Tabii sularda bulunan “Silisyum” minerali içeren maddeler, sanayici dilinde “Silikat” olarak anılır. Silikat için doyuma ulaÅŸan su içinden silikat kristal olarak çıkar ve su sistemi içinde istenmeyen yerlerde tıkanmalara ve ısı izolasyonuna sebep olur. Silikat sorununa karşı önlemler alınması iÅŸletme ekonomisi için çok önemlidir.

Silikat doÄŸal sularda üç biçimde bulunabilir: Reaktif veya iyon ÅŸeklinde, iyon olmayan “kolloidal silikat” ÅŸeklinde ve kristal ÅŸeklinde. Kristal ÅŸeklindeki silikat tabii sudaki diÄŸer katılar ile beraber su filtreleri tarafından giderildiÄŸi için iÅŸletmelerde pek sorun yaratmaz. Ancak, “kolloidal silikat” iyonize olmasa da, mikron ölçüsünden çok daha küçük boyutta bir katı olduÄŸundan, bilinen su filtrelerinden geçer; ancak UF-Ultra Filtrasyon ile sudan ayrılabilir. Suda çözünmüÅŸ halde bulunan “Ä°yon ÅŸeklindeki SÄ°LÄ°KAT”, suyun silikata doyumu sonucunda kristalleÅŸtiÄŸi için tesisata zarar verir. Ülkemizde sanayi tecrübesi ve su kalitesi bilinci arttıkça bu makalemiz anlamsız kalacaktır muhakkak. Ancak, henüz sudan kaynaklanan her kristalleÅŸmeye “KÄ°REÇ” veya “KÄ°REÇLENME” dendiÄŸi için ve SÄ°LÄ°KAT kristalleÅŸmesi az bilindiÄŸinden bu makalemizin birçok okuyucumuzu aydınlatacağını umuyoruz. 

Suda SÄ°LÄ°KAT, iÅŸletmelerin birçok cihazı için SORUN YARATAN bir maddedir: Enerji santrallarında, buhar kazanlarında, soÄŸutma kulelerinde, ısı eÅŸanjörlerinde ve ters ozmoz cihazlarında, sudaki SÄ°LÄ°KAT cihazlarda istenmeyen ve tamiri zor sorunların kaynağıdır, çünkü SÄ°LÄ°KAT camın hammaddesidir ve suyun silikata doyumu sonucunda kolay çözünmeyen KRÄ°STAL haline gelir ve “kalıcı” sorunlar yaratır.

Çok çözücü bir madde olmasına raÄŸmen suyun, sıcaklığa ve basınca baÄŸlı olarak SÄ°LÄ°KAT’a doyma sınırları vardır. Buhar kazanı, soÄŸutma suyu sistemi ve ters ozmoz cihazı iÅŸletmeciliÄŸinde suyun SÄ°LÄ°KAT’ı çözme sınırları üzerine çıkıldığında, SÄ°LÄ°KAT iyonu baÅŸka mineraller ile “Silikat BileÅŸikleri” oluÅŸturarak metal aksam üzerinde yandaki resimde görüldüÄŸü gibi cama benzeyen bir ÅŸekilde kristalleÅŸir. Bu camsı maddeler, oluÅŸtukları yerde su geçiÅŸini engeller ve buhar kazanlarında ve eÅŸanjörlerde ısı izolasyonu yapar ve sonuç olarak iÅŸletmenin randımanı çok düÅŸer. Su sertliÄŸi ile oluÅŸan taÅŸların giderimi için asidik yıkamalar ile çözüm bulunuyorsa da SÄ°LÄ°KAT kristallerinin metal aksam üzerinden kimyasal yöntemlerle sökülmeleri son derece zordur. Bu sorunu yaÅŸamamak için öncelikle besi sularının yılda birkaç kez analizlerinin yaptırılması ve analiz sonuçlarının iyi yorumlanıp, buna göre önlemler alınması önerilir. Laboratuar analiz raporlarında SÄ°LÄ°KAT “SiO2” olarak gösterilir. 

Bu yazımızda önce iÅŸletme sorunlarına yer vereceÄŸiz, suda çözünmüÅŸ olan silikatın giderimi veya zararının giderimi konusuna daha sonraki paragraflarda deÄŸineceÄŸiz.

Buhar Kazanı ve Buhar Sistemine Silikatın Zararı

Åžöyle bir olay yaÅŸadık: Yeni kurulan bir sanayi iÅŸletmesinin danışmanı, buhar kazanını ve buharı çok iyi bilen bir mühendisti ve buhar kazanı besi suyu hazırlamak üzere bizden tandem su yumuÅŸatma cihazı istedi. Danışman bize yalnızca suyun sertliÄŸini bildirmiÅŸti, biz bu bilgiyi yeterli bulmadık ve suyun silikat deÄŸerini de ölçtürdük. Sudaki silikat deÄŸeri çok yüksekti ve su yumuÅŸatma cihazı sudaki silikatı gidermediÄŸi için buhar kazanında kısa zamanda silikat kristalleri oluÅŸacaktı ve kazanın Ä±sı verimi çok düÅŸecekti. Bu sebeple iÅŸletmenin danışmanına bu durumu bildirdik, su yumuÅŸatma yerine ters ozmoz cihazı önerdik. Ancak danışman, bizim “ticari” davranıp yüksek bedelli bir cihaz satmak istediÄŸimizi sanarak bizden ille de su yumuÅŸatıcı istedi. Sonuçta biz tandem su yumuÅŸatıcı imal edip teslim ettik. Ancak buhar kazanı yaklaşık 5-6 ay sonra silikat kristalleri ile doldu ve ısı verimi anormal azaldı.

Bu durum oluÅŸtuÄŸunda danışman görevini tamamlayıp iÅŸten ayrılmıştı; biz müÅŸteriyle karşı karşıya kaldık. Ä°yi ki yukarıda anlattıklarım sözlü deÄŸil, yazışma olarak elimizde bulunuyordu. MüÅŸteriye bu yazışmaları gösterdik ve o gün ters ozmoz sistemi sipariÅŸi aldık. Buhar kazanının silikat kristallerinden arındırılması zorlu bir iÅŸti ve 15 gün kadar iÅŸletme durdu: Çok pahalı bir duruÅŸtu!

Amerika Kazan Ä°malatçıları DerneÄŸi (ABMA) buhar kazanları içinde bulunan kazan suyu için maksimum SÄ°LÄ°KAT deÄŸerlerini aÅŸağıdaki tabloda belirlemiÅŸtir. Bu deÄŸerler kazan besi suyu deÄŸeri deÄŸil, kazan içindeki suya ait en üst silikat deÄŸerleridir. 

Buhar kazanı suyundaki silikat miktarı normalden fazla olduÄŸunda buhar ile beraber silikat da buhar hattına gider, buhar vanalarında kristalleÅŸerek vanaların çalışmasını engeller ve bazen daha da büyük iÅŸletme problemleri doÄŸurur. 

Enerji Santrallarındaki Türbinlere Silikatın Zararı

Buhar ile türbin çevirerek elektrik enerjisi üreten santrallarda, SÄ°LÄ°KAT maddesinin buhar ile beraber türbin kanatçıklarına gelmesi sonucu, kanatçıklar üzerinde sert SÄ°LÄ°KAT kristalleri oluÅŸur. Sonuç olarak, yüksek devirde dönen türbinde “balans” problemleri yaÅŸanır. Bunun sonucunda uzun günler süren türbin bakımları gerekir ve enerji santralı ekonomik zarara uÄŸrar. Bu sorunu önlemek için buhar kazanı besi suyu hattı üzerine “on-line” Silikat Ölçen “Silikat Analizörü” konur, bu cihaz merkezi kontrol bilgisayarına silikat ölçüm sonuçlarını gönderir. Veya her gün çok sık besi suyu analizi yapılarak silikat deÄŸeri ölçülür.

Türbinli sistemlerde besi suyunda kabul edilen SÄ°LÄ°KAT deÄŸeri 5-10 ppb (milyarda beÅŸ-on) seviyesindedir. Bu seviyede Silikat ölçümü yapan “on-line” ve hassas laboratuvar cihazları piyasada bulunur.

SoÄŸutma Suyu Sistemlerinde Silikatın Zararı

SÄ°LÄ°KAT ısı eÅŸanjörleri ve soÄŸutma kondenserleri içinde camsı sert tabakalar oluÅŸturur. Bu problemin yaÅŸanmaması için iÅŸletmeciler besi suyu analizini ve devridaim yapan soÄŸutma suyunun analizini çok sık yaptırmalıdır.

Aynı buhar kazanı besi suyunda olduÄŸu gibi, soÄŸutma sistemi besi suyu da ters ozmoz cihazının ürettiÄŸi su ile beslendiÄŸinde, sudaki silikatın en az %95’i ham sudan ayrılmış olacağı için soÄŸutma suyu kullanan ısı eÅŸanjörlerinde SÄ°LÄ°KAT sorunu yaÅŸanmaz.

Ters Ozmoz Cihazı Mambranlarına Silikatın Zararı

Suyun içindeki safsızlıkların ve silikatın giderimi için ters ozmoz cihazı kullanılır. Ancak, doÄŸru tasarım yapılmadığında veya doÄŸru iÅŸletilmediÄŸinde ters ozmoz cihazı da ham suda bulunan koloidal SÄ°LÄ°KAT ve iyon ÅŸeklindeki SÄ°LÄ°KAT sebebi ile tıkanır. 

Ters ozmoz cihazı tabii sudan SAF’a yakın derecede su üretirken, mambranların “ham su” tarafında kalan su içindeki H2O olmayan her safsızlık ve silikat konsantre olur. Oysa suyun her madde için ve silikat için doyuma ulaşım sınırı vardır, bu sınır aşıldığı anda bu maddeler ve silikat KRÄ°STAL oluÅŸturur ve ters ozmoz içinde oluÅŸan bu kristaller bir taraftan suyun akışını engellediÄŸi için üretim debisi azalır; aynı zamanda cihaz, tasarlananın üzerinde yüksek iletkenlikte su üretir. 

Silikatın ve Silikatın zararının giderimi

Ä°ÅŸletmelerde kullanılan suyun tam analizi ve silikat miktarı periyodik olarak yılda 3-4 kez yaptırılırsa zaten sorunun yarısı halledilmiÅŸ sayılır. Tabii ki sertlik de sanayide çok önemlidir; ancak yukarıda yazdığımız gibi sudaki SÄ°LÄ°KAT ihmal edilecek bir madde deÄŸildir. Reçineli su yumuÅŸatma cihazları ile sudaki sertlik kolayca gideriliyorsa da, sudaki SÄ°LÄ°KAT’ın giderilmesi ancak ters ozmoz sistemi veya demineralize cihazı ile yapılır.

Yukarıda sözünü ettiÄŸimiz gibi suyun silikata doyma sınırları vardır. Bu nedenle, sudaki silikat miktarı çok yüksek deÄŸilse, sudan silikatın giderimi gerekmez, suyun silikata doyma sınırları kontrol altında tutularak iÅŸletme saÄŸlanabilir. Silikat miktarının suda çok olduÄŸu durumlarda ise buhar kazanından ve su soÄŸutma sisteminden çok miktarda blöf yaparak silikatın zararını önlemek mümkündür; fakat bu yöntem ekonomik deÄŸildir. Bu durumda, proses suyunun hazırlanması sırasında silikatın da giderimi daha ekonomik olur. Silikatın giderimi ile ilgili yapılacak yatırıma karar verebilmek için blöfler ile atılan su, enerji ve kimyasalların ekonomik deÄŸeri hesaplanır; bu deÄŸer ile silikatı giderecek yatırımın maliyeti karşılaÅŸtırılır (Her iÅŸletme için ekonomi anlayışı ve stratejisi deÄŸiÅŸik olduÄŸundan bu yazıda rakamsal deÄŸerler vermedik). 

Bugünkü teknikler içinde silikatın giderimi için en uygun yöntem Ters Ozmoz sistemidir. Ters Ozmoz tekniÄŸi sudan yalnızca silikatı gidermekle kalmaz, sertliÄŸin %99’unu ve diÄŸer minerallerin yaklaşık %95’ini sudan ayırır, buhar kazanı ve soÄŸutma suyu sistemi için çok mükemmel su üretir. Mineralleri %95 azaltılmış bir su ile beslenen buhar kazanında blöf miktarları %95 kadar azalacağından, çok büyük iÅŸletme ekonomisi saÄŸlanır; çünkü özellikle buhar kazanından blöf sırasında yüksek miktarda “ısı enerjisi” atılır. Çift reçineli klasik “Demineralize” sistemi ile de silikatın, sertliÄŸin ve diÄŸer minerallerin giderimi mümkünse de, ters ozmoz’a kıyasla bugün için “Demineralize” sistemini iÅŸletmek daha zahmetli olmaktadır. Çünkü “Demineralize” sistemi su yumuÅŸatıcı gibi doyuma ulaÅŸan reçineler ile imal edilir ve 24 saat durmadan proses suyu elde etmek için çift/ tandem “Demineralize” sistemi kurmak gerekir ve bu da çok yer kaplar. Ayrıca “Demineralize” sisteminde iyon deÄŸiÅŸtirici reçinelerin doyumunun giderilmesi, yani rejenerasyon sırasında sistem asit ve kostik harcar, bu da iÅŸletmeci personel için kullanımı riskli kimyasallardır.

Enerji santrallarında SÄ°LÄ°KAT 5 - 10 ppb (Milyarda bir ölçüm seviyesi) gibi çok düÅŸük seviyelerde istenir. Bu durumlarda ters ozmoz sistemi genelde çift kademeli olarak tasarlanır ve ters ozmoz sonrası su EDI (Elektro-DeÄ°yonizasyon) adı verilen bir teknoloji ile iyice saflaÅŸtırılır. EDI üretim suyu 0,06 mikroS/cm seviyesinde saf su ürettiÄŸi için, bu kadar saf su içinde SÄ°LÄ°KAT miktarı ölçülemeyecek kadar az olur. 

Sonuç Olarak: Ä°ÅŸletmelerde suyun sertliÄŸine dikkat edildiÄŸi kadar sudaki SÄ°LÄ°KAT’a da önem vermek, iÅŸletmeye gelen ham suyun analizindeki SÄ°LÄ°KAT miktarını iÅŸletmenin proses suyu ihtiyacına göre iyi yorumlamak ve SÄ°LÄ°KAT’ın yaratacağı sorunlara karşı önlemler almak, iÅŸletmeye ekonomik kazanç saÄŸlar.

Yazı ile ilgili görsel ve diÄŸer ayrıntılara e-dergi üzerinden ulaÅŸmak için lütfen tıklayınız.