Endüstriyel Baca Sistemleri

Endüstriyel Bacalar

Endüstrinin gelişmesiyle birlikte çelik bacaların yapımı hız kazanmaya başladı. Çelik bacaların beton bacalara kıyasla daha avantajlı olması, özellikle baca yüksekliklerinin arttığı uygulamalarda tercih edilir hale gelmesine neden oldu. Çelik baca sistemleri, kullanım amaçlarına göre çeşitli konstrüksiyonlarda, aynı dış geometrik şekil ve ölçülerde yapılabilmektedirler. Bu çalışmada çelik bacaların üretimi için kullanılan güncel teknolojilerden ve çelik baca çeşitleri, dizaynı, projelendirilmesi, imalatı ve uygulama sahalarından söz edeceğiz.

Metal üretimi, teknolojik gelişmeler, nüfus artışı ve ekonomik büyüme gibi sebeplerle gün geçtikçe artıyor. Metalin üretim sürecinde yakıcı cihazlarda üretilen enerji kullanılıyor ve bu işlem sonucunda oluşan duman gazlarının atmosfere atılması gerekliliği duyuluyor. Duman gazlarının atılması içinse bacalara ihtiyaç duyuyoruz fakat özellikle endüstriyel kazan uygulamalarında, sistemin verimli çalışmasının yanı sıra yangına karşı dayanıklılık ve yapı sağlamlığı gibi kriterler de son derece önemli hale geliyor.

Bu nedenle bir baca için;

Kesitinin belirlenmesi,
Yüksekliğinin belirlenmesi,
Kullanılacak malzemenin seçimi,
Konstrüksiyonu oldukça önemlidir [7].

Çelik Bacaların Dizayn Kriterleri

Çelik baca, yanma sonucu meydana gelen duman gazlarını atmosfere güvenli bir şekilde atan veya endüstriyel atık gazların yanması için gerekli taze havayı sağlayan yapı malzemesidir.

Endüstriyel kazanların ve tesislerin bacaları çelik, beton ve tuğladan yapılabilir. Son yıllarda özel prosesler dışında tuğla baca uygulamaları ortadan kalkmıştır. Çelik bacaların kesit ve yükseklik hesabı TS EN 13384-1 ve TS EN 13384-2’ye göre, imalat ve montajı ise TS EN 13084-7 ve Eurocode 3 standartlarına göre yapılmaktadır. Endüstriyel baca dizaynında ayrıca, Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin

Kontrolü Yönetmeliği de göz önünde bulundurulmalıdır.

Çelik Bacaların Avantaj ve Dezavantajları

Çelik Bacaların Avantajları

Baca iç yüzeyi pürüzlü olmadığı için baca sürtünme kaybı azdır.
Aşınma sorunu çok düşük düzeyde olduğundan yüksek baca gazı hızlarına çıkılabilir.
Küçük çaplarda imal edilebilir.
Sızdırma ihtimali yoktur.
Baca içi çabuk ısındığı için hızla çekiş sağlanır.

Çelik Bacaların Dezavantajları

Dış ortam şartlarına beton ve tuğla bacalar gibi dayanıklı değildir.
Korozyona dayanıklı değildir. Kumlama ve boyama gibi ekstra işlem gerektir.

Çelik Bacaların Sınıflandırılması

Çelik bacalar cidar sayısı ve kuruluş (dikiliş) şekillerine göre sınıflandırılırlar.

1. Cidar Sayısı

Tek Cidar Bacalar
Çift Cidar Bacalar

2. Kuruluş (Dikiliş) Şekline göre

Serbest Duran Bacalar
Gerdirilmiş Bacalar
Desteklenmiş Bacalar

Çelik Bacaların Özellikleri

1- Malzeme

TS EN 13084-7 standardında bulunan ve Çizelge 1–4’te verilen çeliklerin kullanılması kabul edilir. Bundan başka EN 13084-6, Madde 4’e uygun başka çeliklerin kullanılması da kabul edilir.

Kaplama sistemleri, EN 13084-1, EN 13084-6 ve EN 1993-3-2’ye uygun olmalıdır. Bütün kaplamalar malzeme imalatçısının talimatlarına göre uygulanmalıdır. Yalıtım malzemesi, EN 13084-1, Madde 4.4’te verilen şartlara uygun olmalıdır. Giydirme kaplama malzemesi, maruz kalacağı ortama uygun olmalıdır.

2- Konstrüksiyon

Konstrüksiyon, baca bağlantılarının her bir parça ile nasıl yapılacağını belirleyen işletme şartlarıdır. Özellikle ısıl, kimyasal ve mekanik etkiler mutlaka dikkate alınmalıdır.

Taşıyıcı Baca, Bağlantılar ve Açıklıklar: Atık gaz boruları ile diğer konstrüksiyon parçaların cidar kalınlıkları en az 1,5 mm olmalı ve atık gazla temas eden yüzeyler için korozyon zammı dikkate alınmalıdır. Korozyon zammı ile birlikte karbon çeliğinden yapılan taşıyıcı bacanın kalınlığı en az 5 mm olmalıdır. İşletme mukavemeti kontrolü yapılacak taşıyıcı parçaların vidalı bağlantıları, ön gerilmeli bağlantılar şeklinde gerçekleştirilmiş olmalıdır. Ankraj cıvataları için ön gerilmeli bağlantı özelliği aranmaz. Ön gerilmesiz vidalı bağlantılar ve ankraj cıvataları, somun gevşemesine karşı emniyetli olmalıdır.

Gaz Sızdırmazlığı ve Isı Yalıtımı: Çift cidarlı bacalardaki iç boruların ve tek cidarlı bacalardaki atık gaz (taşıyıcı) borularının birleştirme yerleri gaz sızdırmaz olmalıdır. Duman gazlarının kondensi çeliğin korozyonuna neden olabilecekse, duman gazı geçen parçaların ısı yalıtımı asit çiğ noktası sıcaklığının altına düşmeyecek şekilde yapılmalıdır.

Yalıtım malzemeleri kaymamalı, düşmemeli ve üst üste binmemelidir. Isı köprüsü oluşumu engellenmelidir.

Duman gazı ile temasta olan metalin sıcaklığı tahmin edilen en yüksek duman gazı sıcaklığına göre kontrol edilmelidir. Bu kontrol için aşağıdaki dizayn parametreleri dikkate alınır:

Tahmin edilen en yüksek dış hava sıcaklığı
Sıfır rüzgâr hızı

Yüksek Sıcaklıklardaki Baca Gazları ve Baca Yangını: İzolasyonsuz baca yapılması durumunda bacanın metal sıcaklığı, içinden 5 m/s ila 15 m/s geçen gazın sıcaklığının dış hava sıcaklığı ile yaklaşık ortalamasıdır. Duman gazı hızı 15 m/s üzeri olması veya izolasyonlu baca yapılması durumunda ise baca metalinin sıcaklığını bulmak için ısı transferi hesapları yapılması gerekir. Hesaplanan metal sıcaklığı, metalin sıcaklık limitlerine yakın ise oksitlenme olmaz. Bu durumda uygun metal kullanılması önemlidir [1].

Baca yangınları aşağıdaki nedenlerle oluşmaktadır:

Yanmamış yakıtların baca ile dışarı atılması
Kurum, sülfür ve diğer atıklar

Temel ve Ankrajlama: Bacanın temeli ısıl ve kimyasal etkilerden korunmalıdır. Beton kaide yapımında betona zarar verici sular ve zeminler dikkate alınmalıdır. Betonla temas eden çelik parçaların yüzeyleri, arazi seviyesinden en az 30 cm yukarıda olmalıdır.

Donanım: 6 metreden daha yüksek çelik bacalarda tırmanma merdiveni yapılmalı ve personelin düşmesine karşı emniyet tedbirleri alınmalıdır. Dış merdiven, zeminden 4 metre yükseklikte veya bina çatısından 1 metre yüksekte başlamalıdır. Merdivenlerde basamak aralığı baca çıkışına kadar aynı olmalıdır.

Korozyon: Duman gazları içerisindeki kükürt oksitlerin kondensasyonu ile oluşan sülfirik asidin baca cidarlarına etkimesi bacalarda oluşan en genel korozyon halidir.

Sülfirik asidin yoğuşma sıcaklığı, yaklaşık 65oC’dir. Duman gaz sıcaklığı, her şartta asit yoğuşma sıcaklığının 10oC üzerinde olmalıdır.

Klorürler, birçok katı ve sıvı yakıtlarda bulunurlar. Serbest klorür iyonları su buharı ile temas ederse hidroklorik asit meydana gelir. Hidroklorik asidin en yüksek kondensasyon sıcaklığı 60oC’dir.

Duman gazı sıcaklığının bu sıcaklığın altına düşmesi durumunda ciddi korozyon problemleri meydana gelir [1].

Duman gazlarından kaynaklanan korozyona karşı alınacak tedbirler: