ÇÖPLÜK GAZLARINDAN ELEKTRİK VE ISI ÜRETİMİNDE GAZ MOTORU TEKNOLOJİSİ. Mak. Yük. Müh. Tamer TURNA

Transkript

1 ÇÖPLÜK GAZLARINDAN ELEKTRİK VE ISI ÜRETİMİNDE GAZ MOTORU TEKNOLOJİSİ Mak. Yük. Müh. Tamer TURNA 109

2 ÇÖPLÜK TESİSLERİ Toplumumuz tasfiyesi büyük zorluklar içeren ve giderek artan bir oranda çöp üretmektedir. Halkımızın her bireyi yılda yaklaşık kg çöp üretmekte ve sonuçta var olan çöplere her yıl toplam yaklaşık 28 milyon tonluk bir çöp yığını daha eklenmektedir. ÇÖPLÜKLERDE GAZ OLUŞUMU Halkın oluşturduğu çöpün %95'i çöplüklerde birikmektedir. Çöplerin birikmesini izleyen çürümeyle birlikte kimyasal ve bakteriel prosesler başlamakta ve organik çöp malzemeleri dönüşüme uğrayarak çöpler parçalanmaktadır. Bu proses çöp hacminin küçülmesine yol açmaktadır ve proses sonucunda bir biogaz türü olan çöplük gazı oluşmaktadır. Çöplük gazı; Metan ( CH»), Karbondioksid (CO 2 ) ve Azot (N 2 ) den oluşan bir gaz karışımıdır. Bir Ton çöpten yıllık bir süreçte NM 3 çöplük gazı elde edilmektedir. Çöp gazının oluşumu sürekli değildir ve şu hususlara bağlıdır: Çöpün cinsine Çöplüklerin örtüsüne Çöplüğün işletilme şekline Gaz oluşumu çöplerin kapatılmasını izleyen üç (3) aylık aerobik reaksiyonların ardından başlayan anaerobik reaksiyonlarla başlar ve bir süre giderek çoğalır, ancak belirli bir sürecin ardından ise gaz oluşumu azalır ve kaybolur. Ekli grafik; bir çöplük tesisindeki gaz oluşumunu irdelemektedir.

3 Çöplük gazlan; çevreyi ekli biçimlerde etkilemekte ve kirletmektedir. Koku Rahatsızlığı Sağlık Tehdidi Bitkilerin Oluşumunu Engelleme Yangın ve Patlama Tehlikesi Bunlarla birlikte çöplük gazlan; sera etkisine katkıda bulunmak ve ozon tabakasının üst katmanlarına zarar vermeklede sabıkalıdır. Bu nedenle çöplük gazlarının atmosfere atılması yasaktır ve bunların yakılarak imha edilmesi zorunludur. GAZLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE GAZLARIN BİRLEŞİMİ Gazların toplanabilmesi için çöplükte; istifleme sırasında yatay ve çöplük toprak ile kapatıldıktan sonra ise dikey gaz toplama kuyuları ön görülmektedir. Kondens ayrıştıncılan, debi ayar vanalan ve alev tutucuları üzerinden ve kompresör grubu aracılığıyla gaz emilmektedir. Farklı yatay ve dikey kuyulara ait gazların kanşmasından dolayı homojen bir gaz karışımı elde edilmektedir. Kompresörler vasıtasıyla gerçekleştirilen emme nedeniyle biolojik reaktöre havanın girmesi ve metan oranının düşmesi riski vardır. Bu nedenle gazın çöplükten emme basıncı birkaç iki haneli milibarın altına düşmemeli. Emilen gazın sıcaklığı yaklaşık C olup birleşimi %40-50 CH4 (metan), %35-40 CO 2 (karbondioksid) ve %5-10 N 2 (Azot) tan oluşmaktadır. Gazın alt ısıl değeri ise kj/nm 3 dür. Ekli şekilde çöplükten gaz üretimi ve enerji üretimi irdelenmektedir. 111

4 Açıklanan bu ana elemanların yanında çöplük gazları; mikrobiolojik proseslerde oluşan Hidrojensülfiir (H 2 S), Amonyak (NH 3 ) içerdiği gibi, spraylerden ve soğutkanlardan geriye kalan Hidroklorokarbon ve Hidroflorokarbon gazlan da içermektedir.hidroklorokarbon ve Hidroflorokarbon gazlan; zehirli ve kısmen kanserojendir ve halojenize edilmiş olan hidrokarbonlar tesis ekipmanlarında korozif etki yaratmaktadır. Aktif karbon filtrelerle hidroklorokarbon gazlarının ayrıştırılması sağlanabilmektedir. ÇÖPLÜK GAZININ GAZ MOTORLARINDA KULLANIMI Doğanın korunması için çöplük gazlarının yakılması zorunludur. Bu bir gaz yakma bacasında, kazanda, bir gaz motorunda veya bu üçünün kombinasyonundan oluşan bir sistemde gerçekleştirebilmektedir. Çöp gazlarının; gaz yakma bacasında yakılması, enerjinin imha edilmesi anlamına geliyor ki, bu pek mantıklı bir çözüm değildir. Gazların kazanlarda yakılmasıda genelde pek geçerli bir çözüm değildir, çünkü çöplükler; üretilen ısıyı değerlendirebileceğimiz max metre uzaklıkların ötesindedir. Kıvılcım ateşlemeli (Otto) gaz motoru aracılığıyla çöplükte elektrik enerjisi üretilebilinmektedir. Elektrik hem ısıdan daha değerli bir enerjidir, hem de kolayca uzun mesafelere taşınabilmektedir. Elektrik üretiminin yanında motorun atık ısılarının değerlendirilmesi durumunda ise daha da büyük bir yarar sağlanmaktadır. Çöplük gazı uygulamalarında Fakir Yanmalı Otto Gaz Motorları kullanılmaktadır. Bu motorlar çöp gazı içerisindeki zararlı bileşenlere karşı daha dayanıklı ve TA-Luft emisyon verilerini yakalama konusunda, üç kademeli katalizör gerektirmeden, başarılıdır. Katalizör kullanılması zorunluluğunda, katalizörler zarar görmektedir. Gaz motorlarında çöp gazlarının yakılması sonucunda; kanserojen olan Dioksin ( TCDD) ve Furan ( TCDF) gazlarının oluşması iddiası; yapılan ölçümler sonucunda, bu gazlara ait ölçüm değerlerinin sınırların altında olması nedeniyle ortadan kalkmıştır. Gaz motorunun korunması için korozif maddelerin sınırlandırılması gerekmektedir örneğin; Halojenik gazların; Klorun ve Florun toplamı %100 CtL, için; 100 mg/nm 3 ' ü ve 2 g/nm 3 S 2 sınırlarını geçmemesine dikkat edilmesi gerekmektedir. Motoru korozif etkilerden korumak ve yüksek bir emre amadelik oranına erişmek için şu önlemler alınmalıdır: Yukarıdaki korozif gaz sınırlarını tutacak şekilde farklı gaz kuyularındaki gazların kanştırılması ve kontrolü Özel gaz motoru yağlarının kullanılması 112

5 Yağ değişim sürelerinin kısaltılması ve daha yüksek oranda yağ sirkülasyonu Motor yağının periodik analiz edilmesi. Çöp gazı uygulamalarında gaz motorları; çöp gazının yanmaya meyilinin doğal gaza göre daha düşük olması nedeniyle özel bujilerle donatılmaktadır. CH» oranındaki salınımlar nedeniyle ise; gazdaki fiili CH» oranına belirli bir faktör eklenmekte ve bu sayede karbüratördeki karışım ayarında; ateşleme sının eğirisine minimal bir uzaklık ve TA-Luft emisyon sınırlarına ise yeteri kadar emniyet bırakılmaktadır. Çöp gazı enerji üretim tesislerinde tüm gaz ve egzost tesisatlarının paslanmaz çelikten yapılmasına özen gösterilmelidir. Çöp gazı enerji üretim tesisleri küçük güçlerde konteyner içerisinde taşınabilir cinste tasarlanmaktadır. Anahtar teslimi bir yapıda olan bu çözümde makina odası optimum şekilde kullanılmakta ve gaz kuyulanndaki gazın tükenmesi durumunda; bunların diğer bir gaz kollektörüne veya çöplüğe taşınması kolay olmaktadır. BURSA DEMİRTAS ÇÖP GAZI ELEKTRİK ÜRETİM TESİSİ Söz konusu santralın bulunduğu çöp toplama sahasında 25 yıl içerisindne ton çöp, 16 dönümlük bir alanda toplanmıştır. Dikey ve yatay gaz toplama borularının yer aldığı projede şimdilik 850 NmVh biogaz oluşmaktadır. Biogaz'a ait alt ısıl değer 4 kwh/nm 3 dir. Bu değer normal doğal gazın %45'i dolayındadır. Elde edilen gazın gaz motorlu elektrik jeneratör grublarmda yakılması sonucunda şimdilik 1359 kw net elektrik üretimi sağlanmaktadır. Tesisin yıllık enerji üretimi kwh dir. İleride bu kapasite 2000 kw'a çıkarılacaktır. Enterkonnekte elektrik şebekesiyle paralel (senkron) çalışmakta olan tesiste elektrik enerjisinin dağıtımı BEDAŞ (Bursa Elektrik Dağıtım A.Ş.) tarafindan yapılmaktadır. Aksa Enerji Üretim A.Ş. bu hizmetleri için BEDAŞ ve TEDAŞ'a %3'lük bir iletim bedelini ESA (enerji satış anlaşması)kurallanna göre ödemektedir. Üretilen enerjinin tamamı Bursa Ekmek Fabrikasında ve Aksa Grubunda yer alan Aksa Makina Sanayi A.Ş., Aksa Jeneratör A.Ş., Aksa Satış ve Pazarlama A.Ş., Aksa Servis ve Yedek Parça A.Ş. şirketlerinde gerçekleştirilen imalatlarda kullanılmaktadır. Motor-Generator- Aggregat

6