Mikro Oto Gazifikasyon Sistemleri

MAGS
Mikro Oto Gazifikasyon
Sistemleri
Teknik Özellikler
Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
İÇİNDEKİLER 1. MAGS TEKNOLOJİSİ ____________________________________________________________ 3 1.1. GENEL İŞLEM __________________________________________________________________ 3 1.2. ÇALIŞMA PRENSİPLERİ _________________________________________________________ 4 1.3. TEKNİK DEĞERLENDİRME _____________________________________________________ 6 1.4. ATIK TÜRLERİ _________________________________________________________________ 7 1.5. GAZ VE SIVI ATIKLAR __________________________________________________________ 9 1.6. BIO-CHAR _____________________________________________________________________ 12 1.7. ELEKTRİK ENERJİSİ VE YAKIT GEREKSİNİMİ __________________________________ 14 1.8. ÜRETİLEN ISI ENERJİSİ ________________________________________________________ 14 Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |3
1. MAGS TEKNOLOJİSİ 1.1.
Genel İşlem Terragon, küçük ölçekli uygulamaların atık sorunlarının çözümü için dünyanın en kompakt, etkili ve çevre dostu teknolojisi olması amaçlanan Mikro Oto Gazifikasyon Sistemini (MAGS) geliştirmiştir. MAGS bir gemi, topluluk veya kurum tarafından üretilen bütün organik atığı bertaraf ederken atık içerisindeki inorganik maddeleri de sterilize edebilmektedir. MAGS, atıktan gaz sentezleme suretiyle atık içerisindeki enerjiyi geri kazanan bir gazifikasyon teknolojisidir. Sentezlenen bu gaz sistem için gerekli yakıt kaynağını oluşturmakta; böylece dışarıdan yakıt takviyesine neredeyse hiç gereksinim duyulmadan sistem çalışabilmektedir. Sadece 6 m2 yer kaplayacak olan system, günde 18 saat çalışarak 700 kg karışık atığı işleyebilmektedir. MAGS en kompakt emniyetli çöp bertaraf etme sistemidir. Gazifikasyon reaktörü hemen hemen 208 litrelik bir tambur ile aynı boyutlardadır. Operatör hiçbir ön işleme gerek duymadan atığı gazifikasyon reaktörüne yerleştirir. Burada atık, tescilli Terragon Oto Gasifikasyon teknolojisi sayesinde karbon‐bazlı asal ürünlere dönüştürülür. Bu esnada açığa çıkan uçucu gazlar ise tamburu terkedip yanma odasına hareket eder ve böylece sistemin yakıtını teşkil ederler. MAGS’de kullanılan Oto Gasifikasyon sürecinin üç temeli vardır: (i)
Gazifikasyon reaktöründe organik maddeler az oksijenli bir ortamda yaklaşık 750°C’ye ısıtılır. Isınan organik maddeler burada uçucu gazlara ve karbonlu bir kalıntıya (biochar) dönüşürler. (ii)
Uçucu gazlar yanma odasında yaklaşık 1,100°C’de yakılır. Yanma sonucu maydana gelen sıcak gaz sistem içerisindeki havanın ve gazifikasyon reaktörününün ısıtılmasını sağlar. (iii)
700°C sıcaklıktaki yanma gazı atmosfere salınmadan evvel önce su içinden geçirilir, sonrasında ise gaz temizleyiciye gönderilir. MAGS teknolojisi zararlı emisyonlar üretmez ve herhangi bir kimse tarafından kolayca kullanılabilir. Herhangi bir apartmanın, geminin, otelin, işletmenin veya habitatın çöp biriktirme alanına rahatlıkla yerleştirilebilir. Sistemin çalıştırılması son derece kolay ve güvenlidir ve özel bir uzman operator gerektirmez. Şekil 1’de tüm sürecin bir şeması gösterilmektedir: Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |4
Şekil 1: Oto‐gazifikasyon sürecinin sadeleştirilmiş şematiği 1.2.
Çalışma Prensipleri Şekil 2’de ve şekil 3’te görüldüğü üzere; MAGS, iki atık işleme tamburundan (veya gazifikasyon reak‐
töründen) oluşmaktadır. Gazifikasyon reaktörleri atığın dolaylı olarak ısıtılmasını sağlayacak şekilde yapılandırılmıştır. Atık, gazifikasyon rektörüne yüklenir ve yaklaşık 750˚C ‘ye kadar ısıtılır. Önceden ısıtılmış belli bir miktar hava tambura aktarılır ve atıkla birleştirilir. Havadaki ısı ve oksijen, atıktaki hidrokarbonları yüksek oranda CO ve H2 içeren sentez gazı ve katı karbonlu kalıntı Şekil 2: MAGS fotoğrafı (bio‐char) oluşturacak şekilde parçalar. Gazifikasyon reaktöründen çıkan sentez gazı yanma odasına ulaşır. Burada yanma sonucu oluşan sıcak gazlar sistem için gerekli ısı enerjisini teşkil eder. MAGS’in basit bir şematiği şekil 3’te gösterilmiştir. Yalıtılmış yanma odasının sıcaklığı mazot veya sentez gazı yakılırken 1100 ⁰C’de tutulur. Mazot yakma sistemi MAGS’in ilk çalıştırılması esnasında yanma odasının ısıtılmasını sağlar.Yanma odasından çıkan sıcak yanma gazları gazifikasyon reaktörü ve hava için gerekli ısı kaynağını oluşturur. Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |5
MAGS çalıştırılmaya başlarken yanma odası sıcaklığını 1100 ⁰C’ye çıkarmak için mazot yakılır. Yanma odası yeterince ısıtıldığında açığa çıkan gazlar gazifikaston reaktörünün altındaki ısı transfer bölgesine yönlendirilir. Gazifikasyon reaktöründeki atık ısıtılır, kurur ve gaz sentezlemeye başlar. Sentezlenen gaz yoğunluğu yeterli miktara ulaştığında, mazot yakma sistemi devre dışı kalır ve gaz yanma odasının ana yakıtını oluşturur. Yanma gazının ani soğutulması, gaz temizleyicileri ve filitreler sayesinde MAGS gaz emisyonları çok düşüktür. Benzer şekilde kömürümsü katı kalıntı (bio‐char) da zehirli partiküller içermez. MAGS teknolojisi ve emisyon değerleri ile ilgili detaylar aşağıda “Teknik Değerlendirme” bölümünde açıklanmıştır. Şekil 3: MAGS, arkadan ve önden görünüm Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |6
1.3.
Teknik Değerlendirme Kendi atığını bertaraf etmek isteyen küçük habitatlar için halen pratik bir çözüm mevcut değildir. Bazen küçük insineratörler kullanılır; ancak bunların kullanımı genelde kabul görmez. Zira bu insineratörler düşük sıcaklıklarda çalıştığı için emisyon değerleri çok yüksektir ve genelde yeterli yanma gazı temizleme ekipmanlarından yoksundurlar. Ayrıca küçük insineratörlerde kullanılan iç kaplama malzemeleri de çok yüksek bakım maliyetlerine sebep olmaktadır. Küçük insineratörlerin sebep olduğu işletme problemleri ve çevresel sorunlar şöyle özetlenebilir: •
Çalışma şartları, yanma gazı temizleyicilerinin kullanılmaması ve yetersiz filitreleme dolayısıyla küçük insineratörler ciddi şekilde çevre kirliliğine yol açmaktadır. Tipik bir insineratördeki atık bol miktarda havaya maruz bırakılmakta ve düşük sıcaklıkta yanmaktadır. Bu şartlarda karbon monoksit (CO), poliaromatik hidrokarbonlar (PAH) ve dioksin/furan gibi çok sayıda oluşur. Yanma gazı temizleme ekipmanları kullanılmadığı zaman, yanma gazının ihtiva ettiği yüksek oranda SOX ve HCl atmosfere karışır. Atmosfere salınan tüm bu kirletici maddelerden dolayı insineratörler genellikle çevresel yönetmeliklerde belirtilen limitleri aşarlar ve dolayısıyla işletimlerine müsaade edilmez. MAGS ise tüm karbon monoksit dahil tüm hidrokarbonları 1.100°C’de tamamen yakan bir sistemdir. MAGS 700°C sıcaklıktaki yanma gazını su içine salarak gaz sıcaklığını aniden 60°C’nin altına düşürür. Bu sayede dioksin/furan gazlarının oluşması engellenir. (Dioksin/furan gazları 250‐450°C oluşur.) Mukayese edecek olursak insineratörlerde yanma gazı sıcaklığı 300°C civarındadır. Dolayısıyla baca çıkışında dioksin/furan gazlarının oluşumu kaçınılmazdır. MAGS, sahip olduğu gelişmiş gaz temizleme sistemi sayesinde diğer partiküllerin ve asitlerin atmosfere salınımına da engel olur. •
İnsinerasyon sisteminlerinde atık içindeki karbonun büyük bir kısmı atmosfere bir sera gazı olan karbon dioksit (CO2) gazı olarak salınır. MAGS’te ise karbonun önemli bir kısmı inert karbon olarak muhafaza edilir. Böylece yüksek miktarlarda CO2 salınımının önüne geçilmiş olur. •
MAGS’e eşdeğer kapasitedeki insineratörler çok yüksek miktarda mazot tüketirler. İmalatçı kullanım kılavuzlarına göre benzer atık işleme kapasitesine sahip insineratörler saatte 10‐30 litre mazota ihtiyaç duymaktadırlar. MAGS’te ise gerekli yakıt ihtiyacısentez gazı tarafından karşılandığı için saatte ortalama 1‐3 litre mazota ihtiyaç duyulacağı öngörülebilir. Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |7
•
İnsineratörlerin iç yüzeylerini kaplayan astar veya yalıtım malzemeleri, ani sıcaklık değişimleri sebebiyle sık sık çatlaklara maruz kalabilir. Nitekim yüksek oranda su içeren atıklar(yiyecek, vs) ve yüksek enerji içeren atıklar (plastik, yağlı bezler, vs) bu gibi problemlere yol açtığı için insineratörlere atılmazlar. MAGS ise ayrıştırmaya gerek duymadan her türlü atığı rahatlıkla işleyebilir. •
Ayrıştırma, düşük atık işleme kapasitesi, çeşitli işletme problemleri ve yüksek bakım maliyetleri sebeplerinden dolayı küçük bir insineratörün işletme maliyeti, MAGS işletme maliyetinden çok daha yüksek olabilir. 1.4.
ATIK TÜRLERİ MAGS çeşitli atık türlerini, özellikle de organik ve yanıcı atıkları işlemek üzere dizayn edilmiştir. MAGS’in işleyebildiği atıkların bazıları şöyledir: • Kağıt/mukavva • Plastik • Yiyecek • Fabrika atıkları • Yanıcı atıklar • Tortular MAGS, atık yeniden kullanımı ve kompostlamasını da içeren bütüncül bir atık yönetimi çözümü olarak dizayn edilmiştir. Bu şekilde, mümkün olan her zaman siteler yiyecek atıklarını kompostlayabilecekleri gibi, kağıt ve mukavvaları da geri dönüştürebileceklerdir. Metaller ve cam atıklar atıktan ayırılmalı bu maddeler Gasifiyerin alt tarafında çok miktarlarda birikeceğinden MAGS a tanıtımalyacaktır Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |8
Teknik Özellikler ve Performans TEKNİK ÖZELLİKLER Toplam Ağırlık: 5.000 kg Genel Boyutlar: 3,3 m x 2,0 m x 2,3 m PERFORMANS VERİLERİ İŞLETME KOŞULLARI Nominal Katı Atık İşleme Hızı: Nominal Atık Yağ İşleme Hızı: Gazifikasyon Reaktörü İşletme sıcaklığı: İşlenen atığın cinsine ve yoğunluğuna bağlıdır. Saatte 20‐40 kg tipik evsel atık (%50 yiyecek) bertaraf edilebilir. Atık yağın bileşimine ve içerdiği su oranına bağlıdır. 750 °C Yanma Odası İşletme Sıcaklığı: 1.100 °C İşlenebilen Atık çeşitleri MAGS, çok çeşitli atık karışımlarını işleyebilmesine rağmen, organik atıkların bertarafı için idealdir. Önek olarak kağıt/karton, plastik, yiyecek, tahta, paçavra, yağlar, çözücüler, atık yağ, vs. verilebilir. TÜKETİM Elektrik Tüketimi: 22 kW Yakıt Türü: Hafif yağ #1 veya #2 (Mazot) Yakıt Tüketimi: Devreye alırken (2‐3 saat/gün): Atık işlerken: Saatte 4 litre (8‐12 litre/gün) Aralıklı olarak. Atık bileşimine ve atık yükleme sıklığına göre değişmektedir. Kostik soda (NaOH %10, ağırlık olarak): Saatte 0.1 litre EMİSYON Gaz Emisyonu1: Yaklaşık 102 m3/saat Su2: Yaklaşık saatte 5 litre Karbon külü: İşlenen atığın ağırlıkça yaklaşık 8%’i Gürültü: 75 desibel altında Dış Yüzey Sıcaklığı: 45°C’nin altında 1
MAGS tüm insineratör yönetmeliklerinin belirlediği emisyon şartlarını sağlamaktadır. Su sistem dışına atılmadan once temizlenir ve temiz su olarak boşaltılır. İlgili denizcilik yönetmeliklerinde belirtilen şartlar sağlanmaktadır. 2
Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
Sayfa |9
1.5.
Gaz ve Sıvı Atıklar MAGS sistemini terkeden gazlar kokusuzdur ve görülebilir değildir. Dolayısıyla bu teknoloji büyük kent merkezleri dahil olmak üzere dünyanın her yerine kurulabilir. Bağımsız bir laboratuvar tarafından ölçülen ve raporlanan aşağıdaki emisyon değerleri temizdir ve tablo 1’de belirtilen tüm yönetmeliklerin şartlarını karşılamaktadır. Tablo 1: Oto Gazifikasyon Teknolojisi Emisyonları Partiküller Karbon monoksit (CO) Hidroklorik asit (HCL) Sülfür dioksit (SO2) Hidroflorik asit (HF) Azot oksitler (NOx) Uçucu hidrokarbonlar (CH4, vs) Dioksinler/ Furanlar Arsenik Kadmiyum Civa Kurşun Talyum MAGS Emisyonları ABD Limitleri AB Limitleri Birimler 6,9
49
9,2
mg/m3 17,2 33 46 mg/m3 0,09 16 9,2 mg/m3 < 2,6 103 45,8 mg/m3 0,04 N/A7 0,92 mg/m3 172 335 366 mg/m3 16,7 (ppm) N/A7 18,7 (ppm) μg/m3 0,004 1,64 0,09 <0,2 0,2 10,3 14,1 <0,1 N/A7 114 392 855 N/A7 458 4611 46 45812 4611 ng/m3 TEQ3 μg/m3 μg/m3 μg/m3 μg/m3 μg/m3 MAGS saatte ortalama 5 litre su üretir. Bu suyun kaynağı su ihtiva eden atıklar ve sentez gazı içerisindeki H2’nin yanma reaksiyonlarıdır. 2 μm’lik bir filitreden geçen su oldukça temizdir ve sulama amaçlı olarak kullanılabilir. Filitreden geçen suyun suyun inorganik ve organik bileşenleri tablo 2, 3 ve 4’te gösterilmiştir. Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
S a y f a | 10
Tablo 2: Temizleyiciden geçen atık suyun ihtiva ettiği inorganik kimyasal bileşenler Parametreler Aluminyum Antimon Arsenik Baryum Berilyum Bizmut Kadmiyum Krom Kobalt Bakır Siyanür Florür Demir Kurşun Manganez Civa Molibden Nikel Nitrat Nitrat ve Nitrit Selenyum Gümüş Talyum Kalay Titanyum Vanadyum Çinko Filitreleme sonrası konsantrasyon (mg/L) 1,0 0,03 0,00 <0,01 <0,01 <0,1 <0,01 0,02 0,01 0,08 <0,02 0,4 2,88 0,07 <0,005 0,000 0,70 0,02 <0,98 <0,07 0,00 <0,02 <0,05 <0,01 <0,01 <0,03 <0,01 Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
S a y f a | 11
Tablo 3: Temizleyiciden geçen atık suyun ihtiva ettiği organik kimyasal bileşenler Parametreler Benzen Benzo (a) piren Karbon Tetraklorür 1,2‐Dikloretan 1,1‐Dikloretilen Cis‐1,2‐dikloretilen Trans‐1,2‐dikloretilen 1,2‐Diklorpropan Diklormetan Tetrakloretilen 1,1,1‐Trikloretan 1,1,2‐Trikloretan Trikloretilen Vinil klorür Fenoller Mineral Yağlar Total Yağlar PAH TKN SO4 2‐ Etilbenzen
Toluen Ksilen Cl‐ Stiren Trihalometan Filitreleme sonrası konsantrasyon (mg/L) 0,00005 0,00011
<0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005
<0,0005 <0,005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0023 0,7 0,4 1,5 0,012 <0,3 <57 0,000
0,000 0,000 39 0,0222 <0,0005
Tablo 4: Temizleyiciden geçen atık suyun ihtiva ettiği diğer parametreler ve konsantrasyonları Filitreleme sonrası konsantrasyon Parametreler (mg/L) TSS 4 COD 86 BOD5 13 Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
S a y f a | 12
1.6.
Bio­char Şekilde 4’te görülen bio‐char (kömürümsü inert karbon kalıntısı) atık işleme odasında meydana gelen gazifikasyon reaksiyonları sonucu oluşur. Atık parçalandıkça içerdiği karbonun yaklaşık %50’si “bio‐char” adı verilen katı kalıntıya dönüşür. Bio‐char, yüksek oranda karbon ihtiva eden kararlı bir yapıya sahiptir. Biyolojik bozunmadan korunduğu için toprağı besleyip verimliliğini arttırmak amacıyla kullanılabilir. Figure 4: MAGS tarafından üretilen kömürümsü kalıntı (bio‐char) Tablo 4’de verilen “toksisite karakteristik sızdırma prosedürü” sonuçlarında görüldüğü üzere bio‐
char çevre için bir tehlike oluşturmaz ve dolayısıyla güvenli bir şekilde gömülebilir ya da toprak zenginleştirme amacıyla kullanılabilir. Tüm atık toplama tesisleri riskli atıkların normal atıklara karışmasını engellemek için tedbir almalıdırlar. Bio‐char düzenli olarak test edilmeli ve öngörülen kullanıma uygun olduğundan emin olunmalıdır. Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
S a y f a | 13
Tablo 4: Bio‐char Analizi Tür MAGS (TCLP) Limitler3 Birimler Arsenik <0,01 5 mg/L Baryum 1,5 100 mg/L Boron <0,7 500 mg/L Kadmiyum <0,01 0,5 mg/L Krom 0,06 5 mg/L Fluorür 1 150 mg/L Kurşun 1,1 5 mg/L Civa <0,0004 0,1 mg/L Nitrit <0,07 100 mg/L NO2‐NO3 <0,07 1000 mg/L Selenyum <0,01 1 mg/L Uranyum <0,005 2 mg/L Karbon 72 Limit yok % (ağırlık olarak) Kül 20 Limit yok % (ağırlık olarak) Hidrojen 1 Limit yok % (ağırlık olarak) Oksijen 7 Limit yok % (ağırlık olarak) Kalorifik değer 4.915 Limit yok kJ/kg Bio‐char’ın kalorifik değeri yaklaşık 5 MJ/kg’dır. Bu değer Avrupa’daki ve Amerika’daki termik santrallerde yakılan linyit kömürünün kalorifik değerinden oldukça yüksektir. Dolayısıyla, eğer bir MAGS ünitesi kömürle çalışan bir termik santralin bulunduğu bir bölgede işletiliyorsa, elde edilen bio‐char santraldeki kömürle karıştırılıp elektrik üretimi amacıyla kullanılabilir.
3
Québec‐Loi sur la qualité de l’environnement c. Q‐2, r.15.2 Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.
S a y f a | 14
1.7.
Elektrik Enerjisi ve Yakıt Gereksinimi Vakum pompası (tüm sistemi negatif basınçta tutarak gaz sızıntılarına ve koku salınımına engel olmak amacıyla kullanılır), soğutma suyu çevrimi pompası, vanalar, enstrümantasyon ve atık su tahliye pompası elektrik enerjisiyle çalışır. MAGS’in tüm elektrik enerjisi ihtiyacı 22 kW’tır. MAGS işletimi için az miktarda mazota ihtiyaç vardır. Atık işlemeye başlanmadan önce yanma odası sıcaklığının 1.100 °C’ye çıkartılması gerekir. Bunun için yaklaşık 12 litre mazot yakmak gerekir. Bu sıcaklığa erişildikten sonraki normal çalışma esnasında sonra ise yakıt ihtiyacı sentez gazı tarafından karşılanacağı için genellikle mazot takviyesine ihtiyaç yoktur. Eğer atık yüksek oranda nem (>50%) içeriyorsa ya da operatör sistemi düzenli olarak atıkla beslemiyorsa, yanma odası sıcaklığının düşmemesi için mazot yakma sistemi otomatik olarak devreye girecektir. 1.8.
Üretilen Isı Enerjisi Yanma odasında meydana gelen ekzotermik reaksiyonlar sayesinde MAGS işletilirken önemli miktarda ısı açığa çıkar. Bu enerjinin büyük kısmı yanma gazı soğutma suyuna transfer edilir. İşletme esnasında yaklaşık 50 kW güç kazanılabilir. Pek çok uygulamada (otellerde, hastanelerde, vs) MAGS’in ürettiği sıcak su, bina kazanını besleyebilir; böylece binanın ihtiyaç duyduğu enerji azaltılmış olur. MAGS’in ürettiği ısı enerjisinden en iyi şekilde istifade edebilmek için Terragon müşterilerine her türlü teknik ve stratejik desteği vermeye hazırdır. Bu döküman tescilli bilgi içermektedir. Özkul Grup Limited Şirketi’nin yazılı izni olmadan yayınlanması ve çoğaltılması yasaktır.