Özet
Enerji santrallerinde kullanılan süperheater, reheater ve ekonomizer gibi ısı değiştirici yüzeyler, kullanılan yakıtın türüne bağlı olarak farklı karakterde kirlenmelere maruz kalmaktadır. Fosil yakıtlar (örneğin kömür, fuel-oil) ile biyokütle yakıtlar (örneğin odun, tarımsal atıklar) yakıldığında oluşan kül, sinterleşmiş cüruf ve yapışkan alkali bileşikler bu yüzeylerde birikerek ısı transferini ve işletme verimliliğini düşürür. Bu yazıda, bu kirlilik türleri teknik olarak sınıflandırılmış ve akustik temizleyici sistemlerin (sonic horn) bu alanlarda sunduğu temizlik etkisi akademik temellerle açıklanmıştır.
1. Yakıt Türüne Göre Kirlenme Karakteristikleri
1.1. Fosil Yakıtlar (Kömür, Fuel-Oil)
Fosil yakıtlar yüksek inorganik içerikleri nedeniyle yüksek miktarda uçucu kül (fly ash) ve sinterleşmiş cüruf oluşumuna neden olur. Özellikle:
- Yüksek kalsiyum ve silika içerikleri,
- Sodyum, potasyum ve vanadyum oksitleri,
- Yüksek alev sıcaklığı,
ısı değiştirici yüzeylerde cüruflaşma (slagging) ve çapaklanma (fouling) eğilimini artırır [[1]].
- Süperheater ve Reheater bölgeleri: Yüksek sıcaklık nedeniyle sinterleşmiş cüruf oluşur.
- Ekonomizer: Daha düşük sıcaklıkta, ince partiküller (pudra formundaki kül) birikir ve ısı transfer yüzeylerinde tabakalaşır.
1.2. Biyokütle Yakıtlar
Biyokütle yakıtların içeriğinde bulunan alkali metal oksitleri (K₂O, Na₂O), klor (Cl) ve düşük erime noktalı bileşikler, hem yapışkan kül oluşumuna hem de aşındırıcı korozif tabakalara neden olur [[2]].
- Klorür ve sülfat birikimleri, özellikle düşük sıcaklık bölgelerinde klorik korozyon riskini artırır.
- Kül erime sıcaklığı düşüktür → buhar yollarında viskoz, cam benzeri yapışkan tabakalar oluşur.
- Biyokütlede uçucu madde oranı yüksektir → partikül yoğunluğu artar → yoğun tıkanma riski doğar.
2. Kirliliğin Termal ve Operasyonel Etkileri
- Isı transfer katsayısı düşer (%20–40 arası),
- Baca gazı sıcaklığı artar,
- Kazanın termal verimi azalır,
- Boru çatlakları ve termal gerilimler artar,
- Temizlik ihtiyacı sıklaşır → planlı bakım dışı duruşlar meydana gelir [[3]].
Bu nedenle, farklı kirlenme karakterlerine uygun, temassız, yüzeye zarar vermeyen ve proses sırasında çalışabilen temizlik sistemleri gereklidir.
3. Akustik Temizlik Sistemlerinin (Sonic Horn) Yakıt Türüne Göre Etkinliği
3.1. Fosil Yakıtlı Uygulamalarda Sonic Cleaning
Fosil yakıt yakan kazanlarda akustik temizleyiciler:
- Sinterleşmiş kuru kül birikimlerini rezonans titreşimlerle gevşetir,
- Çekiçli veya buharlı sistemlerle erişilemeyen kör noktalarda etkili olur,
- Yüzeye fiziksel temas etmeden temizleme yaptığı için boru yüzeyinde erozyon riski oluşturmaz.
📌 Özellikle kanatlı boru ekonomizerlerde, akustik temizleyici ses dalgaları ısı eşanjör aralıklarına ulaşarak buhar kurum üfleyicilere göre 2-3 kat daha etkin temizlik sağlar [[4]].
3.2. Biyokütle Yakıtlı Uygulamalarda Sonic Cleaning
- Yapışkan kül ve alkali metal bileşikleri, yüzeye düşük kuvvetle bağlandığı için ses dalgalarıyla kolayca ayrıştırılabilir.
- Yüksek partikül yoğunluğu nedeniyle 7–10 dakikada bir, 10 saniyelik darbe gibi sık ve kısa döngülü akustik temizlik çok etkilidir.
- Temizlik sonrası baca gazı içeriğine karışan kül homojen olur → filtrasyon sistemleri daha dengeli çalışır.
- Klorik bileşiklerin neden olduğu aşındırıcı tabaka, periyodik ses titreşimi ile zamanla temizlenebilir ve korozyon riski azaltılabilir [[5]].
4. Teknik Entegrasyon ve Mühendislik Uygulaması
- Akustik temizleyiciler ekonomizer bölgesinde kolayca erişilebilir insan geçiş kapılarına monte edilebilir.
- Uygulama parametreleri:
- Frekans: 75–270 Hz
- Süre: 5–15 saniye
- Periyot: 7–12 dakika
- PID kontrollü sistem entegrasyonu ile kazandaki sıcaklık ve kül yüküne bağlı olarak otomatik çalıştırılabilir.
5. Sonuç ve Öneriler
Farklı yakıt türlerinin oluşturduğu kirlenme karakteristikleri dikkate alındığında, akustik temizlik sistemleri, hem fosil yakıtlı hem de biyokütle yakıtlı enerji üretim tesislerinde şu faydaları sunar:
✅ Temizleme sıklığını azaltır,
✅ Kazan yüzeyinde malzeme yorgunluğunu önler,
✅ Isı transferini ve proses verimini artırır,
✅ Filtre yükünü azaltarak emisyon kontrolüne katkı sağlar,
✅ Korozyon ve aşınma riskini minimuma indirir.
Enerji sistemlerinin daha uzun ömürlü, verimli ve sürdürülebilir çalışabilmesi için akustik temizlik sistemlerinin mühendislik tasarımında dikkate alınması artık bir tercih değil, zorunluluktur.
Kaynakça
- Basu, P. (2013). Biomass Gasification, Pyrolysis and Torrefaction. Academic Press.
- Obernberger, I., & Biedermann, F. (2005). Characterisation of Particle Emissions from Biomass Combustion. Elsevier.
- Ganesan, V. (2012). Power Plant Engineering. McGraw-Hill.
- Andersson, H. et al. (2014). Use of Acoustic Cleaning in Heat Exchangers and Boilers. Chemical Engineering & Technology.
- USER Mühendislik. (2023). Sonic Horn Teknolojisi ile Temizlik Sistemleri Kataloğu.
- Williams, A. et al. (2012). Pollutants from Biomass Combustion. IEA Bioenergy.
