Endüstriyel brülörler, farklı süreçlerde önemli bir rol oynar ve doğru olanı seçmek, verimliliği büyük ölçüde artırabilir ve çevresel kirliliği azaltabilir. Brülörlerin özelliklerini ve çalışma prensiplerini anlamak kullanıcılar için esastır. Endüstriyel brülörleri seçerken dikkate alınması gereken temel faktörler, endüstriyel sürecin türü, izin verilen emisyon limiti ve alev özellikleridir. Nozul karışımlı brülörler birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, bileşenlerini, yapısını ve uygulamalarını anlamak, kullanıcıların brülör seçerken daha etkili kararlar vermelerine yardımcı olabilir. Bu makalede nozul karışımlı brülörler, bileşenleri, emisyonları ve alev türü kısaca tanımlanmaktadır.
Nozul karışımlı brülör nedir?
Brülörler, yakıt ve havanın nasıl karıştığına göre iki türde sınıflandırılır: nozul karışımlı brülörler ve premix brülörler.
1- Nozul karışımlı brülör
Bu tür brülörde, yakıt ve hava nozuldan çıkana kadar ayrı hareket eder. Hava ve yakıt, nozulun ucuna ulaştıklarında veya oradan çıktıklarında karışır ve ardından yanma gerçekleşir.
2- Premix brülör
Bu türde, hava ve yakıt nozuldan önce karıştırılır ve ardından brülör başlığına doğru hareket eder.
Bunu daha açık bir şekilde ifade etmek gerekirse, bu iki tür arasındaki temel fark, nozul karışımlı brülörlerinde hava ve yakıtın yanma anında bir araya gelmesidir; oysa premix brülörlerinde bu karışım nozuldan çıkmadan önce gerçekleşir.
Nozul karışımlı brülörlerinde yakıt, yakıt nozulundan enjekte edilirken, hava ayrı olarak bir üfleme cihazı tarafından sağlanır. Yakıt ve hava karışımı, akışta meydana gelen türbülans ve dönüş yoluyla oluşur. Bu türbülans, akış yolunda difüzörler ve kanatlar gibi ekipmanlar kullanılarak oluşturulur.
Yakıt, nozul karışımlı brülörlerde yakıt nozulundan enjekte edilirken, hava ayrı olarak bir üfleme cihazı tarafından sağlanır. Yakıt ve hava karışımı, akışta meydana gelen türbülans ve dönüş ile oluşur. Bu türbülans, akış yolunda difüzörler ve kanatlar gibi ekipmanlar kullanılarak oluşturulur.
Emisyonları azaltmak ve brülörlerin verimliliğini artırmak için, yakıt ve hava alevin tüm noktalarında uygun oranda ve eşit olarak birleştirilmelidir. Bu nedenle, nozul dizaynı, gaz çıkış hızını ve açısını hava akışının hızı ve yönüyle senkronize edecek şekilde yapılmıştır. Bu senkronizasyon, optimal yanmayı sağlar ve emisyonları en aza indirir. Öte yandan, eğer hava hızı gaz hızını aşarsa, gaz hava ile doğru bir şekilde karışmayabilir ve odadan yanmadan çıkabilir, bu da toksik karbon monoksit oluşumuna yol açar. Ayrıca, gaz çıkış açısı hava akış yönüyle hizalanmamışsa, örneğin her ikisi paralel hareket ediyorsa, yakıt ve hava etkili bir şekilde karışmayacak ve bu durum, eksik yanma ve alevin istikrarsızlığına neden olacaktır.
Nozul-Karışımlı Brülörlerin Emisyonları
Nozul-karışımlı brülörlerde çevresel kirleticiler, yakıt türüne bağlı olarak karbon monoksit, azot oksitler (NOx) ve kükürt oksitleri (SOx) içerir. Karbon monoksit emisyonlarını azaltmak için, brülörde yakıt ile havanın tamamen karışması gereklidir. NOx emisyonlarını en aza indirmek amacıyla Düşük-NOx brülörler, Baca Gazı Resirkülasyonu ve yakıt veya havanın kademeli verilmesi gibi teknolojiler kullanılır. Sıvı yakıtlı proseslerde, yakıttaki kükürt varlığı kükürt oksitlerinin emisyonunu kaçınılmaz hale getirir. Kükürt oksit emisyonlarını en aza indirmek için, yakıttaki kükürt içeriğinin arıtılması gereklidir.
Nozul-karışımlı brülörlerde kirletici emisyon seviyesi büyük ölçüde tasarımlarına bağlıdır. Raadman brülörleri, BS EN 676 ve BS EN 267 emisyon standartlarını karşılayacak şekilde özel olarak tasarlanmıştır ve NOx Sınıf 3 emisyon seviyesine kadar ulaşmaktadır. Ayrıca, Baca Gazı Resirkülasyonu (FGR) sisteminin entegrasyonu NOx emisyonlarını daha da azaltır ve bu özellik raadman brülörlerinde yer almaktadır.
Nozul Karışımlı Brülörlerin Uygulaması
Brülörler, endüstriyel yanma sistemlerinde kritik bir rol oynar. Etkili bir brülör tasarlamak için, brülörün kullanılacağı sürecin tam olarak anlaşılması önemlidir. Nozul karışımlı brülörler, proses türüne, fırında istenen sıcaklığa, fırın geometrisine ve diğer parametrelere bağlı olarak farklı yapılarla çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Bu bölümde, çeşitli endüstrilerde brülörlerin en yaygın uygulamaları kısaca tanıtılacaktır.
1- Sıcak Su veya Buhar Kazanları
Kazanlar, çok çeşitli amaçlar ve uygulamalar için kullanılmaktadır. Örneğin, kazanlar ısıtma amaçları için sıcak su üretmek, sanayide kullanılan buharı üretmek veya malzemeleri sterilize etmek, sıcak hava üretmek ve daha birçok amaç için kullanılır. Kazanlarda brülör uygulamaları, hastaneler, okullar ve küçük işletmelerde kullanılan tek brülörlü kazanlardan, elektrik santrallerinde kullanılan çok brülörlü kazanlara kadar geniş bir yelpazeyi kapsar.
2- Metal Üretimi
Manyetik metaller (örneğin demir) ve manyetik olmayan metaller (örneğin alüminyum) üretiminde, brülörler eritmeden şekillendirmeye kadar tüm süreç boyunca ısı kaynağı olarak kullanılır. Bu endüstrilerde yaygın olarak yüksek hızlı brülörler, reküperatif brülörler ve radyant tüp brülörleri kullanılmaktadır.
3- Mineral Üretimi
Yaygın mineral üretim süreçleri arasında cam, çimento, tuğla, refrakter malzemeler ve seramik üretimi yer alır. Bu süreçler genellikle eritme için yüksek sıcaklıkta ısı gerektirir. Bu endüstrilerde, yüksek hızlı brülörler, alevsiz brülörler, oksijen-yakıt brülörleri ve döner fırın brülörleri, gerekli yüksek ısının verimli bir şekilde sağlanması için kullanılır.
4- Kimya Endüstrisi
Kimya endüstrisindeki fırınlar ve kazanlarda kullanılan yakıt bileşimleri, diğer sektörlere kıyasla çok daha çeşitlidir. Genellikle, gaz yakıtlar belirli oranlarda hidrojen, metan ve propan içerir. Bu yakıtlarda azot ve karbondioksit de bulunur. Bir kazan veya fırın, birden fazla yakıtla yanma gerektirebilir, bu da çoklu yakıt brülörlerinin önemini vurgular. Bu endüstrideki bir diğer benzersiz özellik, doğal çekişli brülörlerin kullanımıdır. Bu brülörler, yanma havasını sağlamak için fanlara ihtiyaç duymazlar ve sıcaklık, nem ve rüzgar hızı gibi çevresel değişikliklere daha duyarlıdırlar.
5- Endüstriyel Atık Yakma Tesisleri
Atık malzemeler genellikle yüksek ısıl değere sahip olmadığından tek başına yakıt olarak kullanılamaz. Ancak, bu malzemelerden elde edilen ürünler, ısı üretimi için yakıt olarak kullanılabilir.
Nozul Karışımlı Brülörlerin Bileşenleri
Nozul karışımlı brülörlerin ana bileşenleri, hava besleme sistemi, yakıt besleme sistemi, yanma başlığı ve güç devresi ile kontrol devresinden oluşan elektrik sistemidir. Aşağıda, bir kazanda kullanılan brülörde bulunan bileşenlere bir örnek verilmiştir. Tüm brülörler bu temel unsurları içerir, ancak tasarım ve konfigürasyonları, belirli uygulamalara ve çalışma koşullarına göre değişiklik gösterebilir. Bu bileşenler, bir sonraki bölümde ayrıntılı olarak açıklanacaktır.
1- Hava Besleme Sistemi
Bu sistem, yanma havasını sağlamak ve hava akışını kontrol etmek için birlikte çalışan hava giriş damperi, susturucu, fan ve elektromotordan oluşur.
2- Brülör Yanma Başlığı
Yanma başlığı, brülör içinde yakıtı taşıyan borular, gaz veya sıvı yakıt memeleri, bir dağıtıcı veya döndürücü, alev sabitleyici ve ateşleyiciden oluşur. Yanma başlığı, yakıt ve havanın doğru şekilde karışmasını sağlayarak azot oksitler (NOx) ve karbon monoksit (CO) gibi çevresel kirleticilerin en aza indirildiği kararlı bir alev oluşturulmasından sorumludur.
3- Dış Alev Kapağı
Brülörün dış alev kapağı, alevin hızını şekillendirme ve kontrol etmede önemli bir rol oynar. Alev hızının ayarlanması, geri tepme olaylarını önlemeye yardımcı olur. Brülörün kullanım amacına bağlı olarak, alev kapağı çeşitli tasarımlara sahip olabilir. Aşağıda böyle bir alev kapağına bir örnek gösterilmiştir.
4- Yakıt Besleme Sistemi
Yakıt besleme sistemi, sıvı veya gaz halindeki yakıtı brülörlere iletmek için gerekli tüm bileşenleri içerir. Bu sistemlerin tasarımı, optimum çalışma ve yüksek güvenlik sağlamak amacıyla belirli standartlara göre yapılır. Gaz yakıtlar için sistem, filtre, regülatör, güvenlik ve ana vanalar, basınç göstergeleri, tahliye vanaları ve diğer gerekli bileşenleri içerir. Buna karşılık, sıvı yakıt sistemi pompa ve elektromotor, regülatör, mızrak, güvenlik vanaları ve yakıt borulamasını içerir.
5- Güvenlik Sistemi
Brülörde kurulu olan güvenlik sistemi, bir alev dedektörü ile minimum ve maksimum hava basıncı anahtarlarını içerir. Alev dedektörü, alevin varlığını veya yokluğunu tespit ederek hem brülörün hem de kazanların güvenliğini sağlar. Alev tespit edilmezse, dedektör kontrol sistemine bir kapatma komutu göndererek patlamaları önler. Alev dedektörleri dört ana tipe ayrılabilir: iyonizasyon dedektörleri, ultraviyole alev dedektörleri, kızılötesi alev dedektörleri ve frekans dedektörleri. Hem ultraviyole hem de kızılötesi alev dedektörleri, alevin farklı yönlerini izler.
Eğer hava basıncı herhangi bir nedenle, örneğin fan arızası nedeniyle, belirli bir seviyenin altına düşerse, bu değişiklik kontrol sistemine bildirilmelidir. Bu durumda, brülör kapatılır ve çevre güvenliğini sağlamak için gaz hattının kapanması sağlanır. Bu işlem, minimum basınç anahtarı tarafından gerçekleştirilir. Ayrıca, yanma odası basıncı baca tıkanması gibi nedenlerle artarsa, yanma ürünlerinin geri dönüşünü ve geri tepme olayını önlemek önemlidir. Bu durumda, maksimum basınç anahtarı sisteme bir kapatma komutu gönderir.
6- Brülör Kontrol Sistemi
Bu sistem, brülörün çalışma türüne bağlı olarak değişir ve hava damperi yolunda ve gaz veya sıvı yakıt hattında kurulu aktüatörleri, merkezi işlem birimini, yük kontrolünü ve kullanıcı arayüzünü içerir.
7- Brülör Elektrik Sistemi
Bu sistem, brülör için kontrol devresi, güç devresi, kablolama ve koruyucu elektrikli cihazları içerir. Güç devresi, brülörün elektromotorlarının (fan motoru ve sıvı yakıt pompası dahil) çalıştırılmasından sorumludur.
Nozul Karışımlı Brülörlerin Alevi
Nozul karışımlı brülörlerde, yakıt ve oksidan ayrı ayrı brülöre girer. Daha sonra, yakıt ve oksidan karıştırılarak yanma odasına aktarılır. Yakıt/hava karışımı odaya girdiği anda yanma başlar ve yakıtın molekülleri oksidanın içine nüfuz eder. Bu brülörlerdeki yanmanın güçüne, yakıt ve oksidanın karışım oranına bağlıdır. Difüzyon alevlerindeki yanma tepkimesi, yakıtın tutuşma sınırının üst sınırında başlar ve alt sınırlara doğru devam eder.
Bu tür alev, birçok endüstriyel fırın ve ısıtma sisteminin bu alev tipini kullanmasından dolayı endüstriyel uygulamalar için son derece önemlidir. Bu nedenle, NOx emisyonları, alev boyutları ve stabilite gibi parametrelerin kontrolü kritik öneme sahiptir. Alevin yönetiminde akış hızlarını ayarlama, seyreltme, ön ısıtma, brülör geometrisi, basınç ve yerçekimi etkileri gibi çeşitli yöntemler kullanılabilir.
Isıtma sistemleri, belirli bir süreç, yanma odası boyutu, işlem sıcaklığı, yanma odasındaki oksijen mevcudiyeti, çevresel gereksinimler ve diğer gerekli koşullara göre özel brülörlere sahip olmalıdır. Örneğin, bir fırın uniform bir sıcaklık düzeni gerektiriyorsa, yanma ürünlerinin fırın içine yüksek hızda girmesi gerektiğinden, yüksek hızlı brülörler bu tür uygulamalar için önerilen bir seçimdir.
Uzun alevli ve dar çaplı brülörlerin kullanılması, ateş tüpü kazanları için gereklidir. Bu brülörlerde, yanma başlığında genellikle bir dağıtıcı kullanılır. Öte yandan, su tüplü kazanlar, yanma odası yapısı nedeniyle kısa alevli ve daha geniş çaplı brülörlere ihtiyaç duyar. Bu brülörlerde genellikle yanma başlığında, eksenel hızı radyal ve tangensiyel hızlara dönüştüren bir swirler bulunur. Bu tasarım, alev uzunluğunu azaltırken çapını artırır. Aşağıda, farklı uygulamalar için brülörlerde yaygın olarak kullanılan çeşitli alev tipleri verilmiştir.
Diğer Brülör Türleriyle Karşılaştırıldığında Nozül Karışımlı Brülörlerinin Avantajları ve Dezavantajları
Nozül karışımlı brülörler, özel tasarımları nedeniyle kendilerine özgü avantajlara ve dezavantajlara sahiptir ve bu özellikler, endüstriyel uygulamalara bağlı olarak dikkate alınmalıdır.
Nozul Karışımlı Brülörlerin Avantajları
Nozül karışımlı brülörler, özel tasarımları sayesinde çeşitli endüstrilerde yüksek verimlilik ve esneklik sunar.
Alev Stabilitesi: Nozül karışımlı brülörlerinde yakıt ve hava karışımı, yanma anında gerçekleşir. Bu durum, büyük kazanlar gibi birçok endüstriyel uygulama için gerekli olan kararlı ve kontrol edilebilir bir alevin oluşmasını sağlar.
Yakıt Esnekliği: Nozül karışımlı brülörleri, çeşitli gaz veya sıvı yakıtlarla ve farklı endüstriyel koşullar altında çalışabilirler. Bu esneklik, onları çok geniş bir uygulama yelpazesi için uygun hale getirir.
Flashback ve Patlama Riski Yoktur: Nozül karışımlı brülörleri, yakıt ve havayı brülörün içinde karıştırmadıkları için gerilim geri dönüşü (flashback) riski bulunmamaktadır. Sonuç olarak, patlama riski de yoktur. Bu brülörler, özel kıvılcım önleyici cihazlara veya patlamaya dayanıklı ekipmanlara ihtiyaç duymazlar.
Çeşitli Endüstrilerde Kullanım Alanı: Bu brülörler, yüksek yanma sıcaklıkları veya özel tasarımların gerekli olduğu tüm endüstrilerde kullanılır. Buhar ve sıcak su üretimi, metal, seramik, madencilik, kimya üretimi ve atık yakma gibi sektörlerde yaygın olarak tercih edilirler.
Nozul Karışımlı Brülörlerin Dezavantajları
Nozul karışımlı brülörler, hassas ve doğru ekipmanların yanı sıra düzenli ve doğru bakım gerektirirler.
Yüksek Emisyonlar: Premix brülörlerine kıyasla, nozül karışımlı brülörler daha yüksek seviyelerde emisyona sahiptir.
Çevresel Koşullara Hassasiyet: Bu brülörlerin çalışması, basınç, sıcaklık veya yakıt kalitesindeki değişikliklerden etkilenebilir. Bu nedenle dikkatli ve sürekli izleme ve bakıma ihtiyaç duyarlar.
Yüksek Onarım ve Bakım Maliyetleri: Karmaşık tasarımları ve difüzörler ile özel nozüller gibi ileri seviye bileşenlerin kullanımı nedeniyle, bu brülörlerin onarım ve bakım maliyetleri bazı diğer brülör türlerine kıyasla daha yüksektir.
Nozul Karışımlı Brülörler, Yanmayı İnovasyonlarla Emisyonları Azaltıyor
Nozul karışımlı brülörler, yanma süreçlerinde gerçekten önemlidir. Nozul karışımlı brülörler ile premix brülörler arasındaki temel fark, yakıt ve havanın ne zaman karıştığıdır. Bu brülörlerde, yakıt ve hava ayrı hareket eder ve yalnızca yanma anında karışır, bu da kararlı bir alev ve azaltılmış emisyonlar sağlar. Sıcak su ve buhar kazanları, metal üretimi, mineral işleme, kimya endüstrileri ve atık yakma gibi çeşitli endüstrilerde kullanılır.
Nozul karışımlı brülörler, endüstriyel süreçlere, gereken sıcaklıklara ve fırın geometrisine göre çeşitli tasarımlara sahip olabilir. Bu brülörlerin önemli avantajlarından biri, karbon monoksit, azot oksitler ve kükürt oksitleri gibi kirleticileri azaltma yetenekleridir. Sonuç olarak, nozul karışımlı brülörler tasarım esnekliği sunar ve emisyonları azaltma kapasitesine sahip olduğundan, endüstriyel yanma için mükemmel bir seçimdir. Enerji verimliliğini artırma ve çevresel etkileri azaltma konusunda hayati bir rol oynarlar.
Raadman Şirketi, yüksek teknik uzmanlığıyla, nozul karışımlı brülörlerin tasarım ve üretiminde ulusal ve uluslararası standartlara uygun olarak uzmanlaşmıştır. Raadman brülörleri, emisyonları azaltmaya ve enerji tüketimini optimize etmeye odaklanacak şekilde mühendislik ile tasarlanmıştır. Böylece, çeşitli endüstrilerde yanma süreçlerini iyileştirebilirler.
