10.4. Buhar Kopresörleri

Orta ila yüksek basınçlı buhar kapanları kondensi boşalttığında, kondens geri kazanım hattındaki düşük basınç, sıvının bir kısmının tekrar buhara “parlamasına” neden olur. Bu flaş buhar, etkili bir şekilde yeniden kullanıldığında tesis verimliliğini artırmaya ve enerji tüketimini azaltmaya yardımcı olabilecek değerli ısı enerjisi içerir. Çoğu zaman, flaş buhar atmosfere havalandırılabilir ve ısı enerjisi daha sonra boşa harcanır. Bununla birlikte, ısı enerjisini korumak için iki olası yöntem vardır: flaş geri kazanımı ve buhar sıkıştırma.

Isıyı yakalamanın en yaygın yollarından biri, basınçlı bir flaş tankı veya flaş geri kazanım sistemi kurmaktır. Flaş tankı, buhar kapanlarından boşaltılan kondensi alır ve flaş buharının başka bir yerde yeniden kullanılmak üzere düşük basınçlı bir hatta yönlendirilmesini sağlar.

Bununla birlikte, bir flaş geri kazanım sistemi belirli bir miktarda geri basınçla sonuçlanır; Buhar kapanlarının çalışmaya devam edebilmesi için yukarı yönde gerekli basınç farkını korumak için dikkatli olunmalıdır. Ayrıca, flaş tankı tarafından sağlanan düşük/orta basınçlı buhara da gerçek bir ihtiyaç olmalıdır. Bazen, geri kazanılan flaş buharın basıncı, yeniden kullanım için gereken minimum basınç veya sıcaklığın altındadır. Bu gibi durumlarda, bir buhar kompresörü daha etkili bir çözüm sağlayabilir.

Hem birincil buhar uygulaması için gerekli çalışma koşulları hem de buhar kapanlarının tahliye hızı göz önünde bulundurulduktan sonra, bazen elde edilebilecek maksimum flaş buhar basıncı ile yeniden kullanım için gereken minimum basınç arasında bir uyumsuzluk olabilir. Örneğin, flaş buhar basıncı maksimum 1 barG’ye ulaşırsa ve kullanılabilecek minimum basınç 2 barG ise, basınç proses eşiğini karşılayacak kadar yüksek olmadığı için buhar yeniden kullanılmak yerine atmosfere atılabilir. Keşke basınç 1 barG’dan 2 barG’ye yükseltilebilseydi, buharın boşa harcanması önlenebilirdi!

Hava söz konusu olduğunda, standart bir hava kompresörü kullanılarak basınçta bir artış kolayca elde edilebilir. Bununla birlikte, buhar için benzer mekanik buhar kompresörleri, kondensin varlığı nedeniyle çok yaygın değildir. Ek olarak, sadece ısı ekleyerek basıncı yükseltmek mümkün değildir, çünkü bir muhafaza muhafazası (kazan gibi) olmadan ısı eklemek, buharın yalnızca aşırı ısınmasına ve basınçta herhangi bir artış olmadan boru hattı boyunca genişlemesine neden olur. O halde buhar basıncı nasıl yükseltilebilir?

Cevaplardan biri, düşük basınçlı buharı daha yüksek basınçlı buhar akışıyla birleştirmektir. Bununla birlikte, boruları bağlayarak iki akışı basitçe birleştirmek, daha yüksek basınçlı buharın düşük basınç hattına geri akmasına neden olur ve bu da yukarı akışa monte edilen buhar kapanları için sorunlara neden olabilir. Bu geri akışı önlemek için bir ejektör kullanmak gerekir.

Düşük basınçlı buharı yüksek basınçlı bir buhar akışına sürüklemek için bir buhar ejektörü kullanılabilirken, geri akışı ve yukarı akıştaki basınç dalgalanmalarını önler. Bir buhar ejektörü, yüksek basınçlı (motive) buharı azaltılmış bir geçitten (nozul) gönderir, hızlandırır ve basınç enerjisini hıza dönüştürür. Bu yüksek hızlı enerji, düşük basınçlı buharı karıştırma odasına çekecek ve onu hareket ettirici akışa sürükleyecek bir emme etkisi yaratır. Kombine buhar akışının artan kütlesi hızın düşmesine neden olur ve akış difüzör bölümünden tekrar genişledikçe hız enerjisi tekrar basınç enerjisine dönüştürülür.

Başka bir deyişle, bir buhar ejektörü, iki farklı basınçtaki akışları karıştırmak ve kompozit akışlarınkiler arasında bir yerde orta seviye bir basınçta buhar çıkarmak için termokompresyon kullanır. Bu, flaş buhar basıncını kullanılabilir seviyelere yükseltmeyi mümkün kılan şeydir.

Bir buhar kompresörünün verimliliğinin bir göstergesi, daha düşük basınçlı bir buhar akışını yakalamak/sürüklemek ve basıncını etkili bir şekilde yükseltmek için gereken yönlendirici buharın oranı olan “sürüklenme oranı”dır. Örneğin, 1 ton flaş buharı istenen basınca yükseltmek için 4,1 ton yüksek basınçlı buhara ihtiyaç duyulursa, sürüklenme oranı 4,1 olacaktır. Bu nedenle, birincil hedefin mümkün olan en az miktarda yüksek basınçlı buhar kullanarak buhar basıncını yükseltmek olduğu durumlarda, daha düşük bir sürüklenme oranı daha yüksek verimliliği gösterecektir.

Daha büyük bir sürüklenme oranı, gerekli basınçta birleşik bir akış oluşturmak için daha fazla yüksek basınçlı buharın tüketildiğini ve sonuç olarak toplam buhar çıkışı hacminin arttığını gösterir. Yüksek ve düşük basınçlı akışlar arasındaki basınç farkı büyükse bu kaçınılmaz olabilir, ancak bazı durumlarda, bu kadar büyük hacimlerde çıkan “karışık basınçlı” buhar için yetersiz talep olabilir. Bu gibi durumlarda, büyük bir sürüklenme oranı, potansiyel olarak savurgan fazlalık ile verimsiz bir prosese yol açabilir.

Bu nedenle, yüksek basınçlı buharın ve tam hacminin nasıl kullanılacağını belirlemek için tesisin buhar dengesini dikkatli bir şekilde değerlendirmek, buhar kompresöründen maksimum faydayı elde etmenin temel adımlarıdır. Sonuç olarak, verimli bir buhar kompresörünün başarılı bir şekilde piyasaya sürülmesi, enerji maliyetlerini ve kazan üretimini önemli ölçüde azaltabilir, böylece CO2 üretimini ve hızlı buhar tahliyesini azaltarak tesis ve yerel çevre koşullarını iyileştirebilir.

Orijinal Kaynak: https://www.tlv.com/en-de/steam-info/steam-theory