ESM-315 ISITMA SİSTEMLERİ KAZANLAR YRD. DOÇ. DR. H. İBRAHİM VARİYENLİ

KAZAN Yüzeylerinin bir tarafında ısı alan akışkan (su, termik yağ, hava vs.) ile diğer tarafında ısı veren bir yakıtın yakılması neticesinde oluşan alev ve duman gazlarının dolaştığı yollar bulunan kapalı kaba kazan denir.

KALORİFER KAZANI TESİSAT BAĞLANTISI

KAZAN ısıtma sistemlerinin temel tesisat elemanlarından birisi kazandır. Bunun yanında bütün merkezi ısıtma sistemleriyle kalorifer tesisatlarının temel bileşeni kazandır.

KAZAN Kazanlar sadece kalorifer tesisatında ısınma veya kullanma amaçlı sıcak su hazırlamak için değil, ısıtma ve/veya endüstriyel amaçlı kaynar su veya buhar üretimi için de kullanılır.

KAZAN ÇEŞİTLERİ Kazanlar, yakıt tipine, ısı alan akışkan tipine, yapıldığı malzemeye ve içerisindeki akışkan - duman dolaşım şekline göre 4 ana gruba ayrılırlar.

YAKIT TİPİNE GÖRE KAZANLAR 1. Katı Yakıtlı Kazanlar; Kazanda üretilecek enerjiyi katı yakıtların (kok kömürü, taş kömürü, linyit kömürü vb.) yakılması sonucu ısı enerjisi üreten kazanlardır.

1. Katı Yakıtlı Kazanlar Katı yakıtlı kazanlar yakıt yükleme şekline göre elle veya otomatik (stokerli), hava dolaşımına göre de tabii veya cebri (fanlı) olmak üzere imal edilirler. Katı yakıtlı merkezi sistem kazanlarına yanmayı kolaylaştırmak için fan monte edilir.

1. Katı Yakıtlı Kazanlar Fan ve pompa birbiriyle bağlantılı çalışır. Kazanda kömürün tam yanması için gerekli havayı fan üfler.

1. Katı Yakıtlı Kazanlar Elle Yüklemeli Kazan

1. Katı Yakıtlı Kazanlar Stokerli sistem basınca ve sıcaklığa göre otomatik olarak yanar ve durur. Stokerli sistem 0,5 - 10 mm ve 30 mm ebadındaki kömür cinslerinin hepsini yakar.

1. Katı Yakıtlı Kazanlar Bu sayede gereksiz kömür yakılması engellendiği gibi tesisattaki suyun soğuması da engellenir. Sistemin üzerinde bulunan kömür taşıyıcı redüktör ve hava fanı kazan termostatı ile irtibatlandırıldığı için kazan suyu istenilen sıcaklığa geldiğinde sistem otomatik olarak durur ve 5 – 7 °C soğuma sonrası tekrar çalışır.

Stokerli katı yakıt kazanı 1. Katı Yakıtlı Kazanlar Stokerli katı yakıt kazanı

1. Katı Yakıtlı Kazanlar

Katı Yakıtlı Kazan Bölümleri

Ocak (Yanma Hücresi, Külhan) Yakıtın yakıldığı kazan bölümüdür. Yanmanın tam olması için tüm şartlar ocakta sağlanır. Hava yanma hücresine yeterli miktarda girebilmelidir.

Küllük Katı yakıtlı kazanlarda yanma sonucunda meydana gelen küllerin toplandığı bölümdür. Dökme demir kazanlarda kazanın içinde, yarım silindirik çelik kazanlarda ise, kazanın üzerine oturtulduğu beton altlık içinde yer alır. Küllükte küllerin birikmesine izin verilmemeli, sık sık temizlenmelidir. Sıvı ve gaz yakıtlı kazanlarda küllüğe gerek duyulmaz.

Izgara Yanma hücresi ile küllük arasındadır. Kömürleri üstte tutar, küllerin küllüğe dökülmesine imkân verir ve yanma havasının yanma hücresine girmesini sağlar. Dökme demir kazanlarda kazan diliminin bir parçası olarak imâl edilir, yarım silindirik kazanlarda ise döküm ızgara parçaları kazandaki özel yatağına yan yana yatırılarak ızgara oluşturulur. Sıvı ve gaz yakıt yakan kazanlarda ızgaraya gerek yoktur.

Duman Boruları Çelik kazanlarda içinden alev ve dumanların geçerken dışındaki suyu ısıttığı borulardır. Duman boruları hem sıcak gazların bacaya gitmesine kanal görevi yaparlar hem de su ile temasta olan sıcak yüzeyi alanı artırarak daha fazla ısının suya geçmesini sağlarlar. Dökme dilim kazanlarda duman borusu bulunmaz, buna karşılık aynı görevi yapan duman kanalcıkları vardır. Duman kanalcıkları dilimler arasında yer alır.

Duman Boruları

Ön Duman Kutusu Sadece çelik kazanlarda bulunur. Kazanın önündedir. Alt duman boruları ile üst duman borularını birleştiren kutudur. Aynı zamanda duman borularının temizlenebilmesine imkân verir. Kazan çalışırken mutlaka kapalı tutulmalıdır.

Arka Duman Kutusu Üst duman borularının birleştirildiği kutudur. Duman ve gazlar buradan duman kanalı vasıtası ile bacaya gider. Döküm kazanlarda düşük kapasitelilerde arka duman kutusu bulunur. Büyük kapasitelilerde ise duman kanalı vardır.

Baca Damperi (Klapesi veya Sürgüsü) Arka duman kutusunun bacaya çıkış borusunda yer alır. Baca çekişini ayarlar. Çelik kazanlarda kazanın önüne kadar uzatılmış bir kol yardımı ile damper açılıp kapatılır. Damper plakası kapalı durumda iken bile baca borusunu tam olarak kapatmayacak şekilde dizayn edilmiştir. Kazanın işletme durumuna göre damper açık ve kapalı tutulabilir.

YAKIT TİPİNE GÖRE KAZANLAR 2. Sıvı Yakıtlı Kazanlar; Kazanda üretilecek enerjiyi sıvı yakıtların (fuel-oil, motorin, gaz yağı vb.) yakılması sonucu üreten kazanlardır.

2. Sıvı Yakıtlı Kazanlar Sıvı Yakıtlı Çelik Kazan

2. Sıvı Yakıtlı Kazanlar

YAKIT TİPİNE GÖRE KAZANLAR 3. Gaz Yakıtlı Kazanlar; Kazanda üretilecek enerjiyi gaz yakıtların (LPG, doğal gaz vb.) yakılması sonucu üreten kazanlardır.

YAKIT TİPİNE GÖRE KAZANLAR 4. Sıvı ve Gaz yakıtlı Kazanlar: Kazanda üretilecek enerjiyi gaz veya sıvı yakıtların yakılması sonucu üreten kazanlardır.

ISI ALAN AKIŞKAN TİPİNE GÖRE KAZANLAR Sıcak Su Kazanları Kaynar Su Kazanları Buhar Kazanları

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Emniyet ventili (biri yaylı, biri ağırlıklı) Presostat Tağdiye cihazı Manometre Su seviye göstergesi Kazan besi pompası Kondenstop Kondens deposu

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Emniyet ventili; İki görevi vardır. Kazan iç basıncını (dolayısıyla buhar basıncını) ayarlamak, Herhangi bir nedenle kazan içindeki basıncın istenen değeri aşması durumunda kendiliğinden açılarak kazan basıncını istenen düzeye düşürmek.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Emniyet ventili; Buhar kazanlarında iki adet emniyet ventili bulunmalıdır. Yaylı emniyet ventili Ağırlıklı emniyet ventili

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Emniyet ventili; Basınçlı kapların yılda bir kez kontrollerinin yapılması zorunludur. Emniyet ventillerinin ayarı mutlaka bir mühendis tarafından yapılıp raporlandırılması gerekir.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Emniyet ventili; Emniyet ventillerinin ayarlarının bozulmaması için ağırlıklı emniyet ventillerinde kolun ağırlıktan sonraki kısmı kırmızıya, ağırlıkla vana arası da beyaza boyanarak işaretlenebilir. Böylece herhangi bir oynamanın önüne geçilmiş olunur. Aynı işlem yaylı emniyet ventilleri içinde yapılabilir.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Ağırlıklı Emniyet ventili;

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Presostat: Kazan içindeki basıncı belirli bir noktada tutmamızı sağlayan ve basınç sinyalini elektrik sinyaline çeviren elemanlardır. Ayarladığımız noktada kontak vererek brülörün devreden çıkmasını ve ayarladığımız fark basıncı kadar sonra tekrar devreye girmesini sağlarlar.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Tağdiye Cihazı; Kazandaki su seviyesine bağlı olarak besleme pompasını açıp kapamaya, su seviyesi asgari değerin altına düştüğü zaman brülörü durdurmaya ve emniyet cihazına sinyal vermeye yarar. Bir gövde içerisinde bulunan şamandıralı şalter vasıtası ile açıp kapama yapar. Kazana iki adet irtibat ağzı ile bağlanmış olup irtibat ağızlarına birer vana konulmalıdır.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Manometre: Kazan içindeki basıncı gösteren elemanlardır. Kazanın çalışma basıncı manometre üzerinde işaretlenmelidir. Her iki manometre de aynı değeri göstermelidir. Eğer manometreler farklı değer gösteriyorsa birisi mutlaka arızalı demektir. Brülör üzerinde bulunan manometreler ise titreşimden etkilenmemesi için gliserinli manometre olmalıdır.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Su Seviye Göstergesi: Kazan içindeki su seviyesini gösterirler. Bunlar genelde iki çeşittir. Seviye göstergeleri günde 1 defa blöf edilmelidir. Böylece tortu oluşup görevlerini yapamaz duruma gelmeleri engellenmiş olur.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Kazan Besi Pompası: Kazan besi pompaları, buharlaşmadan dolayı eksilen kazan su seviyesini normal seviyesine getirmek için kazana su basan pompalardır. Kazan içindeki basıncı yenebilmek için kademelidirler.

BUHAR KAZANLARINDA BULUNMASI GEREKEN ELEMANLAR Kondenstop: Buhar ile suyu ayıran bir cihazdır. Suya yol verirken buharın geçişini engeller.

YAPILDIKLARI MALZEMEYE GÖRE KAZANLAR Çelik Kazanlar Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar

Çelik Kazanlar Çelik esnek bir malzeme olduğu için ısı tekniğinde en uygun malzeme olarak bilinmektedir. Yüksek ısıl gerilimlere dayandığından çatlama riski yoktur. Çelik kazanların uluslararası standartlara uygunluk şartı aranmalıdır.

Çelik Kazanlar İki geçişli çelik kazan

Çelik Kazanlar Üç geçişli çelik kazan

Çelik Kazanlar Çelik kazanların fiyatları diğer kazan tiplerine göre ucuz, tamiratı daha kolay ve kireçlenme riski düşük, daha hafiftirler ve yüksek ısı güçlerinde (kapasitelerinde) imal edilebilirler. Blok olarak üretildikleri için nakliyeleri, dar yere sokulmaları dökme dilimli kazanlar gibi kolay değildir.

Çelik Kazanlar Kazan imalatında kullanılan çelikler, dökme demire nazaran daha hafif ve korozyona dayanıklı olup yüzeyleri pürüzsüzdür, kolay temizlenirler.

Çelik Kazanlar Çelik kazanların düşük sıcaklıklarda çalışma halinde soğuk yüzeyler üzerinde asit (H2SO4, Sülfürik asit) ve su buharı yoğuşması meydana gelir. Kazanlar çabuk çürür. Bu olay özellikle fueloil yakan çelik kazanların korozyon nedeniyle kısa zamanda işe yaramaz hale gelmesine yol açar. Bu korozyonun önlenmesi için kazan dönüş suyu sıcaklığının 55 °C’den, baca gazı sıcaklığının ise 150 °C’den aşağı düşmemesi gerekir.

Çelik Kazanlar Bunun için de 3 veya 4 yollu karıştırma vanaları ile kazandaki su sıcaklığının yüksek tutulması yararlıdır. Çelik kazanlar, kaynar sulu veya buhar kazanı olarak kullanılmaları durumunda özel alaşım çelikten imal edilmelidir. Özellikle birinci geçişte duman boruları aynaya kaynak edilmeli ve boru uçlarındaki fazlalıklar traş edilmelidir. Kazan tamamen sızdırmaz olmalı, duman kutusu kapakları özel conta ile donatılmalıdır.

Çelik Kazanlar Duman boruları küçük kesitli olmalı, içlerine türbülatör yerleştirilmelidir. Brülör adaptörü ve kapaklar refrakter malzeme ile kaplanmalı ve duman kapakları ayrıca sıcaklığa dayanıklı malzeme ile ısıya karşı yalıtılmalıdır.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Dökme demirden imal edilmiş dilimlerin birleştirilmesi suretiyle oluşturulan ve ısıtma tesisatına ve/veya kullanma sıcak suyu üretme tesisatına ısıtıcı akışkan sağlayan tesisat elemanıdır. Döküm kazanlar sıcak su ve alçak basınçlı buhar üretiminde kullanılabilirler.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Dökme dilimli kazanın çalışma prensibi

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Bu kazanlarda işletme basıncı 4 – 6 bar değerlerindedir. Döküm kazanlar genellikle dilimler halinde üretilir. Kazanların dilimli olmasının önemli avantajları vardır. Birincisi inşaat sırasında kazan dairesinin öncelikle tamamlanması ve kazanın inşaat dışında kazan dairesine sokulması gereği ortadan kalkar. İkincisi herhangi bir kapasite artımı, basitçe dilim ilavesiyle gerçekleştirilebilir.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Dökme dilimli kazanlarda gaz geçiş kesitlerinin ve kanatların oluşturulmasında basınç düşümüne dikkat edilmelidir. Geçiş kesitleri dar ve kanatlar fazla ise basınç düşümü fazladır. Böylece kazanlar ancak yüksek basınçlı brülörlerle çalıştırılabilir. Böylelikle aynı kapasitede basınç kaybı fazla olan kazan, basınç kaybı az olan kazana göre daha küçük ve ucuz olacaktır.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Buna karşılık kullanılacak yüksek basınçlı brülörlerde, basınç kaybı ile orantılı olarak (yaklaşık 4 misli) daha fazla güç harcanacaktır. Yani yatırım maliyetinde elde edilen avantaj işletme giderleri ile kaybolacaktır. Ayrıca ortaya çıkan ses problemi ve bunun çözümü için ilave susturucu yatırımları unutulmamalıdır.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Dökme dilimli kazanlarda tip değişmedikçe gaz geçiş kesiti sabittir. Kazana dilim eklendikçe kazan direnci artar. Pratik olarak sabit iyi döküm kazan şartlarından biri de 2/1 oranının aşılmamasıdır. Yani aynı tip kazanın maksimum kapasitesi, minimum kapasitesinin iki katını aşmamalıdır.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Kalorifer kazanlarını karşılaştırırken gaz tarafı basınç kayıplarına özel bir dikkat göstermek gerekir. Dökme dilimli kazanların katalogda yazan kapasitelerinin, maksimum veya işletme ekonomisi dikkate alınarak hesaplanan optimum değerlerden hangisini yansıttığı çok önemlidir. Maksimum değerde belirlenen kapasitenin karşılığı fazla yakıt tüketimidir.

Döküm (Dökme Dilimli) Kazanlar Döküm kazan katalogunda kazan ağırlığı (kg) / kazan gücü (kW) değeri bulunmalıdır. kg/ kW değerinin yüksekliği kazan kalitesini gösteren önemli bir faktördür.

AKIŞKAN-DUMAN DOLAŞIM ŞEKİLLERİNE GÖRE KAZANLAR Alev-Duman Borulu Kazanlar Su Borulu Kazanlar

Alev-Duman Borulu Kazanlar Ocak içinde yanan yakıttan oluşan gazların birden çok boru basamaklarından geçirilerek dışarıya atıldığı kazan türüdür. Bu basamaklardan ilki alev borularını, sonraki ise duman borularını oluşturur.

Alev-Duman Borulu Kazanlar Yani ocaktan çıkan gazlar alev borularından geçer, duman sandığından geri çevrilir. Duman borularının içinden geçip bacaya gider. Sıcak gazlar boruların içinden geçerken ısılarını borunun çevresinde bulunan suya verirler.

Alev-Duman Borulu Kazanlar

Su Borulu Kazanlar Yüksek sıcaklık ve basınçtaki büyük buhar üretimleri ile sanayi tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Su borulu kazanlar endüstri tipi ve paket tipi, tek veya çift dramlı olarak imal edilirler. Kazan içinde yanma odası teşkil edilmiş olup, basınç altında çalışacağı dikkate alınarak, her taraftan kapalı ve sızdırmaz şekilde imal edilmiştir. Su borulu kazanda, yanma ürünü alev ve duman, içinde su bulunan boruların etrafından geçer.

Su Borulu Kazanlar Su boruları genel su kanalları (dom veya dram) vasıtasıyla birbirine bağlanır. Günümüzde modern kazanlar tek veya iki domlu olarak da yapılır. Boru demetleri arasına yanma ürünü gazlara yön verici perdeler yerleştirilir. Perdeler vasıtasıyla yanma ürünü gazlar, su borularına dik veya paralel birkaç geçiş yaparlar. Isılarının büyük bir kısmını borularda bırakarak bacadan kazanı terk eder.

Su Borulu Kazanlar Su borulu kazanlar su borularının eğimlerine göre ikiye ayrılırlar. Az Eğimli Su Borulu Kazanlar Dik Su Borulu Kazanlar

Az Eğimli Su Borulu Kazanlar Bu tip kazanlar su borulu kazanların ilk örneklerindendir. Bir depo ile irtibatlı olan kasa şeklindeki kollektörlerin arasında yatayla yaklaşık 10 – 15 derece eğimli borular bulunmaktadır. Kollektör dikdörtgen bir prizma şeklinde olduğundan bu kazan yüksek basınçlar için uygun değildir. Bu tip kazanlar en fazla 15 ton/h buhar kapasitelerine kadar kullanılabilirler.

Az Eğimli Su Borulu Kazanlar

Dik Su Borulu Kazanlar Az eğimli su borulu kazanlarda su sirkülasyonunun kötü olması nedeniyle özellikle buhar kapasitesi artınca bu kazanlarda bazı sorunlar ortaya çıkmaktadır. Bunların en önemlisi depoya kadar sürüklenmeyerek az eğimli borular içinde buhar cepleri oluşturmasıdır. Buharın suya göre kötü bir ısı iletkenliği olması nedeniyle boru malzemesinin sıcaklığı artar ve borular çok kısa zamanda tahrip olur.

Dik Su Borulu Kazanlar Bu yüzden buhar yükü 60 kg/m2h değerini aşan su borulu kazanlarda su – buhar sirkülasyonunu arttırmak için dik borulu olarak imal edilir. Su Borulu Kazanlar yüksek verimlidir. Uygun dizayn edildiğinde % 95 verime ulaşabilirler. Kullanma yerlerine ve buhar kapasitelerine göre bu kazanlar çok değişik şekillerde yapılırlar.

Dik Su Borulu Kazanlar