SOĞUTMA KULESİ İŞLETİM SORUNLARINA ÇÖZÜMLER

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

Şubat 2017
Soğutma kulesi ve soğutma suyu sistemi işletmelerin bir çoğu için sorunlu sistemlerdir ve işleticiyi yorar.

Soğutma kulesi ile tanışmam 1972 yılında ALARKO Şirketi’nde görevliyken oldu. O yıllardan bugüne soğutma kulesi ve kule işletim sorunları ile ilgili konularla ilgilendim ve son 33 yıldır su arıtım şirketimiz bünyesinde soğutma kuleleri ile ilgili birçok soruna çözümler ürettik ve uyguladık.  Bu bilgi birikimimizi bu yazıda okurlarımız ile paylaşıyoruz.

Bugün piyasada "açık" ve "kapalı devre" soğutma kulesi olarak iki cihaz tarif ediliyor.  "Açık" olarak adlandırılan     

Soğutma Kulesi

soğutma kulesinin su çevriminde soğuyan su işletmenin içine gider. "Kapalı devre" olarak adlandırılan soğutma kulesi, eskiden İngilizceden gelen "Evaporatif Kondenser" olarak adlandırılan cihazdır ve bu cihazda soğuyan su kule içinde     

Evaporatif Kondenser

kalır, işletmeye gitmez, işletmeden bu kuleye gelen su veya amonyak gibi soğutma gazı kapalı sistem içinde çevrimini tamamlar.  Bu yazımızdaki soğutma suyu sorunlarının çoğu her iki soğutma kulesi için de geçerlidir.   

Soğutma kulesi konusuna uzak olan okuyucularımız için kısacasoğutma kulesini tanıtmak isteriz.  İşletmelerde ATIK ISI oluşur.  Bu ısı önce suya yüklenir. Atık ısının yok edilmesi için suya yüklenmiş olan ısı "Soğutma Kulesi" aracılığı ile tabiatın havasına aktarılır. Bu işlem sırasında atık ısıyı taşıyan suyun bir kısmı buharlaşırken kalan sudan ısıyı aldığı için kalan su soğur.

Soğutma kulesinin seçimini genelde "Tesisat Mühendisi" yapar. Tesisat mühendisi sistemden atılacak ısıyı hesap eder, "atık ısı" miktarına göre soğutma kulesini seçer. Tesisat mühendisi açısından soğutma kulesi "atık ısıyı yok eden bir cihaz" gibi kabul edilse de, işletici için ve bizim gibi su arıtmacılar için soğutma kulesi "sorunlar yaratan bir cihazdır", şöyle ki:

1. Kule fanları aracılığı ile kuleye gelen ortam havası ile ve ayrıca işletmeden gelen tüm "katıları" soğutma suyuna aktaran "Su Kirletme Cihazı",
2. Su içinde çözünmüş minerallerden "katı" kristaller oluşturan"Katı Madde Üretici",
3. Mükemmel "biyolojik üreme ortamı"na sahip olduğu için, içinde her tür bakteriyi üreten, su sistemine ve insanlara zarar veren"Mikrop Yuvası".

Yukarıdaki üç kötü özelliği sebebi ile işletici soğutma kulesi ile birçok dertler yaşar:

1. Soğutma kulesinin fanlarının tabiattan emdiği yüksek debili hava ile kuleye gelip soğutma suyuna giren "katılar" veişletmeden soğutma suyuna gelen"katılar" borularda, chiller’de ve ısı eşanjörlerinde çöker, ısı izolasyonu yapar, basınç kaybı yaratır ve metal korozyonunu arttırır.

1. Soğutma kulesinden yalnızca SAF SU buharlaştığı için,

kalan sudaki mineral oranı çoğalır ve bunun sonucunda soğutma suyu içindeki mineraller suyun ısındığı yerlerde, yani ısı eşanjörlerinde, chiller’de, plastik kalıbı gibi yerlerde    

Kulenin Çökmesine Sebep Olan Kristaller 

"katı" kristaller oluşturur,bu cihazların verimliliği bozulur, basınç kayıpları artar, işletme sorunlar yaşar. Ayrıca, kapalı devresoğutma kulesindeki boru demetinin araları dolar, kule görevini yapamaz;açık kulelerin dolgusu ağırlaşır ve kule çöker.

3. Soğutma kulesi mükemmel bir "biyolojik üreme ortamı" olduğu için, içinde her tür bakteriyi üretir, bu bakteriler su sistemine ve insanlara zarar verir. Özellikle kule suyunda üreyen Legionellabakterisi insanda ÖLÜMCÜL Lejyoner hastalığı yapar.

Soğutma kulesi işleticisinin üç ana sorunu için çözümlere değinelim.

SORUN 1: Soğutma kulesine gelen katıların yarattığı sorunlara çözüm:

"Soğutma suyuna havadan ne kadar katı gelebilir ki?" Sorusuna cevap vermek için önce basit bir hesap yapalım:
Bir soğutma kulesi kataloğundan örnek hesap için 300.000 kcal/saat kapasiteli  bir soğutma kulesi seçelim, bunun fan debisi: 27.000 m³/h.Kuru ve rüzgarlı bir yaz günü, kule fanının tabiattan çektiği her metreküp hava ile soğutma suyuna yalnızca 0,1 gram/m³ katı madde girdiği kabulü ile, soğutma suyu içine her saat giren katı miktarı 2,7 kg/saatolur, bu da günde 64,8 kg katı madde demektir. Bu kadar katı hiç de az sayılmaz.  İşte bu sebeple soğutma suyu filtrasyonu gereklidir.

Soğutma suyu filtrelendiğinde aşağıdaki avantajlar elde edilir:

1. Sudaki katıların oluşturduğu sorunlar en aza iner,
2. Sistemde korozyon ve aşınma azalır,
3. Soğutma sisteminin ısı randımanı artar.
4. Bunların sonucunda sistem bakımı azalır, sistemin ve kulenin ömrü uzar, işletme randımanı çok yükselir, işletme ekonomisi sağlanır.

Soğutma sularındaki katılar2 şekildesudan ayrılabilir:

1. Soğutma suyunun ana hattı üzerinde, yani çevrim pompasının debisine uygun olarak "Ana  Hat Üzerinde Filtrasyon"
2. Soğutma suyu çevrimi dışında kurulacak olan

"Servis Hattı Üzerinde Filtrasyon". Bu yöntem    

Servis Hattı Filtrasyon Şeması

çok pratik ve ekonomik bir filtrasyon yöntemi olduğu için sanayi ülkelerinde çok kullanılır, İngilizce yayınlarda bu filtrasyon yöntemi "Side Stream Filtration" olarakadlandırılır, Resim 4’deki gibi kurulur.

Soğutma suyu filtre sistemi seçiminde aşağıdaki kriterler göz önünde tutulmalıdır:

1. Soğutma sistemine havadan ve işletmeden lifli katılar, yapışkan maddeler, naylon torbalar, yapraklar, kuş tüyleri dahi gelir. 
2. Soğutma sisteminde üreyen bakteriler filtrelerde de üreyip filtreleri tıkar. Filtrenin tıkanması sonucunda soğutma suyu debisi azalır ve işletme sorunlar yaşar.
3. Soğutma suyuna uygun olmayan bir filtre soğutma suyunu filtreliyorsa, bu filtrenin  otomatik yıkama sistemi filtreyi çok sık ters yıkarsa kule suyu boşalır, soğutma sistemi durur,  işletme de durur; bu sorunları önleyici otomasyonu olan filtre sistemi seçilmelidir. 

Uzun yıllardır elde ettiğimiz tecrübeler sonucunda her su filtresinin soğutma suyu için uygun olamayacağına şahit olduk. "Su filtrasyonu ilim değil tecrübe birikimidir".

Soğutma suyu filtresi’nin"Mikron Seviyesi"ne olmalıdır? (1 mm = 1000 mikron)

Tecrübemize göre, 100 mikron seviyesinde soğutma suyu filtrasyonu işletmelerin çoğunda yeterli olmaktadır.  Ancak bazı hassas proseslerde soğutma suyu filtrasyonunun mikron seviyesi için işletmeciler ile beraber ve deneyler sonucu karar verilir.

SORUN 2: Soğutma suyunun oluşturduğu "Katı Kristaller" sorununa çözüm:

1. Soğutma kulesi besi suyu şartlandırılmalı, kristal yapma özelliği yüksek olan minerallerin miktarı düşük tutulmalı, bunu yapabilmek için besi suyu Ters Ozmoz cihazı ile  hazırlanmalıdır.
2. Soğutma suyunun içindeki minerallerin, dolayısı ile suyun iletkenliğininçok artmasını engellemek için kuleden kontrollü blöfler yapılmalıdır(buhar kazanında yapıldığı gibi).
3.  Suyun pH derecesi kontrol altında tutulmalıdır.
4. Kristalleşmeyi engelleyici kimyasal ile veya "Frekans  Tekniği" ile kristallerin oluşması engellenmelidir.

Frekans Tekniği ile Kule Suyu Şartlandırması

SORUN 3: Soğutma suyunda "Bakteri"üremesi sorununa çözüm:

1. İnsan sağlığı en önemli konu olduğuna göre, kulelerde üreyen ve insan için ÖLÜMCÜL olan Legionella bakterisi (Lejyoner Hastalığı) ile mücadele işletmecinin önemli konusu olmalıdır. Lejyoner Hastalığı Kontrol Usul ve Esasları Hakkında Yönetmelik 13 Mayıs 2015 tarihinde yayınlanmıştır.
2. Bakteriler ile sürekli mücadele yapılmazsa bu canlılar aralarında iletişim kurarak BİYOFİLM tabakaları oluşturur.  BİYOFİLM boruları tıkar, korozyonu destekler, içinde Legionella bakterisini üretirve ayrıca yosun oluşumunu destekler.
3. Soğutma suyunun iyi filtrasyonuna önem verilmelidir, soğutma suyunda ve kulede katıların azalması sağlandığında katılara tutunan bakterilerin çoğalmasını engellenir.    
4. Soğutma suyunda mikro-biyolojik ortamın oluşmasını önleyici kimyasallar kullanılmalıdır.

Soğutma Kulesi Tam Otomatik Kimyasal Dozaj Sistemi

5. Belirli aralıklar ile mekanik temizlik yapılarak bakteri üreme yuvalarının oluşması önlenmelidir.
6. Frekans Jeneratörü kullanarak bakteriler arasındaki iletişim bozulabilir.

SONUÇ:
- Soğutma suyu projesini yapan tesisat mühendisi soğutma kulesinin işletme sorunlarını azaltıcı ve işletmeyi kolaylaştırıcı yöntemleri de projeye eklerse çok iyi olur.
- Soğutma sistemi kurulurken, soğutma suyu konusunda tecrübeli bir şirket ile işbirliği yapmak ileride yaşanacak işletme zorluklarını önler.
- "Ucuz" değil "Doğru Çalışan" filtrelere ve yardımcı cihazlara yatırım yapılırsa işletme sorunsuz çalışır görüşündeyiz.