Gelişen enerji maliyetleri ve sürdürülebilirlik hedefleri, endüstriyel işletmeleri kazan sistemlerinin her noktasında verimlilik aramaya itmektedir. Kazan dairesindeki termodinamik çevrimi en yüksek seviyede tutmak için iki temel yardımcı ekipman kritik rol oynar: Reküperatörler ve Ekonomizerler.

Bu yazımızda, atık ısı geri kazanımının bu iki temel taşı olan reküperatör ve ekonomizerlerin ne işe yaradığını, yakıt tasarrufuna somut katkılarını ve verimliliği maksimize etmek için otomasyonla nasıl entegre edilmeleri gerektiğini inceleyeceğiz.

Atık Isı Geri Kazanımı Nedir?

Bir kazanın yaktığı yakıtın enerjisinin tamamı buhara veya sıcak suya dönüşmez. Önemli bir kısmı, yüksek sıcaklıktaki baca gazları aracılığıyla atmosfere atılır. Atık ısı geri kazanımı, bu dışarı atılan enerjiyi tekrar kazan sistemine yönlendirerek yakıt tüketimini azaltma sürecidir.

Bu süreçte kullanılan en yaygın iki cihaz şunlardır:

1. Reküperatör (Recuperator): Yanma Havasını Ön Isıtma

Reküperatör, baca gazındaki ısıyı, brülöre gönderilecek temiz yanma havasına aktaran ısı eşanjörüdür.

• Nasıl Çalışır? Baca gazı, bir kanaldan geçerken etrafındaki diğer kanaldan geçen soğuk havayı ısıtır. Arada fiziksel bir bariyer (duvar) bulunur; iki akışkan asla karışmaz.

• Verimlilik Katkısı: Brülöre giren hava ne kadar sıcak olursa, brülörün yakıtı tutuşturmak için harcayacağı enerji o kadar azalır. Reküperatör ile yanma havasını 100-200°C ısıtmak, kazanın genel verimliliğini %3 ila %7 oranında artırabilir.

2. Ekonomizer (Economizer): Besi Suyunu Ön Isıtma

Ekonomizer, baca gazındaki ısıyı, kazanın içerisine pompalanacak olan besi suyuna veya ısıtma suyuna aktaran ısı eşanjörüdür.

• Nasıl Çalışır? Ekonomizer, adını "ekonomi" yapmasından alır. Su, kazanın ana buharlaştırma kısmına girmeden önce besi pompası aracılığıyla ekonomizerden geçer ve baca gazının ısısıyla ön ısıtılır.

• Verimlilik Katkısı: Kazanın buhar üretmek için daha az yakıt harcaması demektir. Çünkü su zaten sıcak olarak sisteme girmektedir. Ekonomizer uygulamaları, kazan verimliliğini genellikle %5 ila %10 arasında artırır.

Otomasyonun Kritik Rolü: Verimliliği Garantiye Almak

Bu cihazlar teoride ne kadar verimli olursa olsun, kontrol edilmedikleri sürece sorun yaratabilirler. Otomasyon, bu sistemleri yalnızca verimli değil, aynı zamanda güvenli ve uzun ömürlü hale getirir.

1. Kestirimci Bakım ve Güvenlik (Korozyon Kontrolü)

• Zorluk: Ekonomizerlerdeki besi suyu sıcaklığı kritik öneme sahiptir. Eğer su, çiğlenme noktası (dew point) altına düşerse, baca gazındaki sülfürik asit (H₂SO₄) yoğuşarak ekonomik korozyona yol açar ve boruları deler.

• Otomasyon Çözümü: PLC veya DCS sistemi, baca gazı sıcaklığını ve besi suyu giriş sıcaklığını sürekli izler. Besi suyunun tehlikeli seviyeye düşmesini önlemek için bir kontrol döngüsü devreye girer. Gerekirse suyun bir kısmını kazandan geri döndürerek (recirculate) besi suyu sıcaklığını otomatik olarak çiğlenme noktasının üzerinde tutar.

2. Optimum Fan ve Pompa Kontrolü (Enerji Tüketimi)

• Zorluk: Reküperatör ve ekonomizerden hava ve su geçirmek için ilave fanlar ve pompalar (cebri çekme fanı, besi pompası) gerekir. Bunların gereksiz yere tam kapasitede çalışması, elektrik tüketimini (öz tüketim) artırır.

• Otomasyon Çözümü: Frekans konvertörleri (VFD) ile sürülen bu fanlar ve pompalar, PID kontrol döngüleri ile entegre edilir. Sistem, ihtiyacı olan hava ve su akışını sağlamak için fan ve pompa hızını anlık olarak optimize eder. Bu, atık ısı geri kazanımının sağladığı yakıt tasarrufundan elde edilen kârın, yüksek elektrik faturasıyla silinmesini engeller.

3. Gerçek Zamanlı Performans Analizi

• Zorluk: Sistemdeki verimlilik kaybını manuel hesaplamak çok zordur.

• Otomasyon Çözümü: SCADA sistemleri, baca gazı giriş-çıkış sıcaklıklarını, besi suyu giriş-çıkış sıcaklıklarını ve yanma havası sıcaklığını sürekli kaydeder. Bu verilerle, anlık olarak her iki cihazın da verimlilik yüzdesi hesaplanır. Bu sayede tesis yöneticileri, ekipmanın ne zaman bakıma ihtiyacı olduğunu veya bir arıza oluşup oluşmadığını anında görebilirler.

Sonuç: Geri Kazanım + Akıllı Kontrol = Maksimum Kâr

Ekonomizer ve reküperatörler, endüstriyel bir kazanın yakıt tüketiminde %10-15 gibi önemli bir azalma sağlama potansiyeline sahiptir. Ancak bu potansiyel, ancak PLC/DCS sistemlerinin getirdiği hassas kontrol, koruma ve optimizasyon ile tam olarak gerçekleşebilir.

Kazan otomasyonunuzu bu iki gizli kahramanı kapsayacak şekilde modernize etmek, sadece enerji faturanızı düşürmekle kalmaz, aynı zamanda tesisinizin çevresel ayak izini azaltır ve ekipmanlarınızın ömrünü uzatır.