DÜNYA GENELİNDE KULLANILAN ÇAMUR KURUTMA MODELLERİ ve KIYASLAMALARI ÜZERİNE BİR ÜNİVERSİTEDE YAPILAN ARAŞTIRMA YAZISI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ NELERDİR? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. TURBO İNCE FİLM ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ AKIŞKAN YATAKLI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ DÖNER TAMBURLU ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ DİSK TİPİ ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ ÇOK BANTLI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ TEK BANTLI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ SERA TİPİ ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ TURBO İNCE FİLM TİPİ ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Turbo ince film tipi çamur kurutma sistemlerini Avrupa da bir firma tarafından üretilmektedir. Bu kurutucular kızgın yağ ile gövdeye temas eden yüzeyde yaklaşık 200 0C ısının oluşması ile sabit duran yağ cidarlı yuvarlak gövdenin içinde yüksek devir ile dönen bir tamburun üstüne dizelenmiş çok sayıda ( 500 ile 1000 ) çapanın sıcak yüzey ile arasında 5-6 mm boşluktan çamura yön vererek ilerlemesi ile ince film perdesi oluşturarak işleyen prosesler olarak tanımlanmaktadır. Çamur kapalı devre çalışan kurutucuya girerek merkez kaç kuvveti ile çamurun kızgın yüzeye yapıştırılması ve suyun buharlaştırılması ile çamur çok hızlı bir şekilde kurutulmaktadır. İnce film tipi kurutucular kurulum alanı olarak az yer kaplamaktadırlar. Bu sistemlerin en büyük sorunu ise dönen tamburun içinde kapasiteye bağlı olarak değişen yaklaşık 1000 e yakın sökülüp takılabilen cıvatalı kürekleri vardır. Bu cıvatalı sistem parelel olarak iki koldan sistemde entegre edilebilmektedir. Bu kürekler gövde ile 5 mm boşlukta çamuru sürükleyerek ilerlemesini sağlarken yüksek ısı ve çamurun asidik olan yapısı ile içerdiği ağır metal ve kumun aşındırıcı özelliğinden dolayı bu çapaların her yıl sökülerek yenisi ile değiştirilmesi büyük yedek parça ve bakım maliyeti gerektirdiğinden dışa bağımlı bir modeldir. Aynı zamanda her yıl değiştirilen çapaların takılmasında balans oluştuğundan iki başta bulunan yatak rulmanlarını bozulduğu görülmektedir. Bu tür sistemler kapalı devre çalıştığından gaz sıkışmasından patlaması yüksektir. Ayrıca çalışma durumunda elektriklerin kesilmesiyle sistem içerisinde ki çamurun plaklaşarak katılaşmaktadır. Böyle bir sorunda prosesi komple durdurarak, makinenin türbini sökülmek zorunda kalınmaktadır. Buda tesisin en az 1 gün devre dışı kalmasına yol açmaktadır. Bu kurutucuda kurutulan çamur çıkışta kum taneciği gibi yarı toz yarısı da 3 mm çapı geçmeyen tane yapısında çıkmaktadır. Kızgın yağ 350 0C olarak dış cidarın içinde dolaşmakta, kürekler de dolaşmamaktadır. Kurutmanın ana gövdesi oluşturan dış cidarda kızgın yağ dolaşarak burada oluşan aşınma süresinin kaç yıl olduğu şu anda tespit edilememektedir. Her yıl aşınan ve değiştirilen küreklerin, gövde deki yüzeye aşınma yaptığından bunun 10 15 yıl gibi bir sürede ne kadar aşınacağı şu anda bilmek zor fakat her yıl aşınan küreklerin kısalmasında bu süre ortaya çıkar onun için bu sisteme dışa bağımlı bakım maliyeti yüksek model olduğu bilinmektedir. Türkiye ye 2008 yılında 75 ton/gün kapasitesiyle giren ilk çamur kurutma tesisidir. 1
AKIŞKAN YATAKLI PEDALLI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Akışkan yataklı çamur kurutma sistemleri genelde disk tipi kurutuculara benzeyen modellerdir. Bu kurutucular sabit duran gövdesine oluşturulan kızgın yağ veya buhar çeketi içinde dolaşan yağ ve buhar ile beraber aynı zamandan içinde dönen türbinin içinde dizilmiş birbirine bağlı karıştırma vazifesi gören çapaların içinden birbirine bağlantılı kızgın yağ geçerek çapaların hem karıştırma hem de kurutucu olarak iki maksatlı olarak görev yapmaktadır. Aynı zamanda sabit duran gövde ki ısıtma cidarının kullanılması kurutma için bir avantajdır. Akışkan yataklı çamur kurutucular çamur kurutma derecesi 200 0C üstündedir. 300-350 derece ısıtılan yağ yüzeyde ortalama 250 0C altına düşmektedir. Akışkan yataklı kurutucunun dönen türbini ağır devirlidir, ince film çamur kurutucu gibi yüksek devir olmadığı için balans yapmaz, iki başta bulunan yatak ve rulmanları dağıtmaz, yarım yuvarlak olan gövdesine giren çamur hem gövdeden hem de karıştırıcı çapalarından aldığı ısı ile çamurda ki suyun buharlaşması sağlanır. Bu proses de makinenin içine çamur alınarak, istenen % 90 oranına kadar kurutularak dışarı çıkarılır, sonrasında ise tekrar yerine çamur alınır. Bu döngü aynı şekilde devam eder. Sistem otomatik olarak doldur boşalt yapılarak devam eder, çamurun girişi ve çıkışı sürekli olmayan tek modeldir. Bu sistemler diğer kurutucularda olduğu gibi aşınmadan dolayı sıkıntılar vardır, en önemlisi içinde dönen birbirine bağlı içinden kızgın yağ geçen çapaların aşınması ile kızgın yağın çamura karışması ile yangın çıkması en büyük tehlikedir. Bu karıştırıcı dönen çapalar ortalama 1 yıl veya en uzun iki yıl içinde aşınarak, içinden geçen kızgın yağın büyük patlama ve yangının ana sebebidir. Aynı zamanda bu çapalar karşılıklı çalışmaktadır. Bu çapaların aşınması ile sürtünmeden dolayı azda olsa gövde aşınmaktadır. Fakat kurutmanın karıştırıcı çapalarında belli süre içinde devamlı değiştirilmesi büyük sorun olmakla beraber dışa bağımlı bir model olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu model çamur kurutucularda 100 ton/gün kapasitenin üzerine çıkılmamaktadır. Bu akışkan yataklı çamur kurutma tesisini ABD de bir firma aynı zamanda Hollanda da bir firma üretmektedir. Türkiye de 2009 yılına 100 ton/gün olarak 5 adet alınmıştır. 2
DÖNER TAMBURLU ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Tamburlu çamur kurutmalar Avrupa da kullanılan ilk model kurutuculardır. Diğer farklı model çamur kurutma sistemleri geliştirilince ya kadar bu döner tamburlu kurutucular uzun yıllar kullanılmıştır. Döner tamburlu kurutucular çimento fabrikalarındaki yakma fırınlarından esinlenerek yapılmışlardır. Uzun yuvarlak borunun içine döşenmiş yön verici plakalar vasıtasıyla giren çamurun içinde sıcak hava ile karşılaşarak suyun buharlaşmasını sağlar. Buradaki sıcaklı ortalama 200 ile 250 0C olup sıcak hava çamur ile serbest karşılar ve fırının önünden girip arkasından serbest olarak yoğunlaşmış buhar olarak çıkar. Bu tür sistemlerde serbest dolaşım olduğundan ısının bir kısmı atmosfere atık ısı olarak atılır ve enerjinin verimli olarak kullanılmamasına neden olur. Bu tamburlu kurutucuların en büyük sorunu yüksek ısı olduğu için dönme esnasından içerde oluşan toz nedeniyle patlama olmasıdır. İkinci en önemli sorun ise açık sistem olduğu için kurutmada enerji maliyetleri yüksektir. Toz ve yüksek ısıdan dolayı patlama riski çok yüksektir. Sistem içerisindeki yön verici plakaların yüksek ısı ve çamurdaki aşındırıcı maddelerin olması sebebi ile tamburun içindeki yön verici plakaların aşınması büyük bir sorundur. Dünyadaki patlayan modellerin en riskli olanıdır. Avrupa da patlayan sistemleri mevcuttur. Yıllık bakım maliyetleri ucuz olup patlama riski yüksek bir çamur kurutucudur. Bu kurutucular 25 ton ile max.100 ton/gün arasında üretim yapmaktadırlar. Bu modelleri üreten Avrupalı firmalar bu sistemi terk etmişlerdir. Genelde bu sistemi üreten Avrupa da 4 firma vardır. Avrupa da tercih edilmeyen modelledir. Fakat 2010 yılında bir İsviçre firması Arap ülkesi olan Katar a 2 adet 100 ton/gün kapasiteli tesis satmıştır. Ülkemize kurulu tesisi yoktur. 3
DİSKLİ ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Diskli çamur kurutma fırınları akışkan yataklı kurutmanın benzeridir. Aradaki tek fark ise akışkan yataklı kurutucunun çapalarının yerine döner bir türbin üzerine dizilmiş çok sayıda yuvarlak cidarlı disklerin bulunmasıdır. Bu disklerin içinden kızgın yağ ve kızgın buhar geçerek kurutmayı sağlamaktadır. Kurutmayı sağlayan döner disklerin ortalama çapı 2 metrenin üzerinde olup, dış çeperi ise iki yuvarlak cidarlı dairesel saçtan olup tek avantajı akışkan yataklı kurutuculara göre kurutma yüzeyinin fazla olmasıdır. Bu döner diskler parelel çalışarak iki disk halinde de olabilmektedirler. Fakat akışkan yataktaki değişen çapaların disk tipi kutucuya göre küçük ve sayısının çok olması nedeniyle, disk tipi kurutucuya göre daha kolay ve ekonomiktir. Disk tipi sistemlerdeki disklerin değişmesi makinenin ortalama % 30 parçasının değişmesi anlamına gelmektedir. Bu diskler ile beraber gövdede aşınmalar olacaktır. Bu aşınmalar ile makinenin ömrünün ne olacağı merak konusudur. Disklerin ortalama 2-3 yıl ömrü olduğu söylenmektedir. Disklerin aşınması ile kızgın yağ çamura karışarak patlama ve yangın çıkması doğaldır. Bu tür cidarlı kurutucularda genelde yüksek ısı içeren kızgın yağ kullanılmaktadır. Buharda olsa kaçak olduğu zaman kurutma devre dışı kalacaktır. Bu modelin bakımı diğer modellere göre çok maliyetlidir. Diğer çamur kurutma modellerine göre en maliyetli ve ağır sistemlerdir. Tamburlu kurutuculardan sonra bakım açısından en riskli kurutuculardır. Kurutucudan çamur toz ve kum şeklinde çıkmaktadır. Bu tür sistemlerde en büyük kapasite 100 ton/gün olarak üretilmektedir. Bu kurutucuyu Avrupa da Hollandalı bir firma üretmektedir. Avrupalı firmalar bu tür riskli teknolojileri, Türkiye gibi deneyimi olmayan ülkelere satıyorlar. Ülkemizde bu şekilde 6 adet satılmıştır. Bu tesisleri üretip Türkiye ye satan firma el değiştirerek başka firmaya satılmıştır. Ben buradan kamu kuruluşlarında ki yetkili kişileri uyarıyorum. Ülkemize 2008 yılında 6 adet 100 ton/gün kapasiteli fırın satılmıştır. 4
ÇOK BANTLI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Avrupa da son 10 yıl içinde çamur kurutma konusunda yeni teknolojiler geliştirilmiş geçmişte yaşanan kazalar ve yangın patlama gibi sorunlar göz önüne alınarak ve dünyada enerjinin pahalı olması atık ısı gibi enerjilerinde kullanılarak çok bantlı kurutucular yapılmıştır. Bu bantlı kurutucular diğer model olan eski teknoloji içeren kurutuculardaki problemleri ortadan kaldırmıştır. Bantlı kurutucular tek bantlı ve çok bantlı kurutucu olmak üzere ikiye ayrılır. Çok bantlı sistemler 2 veya 3 bantlı olabilmektedir. Bu bantlı kurutucuların en büyük özelliği düşük ısı olup ve toz oluşmaması patlama ve yangın riskini min seviyeye indirmektedir. Ayrıca aşınabilen parçalar içermemesi ve yedek parça gereksinimi az olmasıdır. Arıtma çamurunun % 20 ile 30 arasında katı madde içeriği ile gelen çamur basınçlı bir pompa ile bandın üzerine 6 mm. kalınlığında çubuk şeklinde serilir. Birinci bant yarı kurumuş çamuru alttaki ikinci bantta aktarmaktadır. Böylece çamur % 90 üzerinde kuruluğa ulaşır. Çıkış kısmında ise pelet kırma ünitesi ile çamur kırılarak soğutulur. Pelet halindeki çamur yakma tesislerine veya çimento fabrikalarına gider. Bu tür tesislerde tek sorun % 20 ile giren pelet çamur ıslak olduğundan banda az da olsa yapışmakta ve hava kurutma delikleri tıkamaktadır. Çok bantlı çamur kurutma sistemlerinde aşınabilecek tek parça yılda 1 kere değiştirilebilecek % 20 KM çamuru pelet haline getiren extruder adı verilen çamura şekil veren parçanın değişmesidir. Buda 5 kg geçmeyen kasaplarda ki kıyma makinesinin ağzındaki delikli şekil veren parçaya benzeyen parçanın zamanla, çamurun aşındırıcı özelliğinden dolayı zarar görmesinden dolayı değiştirilmektedir. Bandın ömrü ortalama 3 ile 5 yıldır. Herhangi bir kesici parça gelmezse buda belt-preslerdeki bandın benzeridir. Çamur susuzlaştırma sonrasına kurulan bu tür kurutma sistemlerine kesici, delici parçalar zaten gelmediğinden bandın ömrü uzamaktadır. Dünyada ve Avrupa da en çok satılan sistem şimdilik bantlı kurutuculardır. Ancak en son geliştirilen model olan tek bantlı sistemlerde ıslak çamur ile kuru çamurun karıştırılarak yapışmanın önlenmesiyle granül halde ürün elde edilmesidir. Tek bantlı sistemlere giriş kuruluğu % 45 mertebesinde olup, en ekonomik sistemlerdir. Çok bantlı sistemlerin max. kapasitesi 100 ton/gün olarak imal edilmektedir. Ülkemizde 2010 yılında 30 ton/gün kapasiteli bir tesis bir organize sanayi bölgesi tarafından satın alınmıştır. 5
ÇAPALI ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Bu tür modeller çok hantal ve kaba oluşu eski yıllarda üretilmiş bir modeldir. İç içe geçmiş tamburların dışındaki sabit olup içindeki döner olup her iki tamburun içine ve sabit tamburun dışına kızgın yağ veya buhar verip kurutmayı diğer kurutucularda olduğu gibi yüzeylere sürtünme yolu ile çamurun suyu buharlaştırılması prensibine göre hareket etmektedir. Dış ısıtma cidarının içine geçmiş 1000 e yakın saç çapa kaynak yapılmış veya monte edilmek suretiyle parçaların iki cidar arasında çamurun sürtünmesi ile kurutma yapmaktadır. Fakat bu tür sistemlerde içinde dönen dev tamburun ağırlığı en azından 15 tonun üstündedir. Böyle bir döner tamburu söküp aşınan parçaları onarmaktansa yenisi imal etmek daha kolaydır. Bu tür sistemlerde aşınmadan dolayı patlama ve yangın riski vardır. Dünyada en hantal sistemledir. Fazla referansı yoktur. Yapılanlarda sökülüp atılmıştır. En büyük kapasitesi 130 ton/gün dür. Dünyada üretilen 7 farklı model içinde en ilkel olanıdır. Çapalı çamur kurutma sistemleri Avrupa da Tek bir firma tarafından üretilmektedir. 2010 yılı itibariyle Türkiye de satışı yapılmamıştır. 6
SERA TİPİ ÇAMUR KURUTMA SİSTEMLERİ Bu metot yaygın olarak güneşle kurutma olarak da isimlendirilmektedir. Sistem, temel olarak kurutma amacıyla çamurun yayılabileceği bir sera, hava değişim ve dolaşım fanları ile çamur karıştırıcıdan ibarettir. Güneşle kurutma sistemlerinde çamur içerisindeki suyun buharlaştırılması için gerekli ısı transferi, güneş ışınlarından ışınım yoluyla ve fanlar ile sağlanan aktif konveksiyon yoluyla gerçekleşmektedir. Güneşle kurutma sistemlerinde çamur, kurutulacak çamurun çeşidine göre farklı şekillerde taşınmaktadır. Sıvı formda kurutulacak çamur borularla direk olarak sera içerisine pompalanırken, susuzlaştırma ünitesinden sonra kurutulacak çamur kamyonlarla sera içerisine taşınmaktadır. Kamyonlarla kurutma serasına taşınan çamur, çamur karıştırıcılar vasıtasıyla sera tabanına yayılmakta ve kurutma süresince belirli aralıklarla karıştırılmaktadır. Çamur karıştırıcılar çeşitli şekillerde olabilmektedir. En yaygın kullanılan türleri yatay burgu karıştırıcılar ile çamur karıştırma araçlarıdır. Güneş ışınları ve içeride dolaşan hava ile kuruyan çamur, istenen kuruluğa ulaştıktan sonra bir yükleyici vasıtasıyla kamyonlara yüklenerek uzaklaştırılır. Güneşle kurutma işleminde çamurdaki suyun buharlaşma hızını etkileyen temel faktörler ışınım oranı, dış hava sıcaklığı, havalandırma debisi ve kuru madde oranıdır. Buharlaşma hızı bu faktörlerden ilk üçü ile doğru orantılı değişirken, çamur içerisinde artan kuru madde oranının buharlaşma hızını düşürdüğü görülmektedir.buharlaşma oranının ışınım miktarı ve dış hava sıcaklığına bağlı olması, kurutma oranının yıl içerisindeki mevsimsel değişikliklerden etkilenmesine yol açmaktadır. Farklı zamanlarda farklı buharlaşma oranlarının elde edildiği görülmektedir. Bu tür sistemlerde %20 kuru maddeye sahip çamuru %80 kuru madde oranına ulaştırmak üzere kurutmak için yaz mevsiminde yaklaşık 17 gün yeterli gelmekteyken kış mevsiminde yaklaşık 33 güne ihtiyaç duyulmaktadır. İşlemin bu karakteristiği işletim sırasında istenmeyen gecikmelere sebep olabilmekte ve başlangıçta mutlaka ek kapasite yatırımı gerektirmektedir. Şöyle ki, mevcut kapasiteye göre tasarlanan bir güneşle kurutma sistemi yaz mevsiminde yeterli olurken kış mevsiminde yeterli gelmeyecektir. Bu sebeple sistemin kötü hava şartları göz önüne alınarak tasarlanması gerekmektedir. Bu tasarımda mutlaka mevcut ihtiyacın üzerinde ek yatırım gerekliliği duyulacaktır.güneşle kurutma sistemleri diğer ısıl kurutmalarla karşılaştırıldığında en az enerji ihtiyacı olan sistemlerdir. Ayrıca, sistemde ısıtıcı bulunmadığı için yakma emisyonu oluşmamaktadır. Ancak, özellikle yer ihtiyacının çok yüksek olması toprağın pahalı olduğu Avrupa Ülkeleri nde bu sistemlerin karlılığının önünde büyük engel teşkil etmektedir. Ayrıca bu sistemin patojen giderimin de etkinliği üzerine tartışmalar devam etmektedir. Ayrıca oluşturduğu koku problemleri nedeniyle pek tercih edilmemektedir. Bazı tesislerde yeterli patojen giderimi olmadığı için kireç ilavesi uygulanmaktadır. Proses özellikleri ve büyük alan ihtiyacı nedeniyle sadece küçük ve zaman zaman küçük-orta ölçekli yerleşimler tarafından tercih edilmektedirler. Ülkemizde sadece güney kesimin güneş ışınlarının fazlaca gelmesi nedeniyle uygun gibi görünse de bu bölgelerin turizm açısından değerlendirildiğinden pek kulanım şansı yoktur. Gerek yeterli alan bulmadaki güçlükler gerekse turizm den dolayı kokunun istenmemesi ve işletmede ki zorluklar nedeniyle kullanımı sınırlıdır. Büyük ölçekli kurutma projeleri için uygun sistem olarak değerlendirilmemektedirler. 7