 |
|
BUHAR ŞARTLANDIRMA PROSESİNDE BASINÇ KOMPANSASYONUNUN ÖNEMİ Hazırlayan: Nuri Ceylan / Makine Mühendisi Pien Process / www.pienpro.com Bu makalemde kızgın buharı şartlandırırken buhar basıncındaki değişimlerin sıcaklık kontrolü üzerindeki etkileri ve olası riskler anlatılmaktadır. Kızgın buhar üretimi ve kullanımı için dilerseniz ayrı bir makalemi inceleyebilirsiniz. (https://www.pienpro.com/kizgin_buhar_ve_buhar_sartlandirma.asp) Bulunduğu basınca karşılık gelen doymuş buhar sıcaklığından daha yüksek sıcaklığa sahip buhara “Kızgın Buhar” denir. Kızgın buhar üreten tesisler, buharı şartlandırarak tesis içerisinde farklı proseslerde değerlendirebilirler. Isıtma proseslerinde kızgın buharı direkt olarak kullanmak doğru bir uygulama değildir. Bir ısı değiştirici doymuş buhar özelliklerine göre tasarlanıp, kızgın buhar ile çalıştırılırsa ısıl kapasite ve verim düşer, ısıtma süreleri uzar. Kızgın buhar ısı değiştiriciye girdiğinde belli bir ısı transfer yüzey alanı kızgın buharı doymuş buhar fazına geçirmek için kullanılmış olur ve bu yüzeylerden hesaplanandan çok daha düşük bir ısı transferi gerçekleşir. Bu nedenle kızgın buharın basıncı proses ihtiyacından yüksekse öncelikle basıncı düşürülür, sonrasında buhar şartlandırıcı(desuperheater) üniteleri kullanılarak sıcaklığı doymuş buhar sıcaklığına yaklaştırılır. Basınç düşürme ihtiyacı olmayan uygulamalarda direkt soğutma prosesi tasarlanır. 
Sistemde takılacak olan sıcaklık sensörü (PT100, vb.) sadece sıcaklığı algılar. Boru içerisinden geçen akışkanın buhar mı? yoksa su mu? olduğunu yani faz durumunu ölçemez. Bu nedenle doymuş buhar sıcaklığında veya ona çok yakın değerlerde şartlandırma yapmaya çalışmak ciddi riskler doğurur. Buhar şartlandırılması yapılırken tavsiye edilen ideal hedef sıcaklık, şartlandırılan buhar basıncına tekabül eden doymuş buhar sıcaklığının en az 7 oC üzerinde kalınmasıdır. Yüksek sıcaklık ve debiler söz konusu olduğunda bu farkın 40 oC ye kadar çıkartılması olasıdır. Burada temel amaç, ölçme ve kontrol cihazlarındaki olası hassasiyet sapmalarından dolayı sisteme gereğinden fazla su basılmasının engellenmesidir. Sisteme ihtiyaçtan fazla su püskürtülmesi, koç darbesi ve termal şokları tetikleyerek ciddi hasarlara sebep olabilmektedir. Proses şartlarında, özellikle buhar basıncının artması söz konusu ise, kontrol cihazı veya yazılımında gerekli eklemeler yapılmamış olursa hedef sıcaklık doymuş buhar sıcaklığına tavsiye edilenden daha çok yaklaşır ve hatta set edilmiş hedef sıcaklık ilgili basınçtaki doymuş buhar sıcaklığının altında bile kalabilir. Böyle bir durumda sıcaklık kontrol vanası -kendisine gelen sinyale bağlı olarak çalıştığından- ihtiyaçtan çok daha fazla bir açıklıkta (çoğu zaman %100) çalışarak çok daha yüksek debide suyu kızgın buhar içerisine püskürtür. Bu durum çok ciddi hasarlara sebep olacak termal ve hidrolik şokları tetikler. Örnekleme; 10 ton/h debide, 35 bar mutlak basınçta, 380 oC sıcaklığa sahip kızgın buharımızın önce basıncını 7 bar mutlak basınca düşürmek, akabinde de içerisine 90 oC sıcaklıktaki kondesi püskürterek sıcaklığını 172 oC’ye düşürecek bir şartlandırma prosesi yapmak istiyoruz. Tesisimizde bazı günlerde şartlandırılmış buhar basıncının 9 bar mutlak olması üretim müdürlüğü tarafından talep edilmektedir. İlk çalışmada hedef sıcaklık 7 bar mutlak basınca göre ayarlanmış ve 172 oC’ye set edilmiştir. Basınç değişimi yaşanıp, buhar basıncı 9 bar mutlak basınca çıktığında sıcaklık kontrol donanımı bu değişime tepki verecek kabiliyette değilse ve manuel olarak basınç yükseldiğinde hedef sıcaklık set değeri operatör tarafından yükseltilmez ise aşağıdaki gibi bir sonuç ortaya çıkar. Durum 1 10 ton/h, 35 bar abs @ 380 oC, ----> 7 bar abs 356 oC --> 7 bar abs 172 oC ( 90 oC kondens ile) Püskürtme suyu debisi yaklaşık 1.650 kg/h olarak hesaplanır. 
Durum 2 10 ton/h, 35 bar abs @ 380 oC, ----> 9 bar abs 358 oC --> 9 bar abs 172 oC “Çalışma basıncı yükseldi ama şartlandırılmış buhar için hedef sıcaklık güncellenmedi.” !!! Mevcut sıcaklık set değeri ilgili basınçtaki doymuş buhar sıcaklığının altında kalmıştır.!!! Püskürtme suyu debi hesabı artık anlamsız hale gelir. Püskürtme suyu debisi buhar debisinden bağımsız hale gelmiştir. Kontrol vanası kendini %100 açacak, su basıncı, kontrol vanasının Kv değeri ve desuperheater orifis tasarımına bağlı olarak sisteme ihtiyaçtan çok daha fazla su basılacaktır. 
Çözüm;Şartlandırılmış buhar basıncı değişiyorsa, kontrol cihazı veya otomasyon panosundan sıcaklık set değeri değiştirilmelidir. Eğer bu kontrol çalışan personel sorumluluğuna bırakılmak istenmiyor ise şartlandırılmış buhar basıncını sürekli ölçerek, basınç değerine entegre bir şekilde sıcaklık set değerinin otomatik olarak değiştiği bir otomasyon sağlanmalıdır. Sonuç olarak bir şartlandırma istasyonunda özellikle buhar basıncının yükselmesi durumunda, hedef sıcaklık set değerinin yeni şartlara uygun hale getirilmesi gerekmektedir. Bu manuel olarak bir operatör sayesinde, otomatik olarak kullanılacak kontrol cihazı veya yazılım sayesinde gerçekleştirilebilir. Aksi durumda sisteme fazla su basılması riski oluşacaktır ki bu da hidrolik ve termal şoklar yaşanmasına sebep olacaktır. Yazar notu: Bu makale endüstriyel işletmelerde yaşanan problemleri ve çözümlerini paylaşmak amacı ile hazırlanmıştır. Akademik bir çalışma değildir. |
 |
Pien Process& Engineering - Head Office Adres : Atalar Mh. Uğurlu Sk. Kaya Kardeşler Apt. No:2 / 2D 34862 Kartal İstanbul Telefon : +90 216 627 09 97 Mobile 1 : +90 532 320 78 80 Mobile 2 : +90 541 647 22 53 E-mail : pien@pienpro.com |
Copyright © 2020 PienProcess Engineered Efficiency  |