Atiktan enerj ye yakma piroliz ve gazla t rma uygulamalar
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 76

ATIKTAN ENERJİYE Yakma, Piroliz ve Gazlaştırma Uygulamaları PowerPoint PPT Presentation


  • 797 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

ATIKTAN ENERJİYE Yakma, Piroliz ve Gazlaştırma Uygulamaları. 5. Uluslararası Geri Dönüşüm, Çevre Teknolojileri ve Atık Yönetimi Fuarı 18 – 21 Haziran 2009. Atık Yönetimi. Avrupa Birliği (AB) Yaklaşımı AB müktesabatının başlıca konularından biri ÇEVRE konusudur.

Download Presentation

ATIKTAN ENERJİYE Yakma, Piroliz ve Gazlaştırma Uygulamaları

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


ATIKTAN ENERJİYE

Yakma, Piroliz ve Gazlaştırma Uygulamaları

5. Uluslararası Geri Dönüşüm,

Çevre Teknolojileri ve Atık Yönetimi Fuarı

18 – 21 Haziran 2009

Prof.Dr. Hasancan OKUTAN

İTÜ Kimya-Metalurji Fakültesi

Kimya Mühendisliği Bölümü

Ayazağa/İstanbul

[email protected]


Atık Yönetimi

Avrupa Birliği (AB) Yaklaşımı

  • AB müktesabatının başlıca konularından biri ÇEVRE konusudur.

  • AB düzeyinde yaklaşık 300 tüzük ve direktif

  • Bütünleşik bir “Atık Yönetim Politikası”

  • Atık Yönetim Hiyerarşisi:

    • Atık minimizasyonu ve kaynakta önleme

    • Atıkların yeniden kullanımı, geri dönüşü ve enerji geri kazanımı

    • Atıkların nihai bertarafı


Avrupa Birliği Atık Mevzuatı

  • Atık Çevre Direktifi (WD) 2006/12/EC

  • Atık Listesi (EWL) 2000/532/EC

  • Atık Yakma Direkfi (WID) 2000/76/EC

  • Tehlikeli Atık Direktifi (HWD) 91/689/EC

  • Bütünleşik Kirlilik Önleme ve Kontrol Direktifi (IPPC) 96/61/EC

  • Atık Yakma BREF Dokümanı

    (IPPC-BAT) 2006


Ulusal Atık Mevzuatı

  • Atık Yönetimi Genel Esaslarına İlişkin Yönetmelik

    (05.07.2008 – R.G. 26927)

  • Katı Atıkların Kontrolü Yönetmeliği

    (14.03.1991 – RG 20814)

  • Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği

    (14.03.2005 – RG 25755)

  • Tıbbi Atıkların Kontrolü Yönetmeliği

    (22.07.2005 – RG 25883)

  • Ambalaj Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği

    (24.06.2007 – RG 26562)

  • Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği

    (30.07.2008 – RG 26952)


Ulusal Atık Mevzuatı

  • Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği

    (31.08.2004 – RG 25569)

  • Bitkisel Atık Yağların Kontrolü Yönetmeliği

    (19.04.2005 – RG 2579)

  • Ömrünü Tamamlamış Lastiklerin Kontrolü Yönetmeliği

  • Hafriyat Toprağı, İnşaat ve Yıkıntı Atıklarının Kontrolü Yönetmeliği

  • Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliği


KÜRESEL İKLİM DEĞİŞİKLİĞİ KÜRESEL ISINMA

  • 1997 Birleşmiş Milletler – Kyoto Protokolü

  • AB üye devletlerin 2008-2012 yılları arasında sera gazları emisyonu %8 oranında azaltılması kararlaştırılmıştır.

  • Enerji kullanımının iklim değişikliği üzerindeki etkisini azaltmak için programlar oluşturulmuştur.

    • Enerji verimliliği

    • Yenilenebilir enerjiler (güneş, rüzgar, biyokütle)

    • Temiz enerji teknolojileri

    • Atıkların değerlendirilmesi (geri dönüşüm ve enerji)


AVRUPA BİRLİĞİ 6. ve 7. ÇERÇEVE PROGRAMLARI

“Atıklan Değerlendirilmesi ve Enerji Elde Edilmesi”

öncelikli konular arasında kabul edilmiştir.


VİZYON 2023Enerji ve Çevre Teknolojileri Stratejisi

  • Hidrojen Teknolojileri ve Yakıt Pilleri

  • Yenilenebilir Enerji Tekolojileri

  • Enerji Depolama Teknolojileri ve Güç Elektroniği

  • Nükleer Enerji Teknolojileri

  • Çevreye Duyarlı ve Verimli Yakıt ve Yakma Teknolojileri

    • Akışkan Yatak Teknolojisi

    • Gazlaştırma Teknolojisi

    • Biyokütleden Tarımsal ve Endüstriyel Atıklardan Enerji Eldesi

    • Kojenerasyon Teknolojisi

  • Atık Değerlendirme Teknolojileri


Küresel Enerji Talebi

  • Yeni Elektrik Talebi – 5000 GW

    • Her Üç Günde Yeni Bir 1000 MW Santral

    • Veya Yılda 2650 km2 Yeni Güneş Pilleri

  • 9 milyar Kişiye Temiz Su

  • Karbon Emisyonu 7 GTC/yıl dan 26 GTC/yıl a Çıkacak


ATIKLAR

  • Evsel Katı Atıklar

  • Kanalizasyon Çamurları

  • Biyokütle

  • Endüstriyel Atıklar

    • Tehlikeli Atıklar

  • Tıbbi Atıklar

  • Atık Pil ve Akümülatörler

  • Elektronik Atıklar


Türkiye İmalat Sanayi Atık Envanteri

  • İmalat sanayi tarafından yılda 20 milyon ton atık üretilmektedir.

  • Yaklaşık 1,2 milyon ton tehlikeli atık.

    Geri kazanım: % 8

    Bertaraf: % 47

    Yeniden kullanım: % 45


Mevcut Bertaraf Tesisleri

  • İZAYDAŞ (Yakma) 35.000 ton/yıl

  • PETKİM (Yakma)17.500 ton/yıl

  • TÜPRAŞ (Yakma) 7.750 ton/yıl

  • EKOLOJİK ENERJİ (Gazlaştırma) 29.000 ton/yıl

  • ÇİMENTO FABRİKALARI (Döner Fırın) 450.000 ton/yıl

  • İZAYDAŞ (Depolama)790.000 m3 (% 20 dolu)

  • ERDEMİR (Depolama)6.000 ton/yıl

  • İSKEN (Depolama)115.000 m3


T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı Endüstriyel Atıklar için Bertaraf Planı

  • Atık toplama sistemi

  • Nihai bertarafa yönelik tesisler

    • Trakya, Doğu Marmara, Ege, İç Anadolu ve Akdeniz Bölgelerinde en az 1 adet entegre tesis kurulması

    • Endüstrileşmenin daha az olduğu bölgelerde fiziksel/kimyasal ön işlemlerin bulunduğu ara depolama tesisleri kurulması


Planlanan Endüstriyel Atık Entegre Bertaraf Tesisler

  • Tarsus-Mersin: Yakma, Düzenli Depolama, Önişlem

  • Gebze OSB: Yakma

  • Kula-Manisa: Yakma, Düzenli Depolama

  • Çatalca-İstanbul: Yakma, Düzenli Depolama, Önişlem

  • Sincan-Ankara: Gazlaştırma


Atık Bertaraf Teknikleri

  • Gömme (Deponil Alanı)

  • Yakma (Incineration)

  • Gazlaştırma (Gasification)

  • Piroliz (Pyrolysis)


Termal İşlemler

Yakma: Oksijen Fazlalığı

Gazlaştırma: Oksijen Eksikliği

Piroliz: Oksijen Yokluğu (Havasız Ortam)


YAKMA

  • Combustion (Katı, sıvı, gaz yakıtların yakılması)

  • Incineration (Atıkların yakılması, bertarafı)

  • 3 T Prensibi: Temperature (Sıcaklık)

    Turbulence (Karışım)

    Time (Zaman)

  • Stokiyometrik Oksijen Gereksinimi

  • Hava Fazlalık Katsayısı


Yanma Reaksiyonları

CHONS + O2→ CO2 (Tam Yanma)

H2O (Tam Yanma)

NOx (Tam Yanma)

SO2 (Tam Yanma)

PM

CO (Kısmi Yanma)

HC (Kısmi Yanma)

PAH (Kısmi Yanma)

Halojenli Bileşikler + O2 → HCl, HF

Dioksin, Furan


Atık Yakma

  • Tehlikeli Atıkların Kontrolü Yönetmeliği (2005)

  • Atıkların Ek Yakıt Olarak Kullanılmasında Uyulacak Genel Kurallar Hakkında Tebliğ (2005)

  • Atıkların Yakılmasına İlişkin Yönetmelik (Taslak)

    Yönetmelik Şartları

  • Yanma odasına bağlı son yanma bölümü

  • İlk bölme sıcaklığı en az 900 0C

  • Son yanma bölümü ek brülör

  • %1’den fazla halojenli bileşik olma durumunda sıcaklık 1100 0C ve en az iki saniye kalma süresi

  • Emisyon sınırları

  • Emisyonların sürekli ölçümü ve izlenmesi


Yakma Teknolojileri

  • Katı Atıklar: Sabit Yatak – Izgaralı Sistemler

    Akışkan Yatak – Dolanımlı

    Sürüklemeli/Püskürtmeli

  • Sıvı Atıklar: Brülör ve Bek Sistemleri

  • Gaz Atıklar: Brülör ve Bek Sistemleri


Yanma Gazlarının Temizlenmesi (Gaz Arıtım Teknolojileri)

  • Toz (PM)

  • Kükürtlü Bileşikler (SO2)

  • Azot Oksitler (NOx)

  • Asidik Gazlar (HCl, HF, HCN)

  • Ağır Metaller

  • Hidrokarbonlar

  • PAH, Dioksin, Furan


Yanma Gazlarının Temizlenmesi (Gaz Arıtım Teknolojileri)

  • Torbalı Filtreler

  • Siklon Ayırıcılar

  • Venturi Yıkayıcılar

  • Islak Yıkayıcılar (Gaz Absorpsiyon Kolonları)

  • Elektrostatik Çöktürücüler (CSP, WESP)

  • SNCR ve SCR (NOx Giderici)

  • Katalitik Yakıcılar


İZAYDAŞ Tesis Akım Şeması


www.envirotherm.de


Çimento Fabrikalarında Atık Yakılması


Gazlaştırma

Karbon içeren malzemelerin ana bileşenleri CO, H2 ve CH4 olacak şekilde sentez gazına dönüştürülmesi prosesi


Gazlaştırma Prosesi Kademeleri

  • Kurutma

  • Uçucuların çıkışı

  • Gazlaştırma

  • Yanma

  • Kül


Temel Reaksiyonlar


Dünya’ daki Uygulamalar

  • İşletme Sayısı : 117

  • Gazlaştırıcı Sayısı : 385

  • Toplam Güç : ~ 45.000 MWth

    %49 Kömür

    %36 Pet-Kok

    %15 Biyokütle ve Atıklar

  • Ürünler

    Elektrik%27

    Kimyasallar%37

    Yakıt (sıvı, gaz)%36


Gazlaştırma Teknolojisinin 4 Temel İşlemi

  • Ön Hazırlık – Besleme

  • Sentetik Gaz Üretmek – Gazlaştırma

  • Gaz Temizleme

  • Enerji veya Kimyasal Madde Üretmek


Gazlaştırma Teknolojileri

1) Sürüklemeli Yatak (Entrained Bed)

Küçük Taneli (0,2 mm)

2) Akışkan Yatak (Fluidized Bed)

Orta Büyüklükte Taneli (0,2 – 3 mm)

3) Sabit Yatak (Fixed Bed)

Daha İri Taneli (5 – 50 mm)

3.1. Aşağı Akışlı (Downdraft)

3.2. Yukarı Akışlı (Updraft)

4) Plazma Gazlaştırma


Updraft Gasifier

Downdraft Gasifier


Gasification, C. Higman, M. van der Burgt, 2007, GPP


Gasification, C. Higman, M. van der Burgt, 2007, GPP


Gasification, C. Higman, M. van der Burgt, 2007, GPP


Gasification, C. Higman, M. van der Burgt, 2007, GPP


Gasification, C. Higman, M. van der Burgt, 2007, GPP


Westinghouse Plasma Gasification Reactor


GAZ TEMİZLEME

  • Katran ve Partiküllerin giderilmesi

  • Kükürtlü bileşiklerin giderilmesi (H2S)

  • Asit gazlarının giderilmesi

  • Ağır metallerin giderilmesi

    • Torbalı filtreler

    • Siklon ayırıcılar

    • Islak yıkayıcılar

    • Elektrostatik Çöktürücüler


Examples of tar-related fouling of process equipment


Tar classificationsystem


The tar dewpoint of the different tar classes in relation to the concentration


Gazlaştırma ile Ne Yapılır?

  • Elektrik Üretimi

    • IGCC – Yüksek verim

    • Doğalgaz yanmasına paralel emisyonlar

  • Sıvı Yakıt Üretimi

    • SASOL : Güney Afrika’ da 1950’ den beri

  • Sentetik Doğal Gaz Üretimi

    • Dakota Gasification Company : A.B.D. 1980’ den beri

  • Kimyasalların Üretimi

    • Eastman Chemicals : A.B.D. 1980’ den beri

  • Amonyak ve Gübre

    • Kütahya Azot Sanayi

      6. Hidrojen Üretimi - Yakıt Pilleri


Elektrik Üretimi: IGCC


PİROLİZ

  • Karbonlu malzemenin oksijensiz ortamda ısıtılarak gaz, sıvı ve katı ürünlere ayrılması işlemidir.

  • Karbonlu malzemenin ısıl parçalanmasıdır.

  • Karbonizasyon

    • Düşük Sıcaklık Karbonizasyonu: 600 0C

    • Orta Sıcaklık Karbonizasyonu: 900 0C

    • Yüksek Sıcaklık Karbonizasyonu: 900 0C’den yüksek

  • Sıvı ve katran çıkışı 300 0C’den başlar 550 – 600 0C’y kadar devam eder.

  • Gaz çıkışı 900 – 1000 0C’ye kadar devam eder.


PİROLİZ

Gaz Ürün:

  • Karbonlu malzemenin yapısındaki bağların kırılması ile oluşur.

    % 2 – 30 (Kuru temel)

  • CO, CO2, H2, CH4, C2H6, C3H8, H2S, NH3

    Sıvı Ürün: Katran veya pirolitik yağlar (% 2 – 35 Kuru temel)

  • Hafif Yağlar: k.n. 220 0C’den düşük (benzen, toluen, ksilen)

  • Orta Yağlar: k.n. 220-375 0C (fenoller, kresoller, pridin, anilin)

  • Yüksek Yağlar: k.n. 375-450 0C (3-4 halkalı aromatikler, heterosiklik)

    Katı Ürün: Karbonca zengin “char” ismi verilen katılar


Pirolize Etkileyen Değişkenler

  • Karbon malzemenin özellikleri

  • Proses Parametreleri

    • Sıcaklık

    • Isıtma hızı

    • Gaz ortamın özellikleri

      İnert gaz (N2)

      Reaktif gaz (H2O, H2)

      Basınç

    • Reaktör Geometrisi

    • Reaktörde Kalma Süresi


Piroliz Teknolojisi

  • Retortlama (Kesikli Reaktörler)

  • Sürekli Reaktörler


50 ton/gün kapasiteli atık piroliz proses akım şeması


Karbonlu Malzemenin Özelliklerinin Termal İşlemlere Etkileri

  • Nem

  • Kül

  • Sabit Karbon ve Elementel Analiz

  • Uçucu Madde

  • Isıl Değer

  • Kül Ergime Sıcaklığı

  • Tane Büyüklüğü

  • Yığın Yoğunluğu

  • Kekleşme Özelliği


Termal İşlemlerinKarşılaştırılması/Değerlendirilmesi

  • Her üç teknolojiye de (Yakma, Gazlaştırma ve Piroliz) ihtiyacımız var.

  • Gazlaştırma ve Piroliz öne çıkan teknolojiler olmakla birlikte, Gazlaştırma ve Piroliz işlemleri sonucunda elde edilen “SynGaz”dan ısı ve elektrik enerjisi üretimi için “Yakma Teknolojilerine” gereksinim var.


Termal İşlemlerinKarşılaştırılması/Değerlendirilmesi

3) Yakma ve Gazlaştırma Teknolojilerinin Karşılaştırılması Gazlaştırma’nın üstünlükleri:

a. Üretilen SynGaz çok amaçlı kullanılabilmektedir.

b. Endüstriyel ölçek H2 üretiminde en ekonomik yöntem:

Yakıt Pilleri

c. Emisyonlar:

- NOx oluşumu yok veya düşük

- SO2 yerine H2S oluşur. H2S giderimi daha kolaydır.

d. IGCC Teknolojisi en gelişmiş Santral Teknolojisidir. En yüksek verim.

e. CO2 tutunması daha ucuz.


Environmental Performance Comparison - Pulverized Coal vs. IGCC

Estimated emissions are based on current industry assumptions regarding a conventional pulverized coal plant with pollution control equipment and a generic IGCC plant.(Sulfur will vary with coal properties.)


Potential to Capture CO2 Economically in the Future


Termal İşlemlerinKarşılaştırılması/Değerlendirilmesi

4) Gazlaştırma-Piroliz Karşılaştırması

a. Yapışkan, kolay kekleşebilen ve kül ergime sıcaklıkları düşük atıklar için piroliz işlemi gazlaştımaya tercih edilebilir.

b. Piroliz işleminde reaktöre mutlaka dışarıdan enerji girdisine (ek bir yakıt yakılmasına) gereksinim vardır.


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • 1 ton/saat kapasiteli Aşağı Akışlı (Down-Draft) Gazlaştırma Reaktörünün tasarımı ve imalatı (2003)

  • “Yenilenebilir Biyokütlelerin ve Katı Atıkların Gazlaştırılması, Gaz Temizleme ve Sürdürülebilir Enerji Üretimi” Projesi TÜBİTAK-TİDEB Proje No: 3040025 (2004-2005)

  • Evsel Katı Atık ve Biyokütle Gazlaştırma Birinci Hattı Kurulumu ve Devreye Alınması

  • EPDK Elektrik Enerjisi Üretim Lisansının Alınması (2006)


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Endüstriyel ve Tehlikeli Atıkların Gazlaştırılarak Bertaraf Edilmesi Projesi

    - T.C. Çevre ve Orman Bak. Lisans Başvurusu

    - 300 ton endüstriyel atık ile ön çalışmalar, biriket formülasyonu

    - Deneme Gazlaştırmaları

    - İşletme lisansını alınması (Temmuz, 2007)


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Gaz temizleme ünitelerinin iyileştirilmesi:

    1250 Nm3/saat temizlenmiş gaz üretimi

  • Atık Ön Hazırlık: Biriketleme Ünitesi kapasite artırımı (7 yeni biriketleme makinesi, her biri

    8 ton/gün üretim kapasiteli)

  • 2. Gazlaştırma Reaktörü ve Gaz Temizleme Ünitesinin tasarımı, imalatı ve devreye alınması: 2500 Nm3/saat temizlenmiş gaz üretimi


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Geçici Atık Depolama sahalarının tamamlanması

  • Kimyasal/Biyolojik Arıtma Çamurları Kurutma ünitesinin devreye alınması

  • 2. TPA Atık Kırma Ünitesi

  • Kimyasal Arıtma Ünitesinin kurulması ve devreye alınması


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Endüstriyel ve Tehlikeli Sıvı Atıkların Susuzlaştırılarak Gazlaştırma Prosesine Kazandırılması Projesi: TÜBİTAK-TEYDEB Proje No: 7090004 (Ekim 2008 – Mart 2009)


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Sentez Gazının Proses Isısı Olarak Değerlendirildiği Yakma Üniteleri Tasarımı ve İmalatları Projesi:

    - Kimyasal/Biyolojik Arıtma Çamurları Kurutma: Yeni Yakma Kamarası tasarımı ve imalatı

    - Evaporasyon ve Seperasyon Ünitesi Kızgın Yağ Kazanı Yakma Kamarası tasarımı ve imalatı

    - Buhar Kazanı Yakma Kamarası tasarımı imalatı

    - Refrakterli, Isı Geri Kazanımlı (Sıcak su ve mahal ısıtma) Yeni Flare tasarım ve imalatı


EKOLOJİK ENERJİ Entegre Atık Yönetimi ve Temiz Enerji Üretim Tesisi

  • Temizlenmiş düşük ısıl değerlikli sentez gazından Jenbacher Gaz Motorunda

    400-500 kW/saat elektrik üretimi.

  • Entegre Tesisin ihtiyacı olan 350 Nm3/saat debilik doğal gaz yerine tesiste üretilen sentez gazının kullanımı.


ATIK DAĞILIMLARI – 2008(SINIFLARA GÖRE)


ATIK DAĞILIMLARI – 2008(SEKTÖREL)


Temizlenmiş Sentez Gazı Özellikleri

% 15 – 20 Karbon Monoksit

% 15 – 20 Hidrojen

% 1 – 3Metan + Etan

% 1 (max.) Oksijen

% 8 – 10Karbon Dioksit

% 40 – 50 Azot

Isıl Değeri: 1000 – 1300 kcal/Nm3


  • Login