Jeotermal Enerji Santrallerinde Çevrimdışı Kimyasal Temizlik Yazar: Emrah Vaydoğan, Seyfullah Akkaymak, Murat Türkmenoğlu
Kurum: GREEN Chemicals A.Ş.
E-mail: e.vaydogan@green-chemicals.com, a.akkaymak@green-chemicals.com , m.turkmenoglu@green-chemicals.com
Özet
Jeotermal enerji santrallerinde meydana gelen kabuklaşmalar işletmelerde ciddi verim kayıplarına neden olmaktadır. Bu kaybın giderilmesi ve oluşan kabuklaşmanın sistemden uzaklaştırılması için uygulanan mekanik temizlik işlemleri istenen sonucu her zaman sağlayamamaktadır. Ayrıca mekanik temizlik oldukça
uzun sürmekte ve yüksek maliyet oluşturmaktadır. Enerji santrallerinde oluşan kabuklaşmaların işletme verimini tasarım değerine getirecek şekilde uzaklaştırılabilmesi için GREEN Chemicals® A.Ş. tarafından
kimyasal bir yöntem geliştirilmiştir. Kimyasal temizlik sırasında işletme durdurulmakta ve bir çevrim oluşturacak şekilde temizlenecek ekipmanların giriş ve çıkışları bağlandıktan sonra önceden hazırlanmış olan temizlik çözeltisi yeterli süre çevrilmektedir. Yapılan temizlik işleminin detayları ve sonuçları bu yazıda
incelenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kabuklaşma, jeotermal, temizlik.
Abstract
Scaling in geothermal power plants causes serious efficiency losses. The mechanical cleaning procedures applied to eliminate this loss and remove the scaling from the system cannot always provide the desired result. In addition, mechanical cleaning takes a long time and creates high costs. A chemical method was developed by GREEN Chemicals® A.Ş. in order to remove the scale in geothermal power plants to bring the
operational efficiency to the design value. During the chemical cleaning, a previously prepared cleaning solution is added to the recirculation lines connecting the inlet and outlet of equipments to be cleaned.
Details and results of the cleaning process are examined in this article.
Keywords: Scaling, geothermal, cleaning.
1. GİRİŞ
Jeotermal enerji santrallerinde giriş ve çıkış arasındaki fark basınçlarında görülen artışın çeşitli sebepleri olabilmektedir. Santral içindeki boru ve ısı dönüştürücülerde oluşan kabuklaşma, akışkan debisi, filtrelerdeki tıkanmalar, önceden oluşmuş kabukların santral duruş-kalkış döngüleri sırasında veya akışkan miktarındaki dalgalanmalarda yerlerinden koparak ısı dönüştürücü girişlerinde takılması fark basınç artışı sebeplerinin başında gelmektedir. Eğer jeotermal enerji santrallerinde fark basıncın artmasının sebebi kabuklaşma ve/veya tıkanma ise %60 oranında verim kaybı görülebilmektedir.
Jeotermal enerji santrallerinde kabuklaşmanın önlenmesi çeşitli kimyasallarla şartlandırma yapılarak önlenebilmektedir. Önceden oluşmuş kabukların santral duruş-kalkış döngüleri sırasında veya akışkan miktarındaki dalgalanmalarda yerlerinden koparak ısı dönüştürücü girişlerinde takılması kimyasal şartlandırmanın ötesinde bir durumdur. Bu sebeple tesis devreye alındığı zaman ısı dönüştürücülerde beklenenden daha yüksek fark basınçlar görülmesi muhtemeldir. Ayrıca Stibnit (Antimon Sülfür) gibi bazı birikintilerin oluşması kimyasal şartlandırma yöntemleri oluşabilecek kabuklaşmaların tümünü %100 önleyemeye bilmektedir.
GREEN Chemicals® A.Ş. tarafından geliştirilen “çevrimdışı kimyasal temizlik” yöntemleri ile jeotermal enerji sektöründe karşılaşılan bu sorunlara çözüm sunulmaktadır. Özellikle ısı dönüştürücülerde biriken kabuklar oldukça sert yapıda olabilmekte ve çevrimiçi yöntemlerle temizlenmesi ekonomik olmaya bilmektedir. Su jeti gibi mekanik işlemler ise bu tip kabuklarda ancak temas ettiği alanlarda çizgisel
şekilde bir temizlenme sağlamakta, yüzeylerin genel anlamda temizlenemediği görülmektedir.
Çevrimdışı temizlik sırasında santralde duruş gerekmekte %100’e yakın verimle temizlik sağlanabilmektedir.
Çevrimdışı kimyasal temizlik için hazırlanan çözelti, mevcut uygulamalarda jeotermal enerji santrallerinde karşılaşılabilecek stibnit gibi alkali ortamda çözülen kabuklaşmaların büyük bir kısmını mevcut boru ve ısı dönüştürücülere zarar vermeden yumuşatmakta ve tamamen çözmektedir.
Yumuşayan veya tamamen çözülen kabuklar akışkanla birlikte santrali terk etmekte ve yer altına gönderilmektedir. Yeraltına giden kimyasal çözelti ise santralden temizlenen kabuklar ve yüksek sıcaklık tarafından etkisiz hale gelmektedir. Yapılan uygulamada “sıfır atık prensibi” göz önünde bulundurulmuş olup bütün çözelti re-enjeksiyon kuyuları vasıtası ile enjekte edilmektedir.
2. ÇEVRİMDIŞI KİMYASAL TEMİZLİK ÖN HAZIRLIĞI
Öncelikle temizlik çözeltisinin hazırlanmasında kullanılacak ürün, çelik çözelti tankı, çevrim pompaları ve çelik boru hatları alanda hazır hale getirilmektedir. Çevrim pompaları, kimyasal çözelti tankı ve temizlenecek ekipmanlar çelik boru hatları ile birbirine bağlanmaktadır. Normal su ile sızıntı testleri tamamlanıp bağlantılarda herhangi bir sızıntı veya kaçak varsa giderilmektedir ve sistem hazır hale getirilmektedir. Temizlik çözeltisinin sisteme ilave edileceği yer mümkün olduğunca santralin en başında olacak şekilde belirlenmektedir.
RESİM-1 Genel Görünüm
3. ÇÖZELTİ HAZIRLAMA
Temizlik çözeltisi hazırlamak için önce tanklara ürün ilave edilmektedir. Ürün ilavesi bittikten sonra sahada bulunan sıcak su tanka ilave edilmeye başlanır. Sıcak su ilave edilirken belli bir seviyeden sonra düşük debi ile çevrime başlanır. Sistem tamamen dolduğunda debi yükseltilir. Temizlik işleminin en iyi şekilde tamamlanabilmesi için mümkün olduğunda yüksek sıcaklıktaki su ile sistem doldurulmalıdır.
Temizlik sürecinde sıcaklık yavaşça düştüğünden olabilecek en yüksek sıcaklıktan işleme başlanmaktadır. Sıcaklığın istenen seviyenin altına indiği durumlarda çözeltinin bir kısmı boşaltılıp taze sıcak su ilavesi yapılabilmektedir.
Ürün miktarı birikinti türüne ve kalınlığına göre değiştirilebilmektedir. Çözelti hat içinde döndükçe iyice karışmaktadır. Ayrıca ürün içeriği de temizlenecek birikinti türüne göre değişebilmektedir. Örneğin sadece stibnit bulunması durumunda daha yüksek alkali ürünler kullanılırken silikat, kireç gibi birikintiler de stibnitle birlikte bulunuyorsa alkali ortamda silikat, kireç gibi birikintileri de çözebilecek katkılar bulunmaktadır.
RESİM-2 Temizlik Çözeltisi Hazırlama Tankı ve Borulama
4. ÇEVRİMDIŞI TEMİZLİK UYGULAMA ÖRNEĞİ
Çevrimdışı temizlik işlemi genellikle iki veya üç aşamada yapılmaktadır. Hazır durumdaki ilk temizlik çözeltisi sistemde çevrilmeye başlandıktan sonra temizlik çözeltisinin etkinliği sürekli numune alınarak kontrol edilmeye başlanmaktadır. Çözeltinin pH, iletkenlik, sıcaklık ve alkalite gibi değerleri sürekli takip edilmektedir. Temizlik çözeltisi çözebileceği kadar birikintiyi çözdüğünde veya yeterli süre geçtiğinde sistemden boşaltılmaktadır. İkinci ve üçüncü çözeltiler de aynı şekilde hazırlanmakta uygulama aynı şekilde devam etmektedir. Her aşamada yapılan tüm ölçümler kayıt altına alınmaktadır.
RESİM-3 Çevrimdışı Temizlik Çözeltisi
Yukarıdaki görselde temizlik çözeltisinin birikintiyi çözmeye başladıktan sonra değişen rengi görülmektedir. Sahada birikintinin çözülmeye başladığının en önemli göstergelerinden biri de çözeltide
meydana gelen renk değişimidir. Temizliğe başlanmadan önce işletmede çeşitli noktalar açılmakta ve birikintinin durumu incelenmektedir. Temizlik öncesi kayıt altına alınan bazı fotoğraflar aşağıdaki görsellerde verilmiştir. Tüm aşamalar tamamlandıktan sonra sistem durulanmakta ve sonucun kontrol edilmesi için işletmede çeşitli noktalar tekrar açılmaktadır.
RESİM-4 Çevrimdışı Temizlik Öncesi Birikintilerin Durumu
RESİM-5 Çevrimdışı Temizlik Öncesi Birikintilerin Durumu
5. ÇEVRİMDIŞI TEMİZLİK İŞLEMİ SONRASINDA SANTRAL VERİLERİNİN DEĞİŞİMİ VE SONUÇ Çevrimdışı kimyasal temizlik işlemi öncesi ve sonrasında ısı dönüştürücü girişine ve çıkışına takılan kuponların kontrolünde herhangi bir korozyona bağlı deformasyon görülmemektedir. Ayrıca hassas terazi ile temizlik öncesi ve sonrası kupon ucu ağırlıkları ölçülüp aynı değerler çıktığı görülmektedir.
Çevrimdışı kimyasal temizlik işlemi sonucunda çok olumlu veriler elde edilmiş olup fark basınçlarında ciddi düşüşler gözlenmektedir. Yapılan işlem neticesinde fark basınçlarının düşmesi ile ısı transferi ve santralin re-enjeksiyon pompalarının emiş basınçları artmakta, iç tüketim değeri düşmekte ve böylelikle hem üretimde hem de iç tüketimde yüksek enerji kazancı sağlanmaktadır. Temizlik sürecinde santral otomasyon sisteminden alınan örnek veriler aşağıdaki tablo ve grafiklerde verilmiştir.
TABLO-1 Çevrimdışı Temizliğin Fark Basınçlarına Etkisi
RESİM-6 Çevrimdışı Temizlik Sonrası Sistemin Durumu
RESİM-7 Çevrimdışı Temizlik Sonrası Sistemin Durumu
Yukarıdaki görsellerde kimyasal temizlik sonrası sistemde oluşan, özellikle stibnit içerikli kabuklaşmanın çözünmesi net olarak gözlemlenmiştir. Temizlik sonrası farklı türde ve tam olarak çözünmemiş birikinti tespit edilmesi durumunda bu birikintiler analiz edilmekte ve daha sonra çevrimiçi veya çevrimdışı yapılacak temizliklerde birikintinin türüne göre yeni temizlik ürünleri tasarlanmaktadır.
Sistemin kapaklarında ve yan yüzeylerinde genel olarak metal yüzey gözlemlenmiş olup bazı noktalarda ise durulama ile uzaklaştırılamayan çökellerin çok yumuşak formda olduğu için su jeti ile zorlanmadan temizliğe devam edilebilmektedir. Plaka yüzeyinde toplanan sarı kırmızımsı stibnit birikintilerine bakıldığında yumuşak sarı kütle ve tüp iç yüzeylerinden kovan şeklinde kopmuş halde biriktiği gözlemlenmiştir. Kovan şeklinde çıkan stibnit yapısının çok yumuşak ve sertleşmemiş halde olduğu gözlemlenmiştir. El temasında ise dağıldığı görülmüştür. Tüp iç yüzeylerinde görsel olarak yapılan kontrolde stibnit tabakalarından tamamen temizlenmiş olduğu gözlemlenmiştir.
Sistem, temizlik tamamlandıktan sonra sorunsuz şekilde devreye alınmıştır. Gerçekleştirilen çevrimdışı temizlik sonrasında ısı transferinin yüksek derecede artacağı ve enerji üretimi veriminin daha yüksek olacağı beklenmektedir.
Saygılarımızla.
GREEN Chemicals® A.Ş.
