolasyonu
• Brülör modülasyon kabiliyeti
• Yanma kontrol sistemi

Buhar Dağıtım Hatları

Buharın kazandan prosese taşındığı hatlarda aşağıdaki kayıplar oluşabilir:

• Isı kaybı
• Basınç kaybı
• Buhar kaçağı
• Kondens birikmesi
• Su darbesi
• Yanlış boru çapı
• Yetersiz drenaj
• Hasarlı izolasyon
• Hatalı hat eğimi

Proses Kullanıcıları

Buhar tüketiminin gerçekleştiği başlıca proses ekipmanları şunlardır:

• Isı eşanjörleri
• Pişirme kazanları
• Kurutma silindirleri
• Reaktör ceketleri
• Otoklavlar
• Tekstil boyama makineleri
• Buharlı presler
• Evaporatörler
• Pastörizasyon sistemleri
• Sterilizasyon sistemleri
• HVAC ısıtma bataryaları
• Nemlendirme sistemleri

Kondens Sistemi

Buharın prosese ısı bırakmasıyla oluşan sıcak kondens önemli miktarda enerji içerir.

Kondensin geri kazanılmasıyla:

• Besi suyu sıcaklığı yükselir
• Yakıt tüketimi azalır
• Su tüketimi düşer
• Kimyasal tüketimi azalır
• Blöf ihtiyacı düşebilir
• Kazan termal şoku azalır

En Sık Karşılaşılan Enerji Kayıpları

Buhar sistemi enerji etütlerinde en sık karşılaşılan problemler şunlardır:

• Yüksek baca gazı sıcaklığı
• Aşırı yanma havası
• Yetersiz yanma havası
• Brülör ayarlarının bozuk olması
• Kazanın düşük yükte çalışması
• Sık devreye girip çıkan brülör
• Kazan yüzeylerinde kurum birikmesi
• Su tarafında kireçlenme
• Yüksek blöf oranı
• Blöf ısısının geri kazanılmaması
• Besi suyu sıcaklığının düşük olması
• Kondens dönüş oranının düşük olması
• Kondensin drenaja verilmesi
• Flaş buharın atmosfere bırakılması
• Hasarlı veya eksik izolasyon
• Buhar kaçakları
• Arızalı buhar kapanları
• Açık kalan bypass vanaları
• Yanlış seçilmiş buhar kapanları
• Buhar hatlarında kondens birikmesi
• Su darbesi
• Basıncın gereğinden yüksek tutulması
• Buhar hattı çapının yanlış seçilmesi
• Proses dışı saatlerde hatların basınç altında tutulması
• Yanlış basınç düşürme yöntemi
• Proses eşanjörlerinde kirlenme
• Kondens hatlarında karşı basınç
• Kapan çıkışlarının ortak hatta hatalı bağlanması
• Hava tahliyesinin yetersiz olması
• Buhar kalitesinin düşük olması
• Islak buhar
• Kazanların yanlış sırayla devreye alınması
• Oksijen trim kontrolünün bulunmaması
• Yüksek buhar üretim basıncı
• Kaçakların sistematik olarak izlenmemesi
• Buhar tüketiminin bölüm veya proses bazında ölçülmemesi

Buhar Kaçakları

Buhar kaçakları yalnızca enerji kaybına değil, aynı zamanda:

• İş güvenliği riskine
• Nem ve korozyona
• Gürültüye
• Ortam sıcaklığının yükselmesine
• Su tüketiminin artmasına
• Kazan yükünün yükselmesine

neden olur.

Kaçak kaybı aşağıdaki faktörlere bağlıdır:

• Delik çapı
• Buhar basıncı
• Buhar sıcaklığı
• Yıllık çalışma saati
• Buhar üretim maliyeti

Küçük çaplı ve sürekli bir kaçak, yıllık bazda önemli yakıt kaybına dönüşebilir.

Arızalı Buhar Kapanları

Buhar kapanlarının temel görevi:

• Kondensi tahliye etmek
• Havayı ve yoğuşmayan gazları uzaklaştırmak
• Canlı buharın kaçışını önlemektir

Arızalı bir kapan iki temel durumda çalışabilir:

Açık Arıza

Canlı buhar kondens hattına geçer ve doğrudan enerji kaybı oluşur.

Kapalı Arıza

Kondens tahliye edilemez. Bu durumda:

• Isı transferi düşer
• Proses süresi uzar
• Su darbesi oluşabilir
• Korozyon artabilir
• Ürün kalitesi bozulabilir

Islak Buhar

Buhar hattında sıvı su bulunması, buhar kalitesini düşürür.

Islak buharın sonuçları:

• Daha düşük ısı taşıma kapasitesi
• Düzensiz proses sıcaklığı
• Erozyon
• Su darbesi
• Kapan yükünün artması
• Proses kalitesinin bozulması

Islak buharın başlıca nedenleri:

• Kazandan su sürüklenmesi
• Buhar hattında yetersiz drenaj
• Düşük buhar hızı kontrolü
• Hasarlı izolasyon
• Separatör bulunmaması
• Kazan su seviyesinin yanlış kontrolü

ENERVIS Enerji Etüdü Yaklaşımı

ENERVIS, buhar sistemlerinde enerji etüdünü kazan dairesiyle sınırlı tutmaz. Tüm buhar çevrimi üretimden son kullanıcıya ve kondens dönüşüne kadar incelenir.

Ön Veri Toplama

Aşağıdaki bilgiler değerlendirilir:

• Kazan marka ve modelleri
• Kazan kapasiteleri
• Tasarım basınçları
• İşletme basınçları
• Yakıt türleri
• Yakıt tüketimleri
• Buhar üretim miktarları
• Besi suyu sıcaklığı
• Kondens dönüş oranı
• Blöf oranı
• Baca gazı analizleri
• Kazan çalışma saatleri
• Brülör çalışma süreleri
• Üretim miktarı
• Proses bazlı buhar tüketimleri
• Su hazırlama verileri
• Kimyasal tüketimleri
• Bakım kayıtları
• Buhar kapanı envanteri
• İzolasyon durumu
• Arıza geçmişi

Sistem Sınırının Belirlenmesi

Enerji analizi için ölçüm sınırları net olarak tanımlanır:

• Yakıt girişi
• Kazan çıkış buharı
• Ana buhar kolektörü
• Proses buhar tüketimi
• Kondens dönüşü
• Blöf kaybı
• Flaş buhar kullanımı
• Besi suyu sistemi
• Yardımcı elektrik tüketimleri

Buhar Dengesi

Tesisin buhar dengesi yaklaşık olarak aşağıdaki şekilde oluşturulur:

Toplam Buhar Üretimi =
Proses Buhar Tüketimi
+ Hat Kayıpları
+ Kaçaklar
+ Flaş Buhar Kayıpları
+ Kondens Kayıpları
+ Ölçüm Farkları

Buhar dengesi, görünmeyen kayıpların ve ölçülmeyen tüketimlerin belirlenmesinde önemli bir araçtır.

Enerji Dengesi

Enerji dengesi şu ana başlıkları içerir:

Yakıt Enerjisi
=
Yararlı Buhar Enerjisi
+
Baca Gazı Kaybı
+
Blöf Kaybı
+
Yüzey Isı Kaybı
+
Yanma Kaybı
+
Dağıtım Kaybı
+
Kondens ve Flaş Buhar Kaybı

Tasarruf Fırsatlarının Belirlenmesi

Başlıca iyileştirme alanları:

• Brülör optimizasyonu
• Oksijen trim kontrolü
• Ekonomizer
• Hava ön ısıtıcı
• Besi suyu sıcaklığının artırılması
• Kondens geri kazanımı
• Flaş buhar geri kazanımı
• Blöf ısı geri kazanımı
• Otomatik blöf kontrolü
• Buhar basıncı optimizasyonu
• Kapan bakım programı
• Kaçakların giderilmesi
• İzolasyon iyileştirmesi
• Proses eşanjörü temizliği
• Kazan sıralama optimizasyonu
• Buhar akış ölçümü
• SCADA tabanlı sürekli izleme

Ölçüm ve Veri Analizi

Buhar sistemlerinde enerji performansı, eş zamanlı yakıt, buhar, su, sıcaklık, basınç ve baca gazı ölçümleriyle belirlenmelidir.

Yakıt Ölçümleri

• Doğalgaz debisi
• Fuel-oil tüketimi
• LPG tüketimi
• Kömür tüketimi
• Biyokütle tüketimi
• Yakıt alt ısıl değeri
• Yakıt üst ısıl değeri
• Yakıt sıcaklığı
• Yakıt basıncı

Buhar Ölçümleri

• Buhar debisi
• Buhar basıncı
• Buhar sıcaklığı
• Buhar kalitesi
• Hat basınç kaybı
• Proses bazlı tüketim
• Pik buhar talebi
• Saatlik ve günlük tüketim

Su Ölçümleri

• Besi suyu debisi
• Besi suyu sıcaklığı
• Kondens dönüş debisi
• Kondens sıcaklığı
• Takviye suyu debisi
• Blöf debisi
• Su iletkenliği
• Toplam çözünmüş katı madde
• pH
• Sertlik
• Çözünmüş oksijen

Baca Gazı Ölçümleri

• Oksijen
• Karbondioksit
• Karbonmonoksit
• Baca gazı sıcaklığı
• Ortam sıcaklığı
• Fazla hava oranı
• NOx
• SOx
• Yanma verimi

Elektriksel Ölçümler

• Brülör fanı gücü
• Baca fanı gücü
• Besi suyu pompası gücü
• Kondens pompası gücü
• Su hazırlama sistemi tüketimi
• Kazan dairesi toplam elektrik tüketimi

Kazan Verimi

Kazan verimi doğrudan ve dolaylı yöntemlerle hesaplanabilir.

Doğrudan Yöntem

Kazan Verimi =
Buhara Aktarılan Yararlı Enerji /
Yakıtla Giren Enerji

Daha ayrıntılı ifade:

Kazan Verimi =
Buhar Debisi ×
(Buhar Entalpisi – Besi Suyu Entalpisi)
/
Yakıt Debisi × Yakıt Alt Isıl Değeri

Dolaylı Yöntem

Dolaylı yöntemde başlıca kayıplar ayrı ayrı hesaplanır:

• Baca gazı kaybı
• Eksik yanma kaybı
• Yanmamış karbon kaybı
• Nem kaybı
• Radyasyon ve konveksiyon kaybı
• Blöf kaybı

Özgül Buhar Tüketimi

Özgül Buhar Tüketimi =
Toplam Buhar Tüketimi /
Üretilen Ürün Miktarı

Örnek göstergeler:

• kg buhar/kg ürün
• kg buhar/ton ürün
• kg buhar/m² kumaş
• kg buhar/parti
• kg buhar/üretim saati

Özgül Yakıt Tüketimi

Özgül Yakıt Tüketimi =
Toplam Yakıt Tüketimi /
Toplam Buhar Üretimi

Örnek:

• Sm³ doğalgaz/ton buhar
• kg fuel-oil/ton buhar
• kg biyokütle/ton buhar

Kondens Geri Dönüş Oranı

Kondens Geri Dönüş Oranı =
Geri Dönen Kondens Debisi /
Toplam Buhar Üretimi × 100

Kondens dönüş oranı arttıkça:

• Besi suyu sıcaklığı yükselir
• Yakıt tüketimi azalır
• Takviye suyu ihtiyacı düşer
• Kimyasal tüketim azalır

Blöf Oranı

Blöf Oranı =
Blöf Suyu Debisi /
Kazan Besi Suyu Debisi × 100

Blöf oranı gereğinden yüksekse sıcak su ve kimyasal kaybı artar. Gereğinden düşükse kazan içerisinde çözünmüş katı maddeler ve kireçlenme riski artabilir.

Süreç Bazlı İnceleme

Yanma Sistemi

Yanma sisteminde aşağıdaki parametreler değerlendirilir:

• Brülör modülasyon oranı
• Hava/yakıt oranı
• Oksijen seviyesi
• Karbonmonoksit
• Baca gazı sıcaklığı
• Yanma havası sıcaklığı
• Yakıt basıncı
• Alev kararlılığı
• Brülör açma-kapama sayısı
• Düşük yük performansı

Aşırı hava, yakıtın yanması için gerekli olandan fazla havanın kazana verilmesidir. Fazla hava arttığında ısıtılan ve bacadan atılan hava miktarı yükselir.

Ancak fazla havanın gereğinden fazla düşürülmesi:

• Eksik yanmaya
• Karbonmonoksit oluşumuna
• Kurumlanmaya
• Güvenlik risklerine

neden olabilir.

Bu nedenle optimum hava/yakıt oranı baca gazı analiziyle belirlenmelidir.

Kazan Isıtma Yüzeyleri

Kurum ve kireç tabakaları ısı transferini sınırlar.

Gaz Tarafı Kirlenmesi

• Baca gazı sıcaklığını yükseltir
• Kazan verimini düşürür
• Brülör yükünü artırır

Su Tarafı Kireçlenmesi

• Metal sıcaklığını yükseltir
• Yakıt tüketimini artırır
• Boru hasarı riskini artırır
• Isı transferini düşürür

Su kimyası ve periyodik temizlik programı enerji verimliliği açısından kritik öneme sahiptir.

Ekonomizer

Ekonomizer, sıcak baca gazını kullanarak kazan besi suyunu ön ısıtır.

Başlıca faydaları:

• Yakıt tüketimini azaltır
• Baca gazı sıcaklığını düşürür
• Kazan verimini yükseltir
• Besi suyu sıcaklığını artırır

Ekonomizer tasarımında:

• Yakıt türü
• Asit çiğ noktası
• Baca çekişi
• Korozyon riski
• Su debisi
• Kazan yük profili

dikkate alınmalıdır.

Degazör

Degazörün görevleri:

• Çözünmüş oksijeni azaltmak
• Karbondioksiti uzaklaştırmak
• Besi suyunu ısıtmak
• Kazanı korozyondan korumak

Degazör basıncı, sıcaklığı ve buhar tüketimi optimize edilmelidir.

Buhar Basıncı Optimizasyonu

Buhar basıncının gereğinden yüksek tutulması:

• Baca kayıplarını artırabilir
• Hat kaçaklarını büyütebilir
• Flaş buhar oluşumunu artırabilir
• Kazan yüzey kayıplarını yükseltebilir
• Kapan ve vana ömrünü azaltabilir

Ancak basınç düşürülürken:

• Proses sıcaklığı
• Buhar hattı kapasitesi
• Basınç kayıpları
• Son kullanıcı gereksinimleri
• Buhar kuruluğu

dikkate alınmalıdır.

Basınç Düşürme İstasyonları

Buhar basıncı genellikle basınç düşürücü vanalarla azaltılır.

Bazı uygulamalarda basınç düşürme vanası yerine buhar türbini veya mikro türbin kullanılarak elektrik üretimi değerlendirilebilir.

Bu çözüm için:

• Sürekli buhar debisi
• Yeterli basınç farkı
• Yıllık çalışma saati
• Düşük basınçlı buhar talebi

bulunmalıdır.

Buhar Dağıtımı

Dağıtım hatlarında incelenen başlıca noktalar:

• Boru çapları
• Buhar hızı
• Basınç kaybı
• Hat eğimi
• Drenaj cepleri
• Separatörler
• Hava tahliye noktaları
• İzolasyon
• Kompansatörler
• Kapan istasyonları
• Kaçaklar
• Su darbesi riski

Buhar Kapanı Yönetimi

Tesis genelinde kapan envanteri oluşturulmalıdır.

Her kapan için:

• Kimlik numarası
• Lokasyon
• Tip
• Çap
• Basınç
• Uygulama
• Test tarihi
• Test sonucu
• Arıza tipi
• Değişim tarihi

kayıt altına alınmalıdır.

Kapan test yöntemleri:

• Ultrasonik ölçüm
• Yüzey sıcaklığı ölçümü
• Termal kamera
• Görsel kontrol
• Akustik analiz

Tek bir yöntem yerine sıcaklık ve ultrasonik kontrolün birlikte kullanılması daha güvenilir sonuç verir.

Kondens Geri Kazanımı

Kondens, proses sonrasında oluşan yüksek sıcaklıklı ve düşük kimyasal içerikli sudur.

Kondens geri kazanımının yararları:

• Yakıt tasarrufu
• Su tasarrufu
• Kimyasal tasarrufu
• Atık su azalması
• Kazan kapasitesinin daha etkin kullanılması
• Termal şokun azalması
• Degazör buhar tüketiminin düşmesi

Kondensin geri döndürülemeyeceği durumlar:

• Yağ bulaşması
• Kimyasal kirlenme
• Ürün kontaminasyonu riski
• Yetersiz kalite kontrolü

Bu durumlarda kondens kalite sensörleri ve otomatik yönlendirme vanaları kullanılabilir.

Flaş Buhar Geri Kazanımı

Yüksek basınçlı sıcak kondens daha düşük basınca geçtiğinde bir bölümü yeniden buharlaşır. Buna flaş buhar denir.

Flaş buhar kullanım alanları:

• Düşük basınçlı ısıtma
• Degazör
• Sıcak su hazırlama
• Kurutma havası
• Düşük sıcaklıklı prosesler
• Besi suyu tankı

Flaş buharın atmosfere bırakılması hem enerji hem de su kaybıdır.

Blöf Isı Geri Kazanımı

Kazan blöfü yüksek sıcaklıkta ve basınçta enerji taşır.

Geri kazanım yöntemleri:

• Flaş buhar tankı
• Plakalı eşanjör
• Besi suyu ön ısıtması
• Takviye suyu ön ısıtması
• Kullanım suyu ısıtması

İzolasyon

İzolasyonsuz:

• Vanalar
• Flanşlar
• Separatörler
• Kollektörler
• Kondens tankları
• Buhar boruları

önemli yüzey ısı kayıplarına neden olabilir.

Sökülebilir izolasyon ceketleri özellikle bakım gerektiren vana, flanş ve ekipmanlarda etkili bir çözümdür.

SCADA ile Sürekli Enerji Yönetimi

Buhar sistemleri üretim yüküne göre sürekli değiştiğinden enerji performansının yalnızca aylık yakıt faturalarıyla yönetilmesi yeterli değildir.

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu üzerinden aşağıdaki veriler gerçek zamanlı olarak takip edilebilir:

• Toplam yakıt tüketimi
• Kazan bazlı yakıt tüketimi
• Toplam buhar üretimi
• Kazan bazlı buhar üretimi
• Buhar basıncı
• Buhar sıcaklığı
• Ana hat buhar debisi
• Bölüm bazlı buhar tüketimi
• Besi suyu debisi
• Besi suyu sıcaklığı
• Kondens dönüş debisi
• Kondens dönüş sıcaklığı
• Kondens geri dönüş oranı
• Takviye suyu tüketimi
• Blöf debisi
• Blöf oranı
• Baca gazı sıcaklığı
• Baca gazı oksijen oranı
• Kazan verimi
• Brülör yük oranı
• Brülör çalışma saati
• Brülör başlatma sayısı
• kg buhar/ürün
• Yakıt/ton buhar
• Buhar maliyeti
• Karbon emisyonu
• Alarm kayıtları
• Plansız duruş süreleri

Buhar Performans Panosu

AMPTICA üzerinde oluşturulabilecek tipik performans ekranı:

• Anlık toplam buhar üretimi
• Çalışan kazan sayısı
• Kazanların yük oranları
• Kazan bazlı verim
• Buhar üretim maliyeti
• Ton buhar başına yakıt tüketimi
• Proses bazlı buhar tüketimi
• Kondens geri dönüş oranı
• Blöf oranı
• Baca gazı kaybı
• Buhar basıncı kararlılığı
• Günlük baz yük
• Gece tüketimi
• Kaçak şüphesi
• Beklenen-gerçekleşen tüketim karşılaştırması

Otomatik Alarm Senaryoları

Aşağıdaki durumlarda alarm üretilebilir:

• Kazan verimi sınırın altına düştüğünde
• Baca gazı sıcaklığı yükseldiğinde
• Oksijen oranı hedef dışına çıktığında
• Karbonmonoksit arttığında
• Buhar basıncı dalgalandığında
• Kondens dönüş oranı düştüğünde
• Besi suyu sıcaklığı azaldığında
• Blöf oranı yükseldiğinde
• Gece veya duruş döneminde buhar tüketimi oluştuğunda
• Ton buhar başına yakıt tüketimi arttığında
• Buhar debisiyle üretim arasında uyumsuzluk oluştuğunda
• Bir kazan düşük yükte uzun süre çalıştığında
• Gereğinden fazla kazan devreye alındığında

SENSONIT Gateway Entegrasyonu

SENSONIT Gateway, buhar tesisindeki farklı cihaz ve kontrolörlerden veri toplayarak SCADA veya AMPTICA platformuna aktarabilir.

Desteklenen protokoller:

• Modbus RTU
• Modbus TCP
• MQTT
• OPC UA
• Profinet
• Ethernet/IP
• IEC 61850

Bağlanabilecek ekipmanlar:

• Kazan kontrol panoları
• Brülör kontrol sistemleri
• Yakıt sayaçları
• Buhar debimetreleri
• Su sayaçları
• Sıcaklık sensörleri
• Basınç sensörleri
• Baca gazı analizörleri
• İletkenlik sensörleri
• Frekans konvertörleri
• PLC sistemleri
• Enerji analizörleri
• Kondens tankı seviye kontrolörleri

Bu yapı, farklı yaş ve markadaki kazanların ortak bir enerji yönetim platformunda izlenmesine imkân sağlar.

ENERVIS Uygulama Yaklaşımı

ENERVIS buhar sistemi optimizasyon projeleri aşağıdaki aşamalarla yürütülür:

Kazan ve Buhar Sistemi Envanteri
↓
Yakıt ve Buhar Ölçümleri
↓
Baca Gazı Analizi
↓
Kazan Verim Hesabı
↓
Buhar Dağıtım Hattı İncelemesi
↓
Kaçak ve Kapan Taraması
↓
Kondens Dönüş Analizi
↓
Blöf ve Flaş Buhar Analizi
↓
Proses Bazlı Buhar Dengesi
↓
Tasarruf Senaryoları
↓
Yatırım ve ROI Analizi
↓
Uygulama
↓
Performans Doğrulaması
↓
AMPTICA ile Sürekli İzleme

Hızlı Kazanım Uygulamaları

• Buhar kaçaklarının giderilmesi
• Arızalı kapanların değiştirilmesi
• Açık bypass vanalarının kapatılması
• Brülör ayarlarının düzeltilmesi
• Baca gazı oksijen seviyesinin optimize edilmesi
• Buhar basıncının uygun seviyeye düşürülmesi
• Hasarlı izolasyonların yenilenmesi
• Proses dışı hatların kapatılması
• Kondens tankı taşmalarının giderilmesi
• Sensör kalibrasyonlarının yapılması

Orta Yatırım Gerektiren Uygulamalar

• Otomatik blöf kontrolü
• Blöf ısı geri kazanımı
• Flaş buhar sistemi
• Kondens pompa istasyonu
• Oksijen trim kontrolü
• Buhar debimetreleri
• Kapan izleme sistemi
• Sökülebilir izolasyon ceketleri
• Brülör modülasyon iyileştirmesi
• Ekonomizer uygulaması

Yüksek Yatırım Gerektiren Uygulamalar

• Yeni yüksek verimli kazan
• Kondenserli ekonomizer
• Buhar türbiniyle basınç düşürme
• Atık ısı kazanı
• Kojenerasyon sistemi
• Merkezi kondens geri kazanım sistemi
• Kazan dairesinin yeniden tasarlanması
• Yakıt dönüşüm projesi
• Elektrikli kazan veya ısı pompası entegrasyonu
• Termal enerji depolama

ENERVIS Saha Kontrol Listesi

Kazan

• Marka ve model
• Üretim yılı
• Nominal kapasite
• İşletme basıncı
• Buhar üretim debisi
• Yakıt türü
• Kazan yükü
• Baca gazı sıcaklığı
• Oksijen oranı
• Karbonmonoksit
• Yanma verimi
• Yüzey sıcaklıkları
• İzolasyon durumu
• Su seviyesi
• Kazan suyu kalitesi
• Blöf sistemi
• Emniyet ventilleri

Brülör

• Brülör tipi
• Modülasyon oranı
• Yakıt basıncı
• Yanma havası
• Fan gücü
• Hava/yakıt oranı
• Alev sensörü
• Ateşleme sistemi
• Başlatma sayısı
• Düşük yük kararlılığı

Besi Suyu Sistemi

• Besi suyu sıcaklığı
• Besi suyu debisi
• Degazör basıncı
• Degazör sıcaklığı
• Takviye suyu oranı
• Kondens oranı
• Besi suyu pompası
• Pompa kontrol yöntemi
• Seviye kontrolü
• Su kimyası

Buhar Dağıtım Hatları

• Hat çapı
• Hat basıncı
• Basınç kaybı
• Buhar hızı
• İzolasyon
• Hat eğimi
• Drenaj cepleri
• Separatörler
• Hava tahliyesi
• Kaçaklar
• Su darbesi
• Kompansatörler

Buhar Kapanları

• Kapan tipi
• Kapan kapasitesi
• Giriş basıncı
• Çıkış basıncı
• Montaj yönü
• Filtre durumu
• Bypass vanası
• Ultrasonik test
• Sıcaklık testi
• Arıza durumu
• Son bakım tarihi

Kondens Sistemi

• Kondens sıcaklığı
• Kondens debisi
• Geri dönüş oranı
• Tank seviyesi
• Taşma
• Flaş buhar çıkışı
• Pompa kapasitesi
• Karşı basınç
• Korozyon
• Kontaminasyon riski
• Kalite ölçümü

Ölçüm ve Otomasyon

• Yakıt sayacı
• Buhar debimetresi
• Su sayacı
• Kondens debimetresi
• Basınç sensörleri
• Sıcaklık sensörleri
• Baca gazı analizörü
• İletkenlik sensörü
• PLC
• SCADA
• AMPTICA
• SENSONIT Gateway
• Trend kayıtları
• Alarm geçmişi
• Veri arşivleme

Örnek İncelenen Sistemler

ENERVIS kapsamında incelenebilecek buhar uygulamaları:

• Tekstil boyahaneleri
• Gıda üretim tesisleri
• Süt ve süt ürünleri tesisleri
• İçecek fabrikaları
• Şeker fabrikaları
• İlaç üretim tesisleri
• Kimya fabrikaları
• Kâğıt ve selüloz tesisleri
• Kauçuk üretim tesisleri
• Lastik fabrikaları
• Hastaneler
• Çamaşırhaneler
• Oteller
• Sterilizasyon tesisleri
• Otomotiv fabrikaları
• Metal yüzey işlem tesisleri
• Ahşap ve MDF fabrikaları
• Yem fabrikaları
• Yağ üretim tesisleri
• Petrokimya tesisleri
• Rafineriler
• Seramik fabrikaları
• Ambalaj tesisleri

Örnek Buhar Dengesi Yaklaşımı

Bir tesiste:

• Toplam buhar üretimi: 10 ton/saat
• Ölçülen proses tüketimi: 7,5 ton/saat
• Geri dönen kondens eşdeğeri: 5 ton/saat
• Tahmini dağıtım ve kaçak kaybı: 1 ton/saat
• Ölçülemeyen fark: 1,5 ton/saat

ise ölçülemeyen farkın nedenleri araştırılmalıdır.

Olası nedenler:

• Kalibre edilmemiş debimetreler
• Arızalı kapanlar
• Açık bypass hatları
• Ölçülmeyen kullanıcılar
• Flaş buhar kaybı
• Kondens tankı havalık kayıpları
• Buhar kaçağı

Örnek Kondens İyileştirmesi

Bir tesiste kondens dönüş oranının %35’ten %70’e yükseltilmesi:

• Takviye suyu ihtiyacını azaltabilir
• Besi suyu sıcaklığını artırabilir
• Degazör buhar ihtiyacını düşürebilir
• Kimyasal tüketimini azaltabilir
• Kazan yakıt tüketimini düşürebilir

Gerçek tasarruf, kondens debisi, sıcaklığı, yakıt maliyeti ve yıllık çalışma süresine göre hesaplanmalıdır.

Yatırım Değerlendirmesi (ROI)

Buhar sistemi projelerinde yatırım değerlendirmesi enerji, su, kimyasal ve bakım tasarruflarını birlikte içermelidir.

Temel Hesaplamalar

Yıllık Yakıt Tasarrufu =
Mevcut Yakıt Tüketimi –
İyileştirme Sonrası Yakıt Tüketimi

Yıllık Su Tasarrufu =
Mevcut Takviye Suyu –
İyileştirme Sonrası Takviye Suyu

Yıllık Net Tasarruf =
Yakıt Tasarrufu
+ Su Tasarrufu
+ Kimyasal Tasarrufu
+ Atık Su Tasarrufu
+ Bakım Tasarrufu

Basit Geri Ödeme Süresi =
Toplam Yatırım /
Yıllık Net Tasarruf

Değerlendirilen Yatırım Maliyetleri

• Ekipman maliyeti
• Borulama maliyeti
• İzolasyon maliyeti
• Otomasyon maliyeti
• Ölçüm cihazları
• Montaj
• Projelendirme
• Duruş maliyeti
• Devreye alma
• Eğitim
• Bakım

Değerlendirilen Kazançlar

• Yakıt tasarrufu
• Elektrik tasarrufu
• Su tasarrufu
• Kimyasal tasarrufu
• Atık su maliyeti azalması
• Karbon emisyonu azalması
• Bakım maliyeti düşüşü
• Üretim süresi azalması
• Proses kararlılığının artması
• Ekipman ömrünün uzaması

Tipik Tasarruf Potansiyelleri

Tasarruf oranları aynı projede doğrudan toplanmamalıdır. Bazı uygulamalar birbirinin tasarruf tabanını etkileyebilir.

Sonuç

Buhar sistemlerinde enerji verimliliği, yalnızca kazan veriminin yükseltilmesi değil; üretim, dağıtım, proses kullanımı, kondens tahliyesi ve geri kazanım aşamalarının birlikte optimize edilmesidir.

En önemli iyileştirme alanları şunlardır:

• Yanma havasının optimize edilmesi
• Baca gazı kayıplarının azaltılması
• Kazan yüklerinin doğru paylaşılması
• Buhar basıncının proses ihtiyacına göre belirlenmesi
• Buhar kaçaklarının giderilmesi
• Buhar kapanlarının düzenli test edilmesi
• İzolasyon kayıplarının azaltılması
• Kondensin mümkün olan en yüksek oranda geri kazanılması
• Flaş buharın değerlendirilmesi
• Blöf enerjisinin geri kazanılması
• Proses bazlı buhar tüketiminin ölçülmesi
• Performansın SCADA ile sürekli izlenmesi

Buhar sistemi optimizasyonu, birçok tesiste yalnızca enerji maliyetini değil; su, kimyasal, bakım ve üretim maliyetlerini de azaltabilecek bütünleşik bir verimlilik alanıdır.

Neden ENERVIS?

ENERVIS, buhar sistemlerini yalnızca kazan dairesinden ibaret görmez. Yakıt girişinden proses kullanımına, kondens dönüşünden blöf ısı geri kazanımına kadar tüm çevrimi birlikte değerlendirir.

ENERVIS yaklaşımında:

• Yakıt tüketimi ölçülür
• Buhar üretimi doğrulanır
• Kazan verimi hesaplanır
• Baca gazı analizi yapılır
• Buhar dengesi oluşturulur
• Kaçak ve kapan taraması gerçekleştirilir
• Kondens dönüş oranı belirlenir
• Blöf ve flaş buhar kayıpları analiz edilir
• Proses bazlı tüketimler karşılaştırılır
• Yatırım fırsatları geri ödeme sürelerine göre sıralanır
• Uygulama sonrası tasarruf doğrulanır

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu, buhar üretimi ve tüketimine ait KPI’ların sürekli izlenmesini sağlar.

SENSONIT Gateway, farklı marka kazanlar, brülörler, sayaçlar, analizörler ve PLC sistemlerinden gelen verileri merkezi SCADA ve AMPTICA altyapısına aktarır.

Bu sayede buhar sistemi enerji yönetimi tek seferlik bir etüt olmaktan çıkarak sürekli iyileştirilen, ölçülebilir bir performans sürecine dönüşür.

İlgili Sayfalar

• Yanma Verimliliği Analizi
• Atık Isı Geri Kazanımı
• Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliği
• Pompa Sistemlerinde Enerji Verimliliği
• Frekans Konvertörleri ile Enerji Tasarrufu
• Enerji Etüdü Nedir?
• SCADA Nedir?
• Endüstriyel Veri Toplama
• Uzaktan İzleme Sistemleri
• AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu
• SENSONIT Gateway

ENERVIS Mühendislik Önerisi

Buhar sistemi optimizasyonuna başlamadan önce yalnızca kazan verimine odaklanılmamalıdır. Yüksek verimli çalışan bir kazan, dağıtım kaçakları, arızalı kapanlar ve düşük kondens dönüş oranı nedeniyle tesis genelinde verimsiz bir sisteme hizmet ediyor olabilir.

İlk aşamada aşağıdaki beş gösterge birlikte incelenmelidir:

1. Ton buhar başına yakıt tüketimi
2. Proses bazlı özgül buhar tüketimi
3. Kondens geri dönüş oranı
4. Baca gazı sıcaklığı ve oksijen oranı
5. Buhar kapanı arıza oranı

Öncelikle düşük maliyetli işletme iyileştirmeleri uygulanmalı; ekonomizer, merkezi kondens sistemi veya yeni kazan gibi yüksek yatırımlar ise gerçek buhar yük profili ve yıllık çalışma koşulları belirlendikten sonra değerlendirilmelidir.

Kazan kapasitesi seçilirken yalnızca maksimum anlık talep dikkate alınmamalı; baz yük, pik yük, mevsimsel değişimler ve yedeklilik ihtiyacı birlikte değerlendirilmelidir.

ENERVIS Teknik Notu

Buhar sistemlerinde sürekli izlenmesi önerilen temel KPI’lar:

• Toplam buhar üretimi
• Kazan bazlı buhar üretimi
• Toplam yakıt tüketimi
• Kazan bazlı yakıt tüketimi
• Ton buhar başına yakıt tüketimi
• Kazan verimi
• Baca gazı sıcaklığı
• Baca gazı oksijen oranı
• Karbonmonoksit seviyesi
• Buhar basıncı
• Buhar sıcaklığı
• Besi suyu sıcaklığı
• Besi suyu debisi
• Kondens dönüş debisi
• Kondens dönüş sıcaklığı
• Kondens geri dönüş oranı
• Takviye suyu tüketimi
• Blöf debisi
• Blöf oranı
• Buhar kapanı arıza oranı
• Buhar kaçağı sayısı
• kg buhar/kg ürün
• kg buhar/ton ürün
• Buhar maliyeti/ton
• Kazan yük oranı
• Brülör çalışma saati
• Brülör başlatma sayısı
• Alarm sayısı
• Plansız duruş süresi
• Karbon emisyonu

Verilerin mümkünse 1–15 dakikalık aralıklarla kaydedilmesi; saatlik, vardiyalık, günlük ve üretim reçetesi bazında analiz edilmesi önerilir.

ENERVIS Güvenlik Notu

Buhar sistemleri yüksek sıcaklık ve basınç altında çalıştığı için enerji etüdü, bakım ve ölçüm faaliyetleri ciddi güvenlik riskleri içerir.

Başlıca riskler:

• Yüksek basınçlı buhar
• Sıcak yüzeyler
• Buhar yanıkları
• Basınçlı kondens
• Su darbesi
• Boru ve vana arızaları
• Yakıt gazı kaçakları
• Yanma ve patlama riski
• Kazan dairesinde karbonmonoksit
• Döner fan ve pompa ekipmanları
• Kimyasal su şartlandırma maddeleri
• Elektrik panoları
• Kapalı alanlar
• Yüksekten çalışma

Buhar hatlarına veya kapanlara müdahale edilmeden önce sistem basıncı düşürülmeli, ilgili hat izole edilmeli ve sıcaklığın güvenli seviyeye inmesi beklenmelidir.

Kilitleme/etiketleme prosedürleri uygulanmalı, vanaların sızdırmazlığı doğrulanmalı ve hat içerisinde hapsolmuş basınç ihtimali dikkate alınmalıdır.

Buhar kaçakları elle aranmaz. Görülmeyen yüksek basınçlı buhar jetleri ciddi yaralanmalara neden olabilir. Kaçak tespiti uygun ultrasonik ve termal ölçüm ekipmanlarıyla yapılmalıdır.

Kazan brülörlerine yalnızca yetkili personel müdahale etmeli; yakıt hattı, alev denetimi, havalandırma ve gaz algılama sistemleri düzenli olarak test edilmelidir.