Özet
Endüstriyel enerji üretim sistemlerinde hava ısıtıcıları (LUVO – Luftvorwärmer), yakma havasının baca gazlarıyla ön ısıtılarak kazan veriminin artırılmasında kilit rol oynamaktadır. Özellikle katı yakıtlı kazan sistemlerinde, ön ısıtılmış hava kullanımı sayesinde hem daha etkili bir yanma sağlanmakta hem de yakıt tüketimi azaltılmaktadır. Bu yazıda hava ısıtıcılarının temel çalışma prensipleri, enerji geri kazanımındaki yeri ve akustik temizlik teknolojisinin bu sistemlerdeki katkısı ele alınacaktır.
1. Hava Isıtıcılarının Temel Prensibi ve Enerji Geri Kazanımı
Hava ısıtıcıları, enerji üretim tesislerinde kazan çıkışındaki sıcak baca gazlarının içerdiği atık ısının bir kısmını geri kazanarak, yanma için kullanılan taze havayı ön ısıtmak amacıyla kullanılır. Bu uygulama sayesinde hem yanma verimi hem de sistem genel verimi artar. Tipik olarak, havanın her 50°C fazladan ısıtılması, yaklaşık %2.5 oranında yakıt tasarrufu sağlar [[1]].
Baca gazı sıcaklıkları genellikle 200°C’nin üzerindedir ve bu sıcaklıklar, ekonomik olarak geri kazanım için uygundur. Isıtılan hava, aşağıdaki amaçlarla kullanılabilir:
- Kazan yakma havasının ısıtılması,
- Proses havasının (kurutma, pişirme, ısıtma vb.) desteklenmesi,
- Kazan dairesi gibi iç alanların ısıtılması
2. Hava Isıtıcılarının Verimliliğe Katkısı
Bir hava ısıtıcısı kullanımı ile aşağıdaki kazanımlar elde edilir:
- Verim artışı: Kazan çıkış sıcaklığına bağlı olarak tesis veriminde %3–7 arasında iyileşme sağlanabilir.
- Yakıt tüketimi azalır: Aynı ısı çıktısı için daha az yakıt gerekir.
- Yanma kalitesi artar: Özellikle katı yakıtlı kazanlarda, 150–320°C arasında ısıtılmış yakma havası kullanımı, ocak içi sıcaklık artışı ve radyasyon verimiyle yanma kalitesini yükseltir.
Bu faydalar, özellikle orta ve büyük kapasiteli katı yakıtlı kazanlarda, hava ısıtıcılarının kullanılmasını öncelikli bir mühendislik tercihi haline getirir.
3. Isı Transferi ve Sınırlayıcı Etkenler
Hava ve baca gazı arasında gerçekleşen ısı transferi, sıcaklık farkı arttıkça verimliliği artar. Bu nedenle:
- Hava ısıtıcısına giren baca gazının sıcaklığı (genellikle 200–400°C),
- Çıkan hava sıcaklığı (150–320°C),
- Ve çıkış gaz sıcaklığı arasında maksimum sıcaklık farkı hedeflenir.
Ancak burada kritik bir sınırlayıcı faktör vardır: Havanın ısı taşınım katsayısı, suya göre daha düşüktür. Bu nedenle, hava ısıtıcılarının yüzey alanı daha büyük olmak zorundadır. Büyük yüzey alanı ise, daha fazla kül birikimi riski anlamına gelir [[2]].
4. Hava Isıtıcılarda Kül Birikimi ve Akustik Temizlik
Toz kömür gibi katı yakıtlar kullanıldığında, baca gazı içerisinde yüksek miktarda uçucu kül taşınır. Bu kül partikülleri, hava ısıtıcısı yüzeylerinde zamanla birikerek:
- Isı transfer verimini düşürür,
- Hava geçişini engeller,
- Tutuşabilir partiküllerle yangın riskini artırır.
Özellikle sıcak hava içerisinde yanıcı tozların tutuşması, önemli malzeme hasarlarına yol açabilir. Bu nedenle, hava ısıtıcılarında kül birikiminin periyodik olarak giderilmesi kritik önemdedir.
4.1. Akustik Temizlik (Sonic Cleaning) Uygulaması
Akustik temizleyiciler, 60–300 Hz aralığında yüksek enerjili ses dalgaları üreterek yüzeyde biriken partikülleri titreştirerek gevşetir ve akışkanla birlikte uzaklaştırılmalarını sağlar. Bu teknoloji hava ısıtıcılarında da kullanılmakta olup:
- Yüzeye zarar vermez,
- Proses sırasında çalışabilir,
- Yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır,
- Enerji tüketimi düşüktür.
User Mühendislik gibi yerli firmalar tarafından da geliştirilen bu sistemler, özellikle kül oluşumunun yoğun olduğu uygulamalarda önleyici bakım stratejisi olarak benimsenmiştir [[3]].
5. Sonuç ve Öneriler
Hava ısıtıcıları, endüstriyel kazanlarda enerji geri kazanımı ve yanma kalitesi açısından vazgeçilmez ekipmanlardır. Ancak uzun süreli kullanımda kül birikimi verim düşüşüne ve yangın riskine yol açabilir. Bu nedenle;
- Akustik temizlik sistemlerinin entegre edilmesi,
- Periyodik kontrol ve temizlik prosedürlerinin oluşturulması,
- Yanıcı partikül riskine karşı sıcaklık denetimi yapılması,
hava ısıtıcılarının güvenli ve yüksek verimli çalışması açısından önerilmektedir.
Kaynakça
- H.C. Saxena, Thermal Engineering, 2004.
- Boysan, F., & Tarman, M. (2012). Enerji Kazanımlarında Hava Isıtıcıların Rolü. Tesisat Mühendisliği Dergisi.
- Andersson, H. et al. (2014). Use of Acoustic Cleaning in Heat Recovery Systems. Chemical Engineering & Technology.
USER Mühendislik. (2023). Sonic Kurum Temizleyici Sistemler Kataloğu.
