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 açmasıönlenir.
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 korozyonuönler
- Verimli ısı transferi, daha az yakıt giderleri, daha az tüp arızaları ve kazanın sürekli temizolmasını sağlar.
- Kazan güvenilirliğini arttırmak ve korozyona bağlı plansız duruşları azaltmak için kazan suyunun korozivitesiniazaltır.
- Besleme suyu ve kazan yüzeylerinin korozyondan ve gereksiz tamir maliyetlerinden uzun vadede korunması için üstünpasivasyon sağlar.
- Daha fazla döngü ve daha az sukullanımı gerektirir
- Daha az kimyasalın ve ısı enerjisinin blöften tahliyeedilmesini sağlar.
- Daha az yakıt ve su kullanarak, daha fazla buhar eldeedilmesini 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 ayırmaişlemidir.
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 giderilmişolur.
Rejenerasyon-Tuzlama nedir?
İyon değiştirici reçinelerin sudaki iyonları gidermek için sınırlı bir kapasiteleri vardır. İyon değiştirme işleminin tersi olan rejenerasyon işlemi reçineyi orjinal formuna dönüştürür. Rejenerasyon çevrimi, geri yıkama, reçine yatağına tuzlu su emişi ve durulamadan oluşur. Geri yıkama ile reçine tanecikleri birbirinden ayrılır ve de tuzlu su ile muameleye hazır hale getirilir. Geri yıkamada su akış hızına dikkat edilmesi gereklidir, reçine yatağının akışkanlaşmasına ve sistemden atılan su ile reçine kaybına izin verilmemelidir. Cihaz 5-10 dakika ters yıkanmalıdır. Rejenerasyonda %15-20’lik tuz çözeltisi kullanılır. Çözelti 45–60 dakika cihazdan geçirilir. Beher litre reçine için 150–250 gr tuz kullanılmalıdır. Cihazın tuzlu su çözeltisi ile teması esnasında, iyon değiştirici reçine sudan uzaklaştırıp tuttuğu iyonları bırakır ve bu iyonlar reçine tankından dışarı atılır. Reçine sonraki kullanım için hazır hale gelmiş olur.
Su yumuşatma sistemlerinden geçirilen suların sertliğini sıfıra indirmek mümkündür. Zaman zaman az miktarlarda sertlik kaçağı görülebilir. Söz konusu sertlik kaçağı rejenerasyon esnasındaki tuz miktarı arttırılarak giderilebilir. Ancak, ham su TDS değeri arttıkça, yumuşatma sistemi çıkışındaki sertlik kaçağı da artacaktır.Reçinelerin kirlenerek su yumuşatma kapasitelerinin düşmesi halinde reçine aktivatörü ile, su yumuşatma devresi eski kapasitesinegetirilir.
Degazör-mekanik havasızlaştırma-termik gaz alma:Besleme suyu kazana girmeden önce, suyun içinde bulunan çözünmüş oksijen giderilmelidir. Besleme suyunun havasızlaştırılması, degazör ısıtıcısı içinde buhar ısısıyla suyun ısıtılarak çözünmüş oksijenin uzaklaştırılmasıdır. Suyun sıcaklığı, oksijenin su içindeki çözünürlüğü minimum olduğu 102-105 ºC’ye getirilir. Böylece, su içinde çözünemeyen oksijen gazı bir buhar açıklığı ile degazör dışına atılır. Degazörün teorik verimi %85’dir. Bu nedenle, bir miktar çözünmüş gaz su içinde kalır.
Kazan içi kimyasal şartlandırma
Kazan içindeki suyun kimyasal şartlandırması, su ön arıtmadan geçsin veya geçmesin zorunludur. Kazan içi şartlandırma, miktarın büyüklüğüne küçüklüğüne bakmaksızın sertlik, oksijen, silis, demir gibi besleme suyu ile kazana giren safsızlıkları gideren kazan dışı ön arıtmayı tamamlayıcı bir işlemdir.
İç şartlandırma programının amaçları
- Kazana giren besleme suyu sertliği ile reaksiyona girmek ve kazan metali üzerinde kışır-kireç şeklinde çökmesiniengellemek
- Kireç çamuru gibi herhangi bir askıdaki maddeyi kazanda şartlandırmakve kazan metaline yapışamaz, tutunamaz halegetirmek
- Kazan suyu sürüklenmesinin nedenlerini kontrol etmek veönlemek
- Besleme suyundan oksijeni uzaklaştırarak oksijen korozyonunuönlemek
- Kazan korozyonunu engellemek için yeterli alkaliniteyisağlamak
Ek olarak, tam bir şartlandırma programı, besleme suyu sisteminin korozyonunu ve kireç oluşumunu önlemeli ve buhar-kondens sistemlerini de korozyona karşı korumalıdır.
Bir kazanın verimi direk olarak besleme suyunun kalitesine bağlıdır. Besleme suyu sistemi degazör, besleme suyu pompaları ve kazana giden boru hattından oluşur. Besleme suyu, kazana girmeden önce içerdiği oksijen uzaklaştırılmalıdır. Aksi halde, tüm kazan sistemi boyunca korozyon oluşabilir, yer yer delinme ve çürümeler gözlenebilir. Yarıkların oluşması tüpte şişkinliğe neden olur ve bu durum devam ederse işletmenin kısa süreli duruşuna yol açar. Kazan içi kimyasal şartlandırmanın ana hedefi suyun kazan içinde kışır-kireç ve korozyon oluşturma özelliklerini bertarafetmektir.
Buhar Kazanlarında Kışır, Kireç ve Birikinti Oluşumu
Su safsızlıkları kazan içine kondens kaçaklarından ve besleme suyundan girer; korozyon ürünleri ise, hem korozyon sonucu oluşur hem de kondens dönüş ve besleme sularından gelir.
Çözünmüş kalsiyum ve magnezyum bikarbonat bileşikleri, ısı etkisiyle parçalanarak karbondioksit ve çözünmeyen karbonatlar oluşturur. Bu karbonatlar kazan metali üzerinde direk çökebilirler ya da kazan suyu içinde kazan yüzeylerinde birikecek olan gevşek bir çamur oluştururlar. Kalsiyum sülfat ve silis genellikle kazan metali üzerinde direk çöker ve gevşek çamur oluşturmaz. Bu nedenle, bu bileşikleri uzaklaştırmak daha zordur. Silis genellikle suyun içinde yüksek miktarlarda bulunmaz fakat belli koşullar altında haddinden fazla sert kışır oluşturabilir. Besleme suyu ile gelen askıda ya da çözünmüş demir de kazan metali üzerinde birikir. Yağ ve prosesten gelen diğer kirleticiler de safsızlıkların depozit oluşturmasını hızlandırarak kazan metali üzerinde birikirler. Normal koşullarda, sodyum bileşikleri birikim yapmazlar. Sodyum depozitleri, kurumuş tüp, kararlı bir buhar örtüsü ya da gözenekli depozitlerin varlığı gibi olağandışı hallerdeoluşur.
Buhar kazanlarında ve soğutma suyu sistemlerinde kışır oluşumu, besleme suyunun yeterli derecede şartlandırılmaması ve sistem suyu mineral konsantrasyonunun doyma noktasını geçmesi ile oluşur. Kışır oluşumunu önleyici kimyasal katkı malzemesi kullanılmaması sonucunda kızgın kazan boruları üzerinde bulunan mineralli su tabakası, su buharı, karbondioksit, oksijen ve benzeri gazların uzaklaşması sonucunda mineralleri üzerinde depo ederek pişirip sertleştirir. Bu sertleşmiş tabaka kışır (scale) veya kireç taşı olarak adlandırılır.
Kireçlenme ve korozyon sonucunda kalın bir kireç taşı tabakası oluşur. Oluşan bu kireç taşı kuvvetli bir izolasyon tabakası oluşturarak ısı transferini engeller.
Bu izolasyon tabakası aşırı yakıt sarfiyatı ve verim düşüşüne neden olarak ısı transfer yüzeylerinde sıcaklığı arttırır. Isı transfer yüzeylerindeki yüksek sıcaklık sonucunda metallerde termal gerilmeler, yanmalar ve malzeme deformasyonu meydana gelir.
Birikintilerin Etkileri
Termik iletkenliğin azalması: Meydana gelen kışır ve birikintiler kötü ısı ileticilerdir ve çeşitli iletkenlik değerlerinin gösterdiği gibi izole edici görevi görürler. Oluşan kışır-kireç tabakası, buhar kazanının sağırlaşmasına ve buhar eldesinin azalmasına neden olur. Ayrıca, oluşan kışır-kireç tabakası, yakıt sarfiyatını arttırarak buhar eldesinin birim maliyetiniyükseltir.
Metal cidarında sıcaklık birikmesi: Kışır-kireç tabakası ile kaplanmış olan bir cidar, ısı transferini engellediği için cidarın sıcaklığı yükselir. Bu olaya aşırı ısınma denir ve metal, mekanik özelliklerinden birkısmını (elastikiyet vs. ) kaybedebilir. Bunlar lokal şekil bozuklukları meydana getirip, boru patlamalarına sebep olurlar.
Isı Transfer Yüzeylerindeki Kirecin Yakıt Sarfiyatına Etkisi
Suyun içindeki mineraller ısı transfer yüzeylerinde çökerek kışır oluşturmaktadır. Kışır kalınlığı belli boyutlara ulaştığında önce yakıt sarfiyatı artmakta sonra metal deformasyonu daha sonra da delinme ve patlama gibi tehlikeli boyutlara ulaşmaktadır.
Yapılan incelemelerde kışırın yapısı ve özelliğine göre;
1 mm kışır kalınlığı, yapısına bağlıolarak% 8 –10
2 mm kışır kalınlığı, yapısına bağlı olarak %12-16
3 mm kışır kalınlığı, yapısına bağlı olarak%20-26
4 mm kışır kalınlığı, yapısına bağlı olarak %30-35 yakıt kaybına neden olmaktadır.
Buhar kazanlarında 2 mm kışır kalınlığından sonra yavaş yavaş termal gerilmelerle konstrüksiyon zorlanmakta, aynalar ve borular arasında gevşemeler meydana gelmektedir. Çünkü metali örten kışır tabakasının ısı iletkenliği ve gerilmesi metalden farklıdır. Bu nedenle kazanda ayna-boru bağlantılarında sızdırmalar başlayacaktır. Kışır kalınlığı arttıkça sızdıran boru sayısı da doğal olarak artacaktır.
Kışır kalınlığı 4 mm’ye ulaştığında metalin kristal yapısı bozulacağından ve sertleşme meydana geleceğinden kazan sistemi güvenilir olmaktan çıkacaktır. Külhan çökmesi, boru patlaması, ayna çatlakları gibi tehlikeler her an beklenecektir.
Ayrıca kışır sebebi ile boru çeperinin daralması, hacim küçülmesi, verim düşüşü, tahliye pompalarının zorlanması gibi problemler de meydana çıkacaktır.
Bütün bu problemlerden kurtulmanın yolu, buhar kazanlarında, eşanjörlerde, boylerlerde kimyasal su şartlandırması uygulanarak kışır oluşumuna engel olmaktır.
Buhar ve ısıtma kazanlarında oluşan kışır-kireç tabakasının metale zarar vermeden temizlenmesi ve nötralize edilmesi gerekir.
Buhar Kazanlarında Korozyon Oluşumu
En basit tanımıyla genel korozyon metalin cevher formuna geri dönmesidir. Örneğin demir, korozyon sonucu demir oksit bileşiklerine dönüşür. Korozyon süreci karmaşık bir elektrokimyasal reaksiyondur. Korozyon geniş bir metal yüzeyinde genel bir zarar verebilir veya metalin iğne deliği şeklinde yer yer oyulmasına, delinmesine neden olabilir. Sistem üzerindeki işletme yükü ve stresi, pH koşulları ve kimyasal korozyon önemli bir etkiye sahiptir ve farklı hasarların oluşmasına neden olurlar.
Korozyon genellikle nerelerde görülür?
Besleme suyu sisteminde korozyon, suyun pH değerinin düşüklüğünün, suda çözünmüş oksijen ve karbondioksit varlığının bir sonucu olarak oluşabilir.
Devrede olan kazan korozyonu, kazan suyu alkalinitesinin çok düşük ya da çok yüksek olduğu urumlarda oluşur. Özellikle kazanın kullanım dışı olduğu zamanlarda çözünmüş oksijen taşıyan su, metalle temas ettiğinde korozyon oluşur. Kazan metali üzerindeki yüksek sıcaklık ve baskılar, korozyon mekanizmasını hızlandırır. Buhar ve kondens sisteminde korozyon genellikle karbondioksit ve oksijen kirliliğinin bir sonucudur. Amonyak ve sülfür içeren gazlar gibi diğer kirleticiler de sistemde bulunan bakır alaşımlar üzerindeki zararı arttırabilir.
Korozyonun yol açtığı problemlernelerdir?
Korozyon iki bakımdan zorluklara neden olur. Birincisi metalin kendisinin bozunması ikincisi ise korozyon ürünlerinin kazanda yüksek ısı açığa çıkan alanlarda depozit şekilde birikmesidir. Kazan yüzeylerinde özdeş korozyon oluşması gerçek uygulamada çok nadir rastlanabilecek bir durumdur. Tüm kazanlar az bir miktarda genel korozyona uğrarlar. Korozyonların birçok sinsi formu vardır. Demir kaybına yol açan derin pittingler, suyun kazan tüp çeperlerinin içine işlemesine ve tüplerin yarılmalarına yol açar.
Kazan birikintilerinin altındaki korozyon, metali çok zayıflatabilir ve tüp arızaları oluşabilir. Buhar-kondens sistemlerinde hatların ve ekipmanların korozyon yüzünden yenilenmesi çok maliyetli olabilir.
Buhar Kazanlarında Korozyon Çeşitleri
Kazanlarda rastlanan çeşitli korozyon şekiller şunlardır.
Oksijen Korozyonu: Oksijen çok önemli bir korozyon faktörüdür. Metal üzerinde derinlemesine oyuklar ve karıncalanma (pitting) şeklinde korozyona sebep olur. Sıcaklık yükselmesi, korozyon reaksiyonunu hızlandırır. Oksijenin çözünürlüğü, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak azaldıkça, oksijen suda aşırı doymuş halde bulunur ve likit fazı terkederek kazan cidarlarına doğru gitme eğilimi gösterir. Temas ettiği havasız yerlerde aşırı oksijen bulundurduğu için anodik reaksiyon verir. ( Diferansiyelhavalandırma)
Karbon dioksit Korozyonu: Çözünmüş olan CO2aşağıdaki denkleme göre asiditeyi birazarttırır.
CO2+ H2O ↔ HCO3–+ H+
Bu olaydan meydana gelen asidite, özellikle kondens devrelerinde önemlidir. Kazana gönderilen karbondioksit gazı , bikarbonatların çözünmesinden meydana gelir ve kondens suyundaçözünür.
2 HCO3–→ CO3-2+ CO2+ H2O CO3-2+ H2O → CO2+2OH–
Kostik Kırılması: Kostik veya kalevi korozyonlara kostik kırılma da denir. Bu korozyon şekli maddenin kristal yapısının arasında meydana gelen bir olaydır. Cidar üzerinde bulunan bir kırık veya çatlakta kalevi birikmesi olabilir. Bu olaya modern kazanlarda artık pek rastlanmaz. Çünkü hemen hemen hepsi kaynaklı olduğu için, kaleviler belli bir yerde konsantre
Düşük pH Korozyonu (Asit Korozyonu): Düşük pH seviyelerinde ve hidrojenin neden olduğu önemli korozyon türlerinden biri de hidrojen kırılmasıdır. Neden olduğu korozyon türü tekdüze asit korozyonundanfarklıdır.
Genellikle kazan buharlaştırıcı ve zaman zaman da kızdırıcı borularında gözlenen hidrojen kırılmasının neden olduğu boru patlamalarında boru et kalınlığında bir incelme gözlenmez. Hidrojen kırılması genellikle yoğun birikintilerin altında gözlenir.
Hafif alkali ortamda oluşan hidrojen metale ulaşamaz. Ancak düşük pH ve yüksek sıcaklıklarda birikinti altında oluşan hidrojen ise kolayca metal içine yayılır.
Hidrojen Kırılması: Düşük pH şartlarında çalışan kazanlarda asit korozyonundan farklı olarak hidrojenin neden olduğu korozyona hidrojen kırılması denir. Kazanda oluşan birikinti altında oluşan korozyon sonucunda açığa çıkan hidrojen, yüksek sıcaklıkta metal içerisine yayılarak çeliğin yapısındaki karbon ile tepkimeye girerek “dekarbürasyon” denilen olayıgerçekleştirir.
Düşük pH ve yüksek sıcaklıklarda birikinti altında oluşan hidrojen, kolayca metal içinde yayılır. Hidrojenle, karbonun birleşmesi sonunda meydana gelen CH4yani metan, sıcaklığın ve basıncın etkisiyle metal taneleri arasında çatlaklar ve ayrılmalar oluşturarar metalin tahrip olmasına neden olur.
Birikinti Altı Korozyonu: Buhar kazanlarında oluşan birikintilerin alt kısımları, oluşturdukları çeşitli potansiyel farkları ile lokal korozyon oluşmasına neden olur. Birikinti altı korozyonu oluşmasını önlemek için kimyasal su şartlandırmasına özen gösterilmeli ve kazan suyu katkı madde derişimleri kontrol altına alınmalıdır.
Kazan sistemi korozyonunun önlenmesi için ne gibi önlemler alınmalıdır?
Korozyon önleme yöntemlerinin başlıcaları şunlardır;
-Besleme suyundaki çözünmüş gazlar (O2ve CO2vb.) fiziksel ve kimyasal olarak giderilmelidir.
-Kazan suyunun pH değeri ve alkalinitesi ayarlanmalı
-İç yüzeyleri temiz tutulmalı, korozyonu hızlandırıcı etki gösteren birikintinin oluşması önlenmeli ve oluşan birikinti temizlenmelidir.
-Servis dışı kaldığı zamanlarda, yaş konservasyonla kazan korunmalı, metal yüzeyi koruyucu manyetik tabaka ile kaplanarak pasifleştirilmelidir -buhar ve kondensat sistemlerinde bulunan korozif gazlar kimyasal şartlandırma ile giderilmelidir.
-Serbest hidroksit, silis, klorür iyonları derişimi sınırlandırılarak denetlenmelidir.
-Kondens ve besleme suyundan gelecek korozyon ürünleri korozyon önlenerek giderilmelidir.
Korozyon önleyici kimyasalların seçimi ve kontrolü için, korozyon nedenleri ve düzeltici önlemleri çok iyi tespit edilmelidir. SOLECHEMmüşteri temsilciniz size bu uzmanlığı sunacaktır.
Kondens Hattı Şartlandırması
İşletmenin çeşitli proseslerinde kullanılmış buhar yoğunlaştırılır ve kazana geri döndürülür. Kondens dönüş suyu, besleme suyunun bir diğer bileşenidir. İşletme proses materyallerinden kaynaklanan kirliliğin tehlikesi oldukça büyüktür. Bazı kirleticiler arasında petrol, kimyasal malzemeler, gazlar ve soğutma suyu sayılabilir.
Kondens hatlarında oluşan karbonik asit korozyonu nötralize ve film yapıcı aminlerle önlenmelidir. Eğer kondens sistemi yeteri kadar korunmazsa korozyon yarıklarına ve bunun sonucunda da duruşlara neden olur. Korozyon oluşurken demir ve bakır bileşikleri kazan sistemlerinin içine geri gider ve degazörü tıkayabilir, kazanda ve ekonomizerde depozitler oluşturabilir. Uygun şartlandırma yaparak kazan verimindeki düşüşü, aşırı ısınmayı ve kazan çatlaklarını önleyebilirsiniz. SOLECHEMkorozyon inhibitörleri ve AQUAREDDoksijen tutucu, nötralize edici ve film yapıcı kimyasalları, etkin ve çok yönlü korozyon koruması sağlamaktadır.
Korozyon ve kışır inhibitörleri ile yapılan su şartlandırma programı;
– Saf buhar elde edilmesini sağlar
– Ekipman ömrünü uzatır
– Sistem güvenilirliğini arttırır
– Enerji, tamir ve bakım maliyetlerini en aza indirir
Buhar kondens sistemlerinde korozyonun sebebi nedir?
Buhar kazanlarında oluşan karbondioksit, kondens suyunun pH değeri 8,3 ten küçük olduğunda kondens hatlarında karbonik aside dönüşerek kondens korozyonuna neden olur.
Birçok kondens sistemi korozyonunun sebebi karbondioksit (C02) ve oksijen (O2) dir. Yoğunlaşmış buharda çözünmüş karbondioksit, karbonik asit (H2CO3) oluşturur. Eğer karbondioksitle birlikte oksijende varsa korozyon hızı daha da fazlalaşarak yer yer çürüme ve delinmelere neden olur. Kondens korozyonu, sistemde aşınmalara ve delinmelere neden olduğu gibi korozyon artıklarının belirli noktalarda birikmesi sonunda boru tıkanmalarına ve proseste aksamalara neden olur. Kondens hatlarındaki korozyon artıklarının kondens dönüş suyuyla birlikte buhar kazanına taşınması halinde kazan suyu iletkenliği yükselir ve oluşabilecek kışır yapısına katkıda bulunur.
Kondens korozyonu şu şekilde tespit edilebilir.
- Buhar-kondens hatlarının belirli noktalarında çok ince, iğne deliği gibi deliklerin oluşması (oksijenkorozyonu)
- Buhar-kondens borularının özellikle alt yüzeylerinin erozyona uğramış gibi incelmeleri ve su kanallarının oluşması ( karbondioksitkorozyonu)
- Kondens sisteminde karbondioksit ve oksijen korozyonunun aynı anda oluşması
Buhar -kondens korozyonu nasılönlenir?
Genel yaklaşım, kimyasal ve mekanik olarak besleme suyundan oksijenin uzaklaştırılması ve kazanda karbondioksit ve karbonik asit oluşumunu en aza indirmek için besleme suyunun şartlandırılmasıdır. Kimyasal şartlandırma ileride oluşabilecek potansiyel korozyon riskini azaltır. Uçucu aminler, karbondioksitin kondens içinde çözünmesiyle oluşan karbonik asidi nötralize eder. Uçucu film yapıcı inhibitörler metal ve korozif kondens arasında bir bariyer oluşturur.
İşletme şartlarında ;
-Besleme suyunun karbondioksit ve bikarbonatlardan arındırılması
-Sistemin kesiksiz çalışmasının sağlanması
-Kimyasal şartlandırmanın sağlıklı ve etkin yapılması gerekmektedir.
Kondens sisteminde korozyonun önlenmesi için oksijen tutucu, nötralize edici ve film yapıcı aminler kullanılır.
Buhar kazanlarında köpürme
Buhar kazanlarında yağ, organik maddeler, silis, tuzlar, toplam çözünmüş maddeler ve kazan suyunun toplam alkalinitesi kazan içindeki yüksek basınç ve sıcaklıkla etkileştiğinde köpürmeye neden olur.
Kazanlarda köpüklenmeyi ve su sürüklenmesini önlemek için düzenli blöf sisteminin çalışır halde olması ve su şartlandırma kimyasallarının özel köpük kesiciler içermesi gerekir. Kazan suyunun köpürmesinin önlenmemesi, köpük nedeniyle kazanın susuz kalarak yanmasına neden olur.
Kazan suyunda oluşan köpüklenme ise suyun sisteme sürüklenmesine neden olur. Kazan suyu sürüklenmesi, kazan suyu katılarıyla buharınkirlenmesidir.
Buhar kazanlarında blöf
Blöf, kazan suyu içinde buharlaşma sonucu konsantrasyonu artan çözünmüş ya da askıda kalmış katı madde miktarını, kazan için belirlenen limitlere çekebilmek amacıyla kazan suyunun bir kısmının sistemden atılmasıişlemidir.
Kazana besleme suyu ile gelen katı asıltılar ve çözünmüş katı maddeler buhara geçemeyeceğinden kazan suyunda kalır ve zamanla derişimi artar. Eğer blöf ile kazan suyu ayarlanmazsa buhar kalitesi bozulur ve kısa zaman sonra kazan çalışmaz hale gelir.
Kazan suyundaki katı asıltılı ve çözünmüş madde konsantrasyonunun kazana zarar vermesini engellemek amacıyla kazan suyundaki bazı parametrelere sınır değerler konulmuştur ve blöfler bu sınır değerlere göre yapılır. Kazan suyu sınır değerleri kazan ve sistem türü ile özellikle kazanın çalışma basıncına bağlıdır. Yapılan blöf ile kazan suyunda istenmeyen safsızlıklar (askıda katılar , tüm tuzlar, alkalinite ve silis) kazan dışına atılarak istenen sınır değerlerin altına düşürülür.
Düzenli blöfün faydaları:
İşletmelerde kullanılan suyun değerleri ve kazanın tipi, çalışma basıncı dikkate alınarak belirlenen blöfler düzenli yapıldığı takdirde;
- Daha saf ve temiz buhar elde edilir.
- Kazan dibinde birikinti oluşması ve birikintinin neden olacağı korozyon ve ısı kaybıönlenir.
- Kazan suyunun köpürmesi ve buhar hattına taşınması engellenir.
- Kazan suyundaki çözünmüş katı madde ve askıdaki madde miktarı kontrol altına alınmış olur.
- Kazanda özellikle seviye göstergesinin bulunduğu bölgenin çamurdan dolayı tıkanarak göstergenin devre dışı kalması ve kazanın susuz kalma ihtimali önlenir.
Sonuç olarak blöf, kazan suyunda birikinti oluşumu, korozyon ve sürüklenme eğilimini en düşük seviyeye indiren önemli ve zorunlu bir işlemdir. Buhar kazanı sistemlerinizde su şartlandırma programını yürüten SOLECHEM müşteri temsilcinizin rutin analiz sonuçlarına göre önerdiği blöf programını uygulamanız sisteminizi koruyacaktır.