BUHAR SİSTEMİ EKONOMİSİNDE KAZAN BESİ SUYU İLETKENLİĞİNİN ÖNEMİ

Enis Burkut
Makine Yüksek Mühendisi
enis@burkut.com.tr

Buhar kazanının ısı verimi yanında kazanın işletme veriminin de ekonomide çok yeri vardır. Bu sebeple kazan besi suyunun kalitesi üzerinde titizlikle durulmalıdır.

Şimdi EKONOMİ DEVRİ. Buhar kazanının ısı verimini ve tükettiği yakıt miktarını önemsediğimiz gibi, kazan blöfleri ile işletme dışına atılan kaynar suyun ne kadar çok ISI TELEFİ oluşturduğunu da çok detaylı hesaplamalıyız.

Buhar kazanının “ısı verimi”nden söz edilirken bu kazanın alev bölümünden su + buhar bölümüne geçen ısının oranı anlatılmak istenir. Bir buhar kazanı satın alınırken kazanın verimi üzerinde titizlikle durulması işletmenin ekonomisi açısından çok önemlidir. Ancak kazanın işletme verimini çok etkileyen "BESİ SUYU KALİTESİ" üzerinde genelde ayni titizlikle durulmadığını görüyoruz.   

Çoğu zaman kazan besi suyu içindeki toplam mineral miktarı önemsenmez ve kazan besi suyu şöyle hazırlanır: Buhar kazanı içinde kireçlenme olmamasına çok önem verilir ve kazan besi suyu yalnızca suyun SERTLİĞİNİ gideren yumuşatma cihazı ile iyileştirildikten sonra kazana verilir. Su yumuşatma cihazının esas adı İYON DEĞİŞTİRİCİ’dir. Dolayısıyla bu cihaz suyun içindeki Kalsiyum ve Magnezyum minerallerini sudan alırken, aldığı iyon sayısına eşit miktarda Sodyum mineralini suya verir.  Kazan besi suyu içindeki TOPLAM MİNERAL miktarı pek değişmez, hatta bu işlemden sonra SUYUN İLETKENLİĞİ biraz yükselir.

İLETKENLİK: Su tekniği konusuna çok yakın olmayan okuyucularımız için “İletkenlik” kelimesini kısaca açıklayalım. Yalnızca H2O molekülleri ile oluşan saf su hiç elektrik geçirmez, dolayısıylailetkenlik değeri sıfır’dır.  Su içinde iyonize olan mineraller su içinde elektrik akışına izin verirler.  Bu sebeple, su içinde bulunan mineral miktarı yükseldikçe suyun iletkenlik değeri yükselir.  

BUHAR KAZANI yalnızca sıvı H2O moleküllerine ısı vererek gaz H2O molekülü, yani buhar üretir. Demek ki, kazan besi suyu içinde bulunan ve H2O molekülü olmayan ne kadar madde varsa, bunlar buhar üretimine yaramayan maddelerdir, hepsi buhar kazanı içinde kalır ve aslında buhar kazanı içinde hiçbir işleri yoktur.  İşte bu sebeple, sık sık BLÖF tabir edilen işlem yapılarak buhar kazanı içinde birikmiş olan bu gereksiz maddeler dışarı atılır.  Ancak, bu maddeleri dışarı atmak için çok miktarda KAYNAR SU da yani ISI da sistem dışına atılır.  İşin kötüsü, sistem dışına atılan bu kaynar suyun oluşturduğu ISI TELEFİ kazanın randıman hesabı içinde düşünülmez ve göz ardı edilir. 

H2O molekülü gibi buharlaşamayan ve buhar kazanı içinde çoğalan bu mineraller kazan suyunun iletkenlik değerini arttırır ve çelik saç ile imal edilmiş olan kazan içinde ELEKTRO-KOROZYON oluşturarak kazanın ömrünü azaltır.  Kazan gövdesinin korozyona uğramaması için buhar kazanı içindeki "kazan suyu"nun azami iletkenlik değerine bir sınır konmuştur.   Düşük ve orta basınçlı buhar kazanları için bu iletkenliğin en üst değeri 6000 - 7000 microS/cm’dir (kazan suyu kimyasalı üreten kuruluşlarca tayin edilen değerdir).

Buhar kazanı içindeki suyun iletkenliğinin çok yükselmemesi için, kazan besi suyunun iletkenliği de göz önüne alınarak, yapılacak blöflerin miktarı aşağıdaki gibi hesaplanır.  Bu hesap şekli kazan suyu kimyasalı üreten kuruluşlar tarafından geliştirilmiştir.

Önce İletkenliğe göre Konsantrasyon numarası olan “nc” hesaplanır:

(nc) =  Kabul edilen Kazan suyu iletkenliği / Besi  suyu iletkenliği

Kazan Blöf miktarı = 100 / nc

Bunu bir örnek hesap ile açıklayalım:

Kabul edilen buhar kazanı: 10 ton/h kapasiteli;

İşletme basıncı 10 Bar;

Açık buhar kullanımı 5 t/h,

Kazan suyu sıcaklığı 180 C,

Kabul edilen kazan suyu iletkenliği 6000 microS/cm

Kabul edilen besi suyu iletkenliği 2000 microS/cm, besi suyu sıcaklığı 20C

Blöf ile atılan su ile kaybedilen ısı için sıcaklık farkı Δt = 160 C

İletkenliğe göre Konsantrasyon no: 6000 / 2000 = 3,0        

İletkenliğe göre Blöf Miktarı 100 / 3 = 0,33 (%33)                       

Bu durumda, buhar kazanına verilecek besi suyunun %33 kadarı, yani yaklaşık üçte biri, kaynar su olarak dışarı atılacaktır, ISI TELEFİ olacaktır.

10 ton/h kapasiteli buhar kazanı ürettiği 10 ton/h H2O molekülünün yarısını (5 ton/h) sistemden geri dönen kondensden temin eder; diğer yarısını da kazana verilecek yeni besi suyunun içindeki H2O molekülleri ile temin eder (5 ton/h).  Kazana verilecek suyun bir kısmı BLÖFLER ile dışarı atılacağına göre, kazana yalnızca 5 ton/h değil daha çok su verilir.

Yukarıdaki örnek hesaptan yola çıkarak, kazan besi suyu miktarını ve blöf ile dışarı atılan blöf suyu miktarını hesaplayalım:  

Besi suyu = 5 ton/h + Besi suyu x 0,33

Bu hesabın sonunda Besi Suyu = 7,46 ton/h bulunur.

Buhar kazanının 10 ton/h buhar üretmesi için her saat kazana 7,46 ton/h yeni su verilecek ve blöf olarak, her saat 7,46 x 0,33 = 2,46 ton/h (2460 litre/h) blöf yapılacaktır.

Şimdi bu blöf ile kaybedilen ısı miktarını hesaplayalım:

Kazan besi suyu sıcaklığı ile blöf suyu sıcaklığı yukarıda verilmişti: Δt = 160 C

2460 litre/h x 160 = 393.600 kcal/saat

Bu da yaklaşık 43,7 litre/saat fuel oil'e eşdeğer bir ısı miktarıdır. Bu ISI TELEFİ buhar kazanının verimini %6 civarında azaltır. Bugünkü dünya ekonomisi şartları içinde verimin %6 azalması kabul edilecek bir rakam değildir.

Özet olarak, buhar kazanı besi suyu ile buhar kazanı içine yüklediğimiz H2O olmayan maddeleri atmak için ISI TELEFİ YAPILIR.  Çoğu zaman işletmelerde dikkate alınmayan bu yüksek ISI TELEFİ’nin buhar kazanı randımanı kadar önemli olduğu görüşündeyiz. Besi Suyu Kalitesi'nin buhar sistemi işletme verimini çok etkilediğini kabul etmeliyiz.

ÇÖZÜM NEDİR? 

Çözüm buhar kazanına, içinde mineral olmayan veya içinde az mineral olan besi suyu vermektir.  Safa yakın kalitede su ender olarak tabiatta bulunduğuna göre, bu suyu işletmede üretmek gerekir. Bugünkü teknolojik imkanlara göre buhar kazanı besi suyunu en ekonomik olarak ters ozmoz tekniği üretir.  Su soğukken ters ozmoz sistemi ile sudaki minerallerin %95’ini sudan ayırmak mümkündür. Mineralleri %95 azalmış su ile yukarıdaki hesap örneğini tekrar ele alırsak, besi suyunun iletkenliği %95 azalmış olur ve bunun sonucunda kazan blöfleri de %95 azalır, ISI TELEFİ %95 daha az olur ve sonuçta 43,7 litre/saat fuel oil yerine yalnızca 0,235 litre/saat fuel oil telefi yapılır.  Bu aradaki gider farkının oluşturacağı para birikimi ile işletmeye bir ters ozmoz sistemi satın alınabilir.

Su yumuşatıcı ile ters ozmoz cihazı karşılaştırması:

Buhar sistemi kuran bazı işletmeler kazan besi suyu hazırlama cihazı olarak neden su yumuşatıcıyı seçiyorlar da daha ilk yatırım sırasında ters ozmoz cihazı satın almıyorlar? 

Kanaatımızca şöyle bir yanılgıya kapılıyorlar; yatırımcılara fikir veren kişilerin bazıları su yumuşatıcı ile ters ozmoz cihazını karşılaştırırken BUHAR SİSTEMİ EKONOMİSİ açısından bir araştırma ve karşılaştırma yapmıyorlar, yalnızca bu iki cihazı karşılaştırıyorlar.  Dolayısı ile yatırımcı eksik bilgi ile yatırım yapıyor. 

Su yumuşatıcı ile ters ozmoz cihazını bir laboratuarda çalıştırıp sonuca baktığımızda ve SUYUN İLETKENLİĞİ gibi son derece önemli bir kriteri göz ardı ettiğimizde, ters ozmoz cihazının yumuşatıcıya göre, rejenerasyon sırasında daha az su attığı, yatırım bedelinin daha düşük olduğu ve işletme giderinin de daha az olduğu gözlemleriz.  Oysa, bu iki cihazı değil de buhar sistemlerini incelediğimizde, bu yazımızda anlatmaya çalıştığımız işletme ekonomisi kolayca anlaşılır.  İşletme ekonomisine dikkat ettiğimiz zaman buhar kazanı besi suyunda istenmeyen maddelerin su soğukken ters ozmoz cihazı  ile sudan dışarı çıkarılmasının buhar sistemi ekonomisine çok daha uygun olduğu kolayca görürüz.         

Yukarıdaki örnekte buhar kazanına %50 kadar kondens dönüşü vardı.  Bazı sanayi proseslerinde, üretilen buharın tamamı işletmede AÇIK BUHAR olarak kullanılır ve buhar kazanına kondens dönüşü olmaz.  Özellikle bu tür işletmelerin buhar kazanı besi sularının kalitesi işletme ekonomisini daha fazla etkiler.

Ters Ozmoz üretim suyu ile beslenen buhar kazanının öncelikle yukarıdaki hesapta görüldüğü gibi ISI EKONOMİSİ ve dolayısı ile işletme ekonomisi getirdiğini gördük. Bununla beraber, ters ozmoz suyu ile beslenen buhar kazanının işletmeciliğinde başkaca avantajlar da elde edilir.  Buhar kazanına ters ozmoz suyu verildiğinde kazan içinde katı ve kristal birikimleri oluşmaz ve kazanın ısı verimi azalmaz.  Ayrıca, kazan blöfü %95 azaldığından kazan kimyasalları da blöfler ile telef edilmez, bu da işletme ekonomisine bir katkı daha getirir.

Açık buhar kullanmayan ve kondens dönüşü çok olan işletmelerde besi suyu iletkenliği daha çok tolere edilebilir.  Ancak, kazanın verimi dışındaki işletme sorunları düşünüldüğünde besi suyunun her zaman düşük iletkenlikte olması arzu edilir.