Eşleştirme Projesi tr 08 ib en 03

5.1Yakıt tüketimini düşürme ve ısıl/enerjik optimizasyon

Bu Bölümdeki bilgilerin doğru yorumlanması için, REF BREF dokümanının sadece rafineri tesisi dahilinde üretilen yakıtları ele aldığının açıklığa kavuşturulması gerekir. Bu doğrultuda, ticari yakıtlarla (doğal gaz, fuel oil, vb.) ilgili emisyon düzeyleri, tüketim verileri, ortamlar arası etkiler, gibi bilgiler Büyük Yanma Tesisleri ile ilgili MET Referans Dökümanı (LCP BREF) içeriğinde bulunabilir. Ayrıca, enerji verimliliği için uygulanabilecek teknikler Enerji Verimliliği ile ilgili MET Referans Dökümanı (ENE BREF) dahilinde genel konu olarak ele alınmıştır.

Enerji tüketimini azaltmak için alınan tüm tedbirler, CO₂ de dahil olmak üzere havaya salınan emisyonların azalması sonucunu doğuracaktır. MET saptanmasında dikkate alınması gereken teknikler arasında yanmayı iyileştirecek çalışmaların uygulanması (gaz türbinleri, kojenerasyon, ekspander, iyileştirilmiş ısı entegrasyonu) ve daha temiz yanan yakıtlara geçiş yapılması, enerji optimizasyonu için uygulanabilecek örneklerden bazılarıdır. Emisyonları azaltmak için boru sonu tekniklerinin uygulanması sonucunda ortamlar arası etkiler oluşacaktır çünkü daha yüksek enerji tüketimi ve CO₂’nin artışını beraberinde getirecektir.

Enerji verimliliğindeki artışların hava emisyonlarının azaltılmasında doğrudan etkisi, atık su ve atık üretiminde ise dolaylı etkisi bulunmaktadır. Yakıt tüketiminin düşürülmesi ya da enerji tasarrufunun artırılması, rafinerinin gaz stoğunun rafinerideki tüm kullanım için yeterli olması olasılığını artırmaktadır. Enerji tüketiminin düşürülmesi ya da enerji verimliliğinin artırılması, aynı zamanda toplam işletme maaliyetinin azalmasına yol açacaktır.

Rafineride kullanılan yönetim sistemine enerji yönetimi de dahil edilebilir. Enerji sistemlerinin tasarım ve yönetiminin optimizasyonu, proseslerde ve yardımcı birimlerdeki değişken yakıt üretimi ve tüketiminin en düşük ekonomik maliyet ve çevresel etki yaratacak şekilde uyumu (harmonizasyonu) üzerinde odaklanmıştır. ISO 14000 sistemler serisi ya da enerji yönetim sistemlerini konu alan EMAS ve EN 16001 standartları, ilke olarak, tatmin edici bir enerji yönetim sisteminin geliştirilmesi için yeterli bir çerçeve sunmaktadır. Enerji tüketim verilerinin yetkili makamlara bildirilmesi, enerji denetimleri, sıralama/karşılaştırma (benchmarking) faaliyetleri ya da enerji tüketiminin azaltılması ile ilgili yatırım planlaması gibi bazı faaliyetler, sürekli iyileştirmenin sağlanması bakımından iyi uygulama sayılmaktadır. Yakıt üretimi ve tüketimi ile ilgili uyarlanabilecek bir diğer tedbir ise rafinerinin enerji yoğunluğunu iyileştirmektir. Solomon enerji verimliliği indisi, belirli enerji tüketimi ve enerji tüketimini besleme stoğu ile bağdaştıran indis gibi, rafineri enerji verimliliğinin değerlendirmesini sağlayan birçok metodoloji bulunmaktadır.

Tasarım teknikleri: Isı entegrasyonunun optimizasyonu, bilgisayar denetimli yanma ile birlikte iyileştirilmiş ocak verimliliğinin uygulanması, uyarlanabilecek bazı genel tedbirlerdir. Isı entegrasyonu ve geri kazanım tekniklerinin uygulanması, doğrudan CO₂, NO_x, partikülat ve SO₂ emisyonlarının azalması sonucunu doğurur (bakınız: REF BREF, Bölüm 3.10). Ayrıca, yakıt tüketiminin azalması sayesinde maliyetten tasarruf sağlanmış olur. Bununla beraber, prosesler arası ısı değişimi, bir prosesden diğerine güvenliği etkileyebilecek düzensizliklerin aktarımına işaret etmektedir; bu nedenle istikrar denetim sistemlerinin kullanımı gerekebilir. Diğer tasarım teknikleri şunlardır:

• 
  Isıtıcılara atık ısı kazanlarının kurulumu.
  
• 
  Ekspander ve güç geri kazanım tesisatının kurulumu (örneğin SKK birimleri)
  
• 
  Soğuk akımların proseslerden çıkan sıcak ürün akımları tarafından doğrudan ön-ısıtımının yapıldığı genişletilmiş ısı değişim alanları.
  
• 
  Yarı-mamül ürünlerin soğutma ya da depolama yapılmadan doğrudan prosese beslenmesi.
  
• 
  Buhar ve rafineri gaz sistemlerinin dengelenmesi.
  

Proses denetimi ve idamesi ile ilgili teknikler: Buhar tüketiminin azaltılması gibi teknikler genel enerji tüketimini düşürür, kondensat oluşumunu minimuma indirir ve atık su üretimi üzerinde olumlu etki yaratır. Buhar üretiminde kullanılan enerjinin azaltılması, enerji ihtiyacının azalmasına ve bu nedenle de havaya salınan emisyonlarda azalmaya neden olacaktır. Uygulanabilecek proses denetimi ve idamesi teknikleri ile ilgili bilgiler REF BREF dökümanının Bölüm 4.10.1.2.2 kısmında verilmiştir.

Enerji üretimi için uygulanabilecek teknikler şunlardır:

a) Ocak ve kazanlar için uygulanabilir teknikler: Ocak ve kazanlar bakımından birincil tekniklerin uygulaması enerji tüketiminin ve ısı ya da buhar üretimi gerektiren proseslerden kaynaklanan emisyonların azalmasına yol açacaktır. Bu tekniklerin uygulanması aynı zamanda CO, NO_x, SO_x ve partikülat emisyonlarını azaltacaktır. Düşük NO_x uygulaması, baca gazı kükürtsüzleştirmesi ve bunun gibi hava kirleticilerini azaltacak diğer tedbirler bu bölüm içinde daha sonra açıklanacaktır. Genel birincil teknikler aşağıda özetlenmiştir (ayrıca bakınız: LCP BREF):

• 
  Ocak verimliliğini önemli oranda artırmak için yanma havası ön-ısıtıcılarının kurulumu.
  
• 
  İşletme değişkenlerinin ileri seviye denetimi sayesinde ocak faaliyetlerinin, ve neticesinde yanma verimliliğinin optimizasyonu.
  
• 
  İyi denetim sistemleri kullanımı sonucunda yüksek termal verimliliğe sahip ısıtıcı ve boyler tasarımlarının elde edilmesi.
  
• 
  Egzoz gazından kaynaklanan ısı kayıplarının minimuma indirilmesi.
  
• 
  Yanma optimizasyonu amacıyla baca gazlarının sıcaklık ve O₂ yoğunluğunun sürekli izlenmesi.
  
• 
  Yüksek boyler basıncının sağlanması.
  
• 
  Boyleree yüklenen yakıtın ön-ısıtımı.
  
• 
  Boylere beslenen suyun buhar kullanılarak ön-ısıtımı.
  
• 
  Egzoz gazının yüzeyler üzerinde yoğuşmasının önlenmesi.
  
• 
  Yüksek verimli pompalar, havalandırma deliklerigibi ihtiyaçların azaltılması.
  
• 
  Yanma şartlarının optimizasyonu.
  
• 
  CO emisyonlarının denetlenmesi için teknikler (faaliyet denetiminin iyi yapılması, ikincil ısıtma amaçlı sıvı yakıtın sürekli bir şekilde sevkiyatı, egzoz gazlarının iyi karıştırılması, katalitik ikincil yanma).
  
• 
  Normal online ısıtıcı sıcak borularından kazantaşının temizlenmesi ve sıcak conveksiyon temizliği (kuru işlem).
  
• 
  Sıvı yakıt ya da karışık yakıt kullanımında ısıtma yüzeyinin normal temizliği (kurum üfleme).
  
• 
  Proses borularının oksidasyona karşı korunması ve kazantaşı birikiminin önlenmesi için seramik kaplama.
  
• 
  Radyan ısı iletiminin iyileştirilmesi için yüksek yayıcılığa sahip refrakterlerin kullanımı.
  

b) Gaz türbinleri için uygulanabilecek teknikler: Gaz türbinleri bakımından verimliliği artırmak ve NO_x, SO_x, CO ile havaya salınan partikülat emisyonlarını azaltmak için aşağıda gösterilen teknikler uygulanabilir:

• 
  Buhar enjeksiyonu.
  

• 
  Egzoz gazını yanma havası olarak kullanan gaz türbinleri.
  
• 
  Buharın elektrik enerjisine optimizasyonlu olarak dönüştürülmesi (buhar türbininde mümkün olan en yüksek basınç farkı, buharın yüksek sıcaklık ve basınç ile üretimi, buharın birden fazla tekrar ısıtımı).
  
• 
  Kuru türde düşük-NO_xbörnerleri gibi diğer birincil teknikler.
  
• 
  Türbin tasarımlarının optimizasyonu vasıtasıyla (örnek olarak) yüksek verimli türbin kullanımı, karşı basınç türbinlerindeki buhar çıkış basıncının teknik bakımdan mümkün olduğu kadar azaltılması.
  

Buhar enjeksiyonu CO ve hidrokarbon emisyonlarının genellikle daha yüksek olmasına neden olur. Buhar, eğer rafineride mevcut değilse üretilmelidir.

c) Kojenerasyon Tesisleri: Rafineri ve diğer elektrik jeneratörlerinin (DEJ) birleştirilmesi durumunda, kojenerasyon tesisi kavramının uygulanması ile enerji tüketimi ve CO₂ emisyonları azaltılmış olacaktır. DEJ’de yakıt tüketimi ve ilişkili diğer tüm emisyonlar azalacaktır fakat rafineride yakıt tüketimi ve emisyonlarda artış olabilir. Kendi buharını ve elektriğini üreten (DEJ’den ithal etmeyen) rafinerilerde kojenerasyonun faydası olabilir; yakıt kullanımı ve ilişkili emisyonlar azaltılmış olur. Buhar ve elektrik kojenerasyon kavramı aynı zamanda sıvı rafineri yakıtı yakan börnerler için de (örnek olarak) kullanılabilir. Yüksek basınçlı buhar üretmek ve basıncı bir ekspander ya da turbo jenerator vasıtasıyla azaltmak üzere tasarlanabilirler. Ekonomizör kullanımı ve hava-yakıt denetiminin optimizasyonu, kojenerasyon tesislerinde uygulanabilecek diğer tekniklerdir.

d) Ağır yağların ve kokun gazlaştırılması (gasification): Kombine Çevrimli Entegre Gazlaştırma (KÇEG), elektrik, hidrojen ve buhar sağlayabilen yüksek entegrasyonlu ve verimli bir prosesdir. Ayrıca ilke olarak ağır kalıntılar ve besleme stokları, hatta rafineri atıksuları için kabul edilebilir bir çıkış yolu sunmaktadır. Sıcak gaz temizleme sistemleri, sistem verimliliğini artırmak ve sistem maliyetini düşürmek potansiyeline sahiptir. Bu tekniğin amacı, çeşitli düşük sınıf yakıt türlerini kullanarak mümkün olan en verimli dönüşümle buhar, hidrojen (isteğe bağlı) ve elektrik enerjisi üretmektir. KÇEG’den salınan emisyonlarda konvansiyonel elektrik ve buhar santrallerine göre önemli bir düşüş görülmektedir. Rafineri egzozlarındaki SO₂ yoğunluğu %80 azalmıştır fakat CO₂ emisyonları artmıştır. Bu teknik, ham maddeden hidro-arıtma vasıtasıyla kükürtün giderilmesi yaklaşımına bir alternatif olarak görülebilir (REF BREF, Bölüm 4.10.2.3). Normal rafineri faaliyetleri sırasında KÇEG tesisindeki gasifier (gaz haline dönüştürücü) tesisatı hemen her türlü rafineri kalıntısını (atmosferik kalıntılar, vakum kalıntıları, ya da termal katran gibi) ısı ve elektriğe çevirebilmektedir. Bu ham maddelerin içeriğinde yüksek oranda kükürt bulunabilir. Bazı durumlarda üretilen düşük ısıldeğere sahip gazın yakılmasında sorunlar oluşabilir. Üretilen atık su normal olarak rafinerinin mevcut atık su arıtma tesisine gönderilir. Bu atık su önemli oranda V, Cr ya da Ni ve PAH (polisiklik aromatik hidrokarbonlar) gibi metaller içerebilir. REF BREF, Bölüm 2.10’de daha fazla bilgi bulunmaktadır.

MET 1: Enerji verimliliğinin iyileştirilmesi

Enerjinin daha verimli kullanılması konusundaki mevcut en iyi teknik(MET), aşağıda gösterilen teknikler uygun bir bileşiminin kullanılmasıdır:

Teknik	Tanım
1. Tasarım teknikleri
a. Pinch analizi	Proseslerin enerji tüketimini minimuma indirmek amacıyla termodinamik hedeflerin sistematik olarak hesaplanmasını temel alan metodolojidir. Toplam sistem tasarımının değerlendirilmesinde kullanılan bir araçdır.
b. Isı entegrasyonu	Proses sistemlerindeki ısı entegrasyonu, çeşitli prosesler tarafından ihtiyaç duyulan ısının önemli bir oranının, ısıtılması gereken akımlar ile soğutulması gereken akımlar arasında ısı takası (heat exchange) yöntemiyle gerçekleşmesini sağlar.
c. Isı ve güç geri kazanımı	Enerji geri kazanımı araçlarının kullanımı. Örneğin: Atık ısı kazanları FCC ünitesindeki enerji/genişletici geri kazanımı Atık ısının bölgesel ısıtmada kullanımı
2. Proses denetim ve idame teknikleri
a. Proses optimizasyonu	İşlenen her bir ham madde tonu için yakıt tüketimini düşürmeyi hedefleyen otomasyon altında denetimli yanma; ocak verimliliğini iyileştirmek için çoğu zaman ısı entegrasyonu ile beraber kullanılır.
b. Buhar tüketiminin yönetimi ve düşürülmesi	Buhar tüketimini düşürmek ve buhar kullanımını optimize etmek amacıyla boşaltma vana sistemlerinde sistematik olarak eşleme (mapping) yapılmasıdır.
c. Enerji benchmarkı kullanımı	En iyi uygulamaların öğrenilmesiyle, derecelendirme ve benchmark aktivitelerine daimi ilerlemenin sağlanması amacıyla katılım
3. Enerji verimli üretim teknikleri
a. Birleştirilmiş ısı ve güç kullanımı	Aynı yakıttan sağlanan ısının (örnek buhar) ve elektrik gücünün kojenerasyon sisteminin tasarlanması
b. Birleştirilmiş entegre gazifikasyon çevrimi (IGCC)	Farklı yakıt tiplerinden yüksek çevrim verimi ile buhar, hidrojen (isteğe bağlı) ve elektrik gücü üretmesi amaçlanan teknik

Bu MET sonuç bildirgesi Bölüm 4.10.1’de verilen referans BREF’te verilen bilgiyi esas almaktadır.