Sülfürik asit tesisi ve bölgesel ısıtma

Kurulum

1980’lerin başında Kemira, asit soğutma sistemini doğrudan soğutmadan ısı geri kazanımına geçirdi. Doğrudan soğutma sisteminde, emme ve kurutma kulelerinden gelen ısı denize boşaltılıyordu. Isı geri kazanım sisteminde ise ısı, bunun yerine demineralize su içeren kapalı devre bir soğutma suyu devresine aktarılır. Bu su ısıtılır ve elde edilen sıcak su, Helsingborg şehrinin bölgesel ısıtma sistemindeki suyu ısıtmak için kullanılır.

Bu ısı geri kazanım sisteminde, emme kulelerinden gelen asit, paralel çiftler halinde bağlanmış dört adet anodik korumalı borulu ısı eşanjöründe soğutuluyordu. Kurutma kulesinden gelen asit ise bir adet anodik korumalı borulu ısı eşanjöründe soğutuluyordu.

1999 yılına gelindiğinde, anodik korumalı borulu ısı eşanjörlerinin hizmet ömrü sona ermiş ve bunların değiştirilmesi gerekmişti. Aynı zamanda Kemira, asit soğutma sistemini tamamen yenilemeye karar verdi. Üç adet asit tankı (her bir absorpsiyon kulesi için birer tane ve kurutma sistemi için bir tane) kullanmak yerine, hem kurutma sistemine hem de iki absorpsiyon kulesine sirkülasyon asidi sağlayan tek bir asit tankı kurdular.

Eski soğutucuların tamamı, FPMS contalı ve paralel bağlanmış üç adet yarı kaynaklı Alfa Laval D205 plakalı ısı eşanjörü ile değiştirildi. 105 °C’lik yüksek asit sıcaklığı nedeniyle D205 plaka malzemesi ve FPMS contalar seçildi.

Enerji Tasarrufu Sağlayan Tesis

Günde 1000 ton kapasiteli Kemira kükürt yakma asit tesisinde, kurutma ve emme kulelerinden günde yaklaşık 530 MWh ısı geri kazanılmaktadır. Bu ısı, Helsingborg şehrinin mahal ısıtma şebekesine aktarılmaktadır. Kemira, şebekeye yılda toplam 240 GWh enerji sağlamaktadır. Bu miktar, yaklaşık 22.000 m³ yağ ve yakıta eşdeğerdir ve şehrin ısı ihtiyacının yaklaşık %25’ini karşılamaktadır. Bu toplamın 80 GWh’si buhar olarak sağlanırken, geri kalanı kurutma ve emme kulelerinden geri kazanılan ısıdır. Bu, kış aylarında şehrin nüfusunun yaklaşık %10’una ısı sağlandığı anlamına gelirken, yaz aylarında ise Kemira, evsel su için gereken tüm ısı ihtiyacını karşılamaktadır.

1980’lerin başında devreye alınan ısı geri kazanım sisteminin toplam maliyeti 45 MSEK idi (bölgesel ısıtma merkezine uzanan 3,5 km uzunluğundaki boru dahil). O dönemde Kemira, şehre yıllık 80 MSEK değerinde ısı sağladığından (daha yüksek asit kapasitesi nedeniyle), sistemin geri ödeme süresi bir yıldan azdı. 1999 yılında üç kulenin tamamı için ortak bir asit tankına geçiş ve yeni asit soğutucularının kurulması 10,5 MSEK'ye mal oldu. Günümüzün petrol fiyatları üzerinden hesaplandığında, şehre sağlanan ısının değeri yıllık yaklaşık 22 MSEK'dir. Sonuç olarak, yatırımın geri ödeme süresi yine bir yıldan az olmuştur.

Helsingborg şehri için bu düzenleme, yağ ve yakıta daha az bağımlılık ve dolayısıyla havaya salınan kükürtdioksit emisyonlarının azalması anlamına gelmektedir. Ayrıca proje, 1980’lerde şehre 150 MSEK’ye mal olacak yeni bir 45 MW’lık kojenerasyon ünitesine olan ihtiyacı ortadan kaldırmıştır.

Kemira için ısı tedariki, sülfürik asit ve diğer kimyasallara önemli bir tamamlayıcı ürün haline gelmiştir. Ayrıca soğutma suyu ihtiyacını da neredeyse ortadan kaldırmıştır.

Teknik Veriler

Demineralize su devresi, Alfa Laval’ın iki adet büyük plaka ısı eşanjöründe, sadece 4°C’lik bir sıcaklık farkıyla bölgesel ısıtma suyunu 50°C’den 80°C’ye ısıtır. Sülfürik asit tesisinden gelen atık buhar enjekte edilerek, bölgesel mahal ısıtma devresindeki sıcaklık 90-95°C’ye yükseltilebilir. Isıtma talebindeki mevsimsel dalgalanmaları karşılamak için gerektiğinde Alfa Laval’ın orta boy plaka ısı eşanjörlerinden ikisi demineralize su devresinde trim soğutucusu olarak kullanılır. Trim soğutucular, ihtiyaç duyulmadığında devre dışı bırakılır.

Isı Geri Kazanımı

Günlük 1 000 ton kapasiteli kükürt yakıtlı asit tesislerinde yaklaşık 65 MW ısı üretilmektedir. Bu ısının yaklaşık üçte ikisi kükürt brülöründen ve konvertörden kaynaklanmaktadır. Çoğu asit üreticisi, bu ısıyı yüksek basınçlı buhar üretimi için nasıl geri kazanacağını bilmektedir. Ancak, üretilen ısının geri kalan üçte biri genellikle doğrudan soğutma sistemlerinde denize veya havaya salınmaktadır.

Plaka ısı eşanjörü, kurutma ve emme kulelerinde dolaşan asitten ısının ekonomik bir şekilde geri kazanılmasını mümkün kılar. Kapalı devre bir soğutma suyu sistemi kurularak, bu ısı bölgesel ısıtma, kazan besleme suyunun ön ısıtılması, komşu tesislerdeki proses ısıtması, fabrika ve ofislerin ısıtılması ve tuzdan arındırma yoluyla tatlı su üretimi gibi başka amaçlar için kullanılabilir.

Alfa Laval plaka ısı eşanjörü, aşağıdaki özellikleri sayesinde ısı geri kazanımı için uygundur:

• Yüksek türbülans ve bunun sonucunda ortaya çıkan yüksek ısı transfer katsayısı; bu da küçük bir ısı transfer alanı sağlar
• Tam ters akış, çapraz akış sıcaklık programlarını yönetme kapasitesi sağlar
• Yakın sıcaklık farklarını yönetme yeteneği. 2°C’ye kadar düşük sıcaklık farkları kolaylıkla elde edilebilir. Bu, aşırı ısı geri kazanımı görevleri için bile kompakt çözümler sunar
• Yüksek derecede ısı geri kazanımı. Genellikle mevcut atık ısının %80-90’ı geri kazanılabilir. Bu durum, nadiren %50-60’ın üzerinde verimli ısı geri kazanımı sağlayan borulu ısı eşanjörlerinin aksine bir durumdur.
• Daha küçük ısı transfer yüzeyi ve ince plaka malzemeleri sayesinde daha düşük yatırım ve kurulum maliyeti; bu da daha kompakt çözümler sağlar. Komple ısı geri kazanım tesisatının kendini amorti etme süresi genellikle bir yıldan azdır
• Avantajlı akış oranı özellikleri. Isı geri kazanımında her iki akışkan da sıklıkla yaklaşık olarak eşit akış hızına sahip sıvılardır
• Değişen teknik özelliklere uyum sağlamak için ısı eşanjörü plaka paketinin genişletilmesine veya yeniden gruplandırılmasına olanak tanıyan esneklik
• Proses içinde bir akışkanın ısıtılması ve diğerinin soğutulması gerekiyorsa hem ısıtma hem de soğutma ihtiyaçları en aza indirilerek enerji tasarrufu iki katına çıkarılır.
• Aksi takdirde boşa harcanacak ısının geri kazanımı, mevcut sistemde küçük değişiklikler yapılarak gerçekleştirilebilir.