2. Buharın Başlıca Uygulama Alanları

Buhar, çok çeşitli endüstrilerde kullanılır. Buhar için yaygın uygulamalar, örneğin, tesislerde ve fabrikalarda buharla ısıtılan prosesler ve elektrik santrallerinde buharla çalışan türbinlerdir, ancak buharın endüstrideki kullanımları bundan çok daha öteye uzanır.

Buharın endüstrideki bazı tipik uygulamaları şunlardır:

• Isıtma/Sterilizasyon
• Tahrik/Sürüş
• Sebep
• Atomizasyon
• Temizlik
• Nemlendirme
• Nemlendirme

Aşağıdaki bölümlerde buharın çeşitli uygulama türlerini ele alacağız ve bunları göstermek için buhar kullanan ekipmanlara dair bazı örnekler sunacağız.

Pozitif Basınçlı Buhar

Buhar tipik olarak pozitif bir basınçta üretilir ve dağıtılır. Çoğu durumda bu, 0 MPaG’nin (0 psig) üzerindeki basınçlarda ve 100°C’nin (212°F) üzerindeki sıcaklıklarda ekipmana verildiği anlamına gelir.

Pozitif basınçlı buhar için ısıtma uygulamaları, birkaç örnek vermek gerekirse, gıda işleme fabrikalarında, rafinerilerde ve kimyasal tesislerde bulunabilir. Doymuş buhar, proses sıvısı ısı eşanjörleri, yeniden kaynatıcılar, reaktörler, yanma havası ön ısıtıcıları ve diğer ısı transfer ekipmanları için ısıtma kaynağı olarak kullanılır.

Bir ısı değiştiricisinde buhar, ısı transferi yoluyla ürünün sıcaklığını yükseltir, ardından kondens haline gelerek bir buhar kapanından dışarı atılır.

Atmosferik basınçta 200 – 800°C (392 – 1472°F) sıcaklığa ısıtılmış aşırı ısıtılmış buharın kullanımı oldukça kolaydır ve günümüzde piyasada bulunan ev tipi buharlı fırınlarda kullanılmaktadır.

Vakumlu Buhar

Sıcak suyun geleneksel olarak kullanıldığı sıcaklık aralığı olan 100°C’nin (212°F) altındaki sıcaklıklarda ısıtma amacıyla buhar kullanımı son yıllarda hızla yaygınlaşmıştır.

Vakumla doymuş buhar, pozitif basınçlı doymuş buharla aynı şekilde kullanıldığında, buharın sıcaklığı basınç ayarlanarak hızla değiştirilebilir ve bu da sıcak su kullanan uygulamaların aksine hassas sıcaklık kontrolü elde etmeyi mümkün kılar. Ancak, ekipmanla birlikte bir vakum pompası kullanılmalıdır çünkü sadece basıncı düşürmek onu atmosfer basıncının altına düşürmez.

Sıcak su ısıtma sistemiyle karşılaştırıldığında, bu sistem hızlı ve eşit ısıtma sunar. Sıcaklıkta eşitsizlik yaratmadan ayarlanan sıcaklığa hızla ulaşılır.

Buhar, buhar türbinleri gibi uygulamalarda itici güç olarak düzenli olarak kullanılır. Buhar türbini, termik elektrik santrallerinde elektrik üretimi için olmazsa olmaz bir ekipmandır. Verimliliği artırma çabasıyla, buharın giderek daha yüksek basınç ve sıcaklıklarda kullanılması yönünde ilerleme kaydedilmektedir. Türbinlerinde 25 MPa abs (3625 psia), 610°C (1130°F) aşırı ısıtılmış, süperkritik basınçlı buhar kullanan bazı termik elektrik santralleri vardır.

Aşırı ısıtılmış buhar, genellikle kondensat girişinin ekipmana verdiği hasarı önlemek için buhar türbinlerinde kullanılır. Ancak bazı nükleer santral tiplerinde, türbin ekipmanında kullanılan malzemeyle ilgili sorunlara yol açacağı için yüksek sıcaklıkta buhar kullanımından kaçınılmalıdır. Bunun yerine, genellikle yüksek basınçlı doymuş buhar kullanılır. Doymuş buharın kullanılması gereken yerlerde, buhar akışından sürüklenen kondensi çıkarmak için genellikle besleme borularına ayırıcılar yerleştirilir.

Güç üretiminin yanı sıra, diğer tipik tahrik/sürücü uygulamaları genellikle türbin tahrikli kompresörler veya pompalar içindir, örn. gaz kompresörleri, soğutma kulesi pompaları, vb.

Buharın itici gücü kanatçıkların dönmesini sağlar, bu da bağlı güç jeneratöründeki rotorun dönmesini sağlar ve bu dönüş elektrik üretir.

Buhar, ayrıca borulamada sıvı ve gaz akımlarını hareket ettirmek için doğrudan bir “hareket” kuvveti olarak da kullanılabilir. Buhar jet ejektörleri, proses buhar akımlarını ayırmak ve arıtmak için damıtma kuleleri gibi proses ekipmanlarında vakum çekmek için kullanılır. Ayrıca, yoğuşma (vakum) türbinlerinde istenen vakum basıncını korumak için yüzey kondansatörlerinden sürekli hava uzaklaştırma için de kullanılırlar.

Yüksek basınçlı tahrik buharı, giriş nozulundan jet ejektöre girer ve daha sonra yayılır. Bu, yüzey kondansatöründen havayı çeken düşük basınçlı bir bölge yaratır.

Benzer bir uygulamada, buhar aynı zamanda, havalandırılmış alıcı tanklardan, flaş kaplarından veya durma koşulları yaşayan buhar ekipmanlarından kondensatı pompalamak için kullanılan ikincil basınç tahliye vanaları için de birincil tahrik sıvısıdır.

Buhar atomizasyonu, buharın bir sıvıyı mekanik olarak ayırmak için kullanıldığı bir işlemdir. Örneğin bazı brülörlerde, yanma verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve hidrokarbon (kurum) üretimini en aza indirmek için yakıta buhar enjekte edilir. Yakıt yağı kullanan buhar kazanları ve jeneratörler, daha verimli yanma sağlamak için viskoz yağı daha küçük damlacıklara ayırmak için bu yöntemi kullanır. Alevler ayrıca egzozdaki kirleticileri azaltmak için genellikle buhar atomizasyonu kullanır.

Alevlerde yanma öncesinde buhar sıklıkla atık gazla karışır.

Buhar, çok çeşitli yüzeyleri temizlemek için kullanılır. Endüstriden bir örnek, is üfleyicilerde buhar kullanımıdır. Yakıt kaynağı olarak petrol veya kömür kullanan kazanlar, kazan kapasitesini, verimliliğini ve güvenilirliğini korumak için fırın duvarlarının döngüsel temizliği ve konveksiyon yüzeylerinden yanmış tortuların temizlenmesi için is üfleyicilerle donatılmalıdır.

Kurum üfleme nozulundan çıkan buhar, kuru veya sinterlenmiş kül ve cürufu yerinden söker ve bunlar daha sonra hunilere düşer veya yanmış gazlarla birlikte taşınır.

Buhar bazen bir işleme nem katmak ve aynı zamanda ısı sağlamak için kullanılır. Örneğin, kağıt üretiminde nemlendirme için buhar kullanılır, böylece yüksek hızda rulolar üzerinde hareket eden kağıt mikroskobik kırılmalar veya yırtılmalar yaşamaz. Başka bir örnek pelet değirmenleridir. Genellikle pelet formunda hayvan yemi üreten değirmenler, değirmenin şartlandırıcı bölümündeki besleme malzemesini hem ısıtmak hem de ek su içeriği sağlamak için doğrudan enjekte edilen buhar kullanır.

Yemin nemlendirilmesi yemi yumuşatır ve içindeki maddelerin nişasta içeriğini kısmen jelatinleştirir, bunun sonucunda daha sert peletler elde edilir.

Özellikle daha soğuk iklimlerdeki birçok büyük ticari ve endüstriyel tesis, iç mekan mevsimsel ısıtma için baskın ısı kaynağı olarak düşük basınçlı doymuş buhar kullanır. Genellikle buharlı nemlendiricilerle birleştirilen HVAC bobinleri, iç mekan konforu, kitap ve kayıtların saklanması ve enfeksiyon kontrolü için havayı şartlandırmak için kullanılan ekipmanlardır. Soğuk hava buhar bobinleri tarafından ısıtıldığında, havanın bağıl nemi düşer ve daha sonra aşağı akış hava akışına kontrollü bir kuru doymuş buhar enjeksiyonu eklenerek normal seviyelere ayarlanması gerekir.

Buhar, havanın binanın diğer bölgelerine dağıtılmasından önce hava kanalındaki havayı nemlendirmek için kullanılır.