This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Akışkan Yataklı Kazanlar

Akışkan yatak teknolojisi, kimya sanayisinde uzun zamandır kullanılıyor olmasına rağmen kömür yakmak için 1970'’li yıllardan sonra kullanılmaya başlanmıştır. Daha sonra akışkan yatakta yakma teknik olarak endüstriyel boyutlu buhar üretimi ve elektrik enerjisi üretimi için kabul görmüştür.

Akışkan Yatak Teknolojisinin Gelişimi

1930'’lu yıllar ve 1940’'ların başında akışkan yatak teknolojisi ile ilgili yapılan geniş çaplı araştırma ve geliştirme çalışmaları sonucunda, akışkan yatakların katı-gaz teması gerektiren uygulamalardaki avantajlarının saptanması, ilk olarak benzin ve diğer petrol bazlı ürünlerin üretimi için akışkan katalitik yakıcının geliştirilmesini sağlamıştır. Bugün akışkan yataklar dünya çapında birçok endüstride çeşitli prosesler için kullanılmaktadır.

1960'’ların başlarında, termik santrallardan kaynaklanan kükürt dioksit (SO2) ve azot oksit (NOX) emisyonlarının azaltılmasının gerektiği ve akışkan yatakta yakma prosesinin bu emisyonları azaltacağı düşüncesi, kömür yakan akışkan yataklı kazan geliştirme çalışmalarını başlatmıştır. Bu çalışmalar sonucunda 1970'’li yıllarda büyük boyutlu kabarcıklı akışkan yataklı kazan teknolojisi geliştirildikten sonra 1980'’lerde uygulamalar dolaşımlı akışkan yataklı kazanlara yönelmiştir. Bu çaşılmalar sonucunda akışkan yatak teknolojisi hızlı gelişmiştir. Bu arada bu teknolojinin çevre dostu olmasının yanında yüksek yanma verimi ve yakıt tasarrufu ve esnekliği sağlama gibi çok önemli avantajlara sahip olduğu da kanıtlanmıştır. Son yıllarda sayıları hızla artan başarılı santral uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Akışkan yataklı yakma teknolojileri, elektrik santrallerinde kullanıldığı gibi sanayide sıcak su, buhar, kurutma amaçlı sıcak gaz (örnek olarak; çimento sektöründe hammadde kurutma) elde edilmesinde de kullanılmaktadır. 

Akışkan Yatakta Yakma

Akışkan yatakta yakma teknolojisinin katı yakıtların yakılmasıyla buhar üretilmesinde belirgin avantajları bulunduğu belirlenmiştir. Bu sistemlerin anahtar noktası yakıt esnekliği ve düşük emisyonlardır. Akışkan yataklı kazanların çalışma prensibi kısaca aşağıda açıklanmıştır.

Akışkan yatakta yakma teknolojisinde genel olarak 12 mm'’den küçük boyuta kırılan kömür, yatak malzemesi içindeki oranları yaklaşık %2 olacak şekilde beslenerek, yukarı doğru akan hava sayesinde akışkanlaşan yatak malzemesi içinde anında tutuşarak yanmaya başlar. Yatak malzemesi, yakıtın külü ve SO2 gazının tutulması için yatak bölgesine kömüre benzer boyutlarda beslenen kireçtaşı, kalsiyum sülfat ve bazen de kumdan oluşmaktadır. Yataktaki katı maddelerin sıcaklığı 750-900°C aralığında olurken, hava ve kömür besleme hızı ayarlanarak gereken miktarda enerjinin elde edilmesinde süreklilik sağlanır.

Akışkan Yatakta Yakmanın Avantajları

Akışkan yatakta yakma teknolojisinin ilk geliştirilme sebebi olan kükürt dioksit ve azot oksit emisyonlarının düşürülmesi, yatak içine kireçtaşı ilavesi ile kükürt dioksitin tutulması ve düşük yanma sıcaklıklarında azot oksit oluşumunun azalmasıyla, ilave gaz arıtma tesisi gerektirmeden sağlanabilmiştir.

Özellikle düşük yanma sıcaklığı ve yatak içinde gerçekleşen mükemmel katı-gaz karışımı, akışkan yataklı kazanlara bir çok avantaj sağlamaktadır. Mükemmel bir karışım gerçekleşmesinden dolayı zaten yüksek olan yanma verimi, kazanı terk eden parçacıkların tutularak sisteme geri gönderilmesi ile daha da arttırılır.

Pulverize kömür tesislerine nazaran kazana verilen kömürün daha iri tane boyutlu olması nedeniyle, yakıt hazırlama tesisleri daha düşük yatırım maliyeti ile kurulmaktadır.

Özellikle kül erime noktası düşük olması nedeni ile erime ve yapışma ihtimali yüksek olan yakıtların akışkan yataklı kazanlarda yakılması durumunda, erime noktasının altındaki sıcaklıklarda çalışıldığı için, ısı transfer yüzeylerine kül yapışması sonucu oluşacak birçok kazan işletme problemine rastlanmaz. Dolayısıyla, akışkan yataklarda %90-95 düzeyinde emre amadelik söz konusudur.

Yatak malzemesinin yüksek ısıl kapasitesi sayesinde, yatağa giren yakıtın anında ısınması sonucunda parçacıklara yanma için uzun süre sağlanması, akışkan yataklı kazanlarda düşük ısıl değerli yakıtların bile rahatlıkla yakılabilmesini sağlamaktadır. Aynı sebeplerden, akışkan yataklı kazanlar, kül ve kükürtçe zengin yakıtların değerlendirilmesine ve düşük kaliteli ikinci yakıtlarla beraber yakma işlemine uygundur. Ayrıca akışkan yataklı kazanlar, çok daha geniş bir yelpazedeki yakıt bileşimini yakabilecek şekilde tasarlanabilir.

Akışkan yataklı kazanlarda yakma işlemi sonucunda elde edilen kuru ve depolanabilir külün değişik kullanım alanları bulunmakta, yeni kullanım sahaları için de araştırma çalışmaları yapılmaktadır. Tarıma elverişli toprak elde edilmesi, atık/çamur stabilizasyonu, yol yapımında taban malzemesi olarak kullanılması, atık alanlarının kapatılması gibi işlemlerde akışkan yataklı kazanların külleri kullanılabilmektedir. Kazanlara yakıt sağlayan açık maden ocaklarının geri kazanımında dolgu malzemesi olarak da bu kül kulanılmaktadır.  Ayrıca sıcak gaz üretimi için akışkan yataklı kazan kullanan çimento tesislerinde yan ürün olarak çıkan külün üretime hammadde olarak aktarılmasıyla maliyetler düşürülmektedir.

Türkiye'de Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisi

Bu teknolojinin birçok ülkede başarı ile uygulandığı dikkate alındığında, ülkemiz linyitlerinin değerlendirilmesi ve doğal gaza yüksek oranda bağımlı kalmamak adına akışkan yataklı kazan teknolojisinin ülkemiz linyitlerine ivedilikle adaptasyonunun gerektiği ortaya çıkmaktadır.

Bu gereksinimden hareketle 1975 yılında akışkan yataklı kazanların modellenmesi ile başlayan ve 1984 yılından bu yana pilot ölçekte deney ve tasarım geliştirme çalışmalarıyla devam eden araştırmalar, Orta Doğu Teknik Üniversitesi tarafından, Kanada Uluslararası Teknoloji Geliştirme Ajansı’nın (CIDA) mali desteği ile yürütülmüş ve 0,3 MWt akışkan yataklı yakıcı test ünitesinin kurulmasıyla Türk linyitleri için know-how’ geliştirmeye yönelik önemli bir adım atılmıştır.

1984 yılından günümüze Prof. Dr. Nevin Selçuk başkanlığında ODTܒ'de yürütülen çalışmalar, Türk linyitleri için akışkan yatakta yakma teknolojisinin ticari boyuta geçirilmesini sağlamıştır. Modüler ve esnek yapısından dolayı 0,3 MW'’lık test ünitesi, gerek buhar kazanı ve gerekse de sıcak gaz üretim ünitesi tasarımlarının yapılmasına olanak vermektedir.

Örnek olarak, bu test ünitesindeki çalışmalarla desteklenerek Türk linyitlerine göre tasarlanmış olan akışkan yataklı kazan teknolojisine dayalı Alkim Kojenerasyon Santrali, Alkim Alkali Kimya A.Ş. tarafından kendi finansman kaynaklarıyla tesis edilerek 2000 yılında işletmeye alınmış olup halen başarılı bir şekilde çalışmaktadır.

Diğer bazı akışkan yataklı kazan teknolojsine dayalı santraller ise:

  -  Çolakoğlu A.Ş., 2x80 MWe enerji santrali

  -  EÜAŞ, 2x160 MWe Çan Termik Santrali

  -  İÇDAŞ A.Ş., 3x135 MWe enerji santalleri

  -  Park Termik, 1x135 MWe asfaltit yakıltı Silopi Enerji Santrali 

Enerji üretiminde kömür kullanımına karşı ülkemizde yanlış bir kanı bulunsa da akışkan yatakta yakma teknolojileri, Türkiye’nin büyük bir hızla artan enerji ihtiyacını karşılamasında hem ithal kömür ve hem de yerli linyitlerinden de yararlanması için ucuz, temiz, verimli ve güvenilir yoldur.