Bir Örnek : Yakma Kazanları ve Verimi
Kağıt Sanayiinde Akışkan Yataklı Yakma Tesisleri
Bu akışkan yataklı yakma tesisleri uygulamasındaki amaç, kağıt sanayiinde oluşan her türlü artıkların yakılmasını, bu sırada içerdiği enerjinin değerlendirilme-sini, ve emisyon sınır değerlerine uyulmasını sağlamaktır.
- Üretim sırasında oluşan artıkların bertarafı ve aynı zamanda buhar elde edilmesi
- Birincil enerjiden tasarruf
- Sıkı olan emisyon sınır değerlerine uyumu sağlamak
Bu tesisde ağaç kabuğu, hurda kağıt ve üretim artıkları yakılmaktadır.
Atıklar
Ağaç Kabuğu
Ağaç kabuğunun asıl bileşeninde seluloz, hemiseluloz, lignin ve az miktarda da reçine, balmumu ve kül bulunmaktadır. Kül miktarı %2-5 arasındadır. Toprak, kum ve taş gibi balast maddelerin depolandıkları yerlerde ve taşınmaları sırasında bulaşması halinde bu oran artmaktadır.
Ağaç kabuğunun ısıl değerinin odun türüne ve içerdiği rutubete göre değiştiği bilinmektedir.
Reject (Kusurlu, Iskarta Mal)
Özellikle hurda kağıtların geri kazanılması sırasında ıskarta kısımlar oluşmakta ve atılması gerekmektedir.Bunun bileşimi çeşitli oranlarda olabilmektedir.Çizelge 1 'de reject'in özellikleri görülmektedir.
Çizelge 1 : Reject'in özellikleri
-----------------------------------------------------
H2O % ağır. 50 - 85
Yanan kükürt % ağır. 0,06 - 0,08
Toplam kükürt % ağır. 1,0
Klor % ağır. 1 - 3
Kül
% ağır. 10Isıl değeri MJ/kg 16 - 19
-----------------------------------------------------
Deinking Çamuru
Deinking aslında içinde baskı boyası bulunan eski kağıtların temizlenmesi için uygulanan bir prosestir. Kullanılmış kağıtlardaki boya maddesi miktarı % 0,5-2 arasındadır. Bir ton hazırlanmış ürün başına 50 - 100 kg Deinking çamuru oluşmaktadır. Bu çamurun bileşimi Çizelge 2 de verilmiştir.
Çizelge 2 : Kuru Deinking çamurunun metal içeriği
----------------------------------------------------
Cu mg/kg 250 - 400
Mn mg/kg 200 - 300
Mo mg/kg 10 - 50
Ni mg/kg 10 - 100
Co mg/kg iz miktarda
Pb mg/kg 100 - 300
----------------------------------------------------
Selüloz Üretimi Kostik Artığı
Pişirme ve selüloz yıkama sırasında kostik atıkları oluşmaktadır.
Bu atıklar yoğunlaştırılıp, yakılabilir. Kostiğin bileşimi ve özelliği çözelti yöntemlerine göre değişmektedir. Bu özellikler Çizelge 3' de verilmiştir.
Çizelg
e 3 : Selüloz kostiğinin bileşimiKostik Magnefit Magnezyum- Kalsiyum-
bisülfit bisülfit
-----------------------------------------------------------------------
C % 38,0 43,7 44,0
H % 4,9 5,0 4,6
S % 10,0 5,1 5,3
Mg % 5,5 3,0 -
Ca % - - 5,0
N,O,kalıntı % 41,6 43,2 41,1
Hu KJ/kg 14600 16000 17000
-----------------------------------------------------------
Akışkan Yataklı Yakma Tesisinde Yakılması İçin İstenen Koşullar
Aslında yukarda sözü edilen atıkların akışkan yataklı yakma tesislerinde yakılması buhar ve sıcak su üretilmesi mümkündür. Ayrıca bu yolla elektrik enerjisi elde edilmektedir.
Isıl Değeri
Yakıtların ısıl değerine bağımlı olarak teorik yanma sıcaklıkları farklı farklıdır. Yakıtlar yanabilirliklerini ısıl değerlerine göre çok güzel ifade etmek de mümkündür.
Akışkan yatakta yanmanın olması için 750-950
0 C 'ye ihtiyaç vardır. Düşük sıcaklıklarda yanma iyi olmamakta ve CO miktarı artmaktadır. Yüksek sıcaklıklar da ise küllerin erimesi ve kazanı sarması söz konusudur.
Eğer yakıtların ısıl değerleri kendi kendine yanmayı sağlayacak düzeyde ve yeterlilikde değilse o zaman ilave yakıt kullanmak gerekmektedir. Bu durum özellikle arıtma çamurlarının katı madde içeriğinin %30-35 civarında olması halinde söz konusudur. Bu ise yanma havasının ön ısıtılması veya yakıtın ilave edlmesi ile mümkündür.
Eğer atıkların ısıl değeri çok yüksek ise ve yanma odası için müsaade edilen sıcaklık değerlerinin geçmesi, aşması söz konusu ise, o zaman akışkan yataklar-daki bu fazla ısı enerjisinin uzaklaştırılması gerekmektedir. Bu da dalgıç eşanjörlerin, ısı dönüşüm yüzeylerinin kullanılması ile mümkün olur. Diğer bir yöntem de duman gazlarının resirkulasyonu ile yanıcak artıkların entalpis
ini yükseltmekdir. Çeşitli yakıtların ısıl değerlerine bağımlı olarak hava gereksinimleri de değişmektedir.
Dane Büyüklüğü
Yakıtların maksimum dane büyüklüğü 50 mm civarındadır. Ağaç kabuğu kömür ve arıtma çamuru gibi artıklar besleme ağzından akışkan yatağa boşaltılmaktadır.
Kostik gibi sıvı yakıtlar ise yanma odasna püskürtülerek verilmektedir. Akışkan yatağa gelmeden bu tür atıkların yanması sağlanmaktadır.
Kısmi Yük Davranışı
Akışkan yataklı kazanlarda yakmanın kısmı yüklenmesi akışkan yatak havasının ve asgari yanma sıcaklığının ayarlanması ile mümkündür.
Bu şekilde %50-100 ayarlama sahası oluşmaktadır. Eğer bu da yetmezse o zaman bölmeli akışkan yataklar yapmakta yarar vardır, ihtiyaç fazlası kapatılır.
Emisyonları
Akışkan yataklı yakma tesislerinin en büyük avantajı kireç veya dolomit vererek zararlı maddelerin bağlanması olanağının olmasıdır. Kükürtdioksit ve flor gazı bu şekilde bağlanmaktadır.
Bu sırada klor bağlanması az olmaktadır. Çünkü klor bağlanması genelde düşük sıcaklarda gerçekleşmek
tedir.
Yakıtın ısıl değerine ve kükürt miktarına bağlı olarak dumanda oluşabilecek kükürtdioksit miktarı, %90 kükürt arıtılmasına göre değişmektedir. Konvensiyonel yakma tesislerine göre yakma sıcaklıkları düşük olduğundan NO
X emisyonları düşüktür. Bir çok yakıt için bu değer 200 ile 400mg/Nm3 arasıdadır.
Bazı İşletme Sonuçları
Aşağıdaki Çizelge 4 'de Avusturya'da kurulu, çalışan iki kazan tesisinin işletme sonuçları görülmektedir.
Bu kazanlarda her türlü katı yakıt yakılmaktadır. Evsel çöplerden üretilen çöpyakıt, biriketlenmiş linyit, ağaç kabuğu (kağıt sanayii artığı olarak), kağıt sanayii arıtma çamurları v.b. gibi maddeler yakılmaktadır.
Çizelge 4 : İki akışkan yataklı kazanın işletme verileri
------------------------------------------------------------------
Tesisin adı : W.Hamburger Leykam-Mürztaler
------------------------------------------------------------------
Buhar ton/h 70 16
bar a 62 42
oC 500 450
------------------------------------------------------------------
Yakıt DDR Linyit Ağaç kabuğu,Deinking
biriketi çamuru, Linyit
Çöpyakıt
------------------------------------------------------------------
Isıl değeri MJ/kg 14 - 19 5 - 12
Yanma oranı % 99,5 99,5
Randıman % 89 81 - 83
-----------------------------------------------------------------
işletmeye alınış
tarihi Nisan 1984 Aralık 1985
-----------------------------------------------------------------
Bu kazan kağıt fabrikasının buhar ihtiyacını tamamen karşılamaktadır. Mevcut fuel oil kazanları ise yedek kazan olarak durmaktadır.
Kaynaklar:
Erdin, E. (1998) : Katı Atıklar Ders Notları. DEÜ. İzmir. 1200 Sayfa.