Besi Suyu Sertliği Kazan Performansını Nasıl Etkiler?
Endüstriyel kazan sistemlerinde, besi suyu kalitesi doğrudan kazan verimliliği ve işletme ömrü üzerinde kritik bir rol oynar. Bu kapsamda besi suyu sertliği, kazan performansını etkileyen en önemli parametrelerden biridir. Özellikle yüksek sertlik değerlerine sahip suyun kullanılması, kazan iç yüzeylerinde kireç ve tortu oluşumuna yol açarak enerji kayıplarına ve ekipman arızalarına neden olabilir. Bu yazımızda, besi suyu sertliğinin kazan performansına etkilerini teknik ve anlaşılır bir dille detaylandıracağız.
Besi Suyu Sertliği Nedir?
Besi suyu sertliği, sudaki kalsiyum (Ca²⁺) ve magnezyum (Mg²⁺) iyonlarının toplam konsantrasyonunu ifade eder. Su sertliği genellikle miligram/litre (mg/L) veya Fransız sertlik derecesi (°fH) cinsinden ölçülür. Sertlik iki ana kategoriye ayrılır:
- Geçici Sertlik: Karbonatlı sertlik olarak da bilinir. Genellikle suda çözünmüş kalsiyum ve magnezyum bikarbonatları nedeniyle oluşur ve kaynatılarak giderilebilir.
- Kalıcı Sertlik: Karbonat dışı sertliktir, suda sülfat, klorür gibi iyonların oluşturduğu sabit sertliktir ve kaynatmayla giderilmez.
Besi Suyu Sertliği ve Kazan Etkileşimi
Kazanların ideal çalışma koşullarında, kullanılan besi suyu düşük sertlikte olmalıdır. Aksi halde suyun sertliği, kazan içindeki metal yüzeylerde çeşitli problemlere yol açar.
Kazan İçi Kireç ve Tortu Oluşumu
Yüksek sertlik değeri olan suda bulunan kalsiyum ve magnezyum iyonları, ısıtıldığında çökelme yaparak kazan yüzeylerinde kireç tabakası oluşturur. Bu durum şu sorunları doğurur:
- Isı Transferinde Azalma: Kireç tabakası, ısı iletim katsayısı düşük bir tabaka oluşturur. Bu da ısı transferini zorlaştırır ve yakıt tüketimini artırır.
- Enerji Verimliliğinde Düşüş: Isı kayıpları nedeniyle kazan sistemi daha fazla yakıt tüketerek aynı buhar üretimini sağlamaya çalışır.
- Korozyon Riskinin Artması: Tortu tabakası altında nemli ortam oluşması sonucu korozyon hızlanır.
- Tesisat Arızaları: Kireç ve tortu yığılması boru ve vanalarda tıkanmalara ve aşınmalara sebep olur.
Kazan Performansında Sertlik Kaynaklı Problemler
- Basınç ve Sıcaklık Dalgalanmaları: Kireç kalınlığı arttıkça kazan sıcaklığı düzensizleşir ve basınç kontrol sorunları yaşanabilir.
- Temizlik ve Bakım Maliyetleri: Sertlik kaynaklı tortu birikimi artırıldığı için kazanların temizliği zorlaşır ve bakım periyodu kısalır.
- Cihaz Ömründe Kısalma: Metal yüzeylerdeki aşınma ve korozyon nedeniyle kazan ömrü azalır.
Besi Suyu Sertliğinin Kazan Performansına Etkilerini Azaltma Yöntemleri
Endüstriyel kazanlarda yüksek performans ve uzun işletme ömrü için besi suyunun kalitesi kontrol edilmelidir. Sertlikten kaynaklı olumsuz etkileri minimize etmek için aşağıdaki teknik uygulamalar yapılabilir:
Su Yumuşatma Sistemleri
- İyon Değiştirme Reçineleri: Su yumuşatma cihazlarında kalsiyum ve magnezyum iyonları, sodyum iyonları veya başka nötr iyonlarla değiştirilir. Bu işlem besi suyu sertliğini etkili bir biçimde düşürür.
- Kimyasal Dozajlama: Fosfat, poliyardimet ve benzeri kimyasallar kullanılarak suyun sertlik iyonları çökeltilir veya kontrol altında tutulur.
Besi Suyu Arıtması ve Filtrasyonu
- Kum Filtreler ve Mekanik Filtrasyon: Sudaki askıda katı maddeler ve büyük partiküller filtre edilerek tortu oluşum riski azaltılır.
- Ters Osmoz (RO) Sistemleri: Çok yüksek derecede saf su elde etmek için rejeneratif su arıtma yöntemi olarak kullanılır.
Düzenli İzleme ve Analiz
- Besi suyunda sertlik ölçümleri düzenli olarak yapılmalıdır.
- Kazan iç yüzeylerinde oluşan tabakalar ve verim analizleri ile performans takip edilmelidir.
Teknik Analiz: Sertliğin Kazan Termodinamik Performansına Etkisi
Yüksek sertlik, ısı transfer katsayısını azaltarak kazan verimini düşürür. Örnek hesaplama üzerinden göstermemiz gerekirse:
- Temiz yüzey ısı transfer katsayısı: 5000 W/m²K
- 1 mm kalınlığında kireç tabakası ısı iletkenliği: 1.5 W/mK (çok düşük)
Isı transferi, kireç tabakası nedeniyle %10-15 arasında azalabilir. Bu durumda gereken enerji kaynağı ve yakıt miktarı aynı buhar üretimi için artar. Sonuç olarak, üretim maliyetleri yükselirken CO₂ emisyonları da artış gösterir.
Besi Suyu Sertliği İçin Endüstriyel Standartlar ve Limitler
Kazanlarda besi suyu için önerilen sertlik limitleri, kazan tipine ve işletme koşullarına göre değişir, ancak genel kabul gören yaklaşımlar şunlardır:
| Sertlik Türü | Maksimum Değer | Birim |
|——————–|———————-|——————|
| Toplam Sertlik | 10 – 50 | mg CaCO₃/L |
| Geçici Sertlik | 3 – 10 | mg CaCO₃/L |
| Kalsiyum Sertliği | 5 – 10 | mg CaCO₃/L |
Bu değerlerin üzerine çıkıldığında su yumuşatma veya ileri arıtma sistemlerinin kullanılması gerekir.
Sonuç
Endüstriyel kazan sistemlerinde besi suyu sertliği, performans, enerji verimliliği, ekipman ömrü ve işletme maliyetleri açısından kritik öneme sahiptir. Yüksek sertlik, kazan iç yüzeylerinde kireç ve tortu oluşumuna yol açarak ısı transfer etkinliğini düşürür. Bu da daha fazla yakıt tüketimi, artan bakım-onarım ihtiyaçları ve kısa ekipman ömrü demektir.
Besi suyu sertliğinin düzenli ölçümü, uygun arıtma teknolojilerinin kullanımı ve kazan iç yüzeylerinin izlenmesi, güvenli ve verimli bir kazan işletimi için zorunluluktur. Böylece hem enerji maliyetleri minimize edilerek işletme karlılığı artırılabilir hem de çevresel etkiler azaltılabilir.
Kazan performansınızı maksimum seviyede tutmak için besi suyu sertliği kontrolü ve arıtmasına önem vermek en doğru stratejidir.
