Air Preheater (APH) Kaçak Oranı Hesaplayıcı

APH (air preheater) kaçağı dediğimiz şey, çoğu zaman hava tarafındaki basınçlı akışın baca gazı tarafına sızmasıdır. Rejeneratif air preheater’larda, özellikle Ljungström tipi döner elemanlı yapılarda, bu bilinmeyen bir durum değildir. Rotor dönerken sıcak baca gazı bir taraftan, yanma havası diğer taraftan geçer. Arada ise sızdırmazlık elemanları, sektör plakaları, radyal ve aksiyal açıklıklar vardır. İşletme saati arttıkça bu açıklıklar değişir. Bazen ayar kaçar, bazen sızdırmmazlık elemanı aşınır, bazen de yük şartları ölçümü olduğundan kötü gösterir.

Bu hesap aracı, APH giriş ve çıkışındaki O₂ ya da CO₂ değerlerine bakarak kaçak oranını yaklaşık olarak bulmak için kullanılır. Eğer doğrudan kaçak hava debisi ve baca gazı debisi biliniyorsa debi yöntemi de kullanılabilir. A ve B tarafı olan (paralel 2 air preheater) sistemlerde iki taraf ayrı ayrı karşılaştırılabilir. Böylece "kaçak var mı?" sorusundan çok, "hangi taraf daha sorunlu görünüyor?" sorusuna yaklaşılır.

APH Kaçağının Sahadaki Karşılığı

APH sızdırmazlığından kaçan hava, kazan performansında küçük bir ayrıntı gibi görünür ama etkisi birkaç yerden hissedilir. Baca gazına fazladan hava karıştığında APH çıkışındaki O₂ yükselir, CO₂ ise seyrelir yani oradanı düşer. ID fan (Induced Draft Fan) daha fazla hacim taşımak zorunda kalır. Baca gazı tarafındaki hızlar değişir. Verim hesabı yapılırken de ölçülen oksijen değerleri olduğundan farklı yorumlanabilir.

DCS ekranında APH sonrası O₂’nin APH öncesine göre yükseldiği görülürse, ilk şüphelerden biri APH hava kaçağıdır. Tabi doğrudan teşhis koymak doğru olmaz. Numune hattı kaçırıyor olabilir, analizör kalibrasyonu kaymış olabilir, yük yeni değişmiş olabilir. Ama O₂ artışı düzenli ve tekrarlanabilir şekilde görünüyorsa, APH tarafına bakmak gerekir.

CO₂ tarafı için de benzer bir mantık vardır. Hava karışımı baca gazını seyrelttiği için APH çıkış CO₂ değeri düşer. Bazı işletmeler O₂ üzerinden gider, bazıları CO₂ ile çapraz kontrol yapar. İkisini birlikte görmek çoğu zaman daha rahattır; biri diğerini tutmuyorsa önce ölçüme şüpheyle bakılır.

Akış yönünü gözde canlandırmak

Basit bir kesit düşünelim. Bir tarafta sıcak baca gazı APH’ye girer, ısısını rotor elemanlarına bırakır ve çıkar. Diğer tarafta soğuk yanma havası gelir, ısınarak kazana gider. Hava tarafındaki basınç daha yüksek olduğunda, boşluk bulduğu yerden baca gazı tarafına sızma eğilimi gösterir.

Ölçümler ve Veri Girişi

Hesap makinesinde ilk önce yöntemi seçmelisiniz. O₂ yöntemi seçildiyse APH giriş O₂ ve APH çıkış O₂ değerleri girilir. CO₂ yöntemi seçildiyse aynı noktaların CO₂ değerleri kullanılır. Debi yönteminde kaçak hava debisi ve baca gazı debisi gerekir. A/B karşılaştırmasında ise A tarafı ve B tarafı için giriş-çıkış O₂ değerleri ayrı ayrı yazılır.

Burada en kritik konu ölçüm bazıdır. Giriş O₂ değeri kuru baz, çıkış O₂ değeri yaş baz olursa sonuç teknik olarak sağlıklı değildir. Aynı şey CO₂ için de geçerli. Hesap makinesi otomatik kuru/yaş baz dönüşümü yapmaz; hangi bazda ölçüm aldıysanız iki tarafı da aynı bazda girmek gerekir. Bu uyarı sıkıcı gelebilir ama sahada sonuçları en çok bozan konulardan biridir.

Bir diğer konu da ölçüm zamanlaması. APH giriş ve çıkış değerleri aynı işletme şartını temsil etmeli. Kazan yükü değişirken, O₂ değeri değişirken veya fan damperi oynarken alınan değerlerle kaçak hesabı yapmak pek iyi fikir değildir. Birkaç dakikalık kararlı değer görmek, tek anlık ekran görüntüsünden daha güvenlidir.

Düzeltme katsayısı

O₂ ve CO₂ yöntemlerinde düzeltme katsayısı varsayılan olarak 0,9 gelir. Bu katsayı, pratik saha hesaplarında kullanılan bir düzeltme çarpanı gibi düşünülebilir. İsterse tesis prosedürüne, test notuna veya kendi kabul yöntemine göre değiştirebilirsiniz.

Burada önemli olan katsayıyla sonucu “güzelleştirmemektir”. Eğer prosedürde 0,9 yazıyorsa 0,9 kullanılır. Başka bir değer tanımlanmışsa o değer girilir. Raporlanacak bir hesapta katsayının hangi kabul ile seçildiği açıkça yazılmalıdır.

Hesap Yöntemleri

O₂ yöntemi en sık kullanılan hızlı kontroldür. Mantığı şudur: APH çıkışındaki O₂, girişe göre artmışsa, bu artış kaçak hava etkisiyle ilişkilendirilebilir. Hesapta havadaki oksijen oranı pratik olarak 21 kabul edilir.

O₂ hesabı şu biçimde okunur:

Örneğin APH giriş O₂ değeri 2,8%, çıkış O₂ değeri 5,7% ve düzeltme katsayısı 0,9 olsun. O₂ farkı 2,9 puandır. Hesap: \( \frac{2{,}9}{21 - 5{,}7} \times 0{,}9 \times 100 \)
. Sonuç yaklaşık %17,06 çıkar.

Bu değerin tek başına “şu parça arızalı” dediğini söyleyemeyiz. Ama APH tarafında sızdırmazlık kontrolü yapılması gerektiğini söylemek gayet makuldür.

CO₂ yöntemi

CO₂ yönteminde giriş ve çıkış CO₂ değerleri kullanılır. Hava karışımı CO₂’yi seyrelttiği için APH çıkış CO₂ değeri düşer. Hesap, bu düşüşün çıkış CO₂ değerine oranlanmasıyla yapılır.

CO₂ hesabı:

Örnek vermek gerekirse, CO₂ giriş 14%, CO₂ çıkış 12%, düzeltme katsayısı 0,9 ise hesap \( \frac{2}{12} \times 0{,}9 \times 100 \) olur. Sonuç %15 çıkar.

O₂ yöntemi %17 civarında, CO₂ yöntemi %15 civarında sonuç veriyorsa bu iki değer birbirine yakın kabul edilebilir. Ama biri %5, diğeri %25 diyorsa hesap makinesini suçlamadan önce numune alma düzenine bakmak gerekir. Analizör hattında yoğuşma, kaçak, kalibrasyon kayması ya da yanlış örnekleme noktası olabilir.

Debi yöntemi

Debi yöntemi daha doğrudan görünür: kaçak hava debisini baca gazı debisine bölersin, yüzdeye çevirirsin. Kaçak hava debisi 10, baca gazı debisi 100 ise sonuç %10 olur.

Ama burada birim konusu önemlidir. İki debi aynı temelde olması gerekir. İkisi de Nm³/h ise sorun olmaz fakat biri kg/h, diğeri m³/h ise doğrudan oran kurulmaz. Sıcaklık, basınç ve yoğunluk düzeltmeleri işin içine girer. Kağıt üzerinde en kısa yöntem debi yöntemidir; pratikte iyi debi verisi bulmak bazen en zor iştir.

A/B O₂ karşılaştırması

A/B karşılaştırması, özellikle iki taraflı APH düzenlerinde faydalıdır. Bazen toplam kaçak oranı tek başına alarm vermez ama taraflardan biri belirgin şekilde daha kötü çalışır. Bu fark bakım ekibine iyi ipucu verir.

Örneğin A tarafında giriş O₂ 2,8%, çıkış O₂ 5,7% olsun. B tarafında giriş O₂ yine 2,8%, çıkış O₂ 4,5% olsun. Düzeltme katsayısı 0,9 alındığında A tarafı yaklaşık %17,06, B tarafı yaklaşık %9,27 çıkar. Aradaki fark %7,79 olur.

Böyle bir farkta A tarafındaki radyal sızdırmazlık, eksenel sızdırmazlık, sektör plakası ayarı, rotor açıklığı ya da lokal kanal kaçakları kontrol listesine girer. “A tarafı kesin arızalıdır” demek fazla sert olur; ama A tarafı daha yakından bakılmayı hak eder.

Sonuçları Yorumlama

Kaçak oranı düşükse hava ön ısıtıcı daha sağlıklı kabul edilir. Değer yükseldikçe fan yükü, baca gazı debisi, ısı kaybı ve ölçüm yorumları etkilenebilir. Yine de tek bir yüzde değeriyle kesin karar vermek doğru değildir. Aynı APH farklı yüklerde farklı davranabilir. Sızdırmazlık ayarı sıcak-soğuk durumda değişebilir. Rotor deformasyonu ya da kül birikimi ölçümü etkileyebilir.

Bu yüzden sonuç bir teşhis değil, işaret olarak okunmalı. İyi bir saha yaklaşımı genelde şöyle ilerler: önce ölçümü doğrula, sonra aynı şartta tekrar al, sonra O₂ ve mümkünse CO₂ ile karşılaştır, en son mekanik kontrole geç. Ölçüm düzgün değilse mekanik ekip gereksiz yere APH içine sokulur; kimse bunu istemez.

Hangi değer yüksek sayılır?

Bu sorunun tek cevabı yok. APH tipi, kazan tasarımı, işletme yükü ve üretici kabul değerleri önemlidir. Yine de pratikte kaçak oranı arttıkça dikkat seviyesi de artar. Hesaplayıcıdaki değerlendirme notu bu yüzden kesin kabul kriteri gibi değil, hızlı saha uyarısı gibi okunmalıdır.

Örneğin %5 civarında bir değerle %17 civarında bir değer aynı cümlede değerlendirilmez. %17 görüldüğünde ölçüm tekrarına, A/B farkına ve sızdırmazlık kontrolüne gitmek mantıklıdır. Ama bunu işletme prosedürüyle birlikte yorumlamak gerekir.

O₂ ve CO₂ sonuçları ayrışırsa

O₂ ve CO₂ yöntemleri birbirinden çok farklı sonuç veriyorsa, ilk şüphe ölçüm tarafında olmalı. Kuru/yaş baz karışmış olabilir. Giriş ve çıkış ölçümleri aynı anda alınmamış olabilir. Analizörlerden biri sapmış olabilir. Numune probu kanal içinde temsil gücü zayıf bir noktada duruyor olabilir.

Böyle bir durumda hesap sonucunu tartışmadan önce ölçüm zincirini tartışmak gerekir. APH kaçağı hesabında veri kalitesi, formülden daha fazla ağırlık taşır.

Kısa Kullanım Notları

O₂ hesabında 21 değeri, havadaki oksijen oranı için kullanılan pratik kabul olarak düşünülmelidir. Bazı kaynaklarda 20,9 görülür; bu fark hassas testlerde tartışılabilir. Bu hesaplayıcıdaki O₂ formülü 21 kabulüyle çalışır. Önemli olan aynı kabulü tutarlı kullanmak ve raporda belirtmektir.

Kuru baz ve yaş baz karıştırılmamalıdır. Bu nokta tekrar gibi geliyor, biliyorum; ama APH kaçak hesabında gerçekten en çok buradan hata çıkar. Ölçüm cihazı kuru baz veriyorsa giriş ve çıkış değerleri kuru baz girilmeli. Yaş baz ise ikisi de yaş baz olmalı.

Kaçak yüksek çıkarsa önce veri kontrol edilir. Ölçüm noktası doğru mu, analizör kalibre mi, yük kararlı mı, O₂ ve CO₂ değerleri aynı zaman dilimini mi temsil ediyor? Bunlar temizse mekanik kontrole geçilir. Seal ayarı, rotor açıklıkları, sektör plakaları, kanal bağlantıları ve lokal kaçak ihtimalleri sırayla incelenir.

Kısacası APH kaçak oranı hesabı, birkaç sayıdan yüzde üretmekten ibaret değildir. Formül hızlıdır; asıl emek ölçümün güvenilir olduğundan emin olmaktır. Doğru veriyle kullanıldığında ise bakım ekibine oldukça net bir yön verir: genel kaçak mı var, yoksa A/B taraflarından biri mi daha problemli görünüyor?