ERDEMİR KOK FABRİKASI VE KUVVET SANTRALİNDEN ÇIKAN KATRAN DEKANTER TORTUSUNUN BERTARAFI

Transkript

1 ERDEMİR KOK FABRİKASI VE KUVVET SANTRALİNDEN ÇIKAN KATRAN DEKANTER TORTUSUNUN BERTARAFI Salih YAZICI, Adnan NEHROZOĞLU 1 ERDEMİR T.A.Ş KDZ Ereğli / Zonguldak Tel: (372) syazici@erdemir.com.tr 2 ERDEMİR T.A.Ş KDZ Ereğli / Zonguldak Tel: (372) anehrozoglu@erdemir.com.tr Özet: Bu çalışma, ERDEMİR Kok Fabrikası ve Kuvvet Santrali kazanlarından çıkan katran dekanter tortusunun çevreye zarar vermesini önlemek ve bertarafını sağlamak amacıyla kok fırınlarına şarj edilebilir hale getirilmesi ve proses içinde bir nevi devamlı bir çevrim içinde kalmasını sağlamayı amaçlamaktadır. Kok Bataryalarında kömürün koklaştırılması anında açığa çıkan ham kok gazı deve boynu adı verilen özel bacalardan ana ham gaz borusuna geçerken üzerine amonyaklı su püskürtülerek soğutulur. Böylece katranın büyük kısmı çökerek amonyaklı su ile katran ayırma hunisinden alınır. Katran Dekanterlerine alınan katran ve amonyaklı suda Dekanter tortusunu teşkil eden karbon zift gibi ağır maddeler dibe çöker. Ayrıca Kuvvet santralindeki kazanlarda oluşan katran dekanterleri ile birlikte Erdemir de yıllık ton arası katran dekanteri bertarafı sağlanmalıdır. 1. GİRİŞ Kok bataryalarında kömürün koklaştırılması anında açığa çıkan ham kok gazı deveboynu adı verilen özel bacalardan ana ham gaz borusuna geçerken, üzerine amonyaklı su püskürtülerek soğutulur. Böylece gazın soğumasından dolayı hacmi küçüldüğünden egzosterlerin ham kok gazını emişi de kolaylaşmış olmaktadır. Ana toplama borusuna geçen ham kok gazı ve (amonyaklı su+ katran) egzoster emişine tabii olarak ayırma hunisine gelir. Çıkan tortu ise bu yöntemin uygulamaya alındığı tarihe kadar Erdemir atık sahalarında land fill yapılmakta idi. Yaklaşık yılda 400 ton civarında üretilen bu atık malzeme artık çevre açısından bir problem yaratmamaktadır. (Şekil 1) Resim 1 Katı Atık Briketleme Tesisi Ayırma hunisinin üst kısmından geçen ham kok gazı temizlenmek üzere ilk soğutuculardan yan ürünler sisteminde yoluna devam eder. (katran+ amonyaklı su) karışımı ise ayırma hunisinden 40cm çapındaki bir boru vasıtasıyla dekanterlere gelir. Sistemde dört adet dekanter vardır. (katran+ amonyaklı su) karışımı bu dört adet dekantere eşit miktarlarda bölünerek pay edilir. Yalaklardan dekanterlere geçen katran ile amonyaklı su özgül ağırlıkları farklı olduğundan birbirinden ayrılır. Katran alt tabakayı, amonyaklı su ise üst tabakayı oluşturur. Katran tortusu adı verilen karbon, zift gibi ağır maddeler dibe çöker. Bu tortu dekanterlerdeki ağır devirle çalışan kazıyıcılar vasıtası ile dışarı alınır. Tortunun üzerinde kalan katran ise katran toplama tanklarına gelir. Amonyaklı su ise bataryalarda tekrar kullanılmak üzere geri gönderilir.

2 Şekil 1 Ham Kok Gazından Kataran Dekanter Tortusunun Alınması 2. AMAÇ: Evvelce land-fill yapılan bu malzemenin herhangi bir şekilde çevreyi etkilemesinin önüne geçerek proses içine alınması ve land-fill olayının bitirilmesi. 3. GEÇMİŞ ÇALIŞMALARIN TARİHÇESİ: Bu amaca uygun olarak çözümler üretmek için 8 Şubat 2000 tarihinde bir ekip kurularak çalışmalara başlanmıştır. Daha önce Yardımcı İşletmeler ve Çevre Yönetim Müdürlüğü tarafından bu tortunun yok edilmesine yönelik yapılmış olan çalışmaların raporları ve diğer demir çelik kuruluşlarında yapılmış olan çalışmaların dokümanları ve ilgili literatürler incelenmiştir. Bu çalışmalarda tortunun doğrudan kömüre karıştırılmasının ancak kimyasal madde ilavesi veya termik muamele ile akışkan hale getirilerek mümkün olabileceği anlaşılmıştır. İlk önce katran tortusu, kömür stok sahalarında direkt kömürün üzerine atılarak kömürle karıştırılmak istenmiş ancak tortunun Stocker-Reclamer lerden başlayarak proseste yer alan ekipmanlara (aktarma bunkerlerine, konveyör bantlarına, kömür kırıcı çekiçlerine, kömür mikser bantlarına, kömür silo duvarlarına)yapıştığı gözlenmiştir. Ayrıca özellikle kok bataryaları üzerinde şarj arabalarının kömür bunkerlerine ve helezon besleyici kanatlarına yapışarak kalmış, arabalarda tıkanmalara yol açmış hatta bu arabalar fırın üzerinde devamlı ateşle temas halinde olduğundan helezon besleyicilerin ve araba bunkerlerinin tutuşmasına, yangın çıkmasına neden olmuştur. Bu sakıncalardan sonra Çözüm Olarak Katran tortusunun dekanterlerden alınarak paketlenmesine ve kok fırınları şarj deliklerinden fırın içine atılması pratik yöntem olarak benimsenmiş ve NİSAN-EYLÜL 2000 döneminde bu uygulamaya geçilerek bataryalarda denenmesi yoluna geçilmiştir. Ancak uygulama sırasında yapılan gözlemler sonucunda uygulamanın bazı sakıncaları ortaya çıkınca vazgeçilmek zorunda kalınmıştır. BU SAKINCALARDAN BAZILARI : Şarj edilen katran tortusu fırınlara atıldığında 4,5 m yükseklikten tabana düştüğü için, fırın tabanı refrakter yapısında ısıl deformasyonlar oluşturmaktadır. Zira ilk düştüğü yerde rutubetli ve soğuk olduğundan taban sıcaklığının düşmesine neden olmakta daha sonra ise yanma gerçekleştiğinde bu kez aynı bölgede sıcaklık aşırı yükselmektedir. Dolu fırında şarj edilen kömür içine atıldığında ise o bölgede oluşan kokun kalitesini olumsuz etkilemekte ve o bölgedeki kok son derece gazlı çıkmaktadır. Fırın kasalarından akan katran sızıntısı artmakta, fırın kasa ve kapı karbon temizliklerini güçleştirmektedir. Şarj anında çıkan dumanın daha da artmasına ve bacaların tütmesine neden olmaktadır. Daha sonra konuyla ilgili teknolojik başka bir çözüm bulmak üzere ihtisas sahibi kuruluşlarla temasa geçilerek bu atık malzemenin direkt satılması olanaklarının araştırılmasına karar verilmiştir. Bu karara varıldığı tarihte katran tortuları naylon paketlerle torbalanmış ve gelecekte müşteri bulunabileceği düşünülerek atık sahalarında çevreyi etkilemeyecek şekilde stoklanmıştır. Ancak pazar araştırmasından da bir sonuç alınamamıştır.

3 4. KATRAN TORTUSU PRESLEME TEKNİĞİNİN İRDELENMESİ: Dünyadaki entegre demir çelik tesisleri içinde yer alan kok fabrikalarının hiç birinde uygulanmayan bu yöntem ilk defa Erdemir de uygulanmış ve başarılı olmuştur.bu gün için bilinen diğer bir teknik, tortunun özel bir kimyasal ile inceltilerek özel karıştırıcı ve pompalardan geçirilip, yüksek basınlı buharla birlikte şarj edilecek kömüre mikser girişinden önce pulvarize bir şekilde püskürtülmesidir. Aslında presleme tekniği ile kimyasal teknik arasında esas olarak fazla bir farklılık yoktur. Kimyasal yöntemde katran tortusu kimyasal olarak inceltilerek kömüre katılmakta, presleme tekniğinde ise tortu basınç altında yapıştırma özelliğine sahip bir bağlayıcı ile fiziksel olarak karıştırılıp kömüre ilave edilmekte ve kömür preslenerek batarya kömürüne ilave edilmektedir. Burada dikkat edilecek husus kok fırınlarının şarjı anında oluşan şarj basıncı ve koklaşma anında koklaşma basıncı nedeniyle preslenmiş bu malzemenin her fırına şarj edilen kömür içinde oransal olarak % 5 i geçmemesidir. 5. KATRAN TORTUSUNUN BRİKETLEME YÖNTEMİ İLE İLGİLİ ÇALIŞMALAR Katran tortusu ile ilgili olarak yapılan araştırmaların sonucunda bu tortunun kömür veya kok tozu ile belirli oranlarda karıştırılarak briketlenmesinin mümkün olabileceği sonucuna varılmıştır. Elde edilecek bu briket yapının ise kok fırınlarında % 5 i aşmayacak şekilde sakıncasız olarak kullanılabileceği sonucu ortaya çıkmıştır. Ancak briketleme işleminde katran tortusu ve kömürü sağlam bir yapıda bağlayabilmek için melas ve kireç tozunun kullanılması gerekli olmaktadır. Briketleme çalışmaları yukarıda bahsedildiği gibi kömür tozu ve kok tozu ile yapılmış, her ikisinde de başarılı olunmuştur. 5.1 Kömür İle Yapılan Briketleme Çalışmaları Bu çalışmalarda iki ayrı karışım oluşturulmuş ve çalışmalar ona göre yapılmıştır. Karışımların birbirlerinden farkı, bir karışımda katran tortusunu inceltmek için atık yağ kullanılması, diğerinde ise katran tortusunun inceltilmesi için ısıl işlem uygulanmasıdır. Burada katran tortusunun diğer malzemelerle karışmasının sağlanması için yarı plastik olan yapısının nispeten de olsa akışkan bir yapı haline getirilmesi gerekmektedir. 1.KARIŞIM Kömür Katran tortusu Melas Toz kireç Atık yağ 2.KARIŞIM Kömür Katran tortusu Melas Toz kireç Her iki karışımda da belirli % ler uygulanarak en ideal yapıda briket karışımı elde edilmek istenmiş ve başarılı olunmuştur. Atık yağlı 7 deneme yapılmış; 5 i başarısız olmuş, 6. ve 7. denemeler başarılı olmuştur. Atık yağ kullanılmadan ısıl işlemli denemede 4 deneme yapılmış 3 ü başarısız, 1 i başarılı olmuştur. Bu denemelere göre gerek karışımın hazırlanması gerekse briketleme işlemlerinin en ideal yapıda olması için ideal briketleme karışım % leri aşağıdaki gibidir: ATIK YAĞLI KATRAN TORTUSU BRİKETLEME İDEAL KARIŞIM MODELİ %73 Kömür %5 Katran tortusu %8 Kireç tozu %12 Melas %2 Atık yağ KATRAN TORTUSUNA ISIL İŞLEM UYGULANAN KARIŞIM MODELİ (Atık Yağsız) %74 Kömür %6 Katran tortusu %8 Kireç tozu %12 Melas Katran tortusunun inceltilmesi için ısıl işlem uygulandığında açığa çıkan duman ve buharda kanserojen madde olabileceği endişesi ile briketleme çalışmalarında katran tortusunun atık yağ ile inceltilmesi ya da üretildiğinde katılaşma süresi açısından bir haftayı geçirmeden kapalı bir ortamda muhafaza edilerek preslenmesi uygun bulunmuştur. Bu uygulamada preslenecek karışımın rahat ve sağlıklı bir şekilde yapılması için iki adet çift vidalı helezon besleyici veya bir kanatlı karıştırıcı ile bir adet vidalı helezon besleyici gerekmektedir. 5.2 Kok Tozu İle Yapılan Briketleme Çalışmaları Katran tortusunun döküntü kok tozu ile de briketleme çalışmaları yapılmıştır. Bu amaca yönelik 4 deneme yapılmış bundan 3 ü başarısız, 1 i başarılı olmuştur. Buna göre kok tozundaki ideal briket karışım yüzdeleri de aşağıdaki gibidir:

4 %73 Kok tozu % 5 Katran tortusu % 8 Kireç tozu % 12 Melas % 2 Atık yağ Kok tozu ile yapılan bu çalışmanın amacı, bu şekilde preslenmiş malzemenin yüksek fırınlarda kullanılabilirliğinin araştırılması içindir. Ancak preslenmiş malzemenin yapısal sağlamlığı açısından yapılan test çalışmaları neticesi yüksek fırınlar bu malzemenin kendi proseslerinde kullanılamayacağını belirtmiş bunun üzerine kok tozu ile briketleme işleminden vazgeçilmiştir. Kömür ve kok tozu, katran tortusu ile belli oranlarda karıştırılmış ve briketlenmiştir. Katran tortusunu inceltmek için atık yağ kullanılmıştır. Katran tortusu atık yağ ile inceltilirken ekipman olarak vidalı besleyici veya mikser ekipmanı kullanımı gerekli olmaktadır. Gözlemler vidalı besleyicilerin daha başarılı olacağı yönündedir. Briketleme sonucu elde edilen ürün, kok bataryalarında rahatlıkla kullanılabilir. Ancak kok tozu ile yapılan ürün yüksek fırınlarda veya sinterde şimdilik kullanılamaz gözükmektedir 5.3 Briketleme Sonuçları Briketleme çalışmaları kok tozu ve kömür ile yapılmış olup briketleme açısından her iki uygulamada da briketleme açısından başarı sağlanmıştır. 6. PROSES AKIŞ ŞEMASI Katı Atık Briketleme Tesisi 7. KATI ATIK BRİKETLEME TESİSİ HAKKINDA GENEL BİLDİLER Katran dekanter tortusu, dekanter altındaki özel konteynıra alınır. Konteynır, kamyonla alınarak Katı Atık Briketleme Tesisine getirilir. Boşaltılan katran tortusu konveyör üzerine alınarak kömürle karışacağı kömür bunkeri altındaki taşıyıcı konveyöre gelir. Katran tortusuna ilave edilecek kömür, kapasiteye göre hızı ayarlanabilen belirlenmiş % ye uygun hızda kömürün katran tortusu ile birleşme noktasındaki bunkere döker. Katran tortusu ve kömür birlikte birinci karıştırıcıya gelir.

5 Birinci karıştırıcı içinde iki vidalı helezon besleyici olan, aşınmaya mukavim saçtan yapılmış bir kanal olup buraya dökülen kömür ve katran tortusu birbiriyle karışarak (ön karıştırma) taşınır ve bu ilk karıştırıcının hızına uygun bir kısa konveyöre alınır. Bu konveyörden içinde bir adet vidalı helezon tip taşıyıcı ve karıştırıcı olan ikinci karıştırıcıya alınır. 5. KAYNAKLAR [1] Erdemir Sistem Geliştirme Müdürlüğü Erdemir Kok Fabrikası Tali Mahsuller Ünitesinde Açığa Çıkan Katran Dekanter Tortusunun Briketleme Yöntemi İle Değerlendirme Çalışması 2001 s-1-10 [2] Salih YAZICI Katran Tortusu Değerlendirme Çalışmalarının Nihai Sonuç Raporu 2001, s-1-6 İkinci karıştırıcıya alınan kömür + katran tortusuna toz kireç bunkerinden, karışım içindeki yüzdesine uygun olarak küçük bir dozajlama bandı ile toz kireç akıtılır. Yine ikinci karıştırıcı içine melas bunkerinden sayaçlı bir boru tesisatı yardımıyla karışım içindeki yüzdesine uygun olarak melas akıtılır. İkinci karıştırıcıdan katran tortusu + kömür + toz kireç + melas iyice birbiriyle karışmış olarak tekrar meyilli bir taşıyıcı konveyör bandı üzerine alınır.artık briketlenecek karışım halini almıştır. Briketleme makinesinden çıkan ve arzu edilen şekle göre briketlenmiş olan karışım yine bir taşıyıcı konveyör vasıtası ile tabanı 10 mm aralıklı, 8 mm lik çelik çubuklarla elek haline getirilmiş eğimli bir küçük bunker içine alınır. Bu küçük bunkerin işlevi her hangi bir nedenle tam briketlenmemiş istenmeyen 1 cm altındaki briketlenmiş malzeme parçalarını ve kırıntıları, altta bulunan mini tekerlekli servis arabasına almaktır. Servis arabası içine alınan toz döküntü ve yarı briketlenmiş malzeme ikinci karıştırıcıya getirilerek el ile azar azar karıştırıcı içindeki malzemeye ilave edilir. Prosesin sonundaki tozu alınmış, briketlenmiş karışım ise istenilen düzeyde açılıp kanabilen kapak vasıtasıyla, küçük bunkerin altında bekleyen ikinci servis arabasına alınarak tesis içindeki bekleme yerine götürülerek yere alınır. Bekleme yerinde asgari 4 saat bekleyen briketlenmiş malzeme yükleyici bir araç vasıtası ile damperli kamyona alınır ve kömür stok sahalarındaki yüksek uçuculu kömürlerin üstüne dökülür. Daha sonra buradan Stocker Reclaimer makineleri ile reclaim yapılırken yüksek uçuculu kömür ile karıştırılmış vaziyette kok fırınlarına şarj edilecek kömür karışımları içine alınmış olur.