BUHAR KAZANLARI

Buhar, türleri, şekilleri, yapıları, görünümleri, kapasiteleri ve buhar üretme ilkeleri bakımından birbirlerinden çok farklı kazanlardan elde edilir. Bu kazanlar başlıca iki ana bölüme ayrılmaktadırlar. Bunlardan birincisi “doğal dolaşımlı” ve ikincisi ise “cebri veya kuvvetlendirilmiş dolaşımlı” kazanlardır.

Doğal dolaşımlı kazanlar:
1) Alev veya duman borulu
2) Su borulu
3) Hem su ve hem de alev borulu kazanlar

Cebri dolaşımlı kazanlar:
1) Cebri su dolaşımlı
2) Cebri buhar dolaşımlı
3) Monotüp veya tek borulu kazanlar

2.1 Alev veya Duman Borulu Kazanlar


Yakıtın yanmasıyla oluşan kızgın gazlar, borular içinden geçer ve buharlaştırılacak su boruların dışında bulunursa, böyle kazanlara “alev ve duman borulu kazanlar” adı verilir. İkinci dünya savaşından bir hayli sonralara kadar, doymuş buhara gereksinme gösteren pistonlu buhar makineleri ile donatılmış gemilerde alev ve duman borulu kazanlardan yararlanıldı. Günümüzde de kullanılmakta olan bu kazanların bir takim yararları bulunmakla birlikte, önemli sayılabilecek sakıncaları da vardır. Bu yarar ve sakıncalar Şunlardır:

1) Su hacminin büyük oluşu nedeniyle önemli miktarda suyu depo ederler.
2) Su seviyesindeki değişim, su kapasitesinin büyük oluşu nedeniyle çok dikkatli bir denetim gerektirmez. 3) Yakıtların yakıldığı külhan veya ocağın bir tarafı dışında tümü ile suyla çevrili olması nedeniyle ısı kayıpları az ve kazan verimi yüksek olur.
4) Damıtık ya da saf suya gereksinme göstermezler ve içilebilen her türlü su ile çalıştırılabilirler.
5) Isıtma yüzeyleri küçük, en fazla 250 m2 dolaylarında ve saatte ürettikleri buhar miktarı nadir olarak 7,5 tonu geçer. Isıtma yüzeyi, ocakla baca arasında akan gazların kazan içinde temas ettiği yüzeylerdir.
6) Buhar tutma süreleri çok uzundur (10-20 saat). Buhar tutma süresi; kazana su alınıp fayrap edildikten sonra, işletme basıncında buhar elde edilinceye kadar geçen süredir.
7) Ürettikleri buharın basınç ve sıcaklığı düşüktür. Bu basınç maksimum 20 bar değerindedir.




Özellikle son sakınca, yüksek basınçlı kızgın buhar ile çalıştırılan buhar türbinli enerji tesislerine uygun olmaması nedeniyle çok önemlidir. Alev ve duman borulu kazanlar genel olarak silindirik olarak yapılırlar. Bu şekilde biri önden ve diğeri enine kesit olarak belirtilen iki şekil görülmektedir. Katı ve sıvı yakıtlar külhan ya da çoğunlukla ocak adı verilen ve buharlaştırılacak su ile çevrili bölümde yakılır. Yakıtın yakılması ile oluşan kızgın gazlar beraberlerinde yanmamış karbon partiküllerini taşıyarak “cehennemlik” veya “yanma odası” adları verilen ve külhan gibi tüm yüzeyleri suyla çevrili bölümde yakılır. Burada gazların içindeki karbon parçacıkları da yanar. Bu bakımdan cehennemlik külhandan sonra kazanın en sıcak yeridir. Isısının bir bölümünü cehennemlik aynaları, yan duvarları ve tavanı aracılığıyla suya veren gazlar, alev ve payanda borularının içlerinden geçerek duman sandığına gelirler. Bu geçiş sırasında da ısılarının bir bölümünü kaybeden gazlar, apteyk veya baca kaidesi yoluyla bacaya ve orada da atmosfere atılırlar. Çoğu zaman gemilerde yararlanılan alev borulu kazanlarda duman sandığı ile apteyk arasına “erhiyter – airheater” adı verilen bir hava ısıtıcısı da yerleştirilir.

Kazanın 2/3‟ü su ve 1/3‟ü ise buhar hacmi olarak düzenlenmiştir. Su hacmi ya da özel adıyla “su bölgesindeki” büyük miktardaki su, fayraptan (ateşleme) buhar tutuluncaya dek önemli bir süre gereklidir. Bunun nedeni kazan içindeki su dolaşımı veya sirkülasyonunun yavaş olmasıdır. Özellikle cehennemlik ve külhan çevresinde su oldukça hareketsizdir. Kazanlarda doğal dolaşım, ısınan su kütlelerinin yükselmesi, oluşturdukları buhar küreciklerini buhar bölgesine bırakmaları ve yükselen kütlelerin yerini daha az sıcak su kütlelerinin alması şeklinde gerçekleşir. Oldukça durgun bölgelerin bulunuşu alev ve duman borulu kazanlardaki dolaşımın yavaş olmasına yol açar. Böylece buhar tutma süresi büyür. Ayrıca önemli miktardaki suyun kaynama sıcaklığına kadar ısıtılması gereği de buhar tutma süresinin uzun olması nedenlerinden biridir. Oluşan buhar kürecikleri buhar hacminde (bölgesinde) toplanır, iç buhar borusu yardımıyla dış devreye verilir.

Alev ve duman borulu kazanlar genel olarak üçe ayrılırlar:
1) Ters alev borulu
2) İki taraftan fayraplı (ateşlemeli) ters alev borulu
3) Doğru alev borulu

2.1.1 Ters Alev Borulu Kazanlar

Bu kazanlarda külhanda oluşturulan kızgın gazlar önce cehennemliğe ve oradan da alev ve payanda boruları yardımıyla duman sandığına geçmektedirler. Bu akış sırasında gazların cehennemlikten duman sandığına gidiş yönü, külhandan cehennemliğe gidiş yönlerine zıt olduğundan, alev borulu kazanların bu türlerine “ters alev borulu” veya “skoç kazanlar” adları verilmektedir.



2.1.2 İki Taraftan Ateşlemeli Zıt Alev Borulu Kazanlar

Bu tür kazanlar sırt sırta yapıştırılmış iki ters alev borulu kazanı anımsatmaktadır. Günümüzde uygulama alanı kalmayan bu kazanlar 2. Dünya savaşından önce ticaret gemilerinde, yüksek güçlü buhar makinelerine buhar sağlamak üzere yaygın bir biçimde kullanılmaktaydı.



İki taraftan fayraplı (ateşlemeli) ters alev borulu kazanlar, alev borulu kazanlara göre yaklaşık iki misli buhar ürettikleri için uzun yıllar kullanıldı. Ancak su borulu kazanların yaygınlaşması nedeniyle yerlerini sözü edilen kazanlara bıraktılar.

2.1.3 Doğru Alev Borulu Kazanlar

Gemilerde daha çok yardımcı kazan olarak kullanılan bu kazanların buharlı gemilerin azalması nedeniyle hemen hemen uygulama alanı hiç kalmamıştır.



Külhanda oluşturulan gazlar, yönlerini değiştirmeksizin cehennemliğe ve oradan da atmosfere atılırlar. Gazların yönlerinin değişmemesi, ilk yöne zıt bir yön oluşturmaması nedeniyle bu tür kazanlar “doğru alev borulu kazan” adını almaktadır. Doğru alev borulu kazanlar özellikle kara kuruluşları ile eski buhar lokomotiflerde kullanılmaktadır. Bu kazanların buhar basınçları nadiren 5 barı geçmektedir.


2.2 Su Borulu Kazanlar

Su borulu kazanlar alev ve duman borulu kazanlara göre, su bölgesi hacmi daha küçük olan, fakat yüksek basınç ve sıcaklıkta buhar üretmeye yarayan kazanlardır. Bu kazanlarda su, boruların içinde dolaşır ve boruların dışından geçen ve ocakta yakılan yakıtın oluşturduğu alev ve kızgın gazların etkisiyle buharlaşarak buhar dramına yükselir.

Su borulu kazanların alev borulu kazanlarla kıyaslandıkları zaman bir takım yarar ve sakıncaları vardır. Bu kazanların yararları şunlardır:

1) Yüksek basınç ve sıcaklıkta buhar üretirler.
2) Su hacimlerinin küçük olması nedeniyle çok değişik manevralara rahatça yanıt verebilir ve buhar sağlayabilirler.
3) Türlü ısıtıcıların kullanımına olanak sağladıkları için verimleri çok yüksektir
4) Patlama tehlikesi yoktur. Oysa alev borulu kazanlarda bu tehlike büyüktür. 5) Buhar basıncı kısa sayılabilecek bir süre içerisinde yükseltilebilir.
6) Kapladıkları hacim alev borulu kazanlara göre çok daha küçüktür.
7) Buhar tutma süreleri 1-1,5 saat arasında değişmektedir.
8) Kapasiteleri, ürettikleri buhar miktarı, alev borulu kazanlara göre çok yüksektir.



Su borulu kazanların sakıncaları ise şunlardır:

1) Damıtık veya distile su kullanımı gereklidir.
2) Buhar basıncı ile su seviyesi çok dikkatli bir denetimi gerektirir.
3) Kazanın susuz kalması veya su ile dolması makineye su yürümesi tehlikesi vardır. Bu bakımdan gayet sıkı denetim gereklidir.
4) Isı kayıplarını azaltmak için çok iyi bir izolasyon veya yalıtım gereklidir.
5) Boruları tapalamak veya değiştirmek için tüm kazan suyunun boşaltılması gerekir.
6) İlk kuruluş giderleri alev borulu kazanlardan daha yüksektir.
7) Su miktarının az oluşu nedeniyle kazan çok kısa bir sürede su ile dolar veya suyunu kaybedebilir.

2.2.1 Su Borulu Kazanların Türleri

Heder tipi ve dram tipi olmak üzere ikiye ayrılırlar.

2.2.1.1 Heder Türü Su Borulu Kazanlar

Heder türü kazanlar da kendi aralarında kalın su borulu ve ince su borulu kazanlar olmak üzere iki bölüme ayrılmaktadırlar.

2.2.1.1.1 Kalın Su Borulu Heder Türü Kazanlar

İkinci dünya savaşı sırasında yapılan yük gemilerin uygulanan bu kazanlar (Şekil 2.7) çoğu zaman iki, üç ve dört geçişli kazan adlarını da almaktadır. Şekilde, bugün de kullanılmakta olan böyle üç geçişli heder türü bir kazan görülmektedir. Kazanı oluşturan bölümler ve bunların görevleri şu şekildedir. Su ve buhar dramı yatık silindir şeklinde ve çelik saclardan perçin veya kaynakla yapılmış bir kaptır. Bu kabın yaklaşık olarak yarısı su ve diğer yarısı ise buhar bölgesidir. Su ve buhar dramı, dram boyunca “nipel” adı verilen büyük çaplı kısa borularla ön hedere bağlanmıştır. Ön hederin altında ona yine nipellerle bağlanmış yatık kare prizma şeklinde bir “çamur dramı” bulunmaktadır. Ön heder ile arka heder birbirlerine paralel olup, aralarına yatayla 12-18 derecelik açılar yapan su boruları donatılmıştır. Su boruları yaklaşık 50 mm veya 2 inç çapında ve dikişsiz olarak çekilmiş çelik borulardır. Arka heder “yukarı devir boruları” yardımıyla su ve buhar dramına bağlanmıştır.


Kazana su alındığı zaman ön heder, su boruları, arka heder ve yukarı devir boruları su ile dolar. Kazan ateşlendiği zaman oluşan kızgın yanma ürünleri su borularının alt tarafında bulunan ve ateşe dayanıklı tuğlalardan yapılmış olan “gaz bafılı” tarafından arka hedere doğru gönderilir. Yukarıya, boru demetlerinin üstüne yerleştirilmiş süperhiytere doğru yükselen gazlar, borular arasına donatılan çelik saclardan yapılan gaz bafılları edeniyle aşağıya, ocağa doğru yönelirler. Tuğlalardan yapılmış gaz bafılları nedeniyle tekrar yönleri değişen gazlar yukarıya, apteyke gönderilirler. Böylelikle yanma ürünleri kazan boruları arasında uzun bir süre tutulmuş veya oyalanmış olurlar. Bu oyalanma sırasında gazların ısılarının önemli bir bölümü borular içindeki suya aktarılır, su kaynar ve buhar kürecikleri oluşmaya başlar. Sıcaklığı daha da artan ve boruları yardımıyla su ve buhar dramına erişir. Bu arada su ve buhar dramına yükselen su kütlelerinin yerini, su bölgesinden ön hedere akan daha az sıcak su kütleleri almaktadır. Bu olaya “su dolaşımı” veya “su sirkülasyonu” adı verilir. Bu dolaşım alev borulu kazanlara göre çok daha hızlı olduğundan buhar tutma süresi de kısalır. Nitekim üç geçişli kazanlarda bu süre 2,5 saat dolaylarındadır. Buhar kürecikleri ile yüklü kaynar su kütleleri, buhar dramında buhar bafılı veya buhar perdesine çarparak buhar ile su birbirlerinden ayrılırlar. Buhar kürecikleri dramın buhar bölgesinde toplanırlar. Bu buhar doymuş buhardır ve sadece pistonlu buhar makineleri ile yardımcı makinelerde kullanılır.

2.2.1.1.2 İnce Su Borulu Heder Türü Kazanlar

Kalın su borulu heder türü kazanların boru çapları büyük olduğundan kazan içine, hederler arasına donatılan boru sayısı oldukça azdır. Bu, kazan ısıtma yüzeyinin etkilenmesine ve küçülmesine neden olur. Bu sakıncayı giderebilmek için gaz bafılları aracılığı ile baca gazlarının su boruları arasında oyalanması veya daha uzun bir süre tutulması yoluna gidilmiştir. Buna rağmen kalın su borulu heder türü kazanlarda gazların ısılarından yeterince yararlanmak mümkün olmadığından, buhar türbinleri ile donatılmış gemilerde ince su borulu heder türü kazanlar kullanılmaya başlanmıştır.


Şekil 2.8‟de böyle ince su borulu heder türü bir kazan görülmektedir. Şekilde dikkat edildiğinde kalın su borulu heder tipi kazan ile ince su borulu kazan arasında izlenen farkların bulunduğu görülecektir:

1) Su ve buhar dramı kazanın dışından ocağın sağ alt köşesine yerleştirilmiş “su duvarı hederine” aşağı devir boruları yardımıyla bağlanmıştır. Aşağı devir boruları yardımıyla bağlanmıştır. Aşağı devir boruları kazanın dışından donatıldığı için, içinde buharlaşma olmayan ve suyun yönü daima aşağıya doğru olan büyük çaplı dikişsiz borulardır. Böylelikle kalın su borulu heder türü kazanlara göre daha hızlı bir dolaşım sağlanmaktadır.

2) Kazan ocağına, yakıtın püskürtüldüğü yerin tam karşısına rastlayan duvara, yan yana büyük çaplı borular yerleştirilmiştir. Hızlı bir biçimde buhar üreten bu borulara “su duvarı boruları” adı verilir. Bazı kazanların ocak duvarları tümüyle su duvarı boruları ile kaplanmıştır. Bu tür boruların yararları şunlardır:

a) Su borulu kazanların ocakları alev borulu kazanlarda olduğu gibi su ile çevrili değildir. Bu nedenle ne kadar iyi izole edilirse edilsin, ocaklarda yakılan yakıtın oluşturduğu ısının bir bölümü kazan dışına veya kazan dairesine kaçacaktır. Isı kayıplarını azaltmak amacıyla ocaklar çepeçevre ateşe dayanıklı tuğlalardan oluşan bir duvar ile kaplanırlar. Bu uygulama bile ısı kaçaklarını kesin olarak önleyemez. Isı kaçaklarını tümü ile önlemek için kazan ocakları su duvarı boruları ile kaplanır. Böylelikle kazan dışına kaçması olası bulunan ısı su duvarı boruları tarafından tutulur.

b) Su duvarı boruları bir yandan kaçması olası ısıyı tutarken, diğer taraftan içlerinden geçen suyu buharlaştırarak kazanın buhar kapasitesinin önemli bir biçimde artmasını sağlarlar.

c) Kazan ocak duvarlarının kendileriyle aynı sıcaklıkta kalmasını sağladıkları için, hem ocak duvarlarının bozulmamasını ve hem de onarım giderlerinin artmamasını temin ederler. Su duvarı borularının dış yüzeyleri bazen çıplak, bazen de üzerleri çok sayıda pin ya da bir tür başsız çivi ile donatılır. Bu pinler boruların içindeki suya aktarılacak ısı miktarının artmasına yardımcı olurlar. Su duvarı borularının uçları alt tarafta su duvarı hederine ve üst tarafta ise kazanın arka hederine bağlanır.

3) Kalın su borulu heder türü kazanlarda su borularının üstüne donatılan üst ısıtıcıların yeri, ince su borulu kazanlarda değiştirilmiş ve su borularının arasına alınmıştır. Böylece üst ısıtıcı (süperheater) boruları kazan ocağına yaklaştırılmıştır. Bu yapı ile üç geçişli kazanlara göre daha yüksek sıcaklıkta kızgın buhar elde etmek mümkün olmaktadır.

4) Ocak gazlarının yüksek sıcaklıklarından üst ısıtıcıların borularının korunması için ocağın hemen üzerine birkaç sıra büyük çaplı su borusu yerleştirilmiştir. Çapları yaklaşık olarak 100 mm olan bu borulara “radyasyon boruları” ya da “su perdesi” adı verilmektedir. Üst ısıtıcı borularının çapları ise yaklaşık olarak 12,5 mm kadardır.Bunlara “ince su borusu” adı verilmektedir.

5) Yine bu kazanda yukarı devir borularının üst tarafında yatay olarak yerleştirilmiş hava ısıtıcı veya airheater boruları görülmektedir. Airheater borularının içinden geçirilen hava, boruların dışından geçen duman gazları tarafından ısıtılarak kazan ocağına verilir. Hava ısıtıcısından gelen hava, kazan zarfı ile ocak tuğla duvarı arasından geçirilir. Bunun nedeni su duvarı borularına rağmen ocak dışına, kazan dairesine kaçması olasılığı bulunan ısının yakma havası tarafından tutulmasıdır

2.2.1.2 Dram Türü Kazanlar

Dram türü kazanlar bir buhar dramı, bir veya birkaç su dramı ile bunları birbirlerine bağlayan borulardan oluşmaktadır. Heder türü kazanlarla kıyaslandıklarında, su borularının hemen hemen dik bir durumda oluşu, bu kazanların buhar tutma sürelerini önemli şekilde kısaltmaktadır. Dram türü kazanlar, üç dramlı ve iki dramlı olmak üzere ikiye ayrılırlar.

2.2.1.2.1 Üç Dramlı Kazanlar

Şekil 2.9‟da üç dramlı veya A tipi su borulu bir kazan görülmektedir. Bu kazanda buhar dramının, heder türü kazanlarda olduğu gibi yarısı su ve diğer yarısı da buhar bölgesini oluşturmaktadır. Su dramları sağda ve solda olmak üzere alt tarafta bulunur ve tümüyle su ile doludurlar. Ocak yine heder türü kazanlardaki gibi ateşe dayanıklı tuğlalar ile bir duvar biçiminde örülmüştür. Ocakta yakılan yakıtın oluşturduğu gazlar su borularını, su boruları arasına yerleştirilmiş üst ısıtıcı borularını, buhar dramını ve varsa baca yolu veya apteyk yerleştirilmiş türlü ısıtıcıların borularını yalayarak bacaya ve oradan da atmosfere gider. Yanma sırasında veya ilk ateşlemede ya da kazan henüz yüklenmemişken önce ocağa yakın iç sıra borularda buharlaşmanın başlaması nedeniyle suyun yönü bu borularda, su dramlarından buhar dramına doğrudur. Bu sırada dış borulardaki suyun yönü daha az ısı aldığı için, iç sıra borulardaki suya göre daha az sıcak olduğundan, buhar dramından su dramına doğrudur. Bu olay başlangıçta doğal bir dolaşım oluşturur. Ancak kazan yüklenince iç ve dış sıra borulardaki suyun sıcaklığı arasındaki fark azalır ve her iki sırada da suyun yönü buhar dramına doğru olur ve dolaşım bozulur. Bu sakıncayı yok etmek için üç dramlı kazanlarda da aşağı devir borularından yararlanılır. Heder türü kazanlarda da belirtildiği gibi aşağı devir boruları buhar dramının su bölgesini, kazan zarfı dışından su dramlarına bağlamaktadır.



Üç dramlı kazanlar daha çok buhar türbinli kuruluşlara buhar üretmektedirler. Bu bakımdan ürettikleri buharın basınç ve sıcaklığı heder türü kazanlarla kıyaslandığı zaman bir hayli yüksektir. Verimlerinin diğer kazanlara göre yüksek olmasının nedeni su dolaşımının hızlı oluşu ve baca gazlarının ısılarından yararlanılarak besleme suyu, hava ve doymuş buharın ısıtılması ya da kızdırılmasında yararlanılan ısıtıcıların donatılmalarına uygun olmalarıdır.

Üç dramlı kazanlar türlü şekillerde dizayn edilmektedirler. Bu tasarımlarda en önemli etken üst ısıtıcılardır (süperheater). Üst ısıtıcı borularının, yüksek sıcaklıkta buhar üretebilmeleri, kazan ocaklarına yaklaştırılmaları ile mümkündür. Kazan ocağına yaklaşması ise içlerinden buhar geçirilmediğinde, üst ısıtıcı borularının tavlanıp yanması sakıncasını ortaya çıkarır. Bu bakımdan üst ısıtıcı borularının dikkatle korunması gerekir. Bunun için türlü dram tipi kazanlar dizayn edilmiştir.

Su borulu kazanların çoğunda süperhiyter (süperheater) borularını korumak üzere disüperhiyterlerden yararlanılır. Bazı üç dramlı kazanların ocakları tam ortasından yan yana dizilmiş su boruları ile iki ayrı kısma bölünür. Ocağı iki kısma ayıran bu borulara “su bölmesi” veya su ile soğutulan bölme duvarı adları verilir. Süperhiyter boruları su bölmesi ile ikiye ayrılan ocağın soldaki bölümünde kalır. Böylece ana makineler çalışmadığı zaman, ocağın sağ bölmesindeki yakıcılar ateşlenerek elde doymuş buhar, ana makineler çalışırken, ocağın her iki bölümündeki yakıcılar ateşlenerek de hem kızgın ve hem de doymuş buhar elde edilebilir. Su ile soğutulan bölme duvarı boruları üst taraftan buhar dramının su bölgesine, alt taraftan da bölme hederine bağlanırlar. İki dram arasında dik olarak donatılan bu borular ısı ile genişleme ve büzüşmeden zarar görmemeleri ve dramlara bağlandıkları yerlerden akıtmamaları için orta kısımlarından kıvrılmışlardır.

Su ile soğutulan bölme duvarı veya su perdesi borularının varlığı, ocağın sağ bölmesinde yakılan yakıtın oluşturduğu gazlardan süperhiyter borularının zarar görmemesini sağlamasından başka, kızgın buharın sıcaklığının denetimine de olanak verir.

2.2.1.2.2 İki Dramlı veya D Türü Kazanlar

Bu tür kazanlar (Şekil 2.10) üstte bir buhar dramı ve altta ise bir veya iki tane su dramı bulunmaktadır. Şekilden de görüleceği gibi, buhar dramı ile su dramları arasına su boruları donatılmıştır. Soldaki su borularının hemen dışında üstte giriş ve altta çıkış hederleri bulunan üst ısıtıcı boruları göze çarpmaktadır. Her iki su dramı arasına börnerler (yakıcılar) donatılmıştır. Kazan ocağının ana börnerleri ateşlendiği zaman oluşan gazlar, sağdaki su borularının arasından geçer. Bu geçiş sırasında baca çekimi nedeniyle gazların ocakla apteyk (baca yolu) arasında kısa devre yapmaları ve böylece ısılarının önemli bir bölümünden yararlanılmaması tehlikesi belirir. Bunu önlemek için “gaz bafılları” veya “gaz perdeleri” kullanılır. Gaz perdeleri yanma ürünlerinin su borularının tüm yüzeylerini yalamasını sağlar. Yollarına devam eden gazlar apteyke yerleştirilmiş ekonomayzer ve erhiyter (hava ısıtıcı) boruları arasından da geçerek baca yardımıyla atmosfere atılırlar. Bu kazanda buhar dramının su bölgesinde disüperhiyer boruları görülmemektedir. Bunun nedeni süperhiyterin ayrı fayraplı oluşudur.


Bazı kazanlarda üst ısıtıcı borularının bulunduğu bölmede bir yakıcı konulmaktadır. Bu yakıcı ateşlenmediği müddetçe kazanda üretilen buhar, doymuş buhar türündedir. Kızgın buhar gerektiği zaman ocak yakıcılarına ek olarak üst ısıtıcı yakıcıları da ateşlenir. Üst ısıtıcı ocağında oluşan gazlar, üst ısıtıcı ve soldaki su boruları arasından geçerek bir taraftan kızgın buhar, diğer taraftan da doymuş buhar oluşumunu sağlarlar.

Tüm su borulu kazanlarda olduğu gibi, bu kazanların da ocakları ateşe dayanıklı tuğlaların oluşturdukları duvarlarla çevrelenmiştir. Bazı kazanların ocağı ise su soğutmalı bir bölme ile iki kısma ayrılmıştır. Dolayısıyla üst ısıtıcı (süperhiyter) ayrı ateşlemeli olarak dizayn edilmiştir. Ana su boruları sağdaki su dramı ile buhar dramı arasına donatılmıştır. Buhar dramının altındaki su dramı ile buhar dramının bağlantısını sağlayan su boruları arasına ise, üst ısıtıcı (süperhiyter) boruları yerleştirilmiştir. Kazanın 5 yakıcılı ocağı ateşlendiğinde, kazan sadece doymuş buhar üretir. Ateşleme sırasında oluşan gazlar, su bölmesini meydana getiren borular tarafından üst ısıtıcı borularının da bulundukları bölmeye sokulmaz ve böylece ocak gazları üst ısıtıcıyı etkilemez. Gerektiği zaman üst ısıtıcının üç yakıcısı da ateşlenerek hem kızgın buhar sağlanır ve hem de üst ısıtıcı borularının dışındaki su boruları ile de doymuş buhar üretilir. Özellikle üst ısıtıcı ocağından ısı kayıplarını önlemek üzere, bu ocağın yüzeylerine su duvarı boruları yerleştirilmiştir. Baca yoluna (apteyke) donatılmış hava ısıtıcısı boruları arasından geçen gazlar, ısılarının bir bölümünü de orada bırakarak atmosfere atılırlar.



D tipi kazan başka bir uygulamasında da iki ayrı üst ısıtıcı bulunmaktadır. Bunlardan birincisi primer veya birincil ve ikincisi ise sekonder ya da ikincil üst ısıtıcıdır. Birincil üst ısıtıcı (süperhiyter) buhar dramının hemen altındaki su boruları arasına yerleştirilmiştir. Bu bölümde ayrıca ara ısıtıcısı olarak kullanılan “reheater – yeniden ısıtıcı” da bulunmaktadır. Bu kazandan elde edilen buharın basıncı yaklaşık olarak 85 bar ve sıcaklığı ise 410 0C dolaylarındadır. Kazandan en yüksek verimi sağlayabilmek için apteyk altta ekonomayzer ve onların üstünde bulunan hava ısıtıcısı borularıyla donatılmıştır.

Yüksek güçlü makinelere buhar üretmek üzere yararlanılan bu kazanlarda da diğer su borulu kazanların bir bölümünde kullanılan su duvarı boruları bulunmaktadır.

2.3 Kombine Kazanlar

Gemilerde çok sık olmamakla birlikte zaman zaman kullanılan bir başka tür kazan da alev ve su borulu kazanların birleşik şekli olan kombine kazanlardır. Yapımcı firmaların adları ile anılan bu kazanlar “Howden-Johnson” ve “Proton Capus” kazanlarıdır. Kombine kazanlarda alev ve su boruları bir arada bulunmaktadır. Yanma odası veya cehennemlik içine yerleştirilmiş olan su boruları veya “sirkülasyon boruları” istisna edilirse, kazanın görünümü ters alev borulu kazanlardan farklı değildir. Gerçekte Howden-Johnson Kazanında külhan, kazan ön aynasından arka aynaya kadar uzanır ve cehennemlik sirkülasyon boruları ve tuğla duvarla çevrili ayrı bir bölüm şeklindedir. Böylelikle cehennemliğin silindirik gövdeden ayrılması hem kazanın yapısını önemli şekilde yalınlaştırır ve hem de bilinen skoç kazanlarına göre daha yüksek basınçta buhar elde edilmesi olanağı verir. Su borularının varlığı dolaşımın hızlanmasını, buhar tutma süresinin kısalmasını sağlar. Su borularında da buhar üretileceğinden, kazanın buhar kapasitesi artar. Howden-Johnson kazanlarından kızgın buhar da elde edilebilir. Bu amaçla su veya dolaşım boruları arasına, hederleri tuğla duvarın dışında olan üst ısıtıcı boruları yerleştirilmiştir. Külhanda oluşturulan gazlar, ateşe dayanıklı tuğlalarla çevrili cehennemliğe gelmekte, su ve üst ısıtıcı boruları arasından geçerek alev ve payanda boruları içine girmektedirler. Böylelikle su borularında buhar oluşumu başlamakta, su yukarıya doğru yükselmekte, yerini külhan çevresindeki su almakta ve böylece skoç kazanlarına göre çok daha hızlı bir dolaşım ve buhar üretimi sağlanmaktadır. Capus kazanlarında ise, külhan yine kazan ön ve arka aynaları arasına yerleştirilmiştir. Bu kazanlarda da Howden-Johnson kazanlarında olduğu gibi, cehennemlik tuğla duvarlarla çevrilmiştir. Ancak, bu kazanlarda su boruları cehennemliği ikiye bölmektedir. Dolaşım boruları adı da verilen su boruları altta ve cehennemlik tabanındaki su dramı ile üstte buhar dramına bağlanmışlardır. Böylelikle cehennemlik boruları dik olarak yerleştirilmiş bir su borulu kazan görünümü almıştır. Kıvrık saclardan yapılmış külhanda oluşturulan gazlar, Howden-Johnson kazanında olduğu gibi bacaya yöneltilmektedirler. Bu kazanda da hederleri kazan dışında bulunan üst ısıtıcı boruları, su borularının yanına dikey olarak yerleştirilmiştir.


2.4 Yardımcı Kazanlar

Gemi seyirde iken kazanların ürettikleri buhar ana ve yardımcı makinelerle birlikte gerekli tesislerin çalışmasını da sağlar. Gemi limana geldiğinde ana kazanlardan biri çalışır durumda tutulur. Böylece ısıtma, aydınlatma ve sıcak su sistemleri ile türlü pompalar ve güverte yardımcı makineleri, örneğin vinçler, ırgatlar vb. için gerekli buhar sağlanmış olunur. Ancak, ana kazanların yakıt harcamları büyük miktarda olduğu zaman limanda da çalıştırılmaları doğru değildir. Bu nedenle yukarda sözü edilen görevleri yerine getirmek üzere kapasiteleri ve yakıt harcamları ana kazanlara göre çok daha düşük olan alev ve su borulu kazanlardan yararlanılır. Bunlara “yardımcı kazan” adı verilir. Yardımcı kazanların görevlerinden biri de devreden çıkarılıp dinlendirilen ana kazanların bakım ve onarımlarına olanak sağlamaktır. Yardımcı kazanlar ana kazanlarda kullanılan yakıtla fayrap edilecek şekilde dizayn edilirler. Motorlu gemilerde yardımcı kazanların yakıtı, ana makinede kullanılan marine diesel oil veya fuel oil‟lerdir. Günümüzün yüksek güçlü makinelerle donatılmış motorlu gemilerinde, atmosfere atılacak egzoz gazlarının ısılarından yararlanılarak “atık ısı” veya “egzoz gaz kazanı” adları verilen kazanlar kullanılmaktadır. Bu kazanlar limanlarda sıvı yakıtlarla çalıştırılır, ancak gemi sefere çıkıp makine tam yükle çalışmaya başladıktan sonra egzoz gazlarından yararlanılır.

Böyle bir kazan ŞEKİL 2-28‟de görülmektedir.


Kazan ocağı, su borulu kazanlarda olduğu gibi, ateşe dayanıklı tuğla duvarlarla örülmüştür. Kazan, limanlarda bu tuğla duvarların çevrelediği ocağa püskürtülen yakıt ile fayrap edilmekte ve oluşan gazlar yatay durumda olan alt ve üst boru demetlerinden geçerek atmosfere atılmaktadırlar. Egzoz gazları seyir sırasında şeklin sağında görülen flençten kazana verilir. Bu gazlar da yine aynı yoldan atmosfere atılır. Böylece boruların çevresindeki su ısıtılır, kaynatılır ve düşük basınçlı buhar elde edilir. Bu kazanlara “iki geçişli kazanalar” adı da verilmektedir. Şekil 2.12‟de ise yine iki geçişli, hem akaryakıt ve hem de egzoz gazları ile fayrap edilebilen alev borulu bir yardımcı kazan görülmektedir. Ancak bu kazanda egzoz gazları ile sıvı yakıttan oluşturulan gazlar ayrı yollardan atmosfere atılmaktadır. Bu tür kazanlarda da üretilen buharın basıncı oldukça düşüktür. Çoğu zaman elde edilen ve ısıtmada kullanılan buharın basıncı 3-5 bar dolayındadır.


ŞEKİL 2-30‟da tümüyle egzoz gazları ile çalıştırılan yardımcı bir kazan görülmektedir. Bu tür kazanlarda kullanılan borulara “sinflo” veya “sinüsel akımlı boru” adı verilmektedir. Sinflo boruları, ters alev borulu kazanlarda kullanılan külhanlar gibi dalgalı bir şekilde yapılmışlardır.


2.5 Özel Buhar Kazanları

2.5.1 La Mont Tipi Buhar Kazanı

Bu tipte kazan içindeki su sirkülasyonu klasik tipteki buhar kazanlarından farklı olarak bir pompa ile sağlanır. İşletmeden gelen su, ekonomayzerden geçtikten sonra bir depoya girer. Bu depodan alınan su toplam gücün yaklaşık binde altısını yutan bir sirkülasyon pompası ile asıl ısıtma yüzeyleri içinden dolaştırılır ve su doymuş buhar haline getirilir. Depodan doymuş olarak alınan buhar, kızdırıcıdan geçirilerek işletmeye gönderilir.

2.5.2 Benson Kazanı

Bu kazanlarda suyun kritik noktada (221,2 bar - 374,15 ºC) Gizli ısı almadan buharlaşması özelliğinden faydalanılır. Bu kazanlar günümüzde 75 - 150 bar basınçlarda kullanılmaktadır. Bu kazanlarda buhar deposu olmadığından işletmenin buhar yüklerindeki değişimler kolayca karşılanamaz, bu nedenle yük ihtiyacı düzenli yerlerde kullanılması uygundur.

2.5.3 Sulzer Tek Borulu Kazan

Bu kazan tipinin Benson kazanlarından farkı asıl ısıtma yüzeylerinden gelen ıslak buhar içindeki su ve kuru buhar bir ayırma şişesinde birbirinden ayrılırlar. Üretilen buharın basınç ve sıcaklığı ara termostat ve son termostat ile kontrol altına alınabilir.

2.5.4 Scmidt-Hartman Kazanı

Buhar üretimi iki devre halinde meydana gelir. Birinci devrede duman gazlarının ısısından faydalanarak elde edilen buhar, ikinci devredeki suyu buharlaştırmak için kullanılır. Birinci devredeki su çok iyi arıtılır. Su kayıpları saf kondens suyuyla karşılanır. İkinci devredeki suyun fazla arıtılmasına gerek yoktur.

2.5.5 Löffler Kazanı

Bu kazanların üç ana elemanı sırasıyla buharlaştırma deposu, buhar sirkülasyon pompası, ve kızdırıcıdır. Pompa depodan aldığı doymuş buharı kızdırıcı İçinden geçirir. Dolaşan buharın 1/3 kadarı işletmeye gönderilir. 2/3‟ü kadarı da kızgın olarak depoya tekrar geri gönderilerek suyun buharlaşması sağlanır. Bu tip kazanların ocağında her türlü yakıt yakılacak şekilde ayarlanabilir.

2.5.6 Velox Tipi Kazanlar

Bu kazanların ocağında çok yüksek gaz hızları vardır. Bundan amaç gaz tarafındaki ısı taşınım katsayısını arttırmaktır. Diğer kazanlardan farklı olarak ağırlık ve hacimlerinin az olması, rejime girmeleri 10 dakika gibi kısa bir sürede olması ve verimlerinin %90‟dan fazla olması bu kazanların üstünlükleridir.Bu kazanlarda sadece sıvı ve gaz yakacaklar kullanılabilir.


Alıntıdır.

__________________