Buhar kazanı, herhangi bir yakıtın (katı, sıvı veya gaz) yakılmasıyla veya elektrik enerjisi kullanmak suretiyle meydana getirilen ısı ile su veya diğer bir sıvıdan istenilen sıcaklık, basınç ve miktarda buhar elde etmeye yarayan kapalı bir kaptır. Buhar kazanı (ekonomizer, buharlaştırıcı ve kızdırıcı) boruları ve donanımı yalnızca demir alaşımlardan oluşmaktadır.
Su ile metal etkileşimi sonucunda temel olarak; korozyon, birikinti ve köpürme sorunları meydana gelmektedir.
Korozyon sorununa çok dikkat edilmesi gerekmektedir.
Kireçlenme, birikinti, köpürme sorunları karşısında yapılacak olan kimyasal ve mekanik çalışmalar sonucu buhar kazanı eski performansına döndürülebilirken korozyon sonucu oluşan sorunlar geri dönüşüm söz konusu olmaz.
Korozyon ise metallerin çevreleri ile (su ile) yaptığı kimyasal, fiziksel ve elektrokimyasal tepkimeler sonucu metalik özelliklerini kaybetme olayıdır. Kısa zaman dilimleri içerisinde korozyon etkisini görmek zordur; fakat zaman ölçeği arttıkça, korozyon dolayısıyla oluşan tahribat çok daha net bir şekilde görmek mümkün olmaktadır.
Buhar kazanını oluşturan metalin korozyona maruz kalmasıyla boru, külhan ve ayna değişimleri gündeme gelebilmektedir.
Buhar Kazanlarında Korozyon Çeşitleri;
Oksijen korozyonu
Karbonik asit korozyonu
Kostik kırılması
Asit korozyonu
Hidrojen kırılması
Birikinti altı korozyonu
Oksijen Korozyonu: Oksijen çok önemli bir korozyon faktörüdür. Metal üzerinde derinlemesine oyuklar ve karıncalanma (pitting) şeklinde korozyona sebep olur. Sıcaklık yükselmesi, korozyon reaksiyonunu hızlandırır. Oksijenin çözünürlüğü, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak azaldıkça, oksijen suda aşırı doymuş halde bulunur ve likit fazı terkederek kazan cidarlarına doğru gitme eğilimi gösterir. Temas ettiği havasız yerlerde aşırı oksijen bulundurduğu için anodik reaksiyon verir. Karbonik asit korozyonu:
CO2 Korozyonu: Çözünmüş olan CO2 aşağıdaki denkleme göre asiditeyi biraz arttırır. CO2 + H2O ↔ HCO3- + H+ Bu olaydan meydana gelen asidite, özellikle kondens devrelerinde önemlidir. Kazana gönderilen CO2, bikarbonatların çözünmesinden meydana gelir ve kondens suyunda çözünür. Kostik Kırılması:
Kostik veya kalevi(alkali) korozyonlara kostik kırılma da denir. Bu korozyon şekli maddenin kristal yapısının arasında meydana gelen bir olaydır. Cidar üzerinde bulunan bir kırık veya çatlakta kalevi birikmesi olabilir. Bu olaya modern kazanlarda artık pek rastlanmaz. Çünkü hemen hemen hepsi kaynaklı olduğu için, kaleviler belli bir yerde konsantre olamaz Düşük pH Korozyonu (Asit Korozyonu):
Düşük pH seviyelerinde ve hidrojenin neden olduğu önemli korozyon türlerinden biri de hidrojen kırılmasıdır. Neden olduğu korozyon türü tekdüze asit korozyonundan farklıdır.
Genellikle kazan buharlaştırıcı ve zaman zaman da kızdırıcı borularında gözlenen hidrojen kırılmasının neden olduğu boru patlamalarında boru et kalınlığında bir incelme gözlenmez. Hidrojen kırılması genellikle yoğun birikintilerin altında gözlenir. Hafif alkali ortamda oluşan hidrojen metale ulaşamaz. Ancak düşük pH ve yüksek sıcaklıklarda birikinti altında oluşan hidrojen ise kolayca metal içine yayılır.
Hidrojen Kırılması:
Düşük pH şartlarında çalışan kazanlarda asit korozyonundan farklı olarak hidrojenin neden olduğu korozyona hidrojen kırılması denir. Kazanda oluşan birikinti altında oluşan korozyon sonuncunda açığa çıkan hidrojen yüksek sıcaklıkta metal içerisinde yayılarak, çeliğin yapısındaki karbon ile tepkimeye girerek “dekarbürasyon” denilen olayı gerçekleştirir. Düşük pH ve yüksek sıcaklıklarda birikinti altında oluşan hidrojen, kolayca metal içinde yayılır. Hidrojenle, karbonun birleşmesi sonunda meydana gelen CH4 yani metan, sıcaklığın ve basıncın etkisiyle metal taneleri arasında çatlaklar ve ayrılmalar oluşturarar metalin tahrip olmasına neden olur. Birikinti Altı Korozyonu:
Buhar kazanlarında oluşan birikintilerin alt kısımları, oluşturdukları çeşitli potansiyel farkları ile lokal korozyon oluşmasına neden olur. Birikinti altı korozyonu oluşmasını önlemek için kimyasal su şartlandırmasına özen gösterilmeli ve kazan suyu katı madde derişimleri kontrol altına alınmalıdır. Buhar Kazanlarında Korozyon Önlenmesi Buhar kazanı (ekonomizer, buharlaştırıcı ve kızdırıcı) boruları ve donanımı yalnızca demir alaşımlardır. Bu nedenle korozyonun önlenmesi çok önemlidir. Buhar kazanlarında korozyona neden olan başlıca iki etken vardır. · Düşük pH · Çözünmüş gazlar (özellikle oksijen ve karbondioksit) Kazanlarda korozyonun azaltılması içim alınması gereken önlemleri şöyle sıralayabiliriz. 1. Kazan ve besleme suyu, pH’sı yükseltilerek bazikleştirilmelidir. 2. Çözünmüş gazlar (O2 ve CO2 vb) giderilmelidir. 3. Metal yüzeyi koruyucu manyetik tabaka ile kaplanarak pasifleştirilmelidir. 4. Serbest hidroksit, silis, klorür iyonları derişimi sınırlandırılarak denetlenmelidir. 5. Kondens ve besleme suyundan gelecek korozyon ürünleri korozyon önleyerek giderilmelidir. 6. Korozyonu hızlandırıcı etki gösteren birikintinin oluşması önlenmeli ve oluşan birikinti temizlenmelidir.
Cefopol 1080; Çok fonksiyonlu kazan suyu şartlandırma kimyasalı.
Cemolin 1080; NSF onaylı gıda üretiminde kullanıma uygun buhar kazanı şatlandırma kimyasalı.
Cefopol 4080; Buhar kazanlarında kullanılan korozyon önleyici şartlandırma kimyasalı.
Cefopol 6018; Dispersan özellikli kazan suyu şartlandırma kimyasalı.
Kaynak;
Cemkimsan Kimya Ders Notları,
TMMOB Kimya Mühendisleri Odası Su El Kitabı
http://dspace.yildiz.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/1/10398/0042247.pdf?sequence=1&isAllowed=y
http://www1.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/7737ef924014622_ek.pdf