KOMPRESÖR ATIK ISI GERİ KAZANIMI SİSTEMİ / ALTUĞ KARATAŞ

Kompresör Atık Isı Geri Kazanımı Sistemi

Altuğ KARATAŞ Makine Mühendisi MBA VAT ENERJİ HİZMETLERİ A.Ş.

Basınçlı hava sistemleri enerji tüketimi çok yoğun sistemler oldukları için verimlilik çok önemlidir. En uygun koşullarda bile, kompresörlere verilen enerjinin oldukça büyük bir bölümü ziyan edilir. Bu atık enerjiyi faydalı enerjiye dönüştürmenin yolları aranmalı ve basınçlı hava sistemi olabilecek en verimli şekilde tasarlanmalıdır.

Hava sıkıştırıldığında ısı oluşur. Isı enerjisi sıkıştırılmış hacim içerisinde kalmakta ve basınçlı hava boru hattına gönderilmeden önce bu ısının fazlası uzaklaştırılmaktadır. Aşağıda (Resim 1) ısı dağılımının şeması gösterilmektedir.

Kompresör Atık Isısı Sistemi Nasıl Çalışır?

Kompresörde basınçlı hava üretiminden dolayı ısınan sıcak hava kullanılmadan dışarı atılır, atılan bu enerji, kompresöre verilen toplam enerjinin %70’i kadardır. Bu yüzden atık ısı geri kazanım sistemi uygulaması yapılarak atılan bu enerji geri kazanılabilir. Atık ısıyı geri kazanmak için kullanılan atık ısı geri kazanım kiti ile elde edilen ısı enerjisi eşanjörler vasıtasıyla kullanımın olduğu bölüme gönderilmek üzere dağıtılır. Elde edilen bu ısı enerjisi, kompresör dairesine en yakın alan için ortam ısıtmasında ve/veya tesisin ihtiyacı olan sıcak suyun üretilmesinde kullanılabilir.

Örnek tesiste uygulanacak atık ısı geri kazanım sisteminde, yağ ve hava yerine su kullanılacaktır.

Kompresör atık ısısı sisteminin akış şeması aşağıda gösterilmiştir;

Resim 1: Bir Kompresörde Yaklaşık Isı Dağılımı Şeması

1 2 3 4 5 6 7 8 Elektrik Motorundan Şafta Verilen Güç Radyasyon Kayıpları Alçak Basınç Kademesinden Isı Geri Kazanımı Ara Soğutucudan Isı Geri Kazanımı Yüksek Basınç Kademesinden Isı Geri Kazanımı Son Soğutucudan Isı Geri Kazanımı Teorik Olarak Geri Kazanılabilen Isı Basınçlı Havada Kalan Isı

%100 %4 %4 %43 %4 %43 %94 %6

Bir Tesiste Yapılan Kompresör Atık Isısı Geri Kazanımı Sistemi Projesi

Basınçlı hava elde etmek için kompresörlerde harcanan elektrik enerjisinin %90 veya fazlasını ısı enerjisi olarak geri kazanmak ve işletmenin herhangi bir noktasındaki ısı ihtiyacını gidermek mümkündür. Böylece hem atık ısıdan faydalanılmış olacak hem de işletmenin enerji maliyeti ve çevreye olan etkisi azalacaktır.

Resim 3 : Kompresör Atık Isısı Sistemi Akış Şeması

Tasarruf Hesabı

Aşağıdaki şemada gösterilen kompresörlerin, atık ısıdan elde edilen enerji tasarrufu hesaplanmıştır.

Resim 4: Örnek Kompresör Dairesi

Örnek kompresör dairesinde 55 kW, 90 kW ve 132 kW olmak üzere 3 adet kompresör bulunmaktadır. Kompresörler tam yükte ve yıllık 8400 saat çalışmaktadır. Hesaplamalar sonucu örnek kompresör dairesine ait toplam yıllık ısıl kapasite 1.400.675 kcal/yıl, doğalgaz tasarrufu 188.664 Sm³/yıl ve parasal tasarrufu ise 301.863 TL/yıl’dır.

55 kW Kompresör Isı Geri Kazanım Kiti Isıl Kapasite : 33.100 kcal/saat Su Giriş Sıcaklığı : 20 °C Su Çıkış Sıcaklığı : 50 °C Su Debisi : 1.103 kg/saat Doğalgaz Tasarrufu : 4,46 Sm³/saat Doğalgaz Birim Fiyatı : 1,60 TL/Sm³ Tesis Çalışma Saatleri : 24x350 saat/yıl Yıllık Doğalgaz Tasarrufu : 37.464 Sm³/yıl Yıllık Parasal Tasarruf : 59.943 TL/yıl

90 kW Kompresör Isı Geri Kazanım Kiti Isıl Kapasite : 54.180 kcal/saat Su Giriş Sıcaklığı : 20 °C Su Çıkış Sıcaklığı : 50 °C Su Debisi : 1.806 kg/saat Doğalgaz Tasarrufu : 7,3 Sm³/saat Doğalgaz Birim Fiyatı : 1,60 TL/Sm³ Tesis Çalışma Saatleri : 24x350 saat/yıl Yıllık Doğalgaz Tasarrufu : 61.320 Sm³/yıl Yıllık Parasal Tasarruf : 98.112 TL/yıl

132 kW Kompresör Isı Geri Kazanım Kiti Isıl Kapasite : 79.467 kcal/saat Su Giriş Sıcaklığı : 20 °C Su Çıkış Sıcaklığı : 50 °C Su Debisi : 2.649 kg/saat Doğalgaz Tasarrufu : 10,7 Sm³/saat Doğalgaz Birim Fiyatı : 1,60 TL/Sm³ Tesis Çalışma Saatleri : 24x350 saat/yıl Yıllık Doğalgaz Tasarrufu : 89.880 Sm³/yıl Yıllık Parasal Tasarruf : 143.808 TL/yıl

Kompresör dairesi için atık ısı geri kazanımı kiti, toplam tasarruf ve geri ödeme süresi hesaplanmıştır;

Atık Isı Geri Kazanımı Kiti : 250.120 TL Kompresörlerin Toplam Tasarrufu : 301.863 TL Geri Ödeme Süresi : 10 Ay

Sonuç

Kompresörlerin egzoz gazlarından ısı geri kazanımı ile elde edilecek enerji ile tesis içindeki herhangi bir alanın ısıtmasını gerçekleştirmek ya da proseslerde kullanılan sıcak suyun elde edilmesini sağlamak mümkündür. Bu proje sayesinde hem atık ısıdan faydalanılmış olacak hem de işletmenin enerji maliyeti düşürülerek, çevreye yayılan CO2 emisyonu azaltılacaktır.

Basınçlı havanın en pahalı enerji olduğu gerçeği göz önünde bulundurularak yapılacak müdahalelerle hem sistemin güvenli çalışması sağlanacak hem de enerji tasarrufu elde edilebilecektir.