Tesisat Dergisi 209. Sayı (Mayıs 2013)

MAKALE Tesisat Dergisi Sayı 209 - Mayıs 2013 103 Zenginleştirme prosesleri ile kömürdeki kükür- dün azaltılarak düşük kükürtlü yakıt eldesi uy- gulanan yöntemlerden biridir. Genellikle kömür içinde bulunan kükürdün %70 kadarı ölü halde veya mineral sülfat halindedir, yani kimyasal bir bağ yoktur. Kömür zenginleştirme prosesle- ri ile kömür içindeki kükürdün %20-30 kadarı çıkartılabilir. Kömür zenginleştirme prosesleri organik kökenli kükürdü çıkaramazlar ama kül oluşturan maddeleri de kömür bünyesin- den alabilirler. Zenginleştirme işlemleri çoğu kez uygun maliyetli olabilse de proses sonucu açığa çıkan katı atıkları ve asidik sıvıları nede- niyle kısıtlamalara sahiptir. Sıvı yakıtlarda ise kükürt kimyasal desülfüri- zasyon işlemleriyle çıkartılabilir fakat petrol endüstrisi dışında pek yaygın bir yöntem de- ğildir. Akışkan yataklı yakma sistemleri de SO x emisyonlarını azaltmaya yönelik uygulanan başarılı ve yaygın yöntemlerden biridir. Yanma odasına enjekte edilen kireç veya dolomit yan- ma sonucu oluşan kükürt oksit emisyonlarını azaltabilir. Günümüzün en yaygın kontrol yöntemleri sor- bent kullanımı ve desülfürizasyon yöntemle- ridir. Sorbent kullanımında yanma ürünlerine kireç ürünleri veya sodyum bazlı sorbentler eklenerek %30-60 gibi SO x tutma verimi sağ- lanabilir. [1] Kostik soda ve soda külü gibi kimyasallar kireç ürünlerine göre 3-4 kat daha pahalı olduklarından dolayı daha az tercih edi- lirler. [3] Desülfürizasyon işlemlerinde ise baca gazı ıs- lak filtre gibi ünitelerde absorbe edici sıvılarla yıkanır. Geri dönüşümlü ve geri dönüşümsüz yöntemleri mevcuttur. Geri dönüşümlü sistem- lerde pazar değeri taşıyan son ürün elde edilir, dönüşümsüz sistemlerde ise bertaraf edilmesi gereken atıklar çıkar. Günümüzde kullanılan duman gazı desülfüri- zasyon yöntemlerinin %90‘ı geri dönüşümsüz olarak uygulanmaktadır. Dönüşümlü sistemler pahalı sorbentler kullanımı açısından maliyet- li olurken, atık miktarının daha az olması ve oluşan ürünün (Sülfürik asit, alçı taşı) pazar değeri taşıması gibi nedenlerle de üstün taraf- lara sahiptir. Genel hatlarıyla her iki sistem biri birine benzerdir, bu çalışmada her iki sistemin de ortak olan kısımları incelenecektir. Islak Filtre ile Desülfürizasyon Literatürde Wet Scrubbing veya De-SO x olarak da isimlendirilebilen bu yöntem, özellikle kö- mür yakan sistemlerin duman gazlarının de- sülfürize edilmesi işlemi için yaklaşık 40 yıldır uygulanmaktadır. Bu yöntemde genel prensip, yüksek oranda SO x içerikli duman gazları ile gaz içine püskürtülen absorbsiyon sıvısının biri birine temas ettirilerek kimyasal bir etkileşim sağlamak ve böylece kükürt oksitleri tutarak zararsız hale getirmektir. Sistemde kullanılan absorbsiyon maddeleri, kireç (CaO), kireç taşı (CaCO 3 ), amonyak (NH 3 ), sodyum alkali çözel- tileri (Na 2 CO 3 , NaOH, Na 2 SO 3 ) ve bunlara katkı olarak kullanılan çeşitli kimyasallar olabilir. Bunlar içinde en çok tercih edileni ise özellikle büyük sistemlerde ekonomik olmaları nede- niyle kireç ürünleridir. Kirecin tercih edildiği bu sistemlerde SO x tutma verimi %95 dolay- larında olmakla birlikte, magnezyum gibi daha reaktif katkı maddeleri eklenerek verim %99 değerine çıkartılabilmektedir. Genel olarak her desülfürizasyon tesisinde ıslak filtreden önce partikül yükünü azaltmak amacıyla elektrosta- tik filtre, torba filtre, siklon filtre veya bunlar- dan birkaçı bulunmaktadır. Böylece, hem SOx tutma verimi artmakta, hem de sistemdeki sirkülasyon pompaları veya bağlantı hatlarının çabuk dolması önlenebilmektedir. Geri dönüşümlü bir ıslak desülfürizasyon sis- tem şeması Şekil 1 ’de görülmektedir. Emisyon kaynağından gelen kirli gaz ilk olarak sis- temdeki diğer ön temizleme elemanlarından (Siklon filtre, Torba filtre..vs) geçirilmektedir. Partikül yükü azalmış olan kirli gaz daha sonra bir fan vasıtasıyla ıslak filtre ünitesine akta- rılmaktadır. Islak filtre ünitesi çalışmadığında veya bakıma alındığında ise by-pass klapesi açılarak filtreye giden klape kapanmakta, böy- lece duman gazı direkt olarak bacaya by-pass edilmektedir. Baca çekişinin yüksek sıcaklıkla iyileştirilmesi istenen durumlarda gazın bir kısmının yıkan- madan bacaya by-pass edilmesi de uygula- nan yöntemlerdendir. Isı geri kazanımı olan sistemlerde ıslak filtre ünitesine gelen kirli gaz ilk olarak primer ısı değiştiricide soğutul- makta, daha sonra ıslak filtreye verilmektedir. 130-150°C sıcaklıklarda ısı değiştiriciye giren duman gazları yaklaşık olarak 50°C soğuduk- tan sonra ıslak filtreye girmektedir. Burada da aldığı suyla doyma noktasına gelen duman Şekil 1. Endüstriyel sistemler için kireç bazlı ıslak filtre (Wet Scrubber) uygulaması akış şeması [5]