Kâğıt Sanayiinde Contalı Plakalı Eşanjör ve Geniş Kanallı Plaka

Özet: Kâğıt fabrikası, sanayinin en yoğun ısı geri kazanım sahalarından biridir: makineye giren suyun neredeyse tamamı ısıtılır, kurutma grubunda buharlaşır ve büyük bölümü ısısıyla birlikte dışarı atılır. Bu ısının geri alınmasının merkezinde plakalı eşanjörler bulunur. Ancak kâğıt fabrikasındaki sular lif, dolgu maddesi ve reçine (pitch) taşır; standart dar kanallı plaka bu ortamda haftalar içinde tıkanır. Bu yazıda kâğıt ve selüloz sanayiinde eşanjör seçimini, geniş kanallı (free-flow) plakanın neden zorunlu olduğunu ve kirlenme yönetimini ele alıyoruz.

Kâğıt fabrikasında eşanjör nerelerde kullanılır?

Bu tablodaki en belirleyici sütun sonuncusudur: fabrikada eşanjörlerin yarıdan fazlası lifli su görür ve standart plakalarla çalıştırılamaz.

Geniş kanallı (free-flow) plaka neden zorunlu?

Standart bir plakalı eşanjörde kanal genişliği tipik olarak 2–4 mm’dir ve plaka desenindeki temas noktaları akışı sürekli böler. Bu, temiz suda mükemmel bir türbülans yaratır ama lifli suda tam tersi sonucu doğurur: lifler temas noktalarına takılır, birikir ve kanal birkaç haftada kapanır.

Geniş kanallı plaka daha fazla alan gerektirir ve ilk yatırımı yükseltir; buna karşılık ünitenin çalışır kalmasını sağlar. Kâğıt fabrikasında bir eşanjörün tıkanması yalnızca enerji kaybı değil, çoğu zaman üretim duruşu demektir.

Karar kuralı basittir: akışkanda gözle görülür lif veya askıda katı varsa geniş kanallı tip seçilir; tereddüt halinde askıda katı analizi yaptırılır. Hesabın genel yöntemi için LMTD ve plaka sayısı rehberimize bakabilirsiniz; geniş kanallı tipte U değerinin düşük alınacağı unutulmamalıdır.

Beyaz su ısı geri kazanımı: fabrikanın en büyük kalemi

Kâğıt makinesinde elek altından çıkan “beyaz su”, hem ısı hem de lif taşır. Bu suyun ısısı, sisteme giren soğuk taze suya aktarıldığında doğrudan buhar tasarrufu olur.

Sayısal örnek

Veriler: 180 m³/h beyaz su, 45 °C’den 32 °C’ye soğutuluyor. Taze su 15 °C’de giriyor, debisi 150 m³/h.

1) Isı yükü:

Q = (180.000 ÷ 3.600) × 4,186 × (45 − 32) = 50 × 4,186 × 13 = 2.721 kW

2) Taze suyun çıkış sıcaklığı:

ΔT = 2.721 ÷ ((150.000 ÷ 3.600) × 4,186) = 2.721 ÷ 174,4 = 15,6 K → çıkış 15 + 15,6 = 30,6 °C

3) LMTD: ΔT₁ = 45 − 30,6 = 14,4 K, ΔT₂ = 32 − 15 = 17 K

LMTD = (17 − 14,4) ÷ ln(17 ÷ 14,4) = 2,6 ÷ 0,166 = 15,7 K

4) Alan: Geniş kanallı plakada U ≈ 3.200 W/m²K (standart plakanın belirgin altında):

A = 2.721.000 ÷ (3.200 × 15,7) = 54,2 m²

%30 kirlilik payıyla 70,4 m². Aynı görev standart plakayla 40 m² ile görülebilirdi ama ünite tıkanırdı.

5) Yıllık kazanç: 2.721 kW × 8.000 saat = 21.768 MWh ısı. Kazan verimi %90 ile yaklaşık 24.187 MWh yakıt enerjisi; alt ısıl değeri 9,59 kWh/m³ olan doğal gaz için kabaca 2,52 milyon m³/yıl. Bu tek ünite, fabrikanın enerji faturasında görülür bir kalemdir.

Kirlenme: lif, reçine ve kabuk

Kâğıt fabrikasında temizlik, “arıza olunca yapılan” bir iş değil planlı üretim rutinidir. Pratik kurgu:

• CIP bağlantıları baştan konur. Üniteye temizlik çözeltisi sirküle edecek giriş, çıkış ve havalandırma ağızları tasarımda bulunmalıdır.
• Geri yıkama (backflush) imkânı. Akış yönünü ters çevirebilen vana düzeni, lifleri kanaldan çıkarmanın en hızlı yoludur ve çoğu zaman üniteyi açmadan çözer.
• Paralel ünite. Kritik hatlarda 2 × %60 kurgu, biri temizlikteyken üretimin devam etmesini sağlar.
• Basınç kaybı izleme. Temiz hal referansı kaydedilir; %25–30 artış temizlik tetikleyicisidir.

Kimyasal temizlik rejiminin kurgusu için CIP yazımıza bakabilirsiniz; ilkeler kâğıt fabrikası için de geçerlidir. Plaka temizliği ve conta yenileme için teknik servis hizmetimizden yararlanabilirsiniz.

Malzeme ve conta seçimi

Kâğıt fabrikasında malzeme kararını zorlaştıran şey, su devrelerinin giderek daha kapalı hale gelmesidir. Su tüketimini azaltmak çevresel olarak doğrudur ama devrede klorür, sülfat ve organik madde derişimi artar; birkaç yıl önce 316L ile sorunsuz çalışan bir hat, kapalı devreye geçildikten sonra korozyon vermeye başlayabilir. Bu yüzden yeni ünite alınırken mevcut analiz değil, hedeflenen kapalı devre analizi kullanılmalıdır. Malzeme karar kriterleri için 316L ve titanyum karşılaştırmamıza, plaka temini için eşanjör plakası sayfamıza bakabilirsiniz.

Kondens ve buhar tarafı

Kurutma grubu, fabrikanın en büyük buhar tüketicisidir ve silindirlerden çıkan kondens yüksek sıcaklıkta, görece temiz bir akışkandır. Bu kondensin ısısı taze su veya kazan besi suyu ön ısıtmasında değerlendirilir.

• Flaş buharı ayrı yönetilmelidir. Yüksek basınçlı kondens düşük basınca alındığında bir bölümü buharlaşır; bu buhar doğrudan degazöre veya düşük basınçlı bir tüketiciye gönderilirse ısısı çok daha verimli kullanılır.
• Kondens saflığı izlenmelidir. Silindir contası kaçağı kondense kirlilik taşır; iletkenlik izleme erken uyarı verir.
• Demir oksit birikimi kondens hatlarının tipik kirliliğidir; filtre ve su kalitesi yönetimi gerekir.

Buhar ve kondens hattı tasarımının bütünü için ilgili yazımıza, kazan blöfünden ısı geri kazanımı için blöf ısı geri kazanımı yazımıza bakabilirsiniz.

Seçim kontrol listesi: kâğıt fabrikası için

1. Akışkanda lif veya askıda katı var mı? Varsa geniş kanallı plaka; tereddütte analiz yaptırın.
2. Hedeflenen su devresi kapalılığı ne? Malzeme kararı gelecekteki derişime göre verilmeli.
3. CIP ve geri yıkama bağlantıları var mı? Tasarımda baştan bulunmalı.
4. Paralel ünite gerekli mi? Duruş maliyeti yüksekse 2 × %60 kurgu.
5. Kirlilik payı gerçekçi mi? Lifli hatlarda %30–40, temiz kondens hattında %15–20.
6. Çerçeve genişletilebilir mi? Kirlenme ve kapasite artışı için plaka ekleme payı.
7. Conta devre devre seçildi mi? Tek tip conta stoklamak yağ hatlarında arıza sebebidir.
8. Temiz hal referansı kaydedilecek mi? Dört sıcaklık, iki debi, iki basınç kaybı.

İlgili içerikler

• Endüstriyel proseste contalı plakalı eşanjör seçimi
• Buhar ve kondens hattı tasarımı
• Kazan blöfü ısı geri kazanımı
• CIP: yerinde kimyasal temizlik
• 316L mi titanyum mu? Plaka malzemesi seçimi
• Isı eşanjörü hesabı: LMTD ve plaka sayısı
• Kâğıt sektörü çözümleri · Endüstriyel proses
• Contalı plakalı eşanjör · Eşanjör plakası · Eşanjör contası
• Teknik servis · Özel imalat

Kaynaklar

1. Cepi — Confederation of European Paper Industries
2. IEA — Industry energy system
3. Spirax Sarco — Flash Steam
4. SWEP — Plakalı eşanjör montaj ve bakım el kitabı

Kâğıt veya selüloz tesisiniz için geniş kanallı plakalı eşanjör seçimi, muadil plaka ve conta üretimi ya da tıkanan ünitelerin servisi konusunda destek almak isterseniz iletişim sayfamızdan ulaşabilir veya +90 216 620 83 32 numaralı hattımızı arayabilirsiniz.