Buhar kazanları ve buhar jeneratörlerinde doğru ön arıtma sistemleri, ideal su değerleri ve etkili su şartlandırma kimyasalları kullanılmadığı durumlarda kışır oluşumunun önüne geçilememektedir. Kışır halk arasında kireç diye de bilinen kabuklaşmış oluşumdur. Buhar kazanına giren besi suyu yüksek sıcaklık ve basınçta, sertliğe yol açan kalsiyum ve magnezyum tuzları metal yüzeyler üzerinde çökerek kışır oluşumuna neden olurlar. Su kazan içinde buharlaştıkça besi suyu safsızlıkların konsantre olmasına yol açar. Kışır kazan metal yüzeyinde aşırı ısınma, metal deformasyonu ve yakıt kaybına neden olduğu için kazanlarda kimyasal şartlandırma zorunludur. Kışırın ısı transfer yüzeylerine etkisi:
Kışır Kalınlığı(mm) Yakıt Kaybı
1mm %10
2mm %18
3mm %26
4mm %30
5mm %34
6mm %38
7mm %40

Kazan Sistemleri Şartlandırma

Buhar kazanının amacı, ısıtma, elektrik üreten türbinlerin çevrimi, sterilizasyon, sıcak su temin edilmesi gibi amaçlarla prosesin çeşitli aşamalarında kullanılmak üzere buhar üretmektir. Kazan sistemleri şekil ve boyut olarak farklılık gösterseler de tipik olarak bir buhar kazanı (dram) ve yumuşatma cihazı, degazör ve kondens adı verilen yardımcı sistemlerden oluşur. Bu yüzden kazan sistemleri şartlandırma kimyasalları önemlidir.

Buhar kazanlarının çalışma prensibi, bir yakıt etkisiyle ısı enerjisi elde edip, kazan suyunun buharlaştırılmasıdır. Dolayısıyla, kazan veriminin ve servis ömrünün belirleyicisi kazana beslenen suyun fiziksel ve kimyasal özellikleridir. Düzenli bakım ve kontrol, kazan sistemlerinin yüksek performansta çalışmalarını sağlar. Giderilmesi gereken yaygın problemler, safsızlıklar, korozyon, depozitler, sürüklenme ve köpürmedir. Bu problemlerin tümü kazan besleme suyunun özelliğinden kaynaklanır. Kazan suyunun istenen özelliklere getirilmesi için kazan sistemleri şartlandırma kimyasalları ile bir dizi fiziksel ve kimyasal işlemler gerekmektedir. Ön şartlandırmayı takiben yapılan kazan içi kimyasal şartlandırma ile kazan besleme suyunun bu tür problemlere yol açması önlenir.

Uygun bir kazan şartlandırması;

• Enerji ve su tasarrufu sağlar
• Yardımcı ünitelerin maliyetini düşürür
• Kazanların servis ömrünü arttırır
• Duruş zamanını kısaltır
• Bakım maliyetlerini düşürür

AquaRedd ® serisi kimyasallar ile kazan sistemleri şartlandırma programının faydaları nelerdir?

• Buhar kazanlarında kireçlenmeyi ve korozyonu önler
• Verimli ısı transferi, daha az yakıt giderleri, daha az tüp arızaları ve kazanın sürekli temiz olmasını sağlar.
• Kazan güvenilirliğini arttırmak ve korozyona bağlı plansız duruşları azaltmak için kazan suyunun korozivitesini azaltır.
• Besleme suyu ve kazan yüzeylerinin korozyondan ve gereksiz tamir maliyetlerinden uzun vadede korunması için üstünpasivasyon sağlar.
• Daha fazla döngü ve daha az su kullanımı gerektirir
• Daha az kimyasalın ve ısı enerjisinin blöften tahliye edilmesini sağlar.
• Daha az yakıt ve su kullanarak, daha fazla buhar elde edilmesini sağlar.

Kazan besleme suyu nedir?

Blöf ve buharlaşma ile kaybolan suyu telafi etmek için kazana eklenen sudur. Birçok durumda kondens sisteminden kazana geri döndürülen yoğunlaşmış buhar, besleme suyunun büyük kısmını oluşturur. Make-up, geri dönen kondensi tamamlamak için kullanılan sudur. Make-up suyu genellikle doğal sudur,ham halde ya da kullanımdan önce herhangi bir işlemle arıtılmış olabilir. Böylelikle, besleme suyu kompozisyonu, make-up suyunun kalitesine ve geri dönen kondens miktarına bağlı olarak değişir.

Besleme suyu saflığı, safsızlıkların miktarı ve yapısı ile ilgilidir. Besleme suyu saflığı gereksinimleri, kazan basıncına, kazan tasarımına ve uygulamalara bağlıdır ve çok çeşitli farklılıklar gösterebilir.

Kazan besleme suyunun özelliğini belirleyen tanımlar

İletkenlik: Suyun içerdiği çözünmüş iyonların miktarını belirler. Su saflaştıkça iletkenlik azalır. Birimi direnç biriminin tersi olup, μS/cm’dir. Sınır değerlerin dışındaki iletkenlik, korozyon ve sürüklenmeye neden olur. Besleme suyu iletkenliği ters ozmos ve demineralizasyon ile istenilen aralığa getirilebilir.

Toplam çözünmüş katı madde: Suda çözünmüş tüm katı maddelerin miktarının ölçüsüdür. Bu değerle, iletkenlik değeri arasında doğrudan bir orantı vardır.

Askıdaki Katı Maddeler: Su içinde çözünmeden asılı kalan maddeler, suya bulanıklık ve istenmeyen renklilik verir. Bu tip sular, fiziki filtreden geçirilerek kazana beslenmelidir. Aksi takdirde, askıdaki maddeler yumuşak birikinti, gevşek çamur ve köpürmeye neden olur.

pH değeri: Suyun asidik ya da bazikliğinin ölçüsüdür. Sınır değerlerin dışında ölçülen pH değerleri, asit veya kostik korozyonuna neden olur. Asit veya kostik eklemesiyle pH ayarı yapılabilir.

Alkalinite: Suyun içerdiği hidroksit, karbonat ve bikarbonat suyun alkalinitesini (bazlığını) oluşturur. P alkalinite ve M alkalinite olmak üzere iki ayrı değer cinsinden ifade edilir. Bu değerlerden yola çıkarak suyun içerdiği hidroksit, karbonat ve bikarbonat iyonlarının miktarları (ppm CaCO3) cinsinden hesaplanır.
Çok düşük ya da çok yüksek alkalinite, kazanda köpürmeye, kostik kırılmasına ve buhar-kondens hatlarında karbondioksit korozyonuna neden olur. Dealkalizasyon işlemi ile suyun alkalinitesi istenilen aralığa getirilir.

Toplam sertlik: Suyun içerdiği çözünmüş kalsiyum ve magnezyum tuzlarının miktarı, suyun sertliğinin ölçüsüdür. Suların sertliği, uygulamada yaygın olarak içerdikleri sertlik veren maddelerin CaCO3cinsinden miktarı ile belirlenir. Yüksek sertlik, kazanda kışır oluşumuna neden olur. Suyun sertliği, kazana girmeden önce su yumuşatma işlemi ile giderilir.

Ön Şartlandırma-Su Yumuşatma

Ön şartlandırma yöntemleri, besleme suyunu kazana girmeden önce sisteme hazırlamak için kullanılır. Kullanımı en yaygın kazan dışı ön şartlandırma işlemi yumuşatmadır. Birçok işletmede ham su olarak sertliği oldukça yüksek olan kuyu suları kullanılmaktadır. Bu kadar yüksek sertliğin ve bazı diğer safsızlıkların kazan içi kimyasal şartlandırma ile tamamen giderilmesi mümkün değildir. Bu nedenle, su kazana beslenmeden önce bir yumuşatma devresinden geçirilerek fazla sertliği alınmalıdır. En çok kullanılan yumuşatma yöntemi, iyon değiştirme ile suyun sertliğinin giderilerek yumuşak su haline getirilmesidir.

Filtrasyon: Suyun bir fiziki filtreden geçirilmesiyle, filtre gözeneklerinden geçemeyecek büyüklükteki
kum, kil ve bazı organik maddeleri ayırma işlemidir.

Ters Ozmos (Reverse Osmosis, RO): Ters ozmosu anlamak için önce ozmosu anlamak gerekir. Ozmos, sadece konsantre çözeltiden seyreltik çözeltiye doğru iyon geçişine izin verirken aksi yönde iyon akışına izin vermeyen yarı geçirgen bir zar kullanır. Ters ozmos ise yüksek bir yapay basınçla ozmotik basıncı yener ve ozmos prosesini ters yönde işleterek membranın bir tarafında çözünmüş katıları konsantre eder. Normal işletme basınçları 300-900 psi dir. Ters ozmos ham sudaki çözünmüş katı miktarını düşürerek çıkış akımını sonraki ön şartlandırmaya hazır hale getirir. RO, besleme, saf su ve konsantre olmak üzere üç akışa sahip bir çapraz akım filtrasyonu yöntemidir. Bu yöntemde, membran yüzeylerine paralel akan basınçlı bir besleme akışı kullanılır. Saf suya yakın saflıktaki su membranlardan geçer ve buna permeat denir. Besleme suyu, membranlardan geçerken arkasında iyonları ve konsantre içinde kalan katıları bırakır. Membran yüzeylerinde sürekli bir akış olduğundan, bırakılan katı parçacıklar yüzeyde birikmez ve membran tıkanmaz. Bunun yerine, konsantre akışıyla sürüklenir. Zaman zaman maliyetli olsa da, bu işlem her tip su için kullanılabilir ve endüstride gittikçe yaygın hale gelmektedir.

Koagülasyon-Flokülasyon: Su girdilerinden askıdaki katı maddelerin ve rengin uzaklaştırılmasına arıtma denir. Askıdaki maddeler, kendi ağırlıkları etkisiyle çökebilen (sedimentasyon) büyük parçacıklar içerebilir. Bu durumlarda arıtma çöktürme havuzları ya da filtreden oluşur. Fakat genellikle su içindeki asılı maddeler, kendiliğinden çökemeyecek ve filtreden geçebilecek kadar küçük parçacıklar içerirler. Bu çok ince şekilde dağılmış ya da kolloidal maddelerin giderilmesi için  koagülantlar (pıhtılaştırıcı) kullanılması gerekir. Koagülasyon, çok ince dağılmış ya da kolloidal  safsızlıkların elektriksel yüklerinin nötralize edilmesidir. Kolloidal parçacıklar, kendilerini askıda tutan geniş yüzey alanlarına sahiptirler. Ek olarak, parçacıklar birbirini çeken ve birbirlerine yapışık tutan negatif elektriksel yüklere sahiptir. Flokülasyon ise koagüle olmuş parçacıkların , elektriksel çekim kuvveti yardımıyla bir arada tutulmasıdır.

İyon değiştirme: Suyun doğal ya da sentetik reçinelerden geçirilmesiyle, çözünmüş katıların giderilmesi işlemidir. Mineraller suda çözündüklerinde iyon adı verilen elektrik yüklü parçacıklar oluştururlar. Belirli doğal ve sentetik maddeler, su içindeki mineral iyonlarını diğerleri ile değiştirerek giderme yeteneğine sahiptirler. Örnek olarak, suyun katyon değiştirici bir yumuşatıcıdan geçirilmesiyle kalsiyum ve magnezyum iyonları, sodyum iyonlarıyla yer değiştirebilir. Böylece suyun sertliği giderilmiş olur.