Buhar kazanı kapasitesi, birim zamanda üretilebilecek buhar miktarını belirler ve doğru hesaplanması, sistemin enerji verimliliği, emniyeti ve sürekliliği için kritiktir.
Buhar Kazanı Kapasitesi Nedir?
Buhar kazanı kapasitesi, genellikle aşağıdaki birimlerle ifade edilir:
- kg/h (kilogram/saat)
- t/h (ton/saat) → 1 t/h = 1000 kg/h
- kcal/h → 1 kcal = 4.1868 kJ
- MW → Termal güç olarak (1 kcal/h = 1.163 × 10⁻⁶ MW)
Bu kapasite; buhar debisi, basınç, sıcaklık, besi suyu sıcaklığı ve buharın cinsi gibi parametrelere bağlı olarak hesaplanır.
Kazan Tiplerine Göre Kapasite Aralıkları
| Kazan Türü | Kapasİte Aralığı (Ton/Saat) |
|---|---|
| Skoç Tip | 1 – 40 |
| Stokerli | 1 – 10 |
| D Tipi | 4 – 40 |
| Akışkan Yataklı | 6 – 100 |
| Döner Izgaralı | 4 – 40 |
Bu tablo, Hisarmak buhar kazanı mühendislik verilerine göre hazırlanmıştır.
Temel Kapasite Hesap Formülü
Kazan kapasitesini belirlemede kullanılan ana termodinamik denklem:
Q = m × (hv - hf)
- Q: Isıl güç ihtiyacı (kcal/h)
- m: Buhar debisi (kg/h)
- hv: Buharın özgül entalpisi (kcal/kg)
- hf: Besi suyunun özgül entalpisi (kcal/kg)
Not: Entalpi değerleri IAPWS IF97 veya TS EN 12952 buhar tablolarından alınmalıdır.
Entalpi Değerleri (Basınç-Sıcaklık Bazında)
Aşağıda doyma basıncına göre buhar ve su entalpi değerleri verilmiştir:
| Basınç (bar) | Sıcaklık (°C) | hv (kcal/kg) | hf @ 80 °C (kcal/kg) |
|---|---|---|---|
| 6 | 158 | 659 | ~335 |
| 10 | 184 | 660 | ~335 |
| 16 | 201 | 662 | ~335 |
Kızgın buhar kullanımı durumunda hvhv değeri 700–850 kcal/kg aralığına çıkar.
Uygulamalı Örnek Hesaplama
Proses Verileri:
- Buhar ihtiyacı: 12.000 kg/h
- Basınç: 10 bar (doymuş buhar)
- Besi suyu sıcaklığı: 80 °C
- hv: 660 kcal/kg
- hf: 335 kcal/kg
Q = 12.000 × (660 - 335) = 3.900.000 kcal/h
Termal Güce Çevirim (MW)
1 kcal/h = 1.163 × 10⁻⁶ MW
3.900.000 × 1.163 × 10⁻⁶ ≈ 4.54 MW
Bu durumda buhar kazanı minimum 4.54 MW termal güce sahip olmalıdır.
Yakıt Tüketimi Hesabı (LHV’ye Göre)
Yakıt Enerjisi = Q / η
Varsayılan kazan verimleri:
| Kazan Türü | Verİm (η) (%) |
|---|---|
| Skoç | 85–88 |
| Akışkan Yataklı | 80–90 |
| D Tipi | 88–92 |
Örnek: Verim %88 ise: 3.900.000 / 0.88 = 4.431.818 kcal/h
📌 Yakıt alt ısıl değerleri (LHV):
| Yakıt Türü | LHV (kcal/kg) |
|---|---|
| Doğalgaz | 8.500 |
| Taş Kömürü | 6.500 |
| Biyokütle | 3.500 – 4.500 |
Doğalgaz kullanımı durumunda :Yakıt tüketimi = 4.431.818 / 8.500 ≈ 521.4 kg/h
Eş Zamanlı Yük ve Pik Tüketim
Kapasite hesabında sadece ekipman toplamı değil, aynı anda çalışan sistemlerin yükü dikkate alınmalıdır. Eğer tüm ekipmanlar eş zamanlı çalışmıyorsa, çarpan faktörleri ile ağırlıklı ortalama alınır.
📌 Ayrıca, pik tüketim senaryolarında kısa süreli %10–15 ekstra yük oluşabilir. Bu, hesaplamaya dahil edilmelidir.
Kondens Geri Kazanımı
Kondens dönüşü, besi suyu sıcaklığını artırarak hf’yi yükseltir ve bu sayede kazan daha az yakıt harcar.
%80 kondens dönüşü varsa, besi suyu sıcaklığı 80 °C değil 95–100 °C olabilir.
Bu durumda hf ≈ 400 kcal/kg → enerji farkı ciddi düşer.
Buhar Cinsi: Doymuş vs Kızgın
| Buhar Cİnsİ | Kullanım Alanı | Entalpİ (kcal/kg) |
|---|---|---|
| Doymuş Buhar | Isı transfer, proses buharı | 640–670 |
| Kızgın Buhar | Türbin, enerji üretimi | 700–850 |
Kızgın buhar kullanımında kapasite hesabında entalpi değeri artırılmalıdır.
Güvenlik ve Genişleme Faktörü
Endüstride önerilen tasarım rezervi:
Toplam Kapasite = Q × 1.15
Bu çarpan, gelecekteki üretim artışı ve olası ani yük artışlarına karşı sistemin istikrarlı çalışmasını sağlar.
Buhar kazanı kapasite hesabı, yalnızca bir buhar debisi çarpanı değil, bir enerji mühendisliği analizidir. Bu analizde:
- Entalpi farkları
- Kazan verimi
- Yakıt alt ısıl değerleri
- Kondens sistemi
- Buhar cinsi
- Basınç-sıcaklık bağıntıları
- Pik yükler ve eş zamanlı çalışma gibi
birçok parametre dikkate alınmalıdır.
Hisarmak, tüm bu mühendislik kriterlerini esas alarak endüstriyel tesislere özel, doğru kapasiteli ve yüksek verimli buhar kazanı çözümleri sunar.
