baca gazi aritma teknolojİlerİ(mevcut en İyİ … · baca gazı arıtma teknolojileri ( mevcut...

BACA GAZI ARITMA TEKNOLOJİLERİ(MEVCUT

EN İYİ TEKNOLOJİLER)Prof.Dr. Kadir ALP

İTÜ Çevre Müh. Böl.

[email protected]

1. Giriş

2. Kentsel katı atıkların yakılması

3. Kentsel katı atık yakma emisyonları

4. Kentsel katı atık yakma tesisleri emisyonlarının kontrolü

5. Yeni gelişmeler

6. Sonuçlar

Baca Gazı Arıtma Teknolojileri ( Mevcut En İyi Teknolojiler)Dr. Kadir ALP

06.11.2017

Sunum Programı

• Kentsel katı atıkların(KKA) yönetimi, azaltım çabaları, yeniden kullanım ve geri kazanım uygulamalarına yönelik ciddi gayretlere rağmen modern toplumların en büyük problemlerinden birini oluşturmaktadır.

• Günümüzde KKA’ın, Atıktan Enerji Üretimi(Waste to Energy,WtE) uygulamaları kapsamında yakılması(incineration) gelişmiş ülkeler için en önemli yönetim alternatiflerden birisi konumundadır.

• Gelişmiş ülkelerde KKA yakma tesislerinden enerji geri kazanımı teknolojileri uzunca bir zamandan beri olgunlaştırılmıştır. Ciddi miktarlarda oluşan hava kirleticilerin kontrolü için çok kısıtlayıcı olarak oluşturulmuş emisyon limitlerinin sağlanması sofistike kontrol ekipmanları sayesinde mümkün olabilmektedir.


06.11.2017

K. Giriş


06.11.2017

Avrupa Birliği Düzenlemeleri

Landfill Directive(1999/31/EC)

• KKA’ın biyolojik ayrıştırılabilir kısımlarının düzenli depolamaya gönderilmesinin azaltılması hedefleri*(1995 yılına göre);

• 2006 da % 75’e azaltımı

• 2009’da % 50’e azaltımı

• 2016’da %35’e azaltımı

1995’de KKA’ın %80’den fazlasının düzenli depolamaya gönderildiği üye ülkelerde 4 yıllık uzatma muhtemeldir.

• Landfill Direktifinde değişim

• Üye ülkeler 2030 yılında üretilen KKA’nınlandfile gönderilen kısmının %10’a düşürülmesi için gerekli tedbirleri almak zorundadırlar.

• Estonya, Yunanistan, Hırvatistan, Malta, Romanya ve Slovakya için ilave 5 yıl verilecektir.Bu ülkeler 2030’da %20 hedefini sağlamalıdırlar.

2015 de önerilen «circulareconomy» paketine göre

• Günümüzde dünya ölçeğinde 2200 ‘den fazla «Atıktan Enerji Üretimi(WtE)» tesisi faaliyettedir.

• Bu tesislerin kapasitesi 300 milyon ton atık/yıl’dır.

• 2011-2015 yılları arasında 80 milyon ton atık/yıl kapasiteli toplam 280 WtEtesisi faaliyete geçirilmiştir.

• 2025 yılına kadar kapasiteleri 170 milyon ton atık/yıl olacak 600 yeni WtEtesisinin yapımının gerçekleştirileceği tahmin edilmektedir.

• Kaynak:https://www.ecoprog.com/publikationen/abfallwirtschaft/waste-to-energy.htm


06.11.2017

Atıktan Enerji Üretimi Tesislerinin Gelişimi


06.11.2017

Kişi Başı Milli Gelir ve KKA Üretimi


06.11.2017

WtE Teknolojileri

Kısmi miktarda havaFazla havaHava yok

Yetersiz Hava Fazla hava

KKA + Hava miktarını arttırma

Piroliz Yakma Gazlaştırma

Ürünler:

Gaz-

Katı-

Sıvı-

Yakma için stokiyometrik hava

ihtiyacı

CO2, H2O, O2, N2,

Cürüf, kül

H2, CO, CO2,CH4 H2O, N2

Cüruf, kül

H2, CO, Hidrok., H2O, N2

kül, kömür

Piroliz yağı ve H2O


06.11.2017

Bir Izgaralı WtE Tesisi ve Atık Miktarları


06.11.2017

Akışkan yataklı WtE Atık Miktarları

Kirleticiler

Partiküller

Asit gazlar:SO2,HCl,HF

Azot oksitler:NOx(NO+NO2)

Karbon monoksit(CO) ve Karbon dioksit(CO2)

Organik Karbonlu Bileşikler

Civa(Hg)

Diğer Ağır metaller:

Cd ve Tl ,

Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V

Dioksin ve Furanlar


06.11.2017

WtE Tesisleri Hava Kirletici Parametreleri


06.11.2017

KKA Yakma Tesisleri İçin Genel Kütle Dengesi

KKA (1 ton)

Hava (4000-4500 Nm3)

Kimyasal reaktanlar

KKA yakma prosesi

Enerji geri kazanımı

(400-700 kWh elektrik)

Gaz emisyonlar

4500-6000 Nm3

Hava kirliliği kontrol kalıntıları

(∼30 kg)Dip Külü

(∼300kg)Sıvı artıklar


06.11.2017

KKA Yakma Tesisleri(KKAYT) Baca Gazlarındaki Bazı Kirleticilerin Emisyonları

KKA

(1 ton)KKAYT

11-19 gr toz

40-50 gr SO2

800-900 gr NOx

30-40 gr HCl

5-40 mg Hg

Kirletici Arıtılmamış

Atıkgazdaki Kirletici

Konsantrasyonları,

(mg/Nm3)

Arıtılmış atıkgazda

kabul edilebilir

maksimum

kons.lar,(mg/Nm3)

Gerekli arıtım yüzdesi

(%)

Uçucu Kül 1500 - 2000 10 99,9

HCl 300-2000 10 >99

SO2 200-1000 5 99,5

NOx 200-500 70 86

HF 2-25 1 96

Hg 0.2-0,8 0,01 99

Cd + diğer metaller 2-15 0,05 >99,5

Dioksinler (ng I –

TEQ/Nm3)

0,5-5 0,1 98


06.11.2017

Baca gazı arıtma sistemleri için gerekli verimlilik oranları


06.11.2017

Bref Dokümanları Tablo 5.2’ye göre Atık yakma tesisleri için ulaşılabilir emisyon seviyeleri

Madde Devamlı

olmayan

numuneler

Yarım saatlik

ortalama değer

Günlük

ortalama

değer

Notlar

Toz 1-20 1-5 Torbalı filtrelerle daha düşük seviyeler elde edildi

HCl 1-50 1-8 Islak işlemlerin kullanımı tercih edilir

SO2 1-150 1-40 Islak işlemlerin kullanımı tercih edilir

Seçiçi Katalitik

indirgeme ile NOx

40-250 40-100 Ek enerji ihtiyacı ve masrafı

Seçiçi Katalitik

indirgeme ile NOx

30-250 120-180 Yüksek ham gaz NOx seviyelerinde, NH3 kayması hesaba

katılmalıdır, tercih edilen yöntem ıslak işlemlerle birlikte

uygulanmalıdır

TOK 1-20 1-10 Optimum yanma koşulları gerekmektedir

CO 5-100 5-30 Optimum yanma koşulları

Hg <0,05 0,001-0.03 0,001-0,02 Giriş kontrolü, karbon tabanlı adsorpsiyon işlemleri

PCDD/PCDF (ng

ITEQ/Nm3)

0,01-0,1 Optimum yanma koşulları, sentezi önlemeye yönelik

sıcaklık kontrolü, karbon tabankı adsorpsiyon işlemleri


06.11.2017

Gaz arıtımında işlem kombinasyonları ile tipik kirleticiler için verim aralığı

Kirletici İşlem basamakları Giderim (%)

SO2 Islak yıkayıcı veya kuru multi siklon 50-90

HCl Islak ya da yarı kuru yıkayıcı 75-95

NOx Seçici katalitik indirgeme 10-60

Ağır metaller Kuru yıkayıcı + elektrostatik çöktürme 70-95

Uçucu Kül * Elektrostatik çöktürme + kumaş filtre 95-99,9

Dioksinler &

Furanlar

Aktif karbon + kumaş filtre 50-99,9


06.11.2017

Uçucu kül ve aktif karbonun tutulması için gerekli verimler

Ekipman Uçucu kül için

tipik verimlilik

Aktif karbon

için tipik

verimlilik

Tipik basınç

düşme aralığı

Maksimum çalışma sıcaklığı

Parçacık boyutları aralığı

Siklonlar %80’e kadar %50’ye kadar 10 ile 1000 Pa 1300oC ≥ 20 μm

Elektrostatik

Çöktürme

%99’a kadar %80’e kadar 50 ile 300 Pa 450 oC 0,08’den 20 μm

ye

Kumaş filtre %99’a kadar %99’a kadar 500 ile 200 Pa –

genellikle

güçlendirici fan

ile

240 oC 0,04’ten 50 μm

ye


06.11.2017

Yanma sonrası çıkan temel kirleticilerin arıtılması için uygulanabilir en önemli teknikler

Kirletici Teknik

Partiküller Elektrostatik çöktürücüler

Islak elektrostatik çöktürücüler

Yoğunlaştırmalı elektrostatik çöktürücüler

İyonlaştırmalı ıslak yıkayıcılar

Siklonlar ve multi siklonlar

Asit gazları (HCl, HF, SOX, ..) Islak yıkayıcı

Yarı-kuru yıkayıcı (ör. kireç süspansiyonu) + torbalı filtre

Kuru yıkayıcı (ör. Kireç [kalsiyum oksit] veya sodyum bikarbonat)

Doğrudan kükürt giderme Adsorbanların (ör. kalsiyum bileşikleri) direkt olarak yakma odasına enjekte edilmesi

Nitrojen oksitler (NOx) Birincil teknikler:

Hava ve sıcaklık kontrolü, baca gazı devridaimi,

İkincil teknikler:

Seçici katalitik indirgeme ve seçici katalitik olmayan indirgeme

Hg Birincil teknikler:

Ayrı toplama, kirlenmiş atıkların alınmasıyla ilgili kısıtlamalar

İkincil teknikler:

Oksidant ilave edilmiş yıkayıcı, aktif karbon, linyit kömürü ve zeolitler

Diğer ağır metaller Uçucu olmayan oksitlere dönüştürülür ve uçucu kül haline getirilir, partikülleri gidermeye yönelik tüm teknikler

uygulanabilir.

Yıkayıcı ünitelerine aktif karbon enjekte edilir.

Organik karbonlu bileşikler Aktif karbonda adsorpsiyon.

NOx için kullanılan seçici katalitik indirgeme.

Katalitik torbalı filtreler

Statik yataklı filtreleri

Baca gazının hızlı soğutulması

Sera gazları (CO2, N2O) NOx için kullanılan tüm teknikler.

Enerji geri kazanım verimliliğini artırılması

Hava Kirliliği Kontrolü kalıntıları Arıtılır (örneğin, katılaştırma / stabilizasyon ve çöpe atma)

Isıl işlem (vitrifikasyon, eritme, sinterleme)

Ekstraksiyon ve ayırma

Kimyasal stabilizasyon

Taban külü Metal ayrımı

Eleme ve parçalama

Yaşlandırma koşullarını kullanarak arıtma

Arıtma öncesi

(BREF, 2006)

Ref.1 Arıtma sonrası (BREF,

2006)

Yasal limitler*

Toz (mg/Nm3) 1000-5000 2000-10000 0,1-4 10

CO (mg/ Nm3) 5-50 2-45 50

TOC (mg/ Nm3) 1-10 0,1-5 10

HCl (mg/ Nm3) 5000-2000 400-1500 0,1-6 10

HF (mg/ Nm3) 5-20 2-20 0,01-0,1 1

SO2 (mg/ Nm3) 200-1000 200-800 0,2-20 50

NO+NO2 (mg/ Nm3) 250-500 200-400 20-180 200#

NO (mg/ Nm3) <40 Belirlenmemiş

Hg (mg/ Nm3) 0,05-0.5 0,3-0,8 0,0002-0,05 0,05

Cd,Tl (mg/ Nm3) <3 3-12 0,0002-0,03 0,05

Diğer ağır metaller (Sb, As,

Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V)

<50 0.0002-0,05 0,5

Dioksinler ve furanlar (ng I-

TEQ/ Nm3)

0,05-10 <1-5 0,0002-0,08 0,1

CO2 %5-10 Belirlenmemiş

H2O %10-20 BelirlenmemişBaca Gazı Arıtma Teknolojileri ( Mevcut En İyi Teknolojiler)

Dr. Kadir ALP06.11.2017

Arıtma öncesi ve sonrası gaz emisyonlarının konsantrasyonları ve yasal sınırlarRef.1 – Achternbosch and Richers (2002), *set on Directive 2000/76/EC, #for nominal capacity ≥ 6 ton/hor new incineration plants.


06.11.2017

Modern KKA Yakma Tesislerinde PCDD/PCDF Kütle dengeleri (McKay, 2002).

Yanmaodası

Kazan külü

HKK kalıntısı


06.11.2017

Isıl Kapasitesi 100 MW olan Farklı Tesisler için Günlük Ortalama emisyon değerleri, mg/m3(%11 O2

ve kuru bazda)

Baca Gazı Arıtma Teknolojileri ( Mevcut En İyi Teknolojiler)


Maliyet Bileşeni Arıtma Ünitesi /Kimyasallar Maliyetler Birim

İlk Yatırım bedeli Torbalı Filtre 2,405,000 Avro

Elektrostatik çökeltici 2,040,000 Avro

Kimyasallar Ca(OH)2 80 Avro/t

NaHCO3 240 Avro/t

Yakma kalıntılarının bertarafı Depolama 200 Avro/t

Brine geri kazanımı 200 Avro/t

Elektrik 0.07 Avro/KWh

Basınçlı hava 0.01 Avro/m3

Torbalı filtre torba değişimi 360,000 Avro

Bakım ve tamir Torbalı filtre Ekipman fiyatının %1’i+ işçilik

maliyeti(20 Avro/h)

Elektrostatik Çöktürücü Ekipman fiyatının %1’i+ işçilik

maliyeti(20 Avro/h)


06.11.2017

WtE Atıkgaz Arıtma Tesisi Maliyetleri


06.11.2017

WtE Tesisi Maliyet Bileşenleri


06.11.2017

Enerji Üretim Teknolojileri ve Yatırım Maliyetleri


06.11.2017

WtE Tesisleri Maliyetleri


06.11.2017

WtE Tesislerinde Baca Gazından Asidik Gazların Arıtımında Alternatifler

WtE Tesisleri Baca Gazlarında Nano Partikül Kontrolü

• deneme

Baca Gazı Arıtma Teknolojileri ( Mevcut En İyi Teknolojiler)


• deneme


06.11.2017

Teşekkürler

baca gazi aritma teknolojİlerİ(mevcut en İyİ … · baca gazı arıtma teknolojileri ( mevcut...

Documents