Atık Isı Geri Kazanım

EMPOTEK ISI GERİ KAZANIM SİSTEMİ

TEKSTİLDE ISI GERİ KAZANIMI UYGULAMALARI

ÖZET
Dünyadaki fosil yakıt fiyatlarının artışı ile önümüzdeki yıllarda daha büyük bir ivme ile artması beklenen enerji maliyetleri ancak etkili enerji verimliliği politikaları ile azaltılabilecektir.
Enerji maliyetlerinin azaltılması, enerjinin tüketildiği her türlü elektrik, aydınlatma ve ısı sistemlerinin incelenmesi ve verimli kullanılabilmesi için gerekli yatırımın yapılarak sistemlerin optimizasyonunun sağlanması ile gerçekleştirilebilir.
Kirlendiği için işletmede doğrudan kullanılamayan ancak ısıl yönden ciddi bir değer ifade eden atık sulardan ısı geri kazanımı uygulaması, kendini ödeme süresi en hızlı yatırımlardan biridir.
Son zamanlarda bu yatırımlara olan talebin artışında diğer bir etken de biyolojik arıtma tesisleri atık su giriş sıcaklığının bazı 30 ºC nin altında tutulması gerekliliğidir.
Tekstil fabrikalarında boya makinalarından çıkan sıcak atık su ciddi bir ısı tasarrufu kaynağıdır. Boya makinalarından tahliye edilen soğuk kirli suyun sıcak kirli suya karıştırılmadan ayrı bir kanalla doğrudan arıtma tesisine gönderilmesi; sıcak kirli suyun ise ısı geri kazanımı sisteminde değerlendirilmesi, yatırım maliyetleri düşük, son derece kârlı bir yatırımdır.
Böylece 15-20ºC deki 25 -175 m³/h soğuk temiz su, 25-175 m³/h sıcak atık suyun ısısından yararlanılarak 55-60 ºC ye kadar ısıtılabilir. Ortalama yıllık tasarruf miktarı 1,000,000 EURO nun üzerinde olabilmektedir. Yatırımın geri dönüş süresi 2 ila 9 ay arasında değişmektedir.
Atık su, filtreleme işleminden sonra, bir pompa vasıtası ile ile lif içeren sıvılar için özel olarak üretimiş olan, sabit geniş plaka kanal aralıklığına sahip, serbest akışlı plakalı ısı değiştiricinin ( plakalı eşanjör) primer devresine sevk edilir. Eşanjörün seconder tarafın akışkan gönderilen soğuk temiz su, atık suyun giriş sıcaklığına yakın bir sıcalığa kadar ısıtılmış olur.
Sistem isteğe göre elektromekanik, ya da PLC kontrollü otomasyon ile kontrol edilebilir. Maksimum ısı kazanımı minimum işletme masrafı ile temin edilebilmektedir.
Sistemde geniş plaka aralıklı, serbest akışlı plakalı ısıtıcılar kullanılmaktadır Plakalı eşanjörün sıvı ile temas eden tüm metalik yüzeyleri AISI 316 kalite paslanmaz çelikten imal edilmiştir.

GİRİŞ
Ham petrol varil fiyatlarının 2023 yılı içerisinde 75 USD seviyelerine çıkması ve önümüzdeki yıllar için yapılan projeksiyonlar kömür ve doğal gaz fiyatların artışının süreceği yönündedir.
2023 yılında üretilen elektriğin % 42 si doğal gaz ile üretilmiştir. Türkiye dünyadaki en pahalı enerjiyi kullanan ülkelerden biridir. Sanayimizin dünyada rekabet edebilmesi için enerji verimliliği ile ilgili yapılabilecek her türlü uygulamayı yamak zorundadır.
Tekstil boyahaneleri bu yaklaşımın dışında tutmak mümkün değildir. Tekstil sektörü ülkemizin en güçlü sektörlerinden biridir. Kısa süre aralıklarla gelen krizlere rağmen bu sektör henüz çok büyük kayıplarla karşılaşmamış olmakla beraber rekabet koşullarının giderek ağırlaştığı da açıktır.
Çin, Hindistan, Mısır, Suriye ve diğer uzakdoğu ülkelerinin tekstil sektöründe yeni üretim odakları haline gelmekte oldukları gerçeği tekstil sanayicilerimizin maliyetlerini daha rekabetçi bir piyasaya göre düşürmesi zorunluluğunu doğmuştur.
Tekstil boyahanelerinde günlerde yakıt giderlerinin maliyet içerisindeki payının % 30-35 düzeylerine ulaşarak, bir numaralı maliyet unsuru haline gelmesi, yakıt giderlerinde sağlanabilecek tasarrufun tekstilcinin dikkatini büyük ölçüde çekmesini sağlamıştır.
Boyahanelerin başlıca girdileri taze su, yakıt (Fuel-Oil, Doğal gaz ve LPG ),işgücü, elektrik enerjisi ve kimyasal malzemelerdir. Bu kullanımdan- doğal olarak -kimyasal ve biyolojik olarak kirlenmiş su ve baca gazı çevreye yayılmaktadır. Fabrikalar sıvı atıklarını kimi yörelerde merkezi arıtma sistemlerine gönderirken, kimi yörelerde her fabrika kendi atığı için arıtma sistemi kurmak zorunda kalmıştır.

BOYAHANELERDE BAŞLICA ISI TASARRUFU KAYNAKLARI
Bütün klasik ısı tasarrufu yöntemleri boyahaneler içinde geçerlidir. Buhar kazanlarının verimini yükseltecek her önlem, ilave olarak ısı kullanım ve dağıtımında uygulanacak doğru yöntemler yakıt giderlerini minimize etmek bakımından önemlidir. Baca gazı sıcaklığının asgariye indirilmesi, izolasyon önlemleri, kaçak buharlara izin verilmemesi gereksiz aşırı ısıtmalardan kaçınılması dikkat edilmesi gereken hususların başında gelmektedir.
Baca gazı sıcaklığının optimal düzeyde tutulabilmesi ancak, kaliteli bir buhar kazanının kapasiteye uygun olarak seçilmesi ile mümkündür. Duman borularının periyodik temizliği ve kazan suyu sertliğinin giderilmiş olması doğru bir kazan işletmeciliği için ön koşuldur. Bunlara rağmen yüksek baca gazı sıcaklığıyla kaybedilen enerji baca gazı yoluna yerleştirilecek ekonomizerlerle kısmen geri kazanılabilir. Blof suyunun taşıdığı enerjiden Plakalı Eşanjörler yardımıyla geri kazanım mümkündür. Ayrıca kondens suyunun taşıdığı flaş buhar kapasitesinden plakalı eşanjörler yardımıyla yararlanmak uygulanan bir yöntemdir.
Ancak boyahanelerde %20-30 lara varan bir ısı tasarruf kaynağı vardır ki, henüz uygulamaya yaygın olarak maalesef geçilememiştir. Yaklaşık bir değer vermek gerekirse bu konuda sistemini kuran boyahane sayısı % 20-30 civarındadır. Kalanlar sistemi bilmekle birlikte yatırımı gerçekleştirme konusunda çok da istekli davranmamaktadırlar.

BOYAHANELERDEN ÇIKAN BOYALI ATIK SICAK SUDAN ISI GERİ KAZANIMI 
Tekstil ürünlerinin yıkanması, boyanması gibi işlemler yoğun bir şekilde yumuşak temiz suyun kullanımını gerektirmekte, bu su birçok uygulamada da 90 ºC lere kadar ısıtılmakta ve tahliye edilmektedir. Boyalı olması ve kimyasal maddelerle kirlenmiş olması nedeniyle bu suyun doğrudan proseste tekrar kullanılması mümkün değildir. Boyahaneden çıkan boyalı atık su, ya fabrikanın kendi arıtma sistemine gönderilmekte ya da merkezi arıtma sistemine gönderilmektedir. Arıtma sistemine giden atık suyuın giriş sıcaklığı etkili bir arıtma için 30 ºC ‘nin altında olmalıdır. Atık su kapasitesi günlük boyanacak kumaş miktarının yaklaşık 100 misli civarındadır.
Atık sudan ısı geri kazanımına uygun olarak planlanmış bir fabrikada, boyama makinaları soğuk ve sıcak su tahliyelerinin ayrılmasını sağlayacak şekilde ekipmanlarla donatılmış, fabrika içerisindeki deşarj kanalları da soğuk ve sıcak atık sular için ayrı ayrı düzenlenmiş olmalıdır. Makinaların beslemeside sıcak ve soğuk temiz su beslemesi olarak iki ayrı hattan gerçekleştirilmelidir.
Böylece soğuk kirli su kanalındaki atık doğrudan arıtma tesisine gönderilebilecek, sıcak kirli su kanalındaki su, ısı geri kazanım sistemine alınmakta, ısısından yararlanıldıktan sonra soğumuş olarak arıtma tesisine gönderilmektedir.
Ancak tekstil fabrikalarımızın çoğu yukarıdaki gibi düzenlenmemiştir. Makinalarda tek çıkış bulunmakta ve tek hattan soğuk su ile beslenmektedir. Makinalardan çıkan soğuk ve sıcak su tahliyelerin tümü genel bir kanala akmaktadır.
Sıcak atık suyun ayrı kanaldan sevkedilmemesi ısı geri kazanımı uygulamasını zorlaştırmaktadır. Çünkü ısıl olarak bir değer ifade etmeyen soğuk atık suyun sıcak suya karışmış olması, gereksiz yere debiyi artırmakta ve atık su ortalama sıcaklığını düşürmektedir. Bu ısı geri kazanımında kullanılacak ekipmanların kapasitelerinin daha büyük seçilmesi zorunluluğu doğmakta ve doğal olarak yatırım masrafı ve işletmede kullanılan elektrik enerjisi giderleri artmaktadır.
Ancak bu halde bile yatırım bir yıldan çok daha kısa bir sürede kendisini amorti etmektedir.

BOYAHANELERDEN ÇIKAN BOYALI ATIK SICAK SUDAN ISI GERİ KAZANIMI- SİSTEMİNİN EKİPMANLARI
Atık sıcak boyalı su bir kaba bir filtreden geçirilerek, içerisinde olması muhtemel kirliliklerin büyük bir kısmı giderilir. Bu amaçla döner filtreler, statik filtreler veya atık su kanalına yerleştirilmiş bir dizi ızgara tipi filtre kullanılabilir. Böylece sisteme yerleştirilecek pompaların, Plakalı tip ısı değiştiricilerin ve diğer ekipmanların tıkanması önlenmelidir.
Sıcak kirli su deşarj kanalının kotuna uygun olarak düzenlenmiş bir dengeleme havuzuna alınır.(Havuzun tabanın yakın bir kottan santrifüj tipi pompayla (bir adeti yedek) alınan sıcak su Plakalı Tip Isı Değiştiricinin (Plakalı Eşanjör) primer devresine gönderilir. Multipass (Çok geçişli) olarak dizayn edilen Serbest Akışlı Plakalı Eşanjör de ısısını Temiz suya aktaran kirli atık su soğumuş olarak arıtma tesisine sevkedilir.
Plakalı ısı değiştiricinin plakaları AISI 316 kalite paslanmaz çelik olup, su ile temas eden yüzeylerde paslanma riski mevcut değildir. Kirli su giriş hattı üzerinde, otomatik olarak çalışması düzenlenen ters yıkama sistemi, eşanjöre girebilecek elyafların eşanjörü tıkamadan önce sistemden dışarı atılmasını sağlar. Soğuk temiz su, eşanjörün ilgili bağlantısından eşanjörün sekonder devresine girerek kirli suyun verdiği enerji ile ısıtılır ve temiz su deposuna gönderilir. Temiz su deposundan invertörlü hidrofor sistemi ile temiz sıcak su fabrikaya gönderilir.