Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR Hava Kirliliği Kontrolu Prof.Dr.Abdurrahman BAYRAM
HAVA KİRLİLİĞİ KONTROL MEKANİZMASI Ulusal, Bölgesel Yerel Çalışma izni/ veya iptali İnsanların hissetmesi Toplum Yasalar Politikalar Etkilerin teknik olarak tahmini İzin işlemleri Görme, koklama, dokunma, hastalıkları tanıma Kirliliğin tanımlanması, kontrol ve denetim, cezalar, Kaynak envanteri Planların kontrolu Bacaların ölçümü Etkilerin teknik olarak saptanması Yasaklama Ölçümler: Hava kalitesi, Meteoroloji Semptomlar Kaynak değişimi veya Kontrol teknolojisi 2
Hava kirliliği kontrol felsefeleri Emisyon standartları Hava kalitesi standartları Emisyon vergileri Maliyet-yarar standartları
Karşılaştırma Desirable Quality Emission standard Air quality standard Emission taxes Cost-benefit analysis Cost effectiveness Very bad Good Fair Excellent Simplicity Excellent Poor Excellent Terrible Enforceability Excellent Fair Excellent Unknown Flexibility Poor Fair Unnecessary Unknown Evolutionary ability Fair Fair Good Good
Emisyon standartları Konsantrasyon sınırlaması (mg/nm3) Kütlesel debi sınırlaması (kg/saat) En iyi teknoloji uygulaması Üretim kapasitesine göre sınırlama kg PM / ton hammadde
Hava kalitesi sınırlaması Hava kalitesi ölçümü Gelecekteki hava kalitesi tahmini Standarta uygun mu? Hayır Kabul edilebilir mi? Evet Dur Emisyon azaltımı hesabı Hayır Emisyon azaltımı yaptırımı Gerekli emisyon azaltımı için hesap ve yaptırım
Kontrol sistemi tasarım adımları Seçenek-1 Laboratuvar analizleri S-1 S-2 Seçenek- 1 Sorun? Sorunun tanımlanması Karar-1 Seçenek-2 Karar-2 Veriler S-1 S-2 Seçenek- 2 Seçenek-3 2 S-1 S-2
Ön Proses tasarımı Fizibilite Nihai Proje Ekipman seçimi Ayrıntılı maliyet hesabı İmalat Devreye alma Gelişim optimizasyon
Hava kirliliği kontrolunda genel düşünceler A) Emisyon azaltımı (üretim aşamasında) B) Geri kazanım C) Baca gazı arıtımı D) Dispersiyonu arttırma - daha yüksek bacaların yapımı - aralıklı kontrol planları: (hava tahminleri ve hava kalitesine bağlı olarak) - tesislerin yer değişikliği: (özellikle yeni kurulacak tesislerin veya sanayi bölgelerinin doğru yer seçimi)
Emisyon azaltımı 1. Düşük emisyonlu proseslerin veya yakıtların seçimi - Proses değişikliği (Örnek:solvent bazlı yerine su bazlı boya üretimi) -yakıt değişikliği (Örnek: doğal gaz kullanımı) - ulaşımda toplu taşımacılık - yanma sırasında kirlilik oluşumunu önleme/kontrol
Emisyon azaltımı 2. Prosesin geliştirilmesi, üretim aşamasında kirletici oluşumunun azaltılması - Yakma koşullarının iyileştirilmesi, - Tam yanma is, kurum, CO, HC azaltımı - Düşük yanma sıcaklığı ile NO x oluşmasını önleme - Emisyon azaltıcı katkı malzemesi kullanımı - Kireç ilavesi ile SO 2 kontrolu
Geri kazanım Kirletici emisyon değerli bir ürün, bileşik yada yakıt ise bunu toplayıp yeniden kullanmak daha ekonomik olabilir. Örneğin: - çimento fabrikalarında toz filtrasyonu, - atık gazın yakıt olarak kullanımı, - SO 2 kontrolunda asit yada alçı üretimi
Baca Gazı Arıtımı Kirleticilerin bacadan çıkmadan önce değişik tekniklerle miktarının azaltılması - filtrasyon, - ıslak tutucular, - adsorpsiyon, - absorpsiyon - son yakma
Dispersiyonu Arttırma Soldaki üç bacanın her birine 2x165 MW e kurulu güce sahip kömürlü termik santral bağlıdır. Aynı özellikte ve kapasitede yeni üniteler kurulurken, baca gazı arıtımı yerine daha yüksek baca yapımı tercih edilmiştir.
En ideal çözüm Tüm alternatifleri birlikte düşünerek bir çözüm üretmek. Temel yaklaşım: - öncelikle kirlilik oluşumunu azaltmak, - mümkün olan maddeleri geri kazanmak (üretim aşamasında yada arıtma sonunda) - baca gazı arıtımı, - son olarak dispersiyonu arttırmak.
Gaz Kirleticilerin Kontrolu Kaynakta kirleticilerin azaltılması Adsorpsiyon sistemleri Absorpsiyon sistemleri Biyo filtreler Membran Son yakma Bu sistemlerin seçiminde; kirleticinin oluşum ve dönüşüm reaksiyonları ile bu reaksiyonların denge ve kinetik özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir.
Kaynakta azaltma: CO kontrolu CO eksik yanma ürünün olduğu için yanma koşullarının iyileştirilmesi ile oluşumu azaltılabilir. Yanma koşullarının iyileştirilmesi ile (tam yanma sağlanması) diğer eksik yanma ürünlerinin (hidrokarbonlar, PAH ve is) azaltılması sağlanır.
Kaynakta azaltma: SO 2 kontrolu 1. Düşük kükürtlü yakıt seçimi 2. Kullanılan yakıt ve yakma teknolojisine bağlı olarak; yakıta veya yanma bölgesine CaCO 3, Ca(OH) 2, CaO v.b. Maddelerin ilavesi ile yüksek verimde SO 2 gidermek mümkündür. CaCO3 CaO + CO 2 Ca(OH)2 CaO + H 2 O CaO + SO 2 CaSO 3 CaSO3 + ½ O2 CaSO 4
Katalitik yakıt desülfürizasyon Katalizör: Kobalt ve molibden (alümina taşıyıcı üzerinde) Sıcaklık: 320-420 o C Basınç: 25-70 bar Ürün: H 2 S
Kaynakta azaltma:nox kontrolu Yanma sırasında NOx emisyonlarının azaltılması: * Yanma koşullarının kontrolu: Sıcaklık ve hava fazlalığı Reaksiyon bölgesinde oksijenin azaltılması Yanma sıcaklığının düşürülmesi * Yüksek sıcaklıkta kalma süresinin azaltılması * Alev sonunda oluşan NOx lerin azaltılması * Yakıcı veya yanma bölgesine baca gazlarının sirkülasyonu * Alevde veya yanma bölgesinde kademeli yakma * Kademeli yakıt besleme
Kademeli yakmada alev bölgeleri
Sıvı ve gaz yakıtlı tesislerde NOx azaltma yöntemleri
NH 3 ile NOx giderimi (katalizörsüz)
NH 3 ile NOx giderimi (katalizörlü) Ortamda katalizör varlığında aşağıdaki reaksiyonlar oluşur. Kullanılan katalizörler: Titanyum dioksit, alüminyum oksitler, vanadyumpentoksit, aktif katkılar (demir, mangan, bakır ve diğer metal oksitler) Ortamda aşırı NH 3 varlığında:
Araç eksozunda katalitik konvertör ve reaksiyonlar
Baca gazı arıtımı
Adsorpsiyon sistemleri Adsorpsiyon, kirleticinin bir katı yüzeyi tarafından tutulmasıdır. Koku kontrolu Organik gaz ve buharların kontrolu Katı yüzeyin gaz kirleticileri tutması, yüzey gerilim kuvvetleri ile ilişkili olup basınç ve sıcaklığa bağlıdır.
Fiziksel adsorpsiyon Kemisorpsiyon Tasarım esasları Bekleme süresi Adsorpsiyon Adsorpsiyonu etkileyici maddelerin ve bileşenlerin ön arıtımı Gaz akımının reaktörde dağıtımı Adsorplayıcının rejenerasyonu
Absorpsiyon Gaz akımının absorplayıcı bir sıvı içerisinden geçirilmesi (gaz yıkama) Hava kirliliği kontrolunda kullanılan absorpsiyon üniteleri: Dolgu kuleler Tepsi ve kabarcıklı kuleler Sıvıyı atomize eden yıkayıcılar Venturi yıkayıcılar
Sorbent ilave seçenekleri
Dolomit SO 2 reaksiyonları
SO 2 absorpsiyonu
Kireçtaşı ile baca gazı desülfürizasyonu uygulaması
Kömürlü bir termik santralda baca gazı arıtımı uygulaması
Kömürlü bir termik santralda baca gazı arıtımı uygulaması
Membran ile solvent geri kazanımı
Son yakma Üretimde oluşan yanabilir özellikteki gaz kirleticilerin son bir yakma kamarasında yakılarak son ürünlere dönüştürülmesidir. Doğrudan alevli termik yakıcılar Katalizörlü yakıcılar Isı geri kazanımlı (reküperatörlü) yakıcılar
Son Yakma
Katalizörlü Son Yakma