Doğalgazlı Isıtma Sistemleri

GİRİŞ

1.1 Doğalgazın Tanımı:

Doğalgaz metan, etan, propan gibi hafif moleküler ağırlıklı hidrokarbonlardan oluşan

renksiz, kokusuz ve havadan hafif bir gazdır ve doğal olaylar sonucu oluşmuştur. Doğalgaz,

milyonlarca yıl önce yaşamış bitki ve hayvan artıklarının zamanla yeryüzü kabuğunun

derinliklerine gömülüp kimyasal ayrıma uğraması sonucu ortaya çıkmıştır. Organik madde

olarak bilinen bu bitki ve hayvan artıkları doğal süreçler sonucu göl ve okyanuslarla taşınıp,

dibe çökerek çamur ve kumla kaplanarak kayalaşmıştır. Giderek daha derine gömülen bu

organik madde, basınç, sıcaklık ve bir ihtimalle de bakteri ve radyoaktivitenin etkisiyle

ayrışarak petrol kömür ve doğalgazı oluşturmuştur. Doğalgaza en çok dağ silislerinin

yamaçlarında rastlanmaktadır. Bu dağların bir bölümü milyonlarca yıl önce meydana gelen

jeolojik değişiklikler sonucu okyanuslarla kaplanmıştır.

Doğalgaz, genelde, yüzeyden binlerce metre derinde, kumtaşı gibi gözenekli bir kayaç

katmanınca tutulmuş olarak bulunur. Bu katman gaz geçirmeyen ve bu özelliğiyle

doğalgazın kaçmasını önleyen bir başka kayaç katmanıyla örtülüdür.

Doğalgaz, dünyamızın önemli enerji kaynaklarından biridir. Enerjinin, günlük

yaşamımızdaki önemi her köşede görülebilir. Endüstrinin gelişmesiyle enerjiye olan ihtiyaç

da artmaktadır. Geçmişte insanlara ve hayvanlara yaptırılan tekdüze işler makinelere

yüklenmiştir. Dolayısıyla doğalgaz uygarlığın temel taşlarından biridir.[1]

1.2 Doğalgazın Özellikleri

En önemli özelliği temiz bir yakıt olması ve çevreyi kirletmemesidir. Gaz halinde olması

nedeniyle hava ile daha iyi bir karışım oluşturarak kolay yanar, tam yandığında mavi bir alev

oluşturur.

Gaz halinde olması nedeniyle daha hassas kontrol edilebilme imkanı bulunmaktadır..

Avrupa'da çok yaygın olarak kullanılan doğalgaz ülkemizde de İstanbul, Ankara, Bursa,

Eskişehir ve İzmit'te kullanılmakta ve gittikçe yaygınlaşmaktadır.

2

1970’ li yıllardaki petrol krizinden sonra enerji sektörü gaz sektörü ile kademeli olarak

bağlantılarını genişletmeye başlamıştır. Doğalgaz kullanımı sanayicinin kendi elektriğini

daha ucuza mal etme, elektrik kısıntıları nedeniyle oluşan üretim aksamalarını gidermek,

çevre kirliliğinin azaltılması gibi nedenlerle tercih edilir .Kokusuz olması nedeniyle sızıntısı

fark edilemeyeceğinden, özel olarak kokulandırılmıştır. Havadan hafif olması nedeniyle

yükseldiğinden LPG'ye göre bir avantaj teşkil etmektedir.

Doğalgaz; çevreye saygılı havayı, kirletmeyen, doğaya zarar vermeyen "çevreci" bir

enerji kaynağıdır. Doğalgaz; doğanın, çevrenin, dolayısıyla insan geleceğinin ciddi bir

sigortasıdır. Dünyada kullanımı hızla yaygınlaşan doğalgaz, yüksek ısıl değeri ve diğer

nitelikleriyle önemli bir tercihe dönüşmektedir

Verimli bir yakıttır. Gaz halinde olması nedeniyle, yanıcı ve yakıcı moleküllerin birleşme

şansı fazla olduğu için daha yüksek verimle yakma olanağı vardır. [1]

.Tablo1.1 Doğalgazın özellikleri

Doğal gaz

H _H

Genel

Diğer adlar Gaz, bataklık gazı

_HMoleküler formül CH4

Görünüm Renksiz gaz

Özellikler

_HYoğunluk ve _Hfaz 0.717 kg/m3, gaz g/cm3

_HErgime noktası

−182.5°C (90.6 K)'de 1 _Hatm

25 °C (298 K)'de 1.5 G_HPa°C

_HKaynama noktası −161.6°C (111.55 K)

Tehlikeler

_HMalzeme güvenlik bilgi sayfası __HDış MGBS bağlantısı (İng.)

3

Ana __Htehlikeler Oldukça yanıcı (F+)

__HNFPA 704

__H __H __H

__HParlama noktası −188°C

__HKendiliğinden tutuşma noktası 537°C

Maksimumyanma

sıcaklığı:

2148°C

Patlama limiti 5–15%

İlgili bileşikler

İlgili __Halkanlar __HEtan

__HPropan

İlgili bileşikler __HMetanol

__Hklorometan

Doğal gaz, halk arasında gaz olarak da adlandırılır, ana bileşeni __Hmetan olan __Hgaz

halindeki bir fosil yakıttır. __HPetrol, doğal gaz ve __Hkömür yataklarında bulunur. Metanla

zenginleştirilmiş gazlar, fosil olmayan ve __Hoksijensiz bozunan organik maddeler ile

üretildiklerinde, __Hbiyogaz adını alır. [14]

Esas olarak metan (CH4) ve daha az oranda etan (C4H10) ve propan (C3H8) gibi

hidrokarbonlardan meydana gelir.Ayrıca bileşiminde azot (N2), karbondioksit (CO2),

hidrojensülfür (H2S) ile Helyum (He) gazları da bulunabilir.

Doğalgaz genelde petrol yatakları ile birlikte bulunur. Ağır hidrokarbonlar, nem ve sülfür

bileşenlerinden ayrıştırılarak kullanıma sunulur. Yavaş yanan bir gazdır. 10-12KWh/m3 /

8600-10300 KWh/m3 mertebesinde kalorilik değere sahiptir. Bileşiminin büyük bölümünü

metan gazı oluşturur. Metan dışında az miktarda etan, propan, bütan gibi diğer karbonlar

bulunur. Ayrıca azot, oksijen, karbondioksit hidrojen sülfür ve bazen de helyum gazına

rastlanır.

Doğalgaz, renksiz ve kokusuzdur. Gaz kaçaklarının fark edilmesi için THT

(tetrahidrofen) katılarak özel olarak kokulandırılır. Doğalgaz, zehirli değildir, fakat yüksek

konsantrasyonlarda oksijen olmayacağı için boğucu etkisi vardır. Havadan hafiftir. Yanma

4

sonucu 8250 kcal ısı açığa çıkar. Doğalgazın yanma hızı 34 cm/sn’ dir. Doğalgaz, rutubetsiz,

kuru bir gazdır. Doğalgazın içerisinde yanmayan hiçbir madde yoktur. Ayrıca kükürt ve

kükürtlü maddeler de olmadığı için kükürt dioksit gibi zehirleyici gaz açığa çıkarmaz. Ancak

uygun koşulların oluşturulmaması sonucu tam yanma sağlanmazsa karbon monoksit oluşur.

Doğalgaz atmosferik şartlarda –163° soğutulduğu zaman sıvılaşmakta, hacmi 600 kat daha

küçülmektedir.

H2S zararlı bir bileşen olduğundan, doğal gaz üretim noktasında bu bileşenden

temizlenerek boru hattına pompalanır. Doğal gaz renksiz ve kokusuz bir gazdır. Doğal gazın

evsel kullanım ve merkezi ısıtma olmak üzere konutlarda iki farklı kullanım alanı vardır. Bu

farklı alanlardaki alternatif yakıtlar da farklıdır. Evsel kullanımda alternatifler hava gazı,

LPG; ısıtmada ise kömür ve fuel oildir.

Doğal gaz zehirsizdir: Doğal gazın en önemli özelliklerinden birisi zehirsiz olmasıdır.

Doğal gazın solunması halinde zehirleyici ve öldürücü etkisi yoktur. Ancak ortamda çok

fazla birikmişse teneffüs edilecek oksijen azaldığından dolayı boğulma tehlikesi vardır. Bu

yüzden şehre dağıtmadan önce gaza yetkili gaz firması tarafından koku verilmektedir.

Böylece ortamda gazın varlığını hissetmek mümkün olmaktadır. Doğal gazın patlama

özelliği: Doğal gazın en önemli tehlikesi diğer gaz yakıtlarda da olduğu gibi belirli oranlarda

hava ile karışması halinde patlayıcı olmasıdır. Bu nedenle gaz sızıntılarının olmaması, olacak

kaçakların hemen belirlenmesi ve gaz sızabilecek yerlerin iyi havalandırılmış olması emniyet

açısından çok önemlidir.[3]

Doğal gaz havadan hafiftir: Doğal gazın diğer önemli bir özelliği havadan hafif olmasıdır.

Dolayısı ile hava içinde yükselme eğilimindedir. Gaz kaçakları hava ile karışmadan önce

yükseklerde toplanır. Bu yüzden havalandırma bacalarından kolaylıkla dışarı atılabilirler.[3]

Doğal gaz kuru bir gazdır: Bu özelliği dolayısıyla dişli bağlantılarda kurumayan

sızdırmazlık malzemeleri kullanılmalıdır. Doğal gazın ısıl değeri: Doğal gazın ısıl değeri

hava gazına göre daha fazla, tüp gaza göre daha düşüktür. Bu sebeple hava gazından doğal

gaza dönüşen ocaklarda yemekler daha çabuk pişebilecektir. [3]

Doğal gaz çevreyi kirletmeyen yakıttır: Çevreyi kirleten üç ana faktör doğal gaz dumanı

içerisinde bulunmamaktadır. Bunlardan birincisi kükürt oksitlerdir. Bu madde duman

gazındaki ve havadaki nemle, sülfrik aside dönüşür. Böylece hem kazan borularını, hem de

asit yağmurları ile çevreyi aşındırır ve tahrip eder. Ayrıca solunması halinde insanlar için

zehirleyici etkisi vardır. İkincisi is ve uçan kül parçacıklarıdır. Özellikle kömür yakılması

5

halinde çevreye yayılan bu katı parçacıklar temizlik ve insan sağlığı açısından son derece

zararlıdır. Ayrıca kazan yüzeylerini kaplayarak verimi ve ısıl kapasiteyi düşürürler. Üçüncü

faktör ise yanmamış gazlardır. Bunlar içinde özellikle karbonmonoksit belirli dozlara

ulaştığında öldürücü etkisi olan son derece zararlı bir maddedir. Her üç zararlı da doğal gaz

yanma ürünlerinde bulunmamaktadır. Yanma ürünleri içinde bulunan ve çevreye zarar veren

bir başka bileşen de Azotoksitlerdir Nox. Azotoksitler fiziksel rahatsızlıklara, gözlerde

yanmaya ve yüksek dozda bulunduğunda boğulma hissine neden olur. Yanma ürünleri içinde

NOx oluşumunun ana nedenlerinden biri yanma sıcaklığının yüksek olmasıdır. Doğal gaz

ocak sıcaklıkları yüksek olup, NOx emisyonu da, eğer önlem alınmazsa, diğer yakıtlara göre

daha az olmakla birlikte yine de önemli mertebededir. Bu yüzden örneğin Buderus

atmosferik yakıcılı doğal gaz kazanlarında NOx emisyonunu düşürmek için yanma odasına

alev soğutma çubukları yerleştirilmiştir. [3[

Doğal gaz temiz bir yakıttır: Doğal gazın temiz bir yakıt olması kazan bakım ve işletmesi

açısından önemli bir avantaj sağlar. Fuel oil veya kömür yakılması halinde kalorifer kazanı

ısıtma yüzeyleri üzerinde biriken kül ve kurum tabakası hem yüzeyleri aşındırır hem de ısı

geçişini engelleyerek kazan verimini düşürür. Bu yüzden kazan boruları haftada en az bir

kere temizlenmek zorundadır. Halbuki doğal gaz kullanımında böyle bir sorun yoktur. [3]

Otomatik kontrola uygundur: Doğal gaz yakıcıları tamamen otomatik kontrolle, insana

gerek duymadan ve emniyetli bir şekilde çalışırlar. Devreye çabuk girip, devreden çabuk

çıkabilirler.[3]

Doğal gaz kazanları yüksek verimlidir: Doğal gazlı kazanlarda ısıl verim de yüksektir. Bir

kazanın ısıl veriminin yüksek olması, kazanı terk eden duman gazlarının sıcaklığının düşük

olmasına bağlıdır. Fuel oil veya kömür yakılması halinde, daha önce sözü edilen, kükürt

oksitlere bağlı asit korozyonu nedeniyle duman sıcaklıkları fazla düşürülmez. Halbuki doğal

gazda böyle bir sorun olmadığından daha verimli kazanlar yapmak mümkündür. Nitekim

doğal gazlı Buderus döküm kazanlarda ısıl verim %93-96 gibi çok yüksek değerlere

çıkabilmektedir.[3]

Doğal gaz ekonomiktir: Bütün bu temizlik, depolama, yakıt hazırlama ve kül atma

maliyetleri gözönüne alınırsa, doğal gaz yakılmasının gerek yatırım, gerekse işletme

maliyetlerinde önemli kazançlar sağladığı söylenebilir. Yapılan bir çalışmaya göre doğal gaz

yakılması halinde sadece işletme giderlerinde fuel oile oranla yıllık tüketiminin %1'i

mertebesinde bir tasarruf sağlanmaktadır. Kömür olması halinde bu kazanç çok daha yüksek

olacaktır. Kazan verimlerindeki artışlar da dikkate alındığında doğal gazın diğer yakıtlara

6

göre en az %10 mertebesinde ilave işletme ekonomisi sağladığı söylenebilir. [3]

1.3 Doğalgazın Oluşumu:

Denizlerin ve göllerin dibine çökelen tortularda önce yoğun bir bakteri etkinliği

gerçekleşir ve buradaki organik maddelerden metan, karbondioksit, azot ve azot oksit ürer.

Bu aşamada bol miktarda metan gazı oluşur. Buna karşılık etan ve daha ağır hidrokarbonlar

hemen hemen hiç bulunmaz. Bazı bakterilerde hidrojen sülfür oluşturur. Çökellerin altındaki

tortuların gömülmesiyle bakteri etkinliği sona erer ve organik maddeler, kerojene dö