30 Bin Üyemize Katılın
E-Bülten yayınlarımız için abone olun.
  • DOLAR
    5,6
  • EURO
    6,3688
  • BIST
    103408
Solar Çatı Hesaplama Modülü
MENÜ

ORGANİK ATIKLAR ve ÇEVRESEL SORUNLARI – Dr. Gökhan Türker

Köşe Yazısı: Dr. Gökhan Türker

Yaşayan ya da yakın zamanda yaşamış biyolojik maddelerin tamamı biyokütle olarak tanımlanabilir.  Biyokütle, daha çok farklı faaliyetler sonucu oluşan organik atıklar olarak karşımıza çıkmaktadır. Özellikle en sık rastlanan organik atıklar hayvancılık sebebiyle oluşan hayvan dışkıları, tarım faaliyetleri sonucu oluşan zirai atıklar, günlük hayatımızda oluşturduğumuz evsel katı atıklar, çeşitli sanayi kollarında oluşan endüstriyel atıklar (bkz. mezbaha, gıda sanayi vs.) ve evsel atıksuyun arıtılması sürecinde oluşan aktif çamurdur.

Bu kapsamda enerji üretimi için kullanılan başlıca biyokütle türleri aşağıdaki gibidir:

Tablo 1: Enerji Üretimde Kullanılan Biyokütle Türleri

Organik atıklar biyolojik çürümeye yatkın olduklarından doğada kontrolsüz yok olmaları ciddi çevre ve sağlık problemleri yaratabilmektedir. Hem doğal kaynakları (yeraltı ve yerüstü suları) kirletmeleri hem de insan sağlığı için hastalık riski oluşturması sebebiyle bu atıkların uygun yöntemlerle çevreye en az zarar verecek şekilde bertarafı gerekli olmaktan ziyade zorunludur.

Biyokütle türleri özellikle nem oranına göre iki farklı yöntemle enerjiye çevrilebilir. Nem oranı yüksek (%70-%95) biyokütleler havasız çürütme ile biyogaz üretimi yöntemiyle enerjiye dönüştürülürken, nem oranı düşük (%5-%40) biyokütleler ise termal yöntemlerle (gazlaştırma, piroliz, akışkan yataklı yakma) enerji dönüştürülürler.

AKIŞKAN YATAKLI YANMA TESİSLERİ

Akışkan yataklı yanma teknolojisi geleneksel sabit yataklı yanmada var olan dezavantajların birçoğunu ortadan kaldırarak yanma sistemlerinin verimini ve yakıt yelpazesini artırmıştır. Bu tipteki kazanların en başta gelen avantajları geniş yakıt yelpazesi ve esnekliği, daha yoğun bir yanma dizaynı ve SOx ve NOx gibi gazların emisyonlarının azaltılmasıdır. Kapasite olarak saatte 1 tondan 100 tona kadar yakıt kullanabilmektedirler.

SİSTEMİN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Yatak adı verilen inert katı parçacıklar (genellikle kum) bir ağ üzerinde tutulurken aşağıdan verilen hava yardımıyla yükselerek havada asılı kalırlar ve akışkan yatağı oluştururlar. Hava miktarı artırıldığında havada asılı kalan bu yatak, hareket etmeye ve karışmaya başlar. Bu noktada akışkan yatak kaynamış bir sıvı görünümüne geçer ve kaynayan akışkan yatak adını alır. Akışkan yatağın dinamiği hava hızı ve parçacık büyüklüğü ile doğrudan ilişkilidir (Şekil 1).

Akışkan yatak yakıtın yanma sıcaklığına ulaştığında yakıt sürekli olarak yatak üzerine püskürtülür ve yatağın sürekli karışması sayesinde yüksek ısı transferine maruz kalarak yanar. Bu şekilde ısı sabit tutulabilir (8500 C- 9500 C). Bu sıcaklık külün yoğunlaşması için yeterli yükseklikte değildir; bu sebeple kül erimesi gibi bir problem ortadan kalkar.

Şekil 1: Akışkan Yataklı Sistemlerin Çalışma Prensibi

Yanma süreci üç ana bileşene ihtiyaç duymaktadır; olan sıcaklık, zaman ve karışma. Akışkan yataklı yanmada karışım akışkanlıkla sağlanırken, aynı zamanda sıcaklığın düşük derecelerde bile verimli transferine imkân verir. Yakıtın yanma süresi standart yanmaya göre çok daha fazladır. Akışkan yataklarda kum yerine kireçtaşının kullanımı SOx ve NOx emisyonunun kontrolünü yanma odası içinde tutulmasını sağlamıştır; bu da klasik kazanlara kıyasla en büyük avantajlardan biridir.

Kaynayan akışkan yatak: Bu sistemde kum yatağı kazanın dibindedir ve yaklaşık 1-2 m/sn hızındaki hava alttan püskürtülür. Diğer hava girişi kazanın yukarısında yandaki duvarlardadır. Yanma bölgesi bütün yakıt sıcaklığını korur, bu sebeple de biyokütle ve geri dönüşümlü materyaller için uygundur.

Dolanımlı akışkan yatak: Bu sistemde akışkanlık hızı 5-10m/sn’dir ve daha küçük kum tanecikleri kullanılır. Yatak malzemesi kazan içinde yanma gazı ile uçar ve siklon gücü sayesinde bir noktada gazdan ayrılır ve aşağıya düşer. Yüksek hava burgacı daha iyi ısı iletimini sağlar. Bu sistem daha çok yüksek ısıtma kapasitesine sahip olan kuru biyokütle, fosil yakıtları ve geri dönüşümlü malzeme için uygundur. Sistem, kaynayan benzerine göre daha büyüktür, bu sebeple de daha pahalıdır.

Akışkan yataklı kazan teknolojisinin basit proses şeması Şekil 2’de verilmiştir:

Şekil 2: Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisinin Basit İşleyiş Şeması

Yanma teknolojisine ait kazan içi yanma tasarımları Şekil 3’te verilmiştir. Bu şekillerde sarı oklar yakıtı, kırmızı oklar sürecin akış yönünü ve mavi oklar ise kazana verilen havayı temsil etmektedir. Kazana hava alttan ve ortadan verilmektedir. Yakıt ise kazanın alt tarafına doğru hava çıkışlarının altından verilmektedir.

Şekil 3: Seçilen Yanma Teknolojisi Kazan İçi Yanma Akışı

Kazanın altındaki kanallardan püskürtülen hava yardımıyla yakıt yanmakta ve yanma sürecinde sıcaklık 850-900 C0 aralığında tutulmaktadır. Kaynayan yatak yaklaşık olarak kazanın yarı boyuna kadar yükselmekte ve burada tekrar üzerine hava püskürtülmektedir. Bu sayede hem yatak materyalinin aşağıya çökmesi sağlanmakta hem de yanmamış herhangi bir ürün zengin oksijen ile yanarak gaz fazına döndürülmektedir. Havanın püskürtülmesinin ardından yanma sıcaklığı 1.000 C0 civarına yükselmekte ve daha sonra kazan boyu boyunca azalmaktadır. Şekil 4’te bu işleyişin şeması verilmektedir.

Şekil 4: Yanma Teknolojisi Kazan İçi Sıcaklık ve Oksijen Değerleri

KAYNAYAN AKIŞKAN YATAKLI YAKMANIN AVANTAJLARI

Kaynayan akışkan yataklı kazanların diğer kazan tiplerine göre sağladığı avantajlar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

  • Yüksek Verim – Akışkan yataklı sistemlerin yakma verimleri %95’e kadar çıkabilmekte; genel verimleri ise %85 civarında olmaktadır.
  • Kazan Boyutu – Küçük bir alanda yüksek ısı transferi sağlanması sebebiyle kazan hacmi küçüktür.
  • Yakıt Esnekliği – Sistemler ıslak ya da kuru her tür yakıt için elverişlidir. Farklı yakıt tiplerinin birlikte yanmasını da destekleyebilmektedir.
  • Düşük Kalite Yakıtların Kullanımı – Yüksek ısı transferi sayesinde 2.500 kcal/kg gibi düşük kalorifik değerlerde bile verim elde edilmektedir.
  • Küçük Parçacık Yakma – Boyutu 6 mm’den küçük yakıtlarda bile yüksek verimle yanma gerçekleştirilir.
  • Kirlilik Kontrolü –  Kireçtaşı ve Dolomit sayesinde sülfür dioksit, düşük ısı sayesinde azot dioksit oluşumu kontrolü sağlanmaktadır.
  • Düşük Korozyon ve Erozyon –Düşük ısı, yumuşak kül ve düşük parçacık hızı sebebiyle daha az erozyon ve korozyon yaşanmaktadır.
  • Kolay Kül Atımı – Kazanın düşük ısısı sebebiyle kül topaklanması yaşanmadığından küçük parçacık boyutundaki küller kolayca kazandan akarak uzaklaştırılmaktadır. Bu sebeple kül kontrolü için daha az işgücü gereklidir.
  • Kaliteli Atık Gaz Kompozisyonu – Verimli yanma sayesinde atık gazda yüksek CO2 bulunmaktadır.
  • Kolay İşletim, Hızlı Başlangıç – Hava karışımı sayesinde hızlı başlangıç ve kapanma süreleri vardır. Sistem tamamen otomatik hale döndürülebilme özelliğine sahiptir.
  • Besleme Düzensizliklerine Hızlı Tepki – Yüksek ısı depolama kapasitesi sebebiyle besleme düzensizliklerinin etkisi minimum olmaktadır.
  • Kül Yapışması Önlenmesi – Kazanlarda volatil alkali ürünler oluşmadığı için kül yapışkan değildir; bu sayede kül birikmesi olmamaktadır.
  • Sistem Otomasyonu Uyumluluğu – Bütün sistem istenirse tamamen otomasyona döndürülebilmektedir.
  • Güvenilirlik ve Azalan Bakım Süreci –Sistemin hareketli parçaları az olduğundan az bakım gerektirir ve son derece güvenilirdir.

Dr. Gökhan Türker, PhD. 
Energy and Environmental Projects Expert

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir