1 / 76

ATIKTAN ENERJİYE Yakma, Piroliz ve Gazlaştırma Uygulamaları

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.

kiona
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 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 okutan@itu.edu.tr

  2. 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

  3. 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

  4. 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)

  5. 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

  6. 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)

  7. AVRUPA BİRLİĞİ 6. ve 7. ÇERÇEVE PROGRAMLARI “Atıklan Değerlendirilmesi ve Enerji Elde Edilmesi” öncelikli konular arasında kabul edilmiştir.

  8. 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

  9. 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

  10. ATIKLAR • Evsel Katı Atıklar • Kanalizasyon Çamurları • Biyokütle • Endüstriyel Atıklar • Tehlikeli Atıklar • Tıbbi Atıklar • Atık Pil ve Akümülatörler • Elektronik Atıklar

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 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

  15. Atık Bertaraf Teknikleri • Gömme (Deponil Alanı) • Yakma (Incineration) • Gazlaştırma (Gasification) • Piroliz (Pyrolysis)

  16. Termal İşlemler Yakma: Oksijen Fazlalığı Gazlaştırma: Oksijen Eksikliği Piroliz: Oksijen Yokluğu (Havasız Ortam)

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. İZAYDAŞ Tesis Akım Şeması

  24. www.envirotherm.de

  25. Çimento Fabrikalarında Atık Yakılması

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

  27. Gazlaştırma Prosesi Kademeleri • Kurutma • Uçucuların çıkışı • Gazlaştırma • Yanma • Kül

  28. Temel Reaksiyonlar

  29. 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

  30. Gazlaştırma Teknolojisinin 4 Temel İşlemi • Ön Hazırlık – Besleme • Sentetik Gaz Üretmek – Gazlaştırma • Gaz Temizleme • Enerji veya Kimyasal Madde Üretmek

  31. 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

  32. Updraft Gasifier Downdraft Gasifier

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

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

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

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

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

  38. Westinghouse Plasma Gasification Reactor

  39. GAZ TEMİZLEME • Katran ve Partiküllerin giderilmesi • Kükürtlü bileşiklerin giderilmesi (H2S) • Asit gazlarının giderilmesi • Ağır metallerin giderilmesi • Torbalı filtreler • Siklon ayırıcılar • Islak yıkayıcılar • Elektrostatik Çöktürücüler

  40. Examples of tar-related fouling of process equipment

  41. Tar classificationsystem

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

  43. 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

  44. Elektrik Üretimi: IGCC

  45. 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.

  46. 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

  47. 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

  48. Piroliz Teknolojisi • Retortlama (Kesikli Reaktörler) • Sürekli Reaktörler

More Related