Kömür Kullanan Büyük Yakma Tesisleri için met kılavuzu

2. Teknolojik prosesler, taşkömürü ve linyit yakmadaki teknolojiler ve teknik tanımlamalar

2.1.- Taş kömürü ve linyit gibi katı yakıtlar ile yakma süreçlerine genel bakış

2.1.1 Yakma işleminin genel özellikleri

Linyit ve kömür gibi katı yakıtlar kullanılan yakma işlemleri genelde atmosfer basıncında gerçekleşir, katı yakıtın enerjisinin tamamının ısıya dönüşmesi sağlanır ve böylece daha sonra enerji üretimi için buhar üretimi işlemine dönüşür.

Yakma, yakıtın yanıcı elementleriyle oksijenin hızlı bir kimyasal reaksiyonundan ibarettir. Belli başlı iki kimyasal element karbon ve hidrojen olup az miktarda da kükürtönem arzetmektedir.
İyi bir yakmada amaç, yakıtın oksijenle reaksiyonundan kaynaklanan yakıt kayıplarını en aza indirgeyerek, olası en yüksek ısıyı yaratmaktır.
Buhar üretim tesisleri 1908 yılında Rankine tarafından önerilmiş olan ilk termodinamik buhar döngüsünü temel almaktadır ve zamanla karmaşıklığını artıracak değişim ve iyileştirmelere maruz kalmıştır.
Kullanılan kazanlar ise doğal sirkülasyonlu olabileceği gibi tek geçiş oluşumu sirkülasyonlu da olabilirler (Benson kazanları).
Buhar kazanlarını oluşturan parçalar, ekonomizer, buharlaştırıcı, kızdırıcılarve tekrar kızdırıcılardır.
Buhar türbünü, kazandan gelen yüksek basınçlı buharın genleşmesiyle oluşan, mekanik enerjiyi sağlamak için buharın kalorifik değerinden yararlanan döner bir makinadır.
Yoğuşturucu (kondense sistemi) soğutmaya olanak sağlar ve türbünden gelen alçak basınçlı çürük buharın yoğunlaştırılmasını kolaylaştırır.
Termik santrallerin soğutma sistemi, su alımının ve nihai deşarjın (nehir, göl ya da deniz olmasına göre farklılık gösterir) sebep olduğu çevresel etkiye göre açık ya da kapalı döngü şeklinde faaliyet gösterebilir. (Endüstriyel Soğutma Sistemleri BREF’ine bakınız).
Kullanılan katı yakıt, uygulanacak yakma teknolojisini ve kirliliği azaltmak için gereken teknolojileri belirler.
Enerji üretiminde önemli sayıdaki yardımcı tesislerinin de çevresel etkisi göz önünde bulundurulmalıdır.

Boiler:Buhar kazanı FGD plant:BGD (Bacagazı desülfürizasyon) tesisi ESP: Elektrostatik filtre Height:Yükseklik Steam turbine:Buhar türbini

Şema 2.1: Linyit yakıtlı ve ıslak soğutma kuleli büyük yakma tesisi

2.1.2 Linyit ve kömür gibi katı yakıt kullanılan farklı yöntemler

Katı yakıt kullanılan büyük yakma tesislerinde, aşağıdaki tabloda belirtilen şekilde farklı teknikler kullanılmıştır:

Teknikler	Aktivasyon sistemi
Pülverize katı yakıt yakan konvansiyonel kazanlar	Kuru dipküllü ve cüruflu
	Kazan altı ergimiş cürufu
Izgara	Izgara ateşleme
Akışkan yataklı kazan	AFBC- Atmosferik basınçlı akışkan yataklı kazan
	PFBC –Basınçlı akışkan yataklı kazan

Aşağıdaki bölümlerde, linyit ve kömür gibi katı yakıtların kullanıldığı farklı endüstriyel işlemler özet halinde belirtilmektedir.

2.1.2.1 Pülverize edilmiş katı yakıtın yakılması
Katı yakıt kullanılan bu tür sistemlerde, katı yakıt yanma odasına gönderilmeden önce değirmenlerde toz haline getirilir. Oluşan cüruf tipine göre ikiye ayrılır :
• Kuru dip cüruf fırını: Buharlaştırıcı veya yanma odalarının duvarlarına yakın yerde küllerin ergime sıcaklığının çok altındaki ısı derecelerinde çalışır.
Bu işlemde yaklaşık olarak küllerin %10-20’si cüruf olarak dışarı atılır. Uçucu kül,baca gazıyla taşınır ve toz tutucu sistemlerde toplanır.
• Kazanaltı ergimiş cüruflu kazanlar: Kül ergime sıcaklığı üzerindeki sıcaklıklarda çalışan sistemlerdir. Bu sistem uçucu küllerin kazana geri dönüşüne izin verir.
Kazanlar, kimyasal korozyonu ve küllerin boru yüzeylerine yapışarak ısı transferini engellemesini önlemek için yüzeyleri özel seramikten bir malzemeyle kaplanırlar. Yanmamış karbon muhteviyatı yüksek olan uçucu küller ve cüruf, enerji verimliliğini arttırmak amacıyla yanma odasınageri verilebilir. Not: Boyalı tümce tamamen çıkarılabilir. BREF’te arama yaptım buna karşılık gelen bir ifadeye rastlamadım. Ama bu konuyla iİlgili EPA’nın bir makalesinde “yanmamış karbon muhteviyatı fazla olan iri küllerin yakma ızgarasının üstünden verildiği ifade edilmektedir. Aşağıda link verilmiştir.

http://www.epa.gov/osw////nonhaz/define/pdfs/ash-recirculation-cbo.pdf

2.1.2.2 Izgaralı yakmasistemi

Izgaralı yakmada yakıtın boyutu, ızgara sistemine uygun olmalıdır. Eğer yakıt partikülleri fazlasıyla küçükse, ızgaralardan aşağı düşecek ve yanmayacaklardır. Buna rağmen, eğer fazlasıyla büyük iseler, ızgaradan ayrıldıklarında bile tam olarak yanmamış olacaklardır. Izgaralar sabit veya hareketli olabilir.

Bu sistemde hava, katı yakıt arasından geçer. Aşırı oksijenle tam olarak yanması gereken yanma odasında, sabit bir yakıt rezerviyle çalışırlar.

Coal hopper: Kömür haznesi Travelling grate: gezici ızgara Gate: Kapı Primary air: Birincil hava Secondary air: ikincil hava Stow: Soba Ash pit: Kül deposu

Şekil 2.2: Kömürlü taşınır ızgarada yakma

2.1.2.3 Akışkan yataklı yakma sistemleri

Yatak partikülleri, anlık yakıt da (yatak malzemesinin %1’i) dahil olmak üzere kül ve abzorbanlar, yakıt yakmakta kullanılan yanma odası içerisinde yükselecek şekilde bir hava akımı verilerek sıvılaştırılırlar.
Yakıt(yatak malzemesinin %1),toz ve absorbandan oluşan yatak partikülleri yakıtı yakmak için kullanılan havanın yanma odasından geçirilmesiyle akışkanlaştırılır.
Akışkan yataklı yakma tesisleri iki türdür: atmosferik basınçlı (AFBC) ve yüksek basınçlı (PFBC), bunlardan genelde birincisi daha yaygındır. Her iki tip de kendi aralarında yine ikiye ayrılır: kabarcıklı akışkan yataklılar ve dolaşımlı akışkan yataklılar. Her ikisinde de genelde yüksek kül içerikli katı yakıtlar kullanılır.
Bunların her birinin çevresel avantajları ve detaylı tanımları 2.5 Bölümü’nde anlatılmaktadır.