Detaylı Ara
Ana Sayfa Hakkımızda Reklam Yazı Koşullarımız İletişim Abonelik-Alışveriş
English
Haberler
Etkinlik ve Fuarlar
Sektörel Fihrist
Arşiv
Bu Sayıda
Eylül 2014

Kullanıcı Adı
Şifre
Şifremi unuttum

E-bültenimizi almak ve avantajlardan yararlanabilmek için sitemize üye olun
Bookmark and Share
Termodinamik
Mayıs 2009
Sayı - 201
Teknik
Soğutma Suyunun Filtrasyonu Gerekliliği ve Filtrasyon Yöntemleri(*)

Özet


Soğutma Suyu ısıyı bir yerden başka bir yere götürmeye yarar. Isı üreten bir işlemin ısısını atmak için önce ısı suya yüklenir. istenmeyen ısının yok edilmesi için bu ısı tabiata verilir.  Su tekniği açısından bakıldığında, soğutma kulesi hava ile gelen tüm katıları soğutma suyuna aktaran, ayrıca su içindeki bazı minerallerden katı kristaller oluşturan ve soğutma sisteminde bulunan canlıların üremesini sağlayan cihazdır. Bu sebeple, soğutma suyunun muhakkak “su olmayan” katılardan arındırılması maksadı ile filtrelenmesi gerekir. 

Soğutma suları iki şekilde filtrelenebilir:  Soğutma suyunun ana hattı üzerinde, yani “Ana  Hat Üzerinde Filtrasyon” veya soğutma suyu çevrimi dışında kurulacak olan “Servis Hattı Üzerinde Filtrasyon”.

Soğutma suyu filtrelendiğinde elde edilen avantajlar şunlardır: Sudaki katıların oluşturduğu sorunlar en aza iner, su şartlandırma kimyasalı tüketimi azalır, sistemde korozyon ve aşınma azalır, soğutma sisteminin ısı randımanı artar. Bunların sonucunda sistem bakımı çok azalır, sistemin ve kulenin ömrü uzar, işletme randımanı çok yükselir, ürün maliyeti düşer.


Soğutma Suyu Ne İşe Yarar?


Soğutma suyu ısıyı bir yerden başka bir yere götürmeye yarar. Isı üreten bir işlemin ısısını veya istenmeyen bir ısıyı tabiata atmak için önce “ısı suya yüklenir”.  Örneğin, bir kimya reaksiyonu tepkimesinde oluşan ısı ve bu ısıyı alan ısı eşanjörünü soğutmak için soğutma sistemi kullanılır. Plastik üretiminde ürünü soğutmak ve plastik kalıbını soğutmak için, istenmeyen ısıyı soğutma suyu alır. Bazı tasarımlarda soğutma kulesi yerine ısıyı tabiata atmak için deniz suyu eşanjörü veya su/hava eşanjörü de kullanılır. Bu makalede yalnızca soğutma kulesinin yarattığı işletme sorunları ele alındı ve buna çözüm olarak su filtrasyonu konusu incelendi. 


Soğutma Suyu Kullanan Bazı İşlemler


Ülkemizde birçok işletme soğutma suyu kullanır ve bunların çoğunda su soğutma kuleleri bulunur. Soğutma kulesinin en çok kullanıldığı işlemler içinde şunları sayabiliriz: Klima sistemleri, kimya ve petrokimya tesisleri, çelik ve metal üretim ve işleme tesisleri; enerji santralleri, plastik sanayii, kauçuk sanayii, soğuk hava depoları.


Su Soğutma Kulesine Yakından Bakalım


Su soğutma kulesi genelde işletmecileri çok yoran ve işletilmesinde çok sorun yaşanan cihazlardan biridir. Şekil 1’de gördüğümüz su soğutma sistemi şeması üzerinde, işleticinin sürekli olarak kontrol altında tutması gereken birçok noktayı işaretledik:

A - Besi  suyu kalitesi: Soğutma sistemine her su verilemez. Besi suyu çoğu zaman belli bir hazırlıktan geçtikten sonra soğutma sistemine verilebilir. 



Şekil 1: Soğutma Suyu Sistemi


B - Korozyon: Soğutma sisteminde dolaşan suyun kalitesi kontrol altında tutulmadığında, sistemde suyun yüksek iletkenliğinden kaynaklanan elektro-korozyon ve sudaki Klorür (Cl) iyonundan kaynaklanan metal korozyonları yaşanır.


C - Katılar: Bildirimizin ana konusunu oluşturan sudaki katıların büyük bir oranı havadan suya gelir. Bununla beraber, soğutma suyunda birçok mineral kristali de oluşur ve sudaki katı miktarı artar. Çelik ve plastik profil üretimi gibi bazı işlemlerde ise soğutma suyunun soğuttuğu noktalardan su içine katılar girer. Sonuç olarak soğutma suyuna üç farklı şekilde katı girer. Soğutma suyundaki katılar filtreler ile alınmadığında miktarı artar ve soğutma sistemine zarar verir.


D – Biyolojik Üreme: Soğutma sistemi biyolojik üreme için mükemmel bir ortamdır. Havadan gelen mikrobiyolojik nesneler, kuledeki ılık ve rutubetli ortam içinde yaşarken, havadan gelen bazı maddeleri gıda olarak kullandıkları için hızlıca ürerler. Soğutma sistemi içinde de çoğalan biyolojik maddeler, ısı geçirgenliğinin yüksek olmasını arzu ettiğimiz yüzeylerde biyofilm oluştururlar.  Biyofilm sudaki katıların birbirine yapışmasını sağlayarak kalın katmanların oluşmasına sebep olur. Bunun sonucunda ısı geçirimi çok azalır.  


E – Kireçlenme: İşletmelerde “Kireçlenme” olarak bilinen katı katmanları yakından incelediğimizde, bunların çok az miktarının besi suyundaki kireç mineralinden kaynaklandığını görürüz. Soğutma kulesi içinde ve soğutma sisteminin başkaca yerlerinde oluşan bu katı katmanların ana maddesi hava ile soğutma suyuna gelen katılardır, bunların birleşmesine sebep olan da bir önceki paragrafta sözünü ettiğimiz mikrobiyolojik canlılardır.


F – Deşarj Suyu: İşletmeler genelde soğutma sisteminden su atmak istemez.  Fakat, ayni buhar kazanında olduğu gibi, soğutma kulesi besi suyu olarak yalnızca “H2O” molekülünü ister. Oysa kule besi suyunda  “H2O”  molekülünden başkaca maddeler vardır ve bunlar da besi suyu ile kuleye girerler. Kuleden buharlaşıp giden yalnızca saf sudur (H2O molekülü), diğer maddeler kule suyu içinde gittikçe birikir ve sorunlar yaratırlar. Bu sebeple soğutma suyundan zaman zaman su atmak (deşarj yapmak) işletme kurallarından biridir. 


Soğutma Kulesine Hava ile Gelen ve Soğutma Suyuna Giren Katıların Miktarı


Soğutma kulesinin çalışma prensibine göre, işlemden dışarı atmak istediğimiz ısı, kuleye su ile gelir ve kule içinde suyun kısmen buharlaştırılması ile bu istenmeyen ısı tabiata atılır. Bu maksat ile soğutma kulesine çok miktarda hava girmesi istenir.  Havanın kuleye gelişi çoğu zaman cebri olarak yapılır, ancak çok yüksek kapasiteli soğutma kulelerinde inşai teknikler ile havanın tabii olarak kuleye gelmesi sağlanır.  Coğrafi bölgenin özelliklerine, mevsime ve çevre kirliliği durumuna göre soğutma kulesine gelen hava içinde az veya çok miktarda katı madde bulunur. Soğutma kulesi içinde hava ile su temas içinde olduğundan ve soğutma kulesi bir bakıma ”havayı temizleyen cihaz” gibi görev yaptığından, tabii hava içindeki katıların yüksek bir oranı soğutma suyu içine geçer.  Bazı kabuller oluşturarak bir örnek hesap yapabilir ve soğutma suyuna havadan gelen katıların miktarını hesaplayabiliriz:


Örnek hesap: 300.000 kcal/saat 

kapasiteli bir soğutma kulesinin fan debisi: 27.000 m3/h. 


Kuru ve rüzgarlı bir yaz günü, her bir metreküp hava ile soğutma suyuna yalnızca 0,1 gram katı madde girdiği kabulü ile soğutma suyu içine her saat 2700 gram, yani 2,7 kg/saat katı madde girer, bu da günde 64,8 kg katı madde demektir. Su soğutma kuleleri en çok yaz aylarında kullanıldığına göre, 300.000 kcal/saat kapasiteli bir soğutma kulesinin görev yaptığı bir sistemin soğutma suyu içine her gün 64,8 kg girerek soğutma suyu içindeki katı oranını arttırır. Bu katılar muhakkak işletmelerde birçok sorunun oluşmasına sebep olur. Çünkü su tesisatı temiz su için tasarlanır. 


Soğutma Suyu Filtrasyonu Neden Gerekir


Üçüncü, dördüncü ve bu paragraftaki bilgiler soğutma suyunun neden filtrelenmesi gerektiğinin cevaplarını içeriyor.  

Su soğutma kulesinin yapmasını istediğimiz işlem bir miktar H2O molekülünü buharlaştırmak ve geri kalan H2O moleküllerinin birkaç derece soğumasını sağlamaktır. Oysa soğutma sistemi içinde H2O molekülü olmayan birçok madde de bulunur. H2O molekülü olmayan ve su filtresi ile tutulabilen maddeleri filtrelemek ile işletmeler şu avantajları elde ederler:

Sudaki katıların oluşturduğu su kirliliği ve sistem temizliği en aza iner, sistemde korozyon ve aşınma azalır, soğutma sistemde ısı geçişleri tasarlandığı gibi olur, su şartlandırma kimyasalı tüketimi azalır, sistemin ve kulenin ömrü uzar, işletme randımanı çok yükselir, ürün maliyeti düşer. Bir işletmenin ekonomisini doğrudan etkileyen saydığımız sebeplerden dolayı soğutma suyunun filtrasyonu gereklidir.



Şekil 2: Soğutma Suyu Ana Hat Filtrasyonu Sistemi




Soğutma Suyunun Tamamının Filtrasyonu: Ana Hat Üzerinde Filtrasyon


Yukarıda sözünü ettiğimiz ve soğutma suyundan alınmasını uygun gördüğümüz katıların filtrasyonu için ilk akla gelen yöntem, Şekil 2’de görüldüğü gibi, soğutma suyu pompasından sonra, soğutma suyu ana hattı üzerine bir su filtresi monte etmektir. Böylece, soğutulmasını istediğimiz ısı üreten noktalar katılardan tamamen korunmuş olur. Isı üreten noktaların çok iyi korunması gereken prosesler aslında çok azdır. Örneğin, plastik profil üretiminde, kalıptan çıkınca doğrudan soğutma suyu içine giren ve o sırada yumuşak olan plastik profilin katı bir nesneye dokunması ürünün yüzeyinde istenmeyen bir çizgi oluşturabilir. Bu sebeple plastik profil üretiminde kullanılan soğutma suyu filtresinin ana hat üzerine konması doğru bir yöntemdir.  

Otomotiv sanayii gibi hızlı saç imalatında kullanılan punto kaynak uçları içinde bulunan soğutma borusunun çapı çok incedir. Bu ince boru içine hiçbir katının girmesi istenmediği için, bu tür işletmelerde de soğutma suyu filtresinin ana hat üzerine konması doğru bir yöntemdir.  


Soğutma Suyunun Bir Kısmının Filtrasyonu: Servis Hattı Filtrasyonu


Yukarıda anlatmış olduğumuz “Ana Hat Filtrasyonu” yöntemi birçok soğutma sistemi için “lüks” sayılabilir. Çünkü genelde soğutma suyu pompalarının debileri 100 m3/h, 200 m3/h gibi kapasitelerdeyken, soğutma sistemi içinde bulunan toplam su miktarı 10 m3/h, 20 m3/h gibi çok az miktarlardır. Soğutulacak yüzeyler (borulu eşanjör veya plakalı eşanjör gibi) katıların kolayca geçebileceği yerler ise, soğutma suyunun filtrasyonunu ana hat üzerinde yapmak yerine, kule yanına konan ve küçük bir pompa ile beslenen bir filtre ile yapmak çok ekonomik olur. Şekil 2’de görüldüğü gibi bir filtrasyon sistemi kurmak ekonomik olduğu gibi, işletme kolaylıkları da getirir.  Soğutma suyu ana hattı üzerinde tıkanacak veya bozulacak bir filtre olmadığı için, soğutma işlemi hiçbir risk altında değildir.  


Soğutma Suyu için Filtre Seçimi


Sanayide tecrübeli ülkelerde soğutma suyu filtrasyonu uzun yıllardır ihmal edilmeden kullanılan bir yöntemdir. Ülkemiz sanayicilikte yeni olduğu için, soğutma suyu filtresi genelde bir işletmenin ilk kuruluşunda yer almaz, işletme çalışmaya başladıktan bir süre sonra yaşanan sorunlar sebebi ile soğutma suyu filtresi satın alınır ve kurulur.   Aynı tarihsel tecrübesizlik sebebi ile çoğu kez ilk alınan filtre bu tatbikata uymayan bir su filtresi olur.  

1984 yılından bu yana elde ettiğimiz tecrübeler sonucunda  her su filtresinin soğutma suyu filtresi olamayacağına şahit olduk. Soğutma sistemine havadan gelen katılar içinde lifli katılar, hatta naylon torbalar dahi bulunur. Ayrıca, önceki paragraflarda sözünü ettiğimiz gibi, soğutma suyu içinde yalnızca katılar değil, soğutma sisteminde üreyen biyolojik maddeler de vardır. Bu nedenlerden dolayı normal kuyu sularında kullanılan filtre türleri soğutma sularında işletme sorunları yaratır. Diğer taraftan, işletmelerin çoğunda filtrenin tıkanması sonucu soğutma suyu debisinin azalması hiç istenmez.   



Şekil 3: Soğutma Suyu Servis Hattı Filtrasyonu Sistemi

Bizim tecrübemize göre, soğutma suları için en uygun filtre, otomatik olarak kendini temizleyen diskli filtre türleridir; ancak dünyada diskli filtrelerin de çok değişik türleri mevcuttur. Filtre diskleri üzerinde düz kanalcıklar olan diskli filtreler soğutma sularında daha başarılıdır. Düz kanalcıklı diskler ile yapılan filtreler, işletmecilere uygun olan 0,3–0,5 bar kadar az basınç kaybı ile görev yaparlar ve biyolojik üremeye sebep olmazlar. Soğutma suyu filtreleri, su giriş–çıkışı arasındaki basınç kaybının yükselmesi ile ters yıkamayı başlatmalı, ancak basınç yükselmese dahi bir iki saat ara ile de ters yıkama işlemini kendi kendine yapabilmelidir.

Tecrübemize göre, 100 mikron seviyesinde soğutma suyu filtrasyonu işletmelerin çoğunda yeterli olmaktadır. Ancak, plastik profil imalatında, punto kaynak makinesi olan işletmelerde ve bu gibi özel işlemleri olan sektörlerde su filtrasyonunun mikron seviyesi işletmeciler ile beraber ve deneyler sonucu karar verilmelidir.


Sonuç


Su soğutma kulesinin yapmasını istediğimiz işlem bir miktar H2O molekülünü buharlaştırarak geri kalan H2O moleküllerinin soğumasını sağlamaktır. Soğutma suyu içinde H2O molekülü olmayan katıların soğutma işlemi ile hiçbir ilgisi olmadığı gibi, bu katılar işletmeye ekonomik zarar verir. Bu sebeple soğutma suyu içindeki katıların filtrasyon tekniği ile alınmasının gereklidir.


Kaynaklar


[1] NALCO Chemical Co. "Cooling Water Treatment" , 1991.

[2]Burkut Su Tekniği Ltd. Şti.  E. Burkut şahsi notları  1986 - 2008.

[3]Claude Laval Corp.  "Filtrasyon Dokümanları", 1999, 2006.

[4]Enis Burkut’un makalesi, Temmuz 2007 tarihli Su ve Çevre Dergisi, ‘Filtre Edilmeyen Soğutma Suyu İşletmeye Zarar Verir.


 


Get it on Google Play













© DOĞA SEKTÖREL
YAYIN GRUBU