Akışkan Yataklı Buhar Kazanı

Teknik Özellikler:

Akışkan Yataklı Kazanların Çalışma Prensibi

Akışkan yataklı buhar kazanı çalışma prensibi temelde katı yakıt taneciklerinin bir bölüm içinde asılı halde yakılması için kullanılan ileri bir yanma yöntemidir. Yanma için gerekli oksijeni sağlamak için içinden hava jetlerinin üflendiği, kum, kireçtaşı vb. gibi diğer parçacıklı malzemelerin kabarcıklı akışkan yataktan geçişi sağlanır. Bu durum gaz ve katıların hızlı ve tam karışımı, yatak içinde hızlı ısı transferini ve kimyasal reaksiyonları destekler. Akışkan yataklı kazan tesisleri, kömür ve odun, biyokütle gibi çeşitli düşük gerade katı yakıtları yüksek verimlilikte ve kömürün toz haline getirilmesi vb. gibi herhangi bir pahalı yakıt hazırlığı olmaksızın yakma yeteneğine sahiptir. Ayrıca, bu tip kazanların yeni nesil çeşitleri eşdeğer geleneksel fırından daha küçüktür, dolayısıyla maliyet ve esneklik açısından ikincisine göre önemli avantajlar sunabilir. SO2 emisyonları şeklinde yayılan kükürt miktarını azaltır. Yanma sırasında eklenen kireçtaşı, sülfatın çökelmesini sağlar. Böylece ısı enerjisini yakalayan su borularına daha verimli bir ısı transferi gerçekleşir. Serbest kalan ısı, borularla doğrudan temas eder ve iletim yoluyla ısıyı aktarır. Bu süreç genel verimliliği önemli ölçüde artırır.

Avantajları Nelerdir?

Kireçtaşı, yanma sırasında sülfatı çökeltir ve böylece ısı enerjisini yakalayan su borularına daha verimli bir ısı transferi sağlar. Isıtılmış çökelti, borularla doğrudan temas ederek iletim yoluyla ısıyı aktarır ve genel verimliliği artırır. Bu sistem, kömür santrallerinde daha düşük sıcaklıklarda yanmayı mümkün kılarak NO₂ emisyonlarının azalmasına katkı sağlar. Bununla birlikte, düşük sıcaklıklarda yanma, hidrokarbon emisyonlarının artmasına da neden olur. Ticari akışkan yataklı kazan üniteleri yüksek verimlilikte çalışır, günümüzün geleneksel kazan ünitelerinden daha düşük maliyetlidir ve düşük seviyede SO2 ve NO2 emisyonlarına sahiptir. Bu da sık tercih edilen buhar kazanları arasında yer almasını sağlar.

Dezavantajları Nedir?

Ancak kazan içindeki boruların aşınması, yatağın hava girişindeki tıkanıklıklardan kaynaklanan eşit olmayan sıcaklık dağılımı, bazı durumlarda 48 saate varan uzun çalıştırma süreleri gibi dezavantajları vardır.

• Akışkan yataklı kazan sistemi, 750 °C’lik daha düşük bir yanma sıcaklığına sahipken, sıradan bir kazan 850 °C’de çalışır.
• Akışkan yatağa sahip buhar kazanında sinterleme süreci düşüktür (Külün erimesi).
• Düşük sıcaklık nedeniyle daha düşük NO2 üretimi.
• Kireçtaşı tarafından tutulması nedeniyle daha düşük SO2 üretimi.
• Yanan partikül nedeniyle diğer yanma proseslerine göre 10 kat daha fazla ısı transferi sayesinde daha yüksek yanma verimi.
• Yüksek konvektif ısı transferi katsayısı nedeniyle akışkan yataklı buhar kazanı için daha az alan gereklidir.
• Serbest kayışta ve aktif kayışta sıcaklık sabit kaldığından izotermal yatak yanması meydana gelebilir.

Akışkan Yataklı Buhar Kazanı Türleri

Uzmanlar, akışkan yataklı buhar kazanlarını iki ana grupta sınıflandırır: atmosferik sistemler ve basınçlı sistemler. Basınçlı sistemler ise iki küçük alt grup olan kabarcıklı ve dolaşımdaki akışkan yataklı kazan olarak ikiye ayrılmaktadır.

Atmosferik Akışkan Yataklı Kazan

Atmosferik akışkan yataklı buhar kazanları, kömürün yanmasıyla ortaya çıkan sülfürü bağlamak için kireçtaşı veya dolomit kullanır. Hava jetleri, yanma sırasında kömür ve sorbenti askıya alarak karışımı sıvı benzeri bir hale getirir. Bu karışım, kırmızı-sıcak parçacıklardan oluşan akışkan bir süspansiyon oluşturur. Bu sistem, yanma sürecini hem verimli hem de kontrollü hâle getirir. Tüm işlemler atmosfer basıncı altında gerçekleşir.

Basınçlı Akışkan Yataklı Kazan

Basınçlı akışkan yataklı kazanlar, kömür ve sorbenti karıştırarak hava jetleriyle askıya alır. Sistem, yüksek basınç altında çalışarak sıcak ve yoğun bir gaz akımı üretir. Bu gaz, doğrudan gaz türbinini harekete geçirir. Akışkan yatak, yanma sırasında yüksek miktarda ısı üretir. Oluşan ısı, buhar hattında buhar üretimini başlatır. Buhar, türbine yönlendirilerek elektrik üretiminde kullanılır. Bu sistem, kombine çevrim yapılarında yüksek verimlilik sağlar.

Gelişmiş Basınçlı Akışkan Yataklı Kazan

Yeni nesil gelişmiş basınçlı akışkan yataklı kazanlar, doğal gazla ateşleme sıcaklığını artırır. Sistem, kömürden daha pahalı olan doğal gazı destekleyici yakıt olarak kullanır. İkinci nesil sistemlerde, kömür gazlaştırma için basınçlı bir karbonlaştırıcıdan geçer. Kazan, buhar üretmek ve yanma havasını ısıtmak amacıyla kömürü doğrudan yakar. Karbonlaştırıcıdan çıkan yakıt gazı, tepe yakıcıda yanar ve gazı türbine uygun sıcaklığa ulaştırır. Türbinin egzoz gazı, buhar üretiminde yeniden kullanılarak enerji geri kazanılır.

Bu teknoloji, kombine çevrim sistemlerinde verimliliği artırır. Mühendisler bu yapıyı gelişmiş sirkülasyonlu sistem olarak tanımlar. Bu sistemler yalnızca kömürle çalışır. Gazlaştırma işlemi, sentez gazını türbine besleyen basınçlı bir reaktör içerir. Türbin egzozu, akışkan yatakta yanan kömür için yanma havası sağlar.