Çöp Termik Santralleri

1.GİRİŞ

            Çöp termik santralleri, ısı ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılan bir santral tipidir. Diğer termik santraller gibi genel olarak buhar kazanı, buhar türbini ve jeneratör gibi ünitelerden oluşmaktadır.

Çöp termik santrallerinde enerji üretimi için öncelikle çöp arıtımı ve ardından ayrıştırma işlemi yapılır. Ayrıştırılan cam, kağıt, plastik, metal, taş gibi malzemeler ilgili sanayide kullanılmak yada yeniden işlenmek üzere gönderilir. Karbon içeren maddeler ise bir kazana gönderilerek yakılır. Bu yakma işleminden elde edilen ısı eşanjöre yollanır. Ayrıca yakma işleminden sonra oluşan küller ve diğer atıklar değerlendirilmek üzere gübre ve çimento sanayilerine gönderilebilir.

         Eşanjöre dışarıdan verile soğuk su, yakmadan elde edilen ısı tarafından buhar dönüştürülür ve basıncının yükseltilmesi için kompresörlere oradan de buhar türbinine iletilir. Buhar türbininden de jeneratöre aktarılarak buhar türbininde elde edilen enerji, jeneratörde elektrik enerjisine çevrilir. Ve daha sonra bu elektrik enerjisi, şebekeler aracılığıyla tüketiciye ulaştırılır.

         Bir çöp termik santralinin üniteleri ve enerji üretimi için  gerçekleşen işlem sırası şekil 1.1.’de gösterilmiştir.

Şekil 1.1. Bir Çöp Termik Santralinde Bulunan Üniteler Ve Enerji Üretimi İçin Gerçekleşen İşlem Sırası

2. TERMİK SANTRALLER

Termik santralleri genel olarak iki bölümde incelemek gerekir.Bunlar :

1-Buhar santralleri

a)Pistonlu buhar makineli santraller,

b)Buhar türbinli santraller,

2-İçten yanmalı motor santralleri

a)Dizel motorlu santraller,

b)Gaz türbinli santraller,

c)Gazojenli santraller,

d)Benzin motorlu santraller şeklindedir.

Buharla çalışan santrallerin bazı özelliklerine göre sınıflandırılması ise şu şekilde yapılabilir:

1-Normal buhar santralleri,

2-Lokomobilli santraller,

3-Nükleer santraller.

2.1. Buhar Santralleri

Tipik bir buhar santralinin çeşitli ünitelerini şekil 2.1.de görmekteyiz.

 

                       Şekil 2.1. Bir buhar santralinin prensip şeması.

Buhar santrallerinde yakıt –hava karışımı ocaklarda yakılarak kazandaki su ısıtılır ve buhara dönüştürülür. Elde edilen buhar, borular yardımı ile döndürücü makineye iletilir. Döndürücü makine ile akuple olan jeneratör (alternatör) ise bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Buhar santrallerinde enerji dönüşümü şekil 2.2.de verilen diyagrama uygun şekilde olmaktadır.                                                             

	Yakıttaki Potansiyel enerji		Kazan ısı enerjisi		Buharın Kinetik enerjisi		Döndürücü Makinede Mek-enerji		Jeneratörde Elektrik enerjisi

 

                 

                       Şekil 2.2. Buhar santrallerinde enerji dönüşümü.

Buhar santrallerinin en önemli üniteleri şunlardır :

a) Buhar kazanı ve yakıt sistemi.

b) Su arıtma ve pompalama üniteleri,

c) Buhar makinesi ,(pistonlu buhar makinesi ve buhar türbini)

d) Kondenser ,

e) Elektrik donanımı.

2.2. Buhar Kazanları Ve Yakıt Sistemleri :

Buhar kazanlarında yakılan yakıt,kazandaki suyu buhara dönüştürür.Buhar kazanları yakma odalarında çeşitli ızgaralar kullanılır.Bu ızgaraların cinsi , kullanılan yakıtın cinsine,kazanın büyüklüğüne ve kazandan istenilen özelliklere bağlıdır. Kazanların verimli çalışması için suyun veya buharın,yakıtın oluşturduğu gazlar ile daha çok temas etmesi,ısı kaybının önlenmesi,bunların ekonomik bir şekilde kullanılması gerekmektedir. İyi cins kömürlerin sanayi ve ısıtma işlerinde kullanılması,termik santrallerde düşük kaliteli kömürlerin yakılmasını gerektirmektedir. Bunun için ızgara sistemleri de bu amacı gerçekleştirecek şekle sokulmuştur. Bu cins kömürler değirmenlerde öğütülüp toz haline dönüştürüldükten sonra ,basınçlı hava ile püskürtme ağızlarından kazanın yanma odasına püskürtülür ve orada yakılır. Toz kömür yakan santrallerde uçucu küllerin çevreyi kirletmemesi için bacalara kül tutucular konur.

Toz (pülverize) kömür yakan kazanlara örnek olarak Kramer  kazanları gösterilebilir. Bu tip kazanlarda kömürün öğütülmesi yanında, sıcak hava gönderilerek kurutulması da yapılmaktadır. Kömürlerin yanması için gerekli hava, baca çekişi veya ızgara altına vantilatör konmak suretiyle sağlanır.

Kazanların yapım şekli kullanılan yakıtın cinsine göre de değişebilir.sıvı ve gaz yakacaklar da kazandaki suyun ısıtılması amacı ile kullanılabilir. Sıvı yakıtlar kazan içine bir enjektör yardımı ile püskürtülür. Fotoselli bir sistem ile de gönderilen yakıt, otomatik olarak ayarlanır. Kullanılan sıvı yakıta örnek olarak fueloil gösterilebilir.

Termik santrallerde kullanılan yakıtın depolanması için santrale uzun süre yetebilecek miktarda yakıt alabilen depolar gerekir. Bu depoların yangına karşı gereken şekilde korunması da önemli bir konudur.

Bugün kullanılmakta olan kazanlar alev borulu ve su borulu olarak ikiye ayrılmaktadır. Alev borulu kazanlarda içinden sıcak gazlar geçen borular, bir su deposundan geçirilir. Kazan altında yakılan yakıtın enerjisi ile ısınan gazlar borularla kazan suyu içinden geçerken, ısılarını suya vererek suyun buhar şekline dönüşmesini sağlarlar. Kazan verimini artırmak için, çok sayıda borunun kazan suyu içinden dolaşımını sağlamak gerekir. Bu kazanlar küçük santrallerde kullanılır. Su borulu kazanlar, alev borulu kazanlara göre daha çok kullanılmaktadır. Kazan altında yakılan yakıtın oluşturduğu ısı ile ısınan sıcak gazlar,İçinden su dolaşan su borularının çevresinde dolaşarak ısıların suya verirler ve suyu buharlaştırırlar. Ancak bu buharın basıncı düşüktür. Türbinlere gönderilecek olursa hemen suya dönüşür. Basıncın düşük olması, türbin devrini de etkiler. Yüksek devir elde etmek için kazandan alınan yaş buhar 300»400 °c ta kadar ısıtılır ve bundan sonra türbinlere gönderilir. Bu amaçla buhar kızdırıcı üniteler örneğin, ön ısıtıcı(Ekonomizör) veya kızdırıcı (Süperhiter) kullanılır.kazandan dışarı atılan gazlarda bulunan ısıdan faydalanmak için, kazan besleme suyu boruları, bu gazların yolu üzerine monte edilir ve besleme suyu kazana biraz ısınmış olarak gelir. Ön ısıtıcının besleme suyu derecesini her 6 c° yükseltmesi kazan verimini %1 artırır. Böylece yakıt tüketimi de azaltılmış olur. Kazanlarda kömürün yakılması ile oluşan sıcak gazlardan gerektiği kadar faydalanıldığında, kazan verimi %80 » %90’na kadar artabilmektedir. Kazanlarda gerekli güvenliği sağlamak için şu ünitelerin bulunması gerekir:

1) Basınç göstergesi,

2) Alarm sistemi bulunan seviye göstergeleri,

3) Emniyet valfleri,

4) Kumanda sistemleri,

5) Kazan besleme suyu süzgeç sistemi,

6) Kazandan çıkan buharda bulunacak katı parçaları tutacak sistem,

7) Seviye ayarı, tek yönlü valfler ve durdurma valfleri bulunan besleme suyu üniteleri,

8) Kazan tesisatını tehlikeli durumlarda bölümlere ayıracak valf sistemi,

9) Kazan borularını temizlemek için mekanik ve kimyasal sistemler,

Buhar kazanlarını çift alev borulu kazanlar ve termal depolu kazanlar olmak üzere iki tipte inceleyebiliriz.

2.2.1. Çift Alev Borulu Kazanlar

Bu kazanlar tuğla duvar üzerine sabitleştirilmiştir.İki adet alev borusu vardır.Bunlar mekanik ızgaralı veya brülörlü olabilir (Şekil 2.2.1).

Gazlar iki alev borusundan kazanın cidar kısmına geçer,buradan bir iniş borusu vasıtasıyla su bölgesinin alt tarafındaki tuğlalı bölgeye iner ve tuğla arasından kazanın önüne doğru devam eder,Sonra gazlar kazanın iki yan tarafındaki akış bölgelerinden geçerek hava akımı kontrollü damper vasıtasıyla bacaya girer.

Isı transferinin %75 i taban akışından önce alev borularında olmaktadır.Bir miktar ısı transferi de taban ve yan akışlarda olmaktadır.

Çift alev borulu kazanlar 5500 kg/h debi ve 3 GCal/h ‘e kadar olan ısı ihtiyaçlarında kullanılmaktadır.

Bu tip kazanlar geniş olmaları nedeniyle kolaylıkla ve sağlıklı bir şekilde temizlenebilir.

Değişken buhar yüklerine karşı dayanıklı bir yapıya sahiptir. Isınma yüzeyinin nispeten yetersiz olması nedeniyle baca gazının çıkış sıcaklığı yüksek olmaktadır,bu atık ısıdan ekonomizer kurulması suretiyle faydalanmak mümkündür. Bu tip kazanlarda kızdırıcılar da kullanılabilir.

Katı yakacaklar kullanıldığında bu tip kazanların ısıl verimleri %65-70, mekanik yükleme halinde %80,sıvı yakıt kullanılması durumunda ve besleme suyu veya giriş havası ısıtılarak kullanıldığında ise %85 e kadar çıkabilmektedir.

  

2.2.2. Termal Depolu Kazanlar

Esasında ekonomik tip kazan olmasına rağmen daha büyük boyutlu, derinliği daha fazla ve su bölgesi alev borularının üzerindedir (Şekil 2.2.2).

Su çalışma seviyesi ,diğer silindirik tip kazanların kabul edilebilir çalışma sınırından daha geniş aralıklardadır. Düşük kapasitede çalıştığı zamanlarda bile ateşleme oranı oldukça dengelidir.

Düşük buhar istendiği durumlarda su seviyesi yükselir ve ısı depolanır. Yüksek ısı çekildiği durumlarda ise ortalama üretim ısısıyla birlikte ,depolanmış olan ısıya bağlı olarak buhar sisteme gönderilir ve kazandaki su seviyesi düşer.

 

Şekil 2.2.1. Çift Alev Borulu Kazan

 

Şekil 2.2.2. Termal Depolu Kazan