Buhar kazanı, buhar üretimi için kullanılan ve temelde iki ana bölümden oluşan bir cihazdır. Ocak, yakıtın yakılarak ısının sağlandığı bölüm olup, kazan da içinde ısının suyu buhara dönüştürdüğü bölümdür. Buhar veya sıcak akışkan, daha sonra değişik ısıtma uygulamaları proseslerinde kullanılmak üzere sirküle edilmektedir.
Buhar kazanı su devresi aşağıdaki şemadaki gibi özetlenebilir.
Buhar kazanı, değişen oranda kondens suyu ve farklı derecede saflaştırılan takviye suyunun karışımı olan besi suyu ile beslenir. Söz konusu takviye suyu, ham su veya herhangi bir proses ile arıtılmış su olabilir. Besi suyu kompozisyonu (link), bu şekilde takviye suyunun kalitesine ve buhar kazanına dönen kondens miktarına bağlı olarak değişir. Buhar kazanından kaçan buhar genellikle sıvı damlacıklar ve gazlar ihtiva eder. Sıvı formda buhar kazanının tabanında kalan su ise, buhara dönüşen suyun içerisindeki tüm yabancı maddeleri barındırır. Bu safsızlıklar, kazandan dışarı bir miktar su blöf edilerek atılmalıdır. Bir tesiste izin verilen blöf oranı, işletme ve ilk yatırım maliyetleri ile katı şekilde sınırlıdır.
Buhar kazanı besi suyunun doğru arıtılması, kazan sistemi işletimi ve bakımının önemli bir parçasıdır. Buhar üretildikçe, çözülmüş katılar daha konsantre hale gelecek ve kazan içerisinde katı depozitler oluşturacaktır. Bu durum, ısı transferini engelleyecek ve kazan verimini düşürecektir. Oksijen (link) ve karbondioksit (link) gibi çözünmüş gazlar, kazan içerisindeki metaller ile reaksiyona geçerek korozyon oluşturacaktır. Buhar kazanını korumak için, bu kontaminasyonlar iç ve dış arıtma ile kontrol edilmeli veya giderilmelidir.
Daha fazla bilgi için buhar kazanı suyu arıtımı (link) bölümünü inceleyin.
Buhar kazanı besi suyu karakteristiği (link) için daha fazla bilgi..
| SAFSIZLIK | DOĞURACAĞI SONUÇ | GİDERİM ŞEKLİ | YORUMLAR |
|---|---|---|---|
| Çözünen Gazlar | |||
| Hidrojen Sülfür (H2S) | Su, çürük yumurta gibi kokar: Tadı kötüdür ve birçok metalde korozyon oluşturur. | Havalandırma, Filtrasyon ve Klorlama | Genellikle yeraltı suyunda ve kirletilmiş akarsularda bulunur. |
| Karbon Dioksit (CO2) | Koroziftir, kondens dönüşünde karbonik asit oluşturur. | Havalandırma, alkaliler ile nötralizasyon. | Film kaplama, nötralize edici aminler kondens hatlarındaki korozyonu önlerler. |
| Oksijen (O2) | Korozyon ve kazan tüplerinde çukurlaşmalar (pitting) | Havalandırma ve kimyasal şartlandırma (sodyum sülfit veya Hidrazin) | Kazan tüplerinde ve türbin kanatlarında çukurlaşma ve buhar tesisatları ve tesisat ek parçalarında bozunmalar. |
| Askıda Katılar | |||
| Sediment ve Türbidite | Buhara çamur ve kabuk taşınımı. | Ayırma, Filtrasyon | Birçok uygulama için max. tolerans takribi 5 ppm, içme suyu için 10 ppm. |
| Organik Madde | Buhara taşınım, köpüklenme, depozitler tesisatı tıkayabilir ve korozyona sebep olabilir. | Ayırma, filtrasyon ve kimyasal arıtma | Çürümüş bitki örtüsü ve çiftlik atıklarının nedeni ile genellikle yüzey sularında bulunur. Organik asitleri oluşturacak şekilde parçalanırlar. Daha sonra kazan tüplerini hedef alacak, düşük pH ‘lı kazan besi suyunu oluştururlar. Yosun, küf, bakteri sümükleri, demir/mangan bakterileri içerirler. Askıdaki katı partiküller, kazan içerisinde su yüzeyine toplanır ve yükselen buhar kabarcıklarının serbest kalmasını zorlaştırır. Karbonat içeren sularda, yüzeyde köpüklenme oluşabilir. Hayvansal veya bitkisel yağlar kazan içine girer. |
| Çözülmüş Kolloidal Katılar | |||
| Yağ ve Gres | Köpüklenme, kazanda depozitler | Koagulasyon ve filtrasyon | Kazana, kondens dönüşü ile girerler |
| Sertlik, Kalsiyum (Ca) ve Magnezyum (Mg) | Kabuklaşan depozitler kazanda ısı transferini ve termal verimi düşürürler. Aşırı durumda, kazan tüplerinde hasar ve yarılmalara sebep olurlar. | Yumuşatma + kimyasal şartlandırma | Bikarbonat, sülfat, klorür ve nitrat tuzlar oluştururlar. Bazı kalsiyum tuzları tersinir şekilde çözünürler. Bikarbonat ile reaksiyona giren magnezyum, düşük çözünürlüklü bileşikler oluşturur. |
| Sodyum, alkalinite, NaOH, NaHCO3, Na2CO3 | Köpüklenme, karbonatlar buharda karbonik asite dönüşür ve kondens dönüş hatları ve buhar kapanlarında korozyona sebep olur. | Takviye suyun ve kondens dönüşün havalandırılması. İyon değiştirme, takviye suya asit dozajı. | Birçok suda sodyum tuzları bulunur. Bunlar oldukça kolay çözünür olduğu için kimyasal arıtma/çöktürme ile giderilemez. |
| Sülfatlar (SO4) | Kalsiyum ile sert depozit oluştururlar. | Deiyonizasyon | Tolerans limiti 100…300 ppm CaCO3 |
| Klorürler (Cl) | Püskürme (buharın kazandan düzensiz şekilde çıkması), suyun buhara taşınarak buhar verimini düşürmesi, kızdırıcı ve türbin kanatlarında depozit oluşturabilir. Yüksek konsantrasyonda köpüklenme. | Deiyonizasyon | Yüksek konsantrasyonda sodyum karbonat, sodyum sülfat veya sodyum klorür püskürmelere sebep olur. Sodyum sülfat, kalsiyum ve magnezyumun kireç-soda metodu ile çöktürüldüğü uygulamalarda bulunur. |
| Demir (Fe) ve Mangan (Mn) | Depozit oluşturur. Yüksek konsantrasyonları ısı transferini engeller. | Havalandırma, filtrasyon, iyon değiştirme | En genel formu demirli bikarbonatlardır. |
| Silis (Si) | Kazan ve soğutma sistemlerinde sert kabuklar. Türbin kanalarında depozitler. | Deiyonizasyon, kireç-soda prosesi, kireç-zeolit metodu | Silis, birçok element ile birleşerek silikatları oluşturur. Silikatlar, kazan borularında inatçı depozitler oluştururlar. Bu depozitlerin temizlenmesi çok zor olup genellikle sadece hidroflorik asit ile mümkündür. Ayrıca uçuculuğu sayesinde türbin komponentlerine buhar ile taşınımı da kritiktir. |
Kaynak: http://energyconcepts.tripod.com/energyconcepts/water_treatment.htm
Buhar kazanında suyun sebep olduğu belli başlı sıkıntılar:
- Kabuklaşma (link)
- Köpürme ve taşınım (link)
- Korozyon (link)
Liqui-Cel, Membran Kontaktör (link)
Referanslar
“Water treatment handbook” vol. 1-2, Degremont, 1991
“Industrial water conditioning”, BeltsDearborn, 1991
