Endüstriyel Tesis Doğal Gaz Dönüşümü 02/01/2008
Doğal gaz, fiziksel özellikleri dolayısı ile endüstriyel kullanımı rahat, kontrolü kolay, ve gerek hava ve gerekse çevreyi en az kirleten bir yakıt olarak sanayinin en tercih edilen yakıtlarından birisi olmuştur.
Endüstriyel bir tesis içinde doğal gazın kullanılabilir duruma getirilmesi için, gazın tesise girdiği ilk noktadan, gazın fırınlarda, kazanlarda yandığı son noktaya kadar spesifik bir mühendislik gerektiren şebeke dizaynı içinde muhtelif kademelerde kontrolü, ayarı, temizlenmesi, emniyet altına alınması ve akış ve yanma proseslerinin bir düzen içinde ayarlanması gerekmektedir. Tüm bu kademeler, gazın istenilen noktaları sevki için kullanılan boru hatlarını ve bu hatlar üzerindeki enstrumentasyonu içerir.
Enstrumantasyon, gaz mühendisliğinin belli-başlı bölümlerinden birini teşkil eder. Endüstriyel tesislerde gaz sistemleri enstrumantasyonları aşağıdaki şekilde nitelendirilebilir:
- Genel Sistem Enstrumentasyonu
· Ölçme Sistemleri
· Emniyet Sistemleri
· Yakma Sistemleri Enstrumentasyonu
· Yakma Sistemleri Proses Kontrolü
Genel sistem enstrumantasyonu başlıca, fabrikaya orta-yüksek basınçlarda gelen gazın basıncının, fabrikada emniyetli ve gerekli olacak seviyede bir basınca düşürüldüğü ve fabrika tüketiminin gaz satıcısı ile gaz alıcı arasındaki satış anlaşmalarına baz alınacak hacım ölçümünün yapıldığı bir giriş istasyonunu içerir. Bu istasyon regülatörler, hacım ölçme sayaçları ve ölçülen hacımları standart şartlara çeviren hacım düzelticiler, gazı temizleyen filtreler ve bazı emniyet cihazlarından meydan gelirler. Bazı özel yerlerde gelen gazın basıncı yüksekse, istasyonda basınç düşürme esnasında meydana gelecek soğumayı dengelemek için istasyon girişlerinde gaz ısıtıcıları kullanılır.
Bu istasyondan sonra, fabrika içi dahili dağıtım sistemi ile gazın kullanım noktalarına ulaşması sağlanır. Dağıtım sistemi içinde, akış esnasında borularda vibrasyonu ve sesi önlemek için dağıtım boruları, içlerinden akan gaz hacminin bir fonksiyonu olarak ebatlandırılır. Dağıtım sistemine ait boruların optimum güzergahlardan geçirilmesi ve bu güzergahların gereken emniyeti sağlayacak şekilde seçilmesi gerekmektedir. Boru ebatları akış hızı, debi, basınç kayıpları ve gaz transfer hacımları parametrelerini, içeren bir optimizasyon ile tespit edilmektedir.
Her kullanım noktasına, ana transfer hattından branş hatları çekilir. Bu hatlar üzerinde doğal gazı gerektiğinde izole edecek el kumandalı veya uzaktan kumandalı motor vana bulunur. Küresel vanalar, kolay kullanım özelliği ile en fazla tercih edilen valflerdir.
Bazı hallerde her branş ayracın da , opsiyonel olarak uzaktan kumandalı (Elektrikli ) bir emniyet kapama valfi düşünülebilir. Böyle bir valf özellikle tehlikeli atmosfer girişlerinde ihdas edilebilir. Valf ayrıca “Açık-Kapalı” sinyalizasyon anahtarı ile de techiz edilebilir.Fırınlar ve kazanlar için gazın yanma sistemlerine kadar nakli esnasında çeşitli enstrumanlar mevcut olduğundan ve her enstruman kendi özelliklerine göre çeşitli orifice, nozzle, vs.gibi son derece hassas kontrol parçaları içerdiğinden gazın mümkün olan optimum seviyede temiz ve yabancı maddelerden ari olması gerekir. Bu iş için bir gaz filtresi kullanılması, özellikle ilk start up’larda önemli olabilir. Genellikle, yeni devreye giren tesislerde boru hatları kaynak çapakları, yabancı maddeler vs. ile bir hayli dolu olduğundan, filtrelerin ilk devreye almadan sonra çok sık aralıklarla değiştirilmesi ve kontrolu gerekecektir.
Temel Enstrumentasyonda en önemli komponent doğal gazın tevzi basıncından, sistem için gerekli yakma basıncına düşürüldüğü ikici kademe veya nihai regülatörlerdir. Regülatörler, yay operasyonlu olabileceği gibi özellikle yüksek basınçlarda seçilen “Pilot operasyonlu” tip olabilirler. Pilot operasyonlu regülatörler çok hassastır ancak pahalı dırlar. Bu sebeple genellikle çıkış basıncının 300 mbar veya daha düşük olduğu durumlarda, yay operasyonlular kullanılabilir.
Regülatörlerin başlıca işlevi gerek maksimum ve gerekse minimum debide, yakma donanımları kontrol vanasına kadar fix bir basınçta doğal gazı hazır tutmasıdır.
Bir regülatörün gaz çekiş ve kesiş durumlarına göre bir “Cevaplama” süresi vardır. Regülatör “cevaplama” sürelerinin uzaması ve basınç dalgalanma boyutlarını büyütür. Genellikle cevaplama sürelerinin 2 saniyeyi geçmemesi istenir. Bununla beraber, değişik uygulamalara göre, cevap süresi bu sınır içindede olsa basınç dalgalanma boyutları çok değişik olabilir.
Regülatörleri takip eden dördüncü cihaz, genellikle ölçme cihazları olur. Sayaç konumları, enstrumentasyon maliyeti açısından özellik arzeder. Sayaç ebatları, dolayısıyla maliyetleri, kullanıldığı devredeki basınç arttıkça azalacağından bazen, sayaçların regülatör önlerine ve hemen filtreden sonra konulması bir alternatif olabilir. Muhtelif sayaç tipleri vardır. Bunlar:
- Diyaframlı Tip ( çok düşük basınçlar için ) :
· Pozitif deplasmanlı sayaçlar
· Orifis tipi sayaçlar
· Türbin tip sayaçlar
Diyafram tip sayaçlar daha ziyade 50 mbar altında ve 100 m3 ‘e kadar debiler için düşünülebilir. Hacim düzelticiler veya çeviriciler, sayacın monteli olduğu devredeki basınç ve ısıya göre kaydedilen “Gerçek” hacmi 0° C-1 Atmosfer veya 15° C-1 Atmosfer şartlarındaki normal veya standart m3 değere çevirmektedir. Bunlar mekanik tip olabileceği gibi elektronik tiptede olabilirler.
Otomatik Emniyet Kapama Valfleri
Bu valflerin başlıca üç türü mevcuttur :
· Kontrol altındaki basıncın yükselmesinde kapatan,
· Kontrol altındaki basıncın azalmasında kapatan,
· Kontrol altındaki basıncın yükselmesi veya azalması halinde kapatan
Regülatörler herhangi bir sebeple beklenmedik bir anda arıza yapabilirler. Regülatör çıkış basıncının kontrol dışında yükselmesi durumunda, bu durumu hissedip, regülatör girişini kapayan otomatik emniyet kapama valfleri kullanılması artık mühim bir uygulama haline gelmiştir. İlk iki tür valfın maliyeti hemen hemen aynı olmakla beraber, üçüncü tip ilave bir maliyet getirir, ancak bazı kritik yakma donanımlarında, yakma sistemleri içindeki gaz basıncının yüksek olması kadar, düşük olması da önemli bir faktör olduğundan, bu çeşit bir enstruman gerekebilir.
Otomatik Emniyet Tahliye Valfleri
İkinci bir emniyet enstrumanı otomatik tahliye vanasıdır. Otomatik Emniyet tahliye vanaları, herhangi bir sebeple regülatör çıkış basıncının artması ve otomatik kapama fonksiyonunun çalışmaması halinde, belirli bir set basıncının üzerindeki gaz birikimini atmosfere tahliye etme işlevini görür. Set basınçları, otomatik kapama valflerinin set basınçlarının biraz üstündedir.
Yakma sistemleri Enstrumentasyonu
Yakma sistemleri, değişik amaçlara göre değişik dizaynları içermekle beraber, genel olarak hemen hepsinde müşterek unsurlar vardır ve bunları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.
- Gaz/Hava yanma oranı
· Hava ayarı
· Gaz ayarı
· Alev kontrolü
· Isı kontrolü
· Sistem Emniyet Enstrumanları
Tüm yakma donanımlarında şöyle veya böyle bu 6 unsurun kontrolunu ve manipulasyonunu sağlayan enstrumanlar bulunur.
Yakma donanımlarında talep edilen enerjiye göre yakıt ve yakma kontrolü başlıca 3 ayrı ipte olabilir :
· Aç/Kapa Kontrol
· Kademeli Kontrol ( genellikle iki kademeli )
· Oransal Kontrol
Aç/Kapa kontrol tipi, isminden de anlaşılacağı üzere fix bir set değeri için, ısı talep eden fırına fix bir hızda ısı enerjisi sağlar ve sistem ısı set değeri aşıldığında brülör ateşlemeyi kapatır. Kademeli kontrol da brülör, ısı set değerinin altına düşürülmesinde yüksek alevleme’ye, ısı set değerinin aşılmasında ise alçak alevleme’ye geçer. Bu sistemlerde ısı set değerinin üst ve altında limit değerler olup bu değerlere ulaşıldığında brülör stop eder veya stop ‘ta ise ateşlemeye geçer.
Oransal sistemler ise, gaz ve hava oranları muhafaza edilebildiği sürece en ideal kontrol şekli olup, gaz ve hava kontrolleri müştereken ısı talebinin artması veya azalmasına göre linear bir kontrol fonksiyonu yaparak sisteme hava ve gaz girişlerini, ayarlanmış gaz/hava oranı değişmeksizin azaltır veya çoğaltırlar.
Yanma için “Yakma Havası’na ihtiyaç vardır. Bu hava gerekli debi ve basınçta hava fan/motor grupları ile sağlanmaktadır. Brülöre ( Brülörlere ) giden yakma havası kontrol vanaları ile ayarlanır. El kumandalı basit fırınlarda, bu kontrol vanası basit bir kelebek valf olabileceği gibi otomatik kontrollu fırınlarda, bir servo-motor akuple edilmiş, kelebek veya özel bazı vanalar kullanılmaktadır.
Hava kontrol vanası çıkışındaki hava basıncı, debinin yüksek veya alçak oluşuna göre, değişen bir basınç yaratır. Hava basıncındaki debiyle orantılı bu değişim gaz kontrol vanasının kontrollünden kullanılır. Böylece yanma için gerekli gaz/hava karışım oranı 1/10 sağlanır. Bazı fırın sistemlerinde benzer kontrol enstrumanları olmakla beraber hava/gaz oranının fix değerde muhafazası bir micro-processor ile yapılmaktadır. Burada gerek hava ve gerekse gaz debileri ölçülür ve analog sinyaller aracılığıyla ulaştırılan ölçüm değerleri micro-processor ‘de değerlendirilerek hava ve gaz kontrol valfleri ayarlanır.
Brülör donanımları, brülör performanslarını devamlı kontrol altında tutan sensörleri içerir. Bir ateşleme rölesi, sensörlerden alınan durum sintallerine göre brülörü devreye sokar veya çıkarır. Brülörlerin çalışması esnasında devamlı kontrol edilen başlıca parametreler :
· Alçak ( kifayetsiz ) hava basıncı,
· Alçak ( kifayetsiz ) gaz basıncı,
· Yüksek gaz basıncı
· Alev kaybı
· Yüksek fırın ısısı
Alev kaybı, brülörler üzerindeki “UV Tipi ” veya “Ionisation” tipi detektörler ile devamlı kontrol altındadır. Pilot ateşleme solenoid valfleri, otomatik ve sıralı ateşlemenin uygulandığı yerlerde gerekecektir. Bunlar devamlı pilot veya kesintili pilot tercihlerine göre ya devamlı açar veya belirli aralıklarla Aç/Kapa yaparlar.
Buraya kadar, bir endüstriyel için gerekebilecek doğal gaz sistemine ait çok basit ve özet bilgiler verildi. Endüstriyel doğal gaz mühendisliği, bu ve buna benzer basit veya çok daha karmaşık sistemlerin dizaynı, enstrumantasyonu ve tüm bunlara ait spesifikasyonların tespiti ile uğraşır. Gaz mühendisi, tüm bu sistemleri dizayn ederken gerekli her türlü emniyet faktörlerini dikkate almak ve ayrıca dizayn ettiği sistem üzerine empoze etmekle yükümlüdür.
- kategori : sektor
- yazar : Gökhan Koskos
Yorumlar»
Henüz yorum yapılmamış - ilk olmak ister misiniz?