Yakıttaki kimyasal enerjiyi ısı enerjisine çeviren cihazlara kazan adı verilir. Hazırlamış yakıtlar (petrol veya kömür) hava ile pülverize hale getirilip yanma odasının içine püskürtülür. Yanma sonucunda açığa çıkan ısı, kazan borularının içindeki suyu buharlaştırır. Arta kalan katı atık ve cüruflar kazanın altındaki su teknesine düşer, oradan da bantlarla dışarı atılır. Yanma sonucunda oluşan gazlar da ısısı iyice alındıktan sonra 110–160 OC civarında bacadan gönderilir. Kazanda üretilen buhar türbine yönlendirilir.

Buhar üretimi; suyun ısı etkisiyle buhara dönüştürülmesi işlemidir. Su kaynağında su ve buharın sıcaklıkları aynıdır. Bu sıcaklığa “doygunluk sıcaklığı” denir. Sabit basınçta, bir sıvı kaynağında buharlaştırmayı sağlamak için bir ısı verilmesi gerekir. Bu ısıya da “gizli ısı” veya “buharlaşma ısısı” denir.

Eğer üretilen buhar kaynama noktasında ve su içermiyorsa buna “kuru doymuş buhar” su içeriyorsa “ıslak buhar” denir. Eğer buhar kaynama derecesinin üstünde bir noktaya kadar ısıtılmış ise “kızgın buhar” olarak adlandırılır.

1. Kazan Çeşitleri

Isıtma tesislerinde kullanılan kazanların sınıflandırılması çeşitli kriterlere bağlı olmak üzere aşağıdaki gibi yapılır.

Kazan yapımında kullanılan malzemenin cinsine göre;

• Dökme dilimli kazanlar

• Çelik kazanlar

Kullanılan yakıtın cinsine göre;

• Gaz yakıtlı kazanlar (Doğal gaz)

• Sıvı yakıtlı kazanlar (Motorin, fuel –oil )

• Katı yakıtlı kazanlar( Taş kömürü, odun vb.)

Yanma odasının basıncına göre;

• Karşı basınçlı kazanlar

• Karşı basınçsız kazanlar

Isıtıcı akışkan cinsine göre;

• Sıcak sulu kazanlar

• Kaynar sulu kazanlar

• Buharlı kazanlar

Kazanın yapısal tasarımı açısından;

• Alev borulu kazanlar

• Alev duman borulu kazanlar

• Duman borulu kazanlar

• Su borulu kazanlar

Kazanın biçimi açısından;

• Yarım silindirik kazanlar

• Tam silindirik kazanlar

• Prizmatik paket kazanlar

Petro kimya ve rafinerilerde genelde kazanlar iki ana tipte kullanılmaktadırlar. Bunlar; alev borulu kazan ve su borulu kazan olarak adlandırılır.

1.1. Alev Borulu Kazanlar

Alev borulu kazanlarda bütün ısı transferi su ile çevrelenmiş, içinden sıcak yanma gazlarının geçtiği borular (tüpler) yardımıyla olur. Su ve buhar aynı bölümde (kovan kısmında) bulunur. Buhar çıkışı dramın üzerinden çıkar. Bu tip kazanlara örnek olarak lokomotif ve gemi buhar kazanları ve proses ünitelerindeki tüpten sıcak gaz veya sıcak likit ürünün geçtiği buhar kazanları verilebilir.

1.2. Su Borulu Kazanlar

Su borulu kazanlarda yanma odası, içinden su ve buhar karışımının sirkülasyon yaptığı tüplerle çevrilidir. Bu tip kazanlar rafineri operasyonlarında alev borulu olanlara göre çok daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Tasarımları son zamanlarda önemli gelişmeler göstermiştir. Dikey veya dikeye yakın doğrultulu tüpler hem radyasyon (yanma odası) hem de konveksiyon (yanma gazları) bölgelerinde verimli bir şekilde kullanılmaktadır. Ayrıca ekonomizer ve hava ısıtıcılarının da kullanımıyla sıcak baca gazlarının atık ısısından maksimum derecede yararlanılmaktadır.

Paket kazanlar, rafinerilerde son zamanlarda yaygın olarak kullanılan buhar kazanı tipidir. Paket olarak adlandırılmasının sebebi, bu kazanların imalatçı tarafından yapıldıktan sonra rafinerideki yerine, komple bir ünite halinde getirilip montajının yapılmasıdır. Bu kazanların boyutundaki sınırlamayı nakliye zorlukları belirler. Diğer bir tip kazan da sahada (yerinde) inşa edilen kazandır. Fakat bu maliyet açısından paket kazanlara göre yaklaşık iki kat daha pahalıdır. Kazan maliyetleri genelde üretilen birim miktar buhar başına derecelendirilir. Birçok paket su borulu kazan aşağıdaki yapısal görünümlerden birine sahiptir. Bunlar “A”, “D” ve “O” tipi kazan olarak adlandırılır.

1.2.1. “A” Tipi Kazan

Altta iki küçük dramı ve hederi (kolektörü) bulunur. Üstteki dram buhar su ayrışmasını sağlayacak şekildedir. Üretilen buharın büyük bölümü drama giren merkezdeki fırın duvar tüplerinde oluşur.

1.2.2. “D” Tipi Kazan

Bu tip kazanlarda buharlı kollar drama su seviyesi civarında giriş yapar. Börnerler genellikle duvar sonundadır. Petrokimya tesislerinde en çok kullanılan kazan tipidir.

1.2.3. “O” Tipi Kazan:

Nakliye problemleri bu tip kazanların boyutunun belirlenmesinde en önemli etkendir. Diğer kazan tiplerine göre aynı kapasitede bir “O” tipi kazanın boyu daha uzun olmak zorundadır. “D” ve “O” tipi kazanların tabanları genellikle tuğla ile kaplanır.

Bütün modern kazan konstrüksiyonlarında yanma odası duvarını oluşturan su tüpleri ya teğet bağlantılı ya da gaz geçişi sızdırmazlığına sahip metal fin (kanatçık) bağlantılıdır.

KAYNAKLAR

Kazanlar, MEGEP

Linkten yazının tamamına ulaşabilirsiniz:

http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Kazanlar.pdf

1- Aliağa Petrokimya Sanayi ve Ticaret AŞ, Rafineri Donanımları ve Teknik Kontrol Kılavuzu Cilt-II, Aliağa, 1986.

2- TÜPRAŞ ( Türkiye Petrol Rafinerileri AŞ), Proses Üniteleri İşletme Müdürlüğü Eğitim Programları -1, Aliağa, 2003.

3- TÜPRAŞ ( Türkiye Petrol Rafinerileri AŞ), Proses Üniteleri İşletme Müdürlüğü Eğitim Programları -2, Aliağa, 2003.

4- YILDIR, Y. Serhan , Kazan ve Yardımcıları, Türkiye Elektrik Kurumu AŞ Eğitim Daire Başkanlığı Yayınları Ankara, 1989.