Kazan Blöfü Isı Geri Kazanımı: Hesap, Ekipman ve Geri Ödeme

Özet: Buhar kazanlarında blöf, su kalitesini korumak için zorunludur; ancak dışarı atılan su kazan basıncındaki doymuş sıcaklıktadır ve içinde ciddi miktarda enerji taşır. Bu enerjinin büyük bölümü iki kademede geri kazanılabilir: önce flaş tankında açığa çıkan buhar degazöre yönlendirilir, ardından kalan sıcak su bir plakalı eşanjörde besleme/yumuşatılmış suyu ön ısıtır. Bu yazıda blöf oranını, kaybolan enerjiyi, iki kademeli geri kazanımın sayısal karşılığını ve ekipman seçimini adım adım ele alıyoruz.

Blöf nedir ve neden vazgeçilmez?

Kazana giren besleme suyu, ne kadar iyi şartlandırılırsa şartlandırılsın çözünmüş katı madde (TDS) içerir. Buhar üretilirken bu katılar kazanda kalır ve derişim sürekli artar. Belirli bir sınırın üzerinde:

• Su yüzeyinde köpürme ve sürüklenme (carryover) başlar; ıslak buhar hatta ve prosese zarar verir.
• Kabuk oluşumu boru cidarında ısı geçişini düşürür, yerel aşırı ısınma yaratır.
• Seviye kontrolü kararsızlaşır.

İki tür blöf vardır:

Isı geri kazanımı pratik olarak yüzey blöfü üzerine kurulur. Dip blöfü ani, yüksek debili ve katı yüklü olduğu için eşanjörden geçirilmez; ayrı bir blöf tankına yönlendirilir.

Blöf oranı hesabı

Kararlı işletmede kazandaki TDS derişimini sabit tutmak için gereken blöf debisi:

ṁ_blöf = ṁ_buhar × TDS_besleme ÷ (TDS_kazan − TDS_besleme)

Örnek tesis: 10 t/h buhar üreten, 10 bar (etkin) çalışan bir kazan. Besleme suyu TDS 200 ppm, kazan için izin verilen azami TDS 3.000 ppm.

ṁ_blöf = 10.000 × 200 ÷ (3.000 − 200) = 714 kg/h

Bu, buhar üretiminin yaklaşık %7,1‘idir. Blöf oranını doğrudan etkileyen iki değişken vardır:

Tablodan çıkan iki ders: kondens geri dönüş oranını artırmak (besleme TDS’ini düşürür) ve otomatik TDS kontrolü kurmak (sınıra yaklaşarak çalışmayı mümkün kılar) blöf kaybını doğrudan azaltır. Kondens dönüşü konusunda buhar ve kondens hattı tasarımı yazımıza bakabilirsiniz.

Blöfle kaybolan enerji: sayısal karşılık

10 bar etkin basınçta (≈11 bar mutlak) doymuş su sıcaklığı yaklaşık 184 °C, entalpisi yaklaşık 781 kJ/kg‘dır. Referans olarak 15 °C’deki taze su (63 kJ/kg) alalım.

Q_kayıp = 714 kg/h × (781 − 63) kJ/kg = 512.652 kJ/h ≈ 142 kW

Bu 142 kW, kazanın ürettiği ısının doğrudan kanalizasyona gitmesi demektir. 8.000 saat/yıl çalışan bir tesiste yaklaşık 1.140 MWh ısı eder. Kazan verimi %90 kabul edilirse karşılığı yaklaşık 1.265 MWh yakıt enerjisi; alt ısıl değeri 9,59 kWh/m³ olan doğal gaz için kabaca 132.000 m³/yıl.

Buna ek olarak 714 kg/h × 8.000 h = 5.712 ton/yıl şartlandırılmış su ve içindeki kimyasal da atılmaktadır.

Birinci kademe: flaş buhar geri kazanımı

184 °C’deki blöf suyu, basıncı düşürülen bir flaş tankına alındığında bir bölümü anında buharlaşır. Flaş tankı basıncı degazörü besleyebilecek düzeyde, tipik olarak 0,5 bar etkin (≈1,5 bar mutlak) seçilir. Bu basınçta doymuş su entalpisi 467 kJ/kg, buharlaşma gizli ısısı 2.226 kJ/kg’dır.

Flaş oranı = (781 − 467) ÷ 2.226 = 314 ÷ 2.226 = %14,1

• Flaş buharı: 714 × 0,141 = 101 kg/h
• Kalan sıcak su: 714 − 101 = 613 kg/h, 111 °C

101 kg/h flaş buharı degazöre gönderildiğinde, aynı miktarda taze buharın degazöre verilmesi gereksiz hale gelir. 1,5 bar mutlakta doymuş buhar entalpisi 2.693 kJ/kg:

Q_flaş = 101 × (2.693 − 63) = 265.630 kJ/h ≈ 74 kW

Ayrıca bu 101 kg/h su, atılmak yerine sisteme geri döner: yılda yaklaşık 808 ton şartlandırılmış su ve buna karşılık gelen kimyasal tasarrufu.

Flaş buharın davranışı ve boyutlandırma ilkeleri için Spirax Sarco’nun flaş buhar sayfası iyi bir referanstır. Flaş tankının doğru boyutlandırılması kritiktir: küçük seçilirse buhar su sürükler ve degazörde darbe yapar.

İkinci kademe: blöf eşanjörü

Flaş tankından çıkan 613 kg/h, 111 °C’deki su hâlâ değerli enerji taşır. Bu su bir plakalı eşanjörde soğuk yumuşatılmış su ile karşı akışta karşılaştırılır.

Blöf suyunu 111 °C’den 40 °C’ye soğutalım (167,5 kJ/kg):

Q_eşanjör = 613 × (467 − 167,5) = 183.593 kJ/h ≈ 51 kW

Bu 51 kW, degazöre giden yumuşatılmış suyu ön ısıtmakta kullanılır. 613 kg/h blöf ile örneğin 2.000 kg/h taze suyu ısıttığımızı varsayarsak, taze su sıcaklığı yaklaşık 22 K artar (15 °C → 37 °C).

Toplam geri kazanım

Spirax Sarco, iyi kurgulanmış bir blöf ısı geri kazanım sisteminde toplam enerjinin yaklaşık %80’inin geri alınabildiğini belirtir. Yukarıdaki %88, blöf suyunun 40 °C’ye kadar soğutulduğu iyimser bir senaryodur; nihai soğutma sıcaklığı eşanjör alanına ve taze su debisine bağlıdır.

Ayrıca birçok yerel mevzuat, kanalizasyona verilen suyun sıcaklığına üst sınır koyar. Eşanjör bu nedenle yalnızca bir tasarruf ekipmanı değil, çoğu zaman uyum gereğidir.

Ekipman listesi ve devre şeması

Akış sırası: kazan yüzey blöfü → otomatik TDS vanası → flaş tankı → (buhar: degazöre) → (su: pislik tutucu → plakalı eşanjör → deşarj). Eşanjörün soğuk tarafı yumuşatma çıkışından degazör girişine doğru bağlanır.

Eşanjör seçimi: bu uygulamaya özgü kriterler

1. Açılabilir olmalı. Blöf suyu, kazan çamurunun ince kısmını ve derişik tuzları taşır. Contalı plakalı eşanjör sökülüp temizlenebilir; kapalı lehimli tip bu hizmette tıkanma riski taşır.
2. Plaka malzemesi. Blöf suyu derişik olduğu için klorür seviyesi besleme suyunun kat kat üzerindedir. 316L çoğu durumda yeterlidir, ancak klorür yüksekse veya deniz suyu kaynaklı makyaj su kullanılıyorsa titanyum değerlendirilmelidir; karar kriterleri 316L ve titanyum karşılaştırmamızda.
3. Conta seçimi. Flaş sonrası 111 °C ve kimyasal yüklü su için EPDM tipik seçimdir; ürün ve sıcaklık tabloları için eşanjör contası sayfamıza bakınız.
4. Kirlilik payı. Bu hizmette %25–30 pay makuldür; temiz su–su uygulamalarından daha yüksektir.
5. Kanal genişliği. Dar kanallı, çok yüksek türbülanslı plakalar yerine biraz daha geniş kanallı seçim, tıkanma aralığını uzatır.
6. Debi oranı. Sıcak taraf (613 kg/h) soğuk tarafa (2.000 kg/h) göre çok küçüktür; bu dengesizlik plaka geçiş sayısı (pass) düzenlemesiyle yönetilir. Seçim yazılımında tek geçiş yerine çok geçişli düzen gerekebilir.

Hesabın genel çerçevesi için LMTD ve plaka sayısı hesabı rehberimize bakabilirsiniz.

Geri ödeme: nasıl hesaplanır?

Yıllık tasarruf üç kalemden oluşur:

1. Yakıt: 125 kW × yıllık çalışma saati ÷ kazan verimi ÷ yakıtın alt ısıl değeri = yıllık yakıt miktarı. Örneğimizde 125 kW × 8.000 h = 1.000 MWh ısı; %90 verimle 1.111 MWh yakıt; 9,59 kWh/m³ doğal gaz için ≈ 116.000 m³/yıl.
2. Su ve kimyasal: Flaşla geri dönen 101 kg/h × 8.000 h = 808 ton/yıl şartlandırılmış su ve karşılık gelen yumuşatma/şartlandırma kimyasalı.
3. Deşarj: Sıcaklık sınırı nedeniyle aksi halde gerekecek soğutma suyu veya soğutma ekipmanı maliyetinin ortadan kalkması.

Bu üç kalemi kendi birim fiyatlarınızla çarpıp yatırım bedeline böldüğünüzde geri ödeme süresi çıkar. Sürekli çalışan orta ölçekli buhar tesislerinde tipik geri ödeme 1–3 yıl aralığındadır; blöf oranı yüksek, çalışma saati fazla tesislerde bir yılın altına inebilir. Kesin rakam için tesisinizin gerçek blöf debisi ölçülmelidir — hesaplanan değerle ölçülen değer çoğu zaman aynı değildir.

Sık yapılan 7 hata

1. Blöf debisini hiç ölçmemek. Elle açılıp kapatılan blöf vanası çoğu tesiste gereğinden çok açık bırakılır; ilk adım otomatik TDS kontrolüdür.
2. Dip blöfünü de eşanjöre yönlendirmek. Ani, katı yüklü akış plaka kanallarını tıkar. Dip blöfü ayrı tanka gider.
3. Flaş tankını küçük seçmek. Ayırma hacmi yetersizse buharla birlikte su sürüklenir; degazörde darbe ve seviye salınımı görülür.
4. Degazör basıncını gözden kaçırmak. Flaş tankı basıncı degazör basıncının üzerinde olmalıdır, aksi halde buhar akmaz.
5. Eşanjör öncesine pislik tutucu koymamak. Bu hizmette süzgeç isteğe bağlı değil, zorunludur.
6. Soğuk taraf debisini yetersiz bırakmak. Taze su debisi düşükse blöf suyu yeterince soğumaz, deşarj sıcaklık sınırı aşılır.
7. Devreye alma değerlerini kaydetmemek. Temiz haldeki basınç kaybı ve çıkış sıcaklıkları kayıt altına alınmazsa kirlenme sonradan ölçülemez.

İlgili içerikler

• Endüstriyel proseste contalı plakalı eşanjör seçimi
• Kâğıt sanayiinde plakalı eşanjör ve geniş kanallı plaka
• Enerji santrallerinde contalı plakalı eşanjör
• Buhar ve kondens hattı tasarımı
• Isı eşanjörü hesabı: LMTD, U değeri ve plaka sayısı
• 316L mi titanyum mu? Plaka malzemesi seçimi
• CIP: yerinde kimyasal temizlik
• Endüstriyel proses · Kâğıt sektörü · Gıda ve içecek
• Mühendislik ve danışmanlık · Özel imalat

Kaynaklar

1. Spirax Sarco — Heat Recovery from Boiler Blowdown (TDS control only)
2. Spirax Sarco — Water Treatment, Storage and Blowdown for Steam Boilers
3. Spirax Sarco — Flash Steam
4. TLV — Steam Trap Management

Kazan blöfü ısı geri kazanım sisteminiz için eşanjör seçimi, mevcut sistemin performans ölçümü veya özel imalat çözümü konusunda destek almak isterseniz iletişim sayfamızdan ulaşabilir veya +90 216 620 83 32 numaralı hattımızı arayabilirsiniz.