Tesiste üretimin ilk aşaması hammaddenin tesise kabulü olacaktır. Tesise getirilen atıkların kabul ünitesinde analizleri yapılarak sistem için uygun olup olmadığına karar verilecektir. Uyun atıklar hammadde stok alanına alınacaktır. Uygun olmayan atıklar iade edilecektir.
Hammadde depolama alanında depolaman atıklar, stok sahasından kırıcıya beslenerek, burada parçalanacak ve istenilen boyutlara getirilecektir. Parçalanan atıklar, gerektiğinde tambur tipi ön kurutma sistemine alınacaktır. Ön kurutma sisteminde kurutulacak atıkların nem oranının % 10’a inmesi sağlanacaktır. Tambur tipi ön kurutma sisteminde ısı ihtiyacı, içten yanmalı gaz motorunda enerji üretimi esnasında oluşacak ısı enerjisi kullanılacak ayrıca bir yakıt kullanılmayacaktır. Kurutma işlemi sonucu nemi alınmış hammaddeler stok alanında depolanacaktır.
Parçalanmış ve nem düzeyi istenilen düzeye getirilerek depolanmış olan atıklar taşıyıcı bant yardımıyla termokimyasal işlemlerin gerçekleştirileceği reaktöre alınacaktır. Atıklar reaktöre girişinden çıkısına kadar helezon ile taşınacaktır. Sistem iki aşamalı planlanmış olup, ilk aşamada ısısı 300-400 °C, ikinci aşamada ise 700-800 °C arasında olacaktır. Reaktörde ısı altında oksijensiz ortamda hammadde içindeki moleküllerin parçalanarak gaza dönüştürülmesi sağlanacaktır. Reaktörde gerçekleştirilen işlem sonrasında ağırlıklı olarak hidrojen, karbon monoksit ve metandan oluşan sentez gazı (fakir gaz) ve katı kül/karbon elde edilecektir. Reaktör kapalı sistem planlanmış olup, dışarıdan oksijen girişi ve dışarı emisyon çıkısı olmayacaktır.
Sistemin ana unsurunu oluşturan ve termokimyasal işlemin gerçekleşeceği reaktörde sistem devreye alınırken brülörde doğalgaz (LNG) ve/veya LPG kullanılacaktır. Sistem çalışmaya başladıktan sonra üretilecek gazın bir kısmı brülörde yakılarak reaktörün ısı ihtiyacı karşılanacaktır. Sistem kendi kendini besleyeceği için yakıt kullanıma gerek kalmayacaktır.
Reaktörde üretilecek olan sentez gazı öncelikle içeriğindeki partiküllerin uzaklaştırılması için siklona alınacaktır. Siklon girişinden yüksek hız ile teğetsel olarak siklona giren tozlu hava veya gaza, siklon konstrüksiyonu vasıtasıyla helisel bir akış formu verilerek, yoğunluğu taşıyıcı ortamdan daha yüksek olan parçacıkların merkezkaç kuvvet ile siklon cidarlarına yönlendirilmesi sağlanacaktır. Siklon içindeki ani hız değişimi nedeniyle ataletini kaybeden partiküller siklon cidarından süzülerek alt konik toplama bunkerine akarlar. Bu mekanizma sonucu içerdiği tozlardan arındırılmış olan gaz, siklon merkezindeki çıkış borusu vasıtasıyla siklon üst kısmından su ile yıkama ünitesine gönderilecektir.
Su ile yıkamada ana prensip atık gazların “raching” halkaları altında yıkanmasıdır. Sistemde gazların sıvılar çerisinde absorbe olması özelliğinden yararlanılır, “gaz absorpsiyonu” olarak bilinen kimyasal proses gerçekleşir. Bu prosesde kütle, gaz fazından sıvı fazına absorpsiyon yöntemi ile transfer edilir. Kirli gaz bir aspiratör (fan) yardımıyla çekilerek, gaz yıkama kulesi içerisinden aşağıdan yukarıya doğru geçirilir. Aynı zamanda kulenin alt kısmındaki haznede bulunan su, kuleden yukarıdan aşağıya doğru pompa ve nozullar vasıtasıyla püskürtülür. Kule içerisindeki dolgu malzemeleri, kirli gazın çözelti ile reaksiyona girmesi için geniş bir yüzey alanı sağlar. Gaz akımı ile sürüklenen sıvı damlacıkları kulenin üst kısmına yerleştirilen bir damla tutucu tarafından tutulur. Kirli gaz istenilen konsantrasyon limit değerleri altında ve kokusuz olarak eşanjöre transfer olur. Ancak sıvı faz aside dönüşmüştür. Sıcaklığın ve çözelti konsantrasyonunun etkisi ile son derece koroziftir. Bu durum da sistemin dayanıklılığını artırmak, gaz absorbe işleminde sıvı fazın doygunluğunu düşürmek için çözeltinin pH değeri yükseltilerek sıvı fazın çevrimde nötr ve baz olması sağlanır.
Serbest halde değişken boyuttaki nem bulunduran gaz, ilk olarak eşanjörde gerçekleşen ısı alış verişi ile soğutulur. Daha sonra şaşırtmalı gaz/su ayırıcısına gelen gazın içindeki su ayrıştırılarak başka bir haznede toplanırken su taneciklerinden ve nemden kurtulmuş ve soğutulmuş gaz bir sonraki üniteye iletilir.
Gaz yıkama ünitesinden çıkacak atıksu, kimyasal paket arıtma ünitesine gönderilecek ve burada arıtılacaktır. Arıtılan atıksu gaz yıkama sistemine geri beslenecektir. Böylelikle proses kaynaklı atıksu alıcı ortama deşarj edilmeyecek ve sistemde yeniden kullanılacaktır.
Elde edilen gazın içerisinde bulunan sülfür içeriğinin gaz motoru ekipman üreticisinin belirlediği ve yönetmeliklerde verilen sınır değerlere düşürülmesi için desülfürizasyon ünitesi kullanılacaktır. Desülfürizasyon yöntemi olarak kuru tip, aktif karbon gibi yöntemler seçilecektir. Yıllık periyodlarda filtre malzemesi rejenere edilecektir. Rejenere edilemeyenmalzeme bertaraf tesisine gönderilecektir. Bir sonraki aşamada aminle yıkama ünitesinden çıkan gaz kompserörle gaz depolama tankına gönderilir. Üretilen ve gaz depolama tankına gönderilecek olan gaz kimyasal özellikleri açısından doğalgaz yakıtına eşdeğer özellikte bir gaz olacaktır.
Depolanan bu gaz, transfer pompaları yardımıyla içten yanmalı gaz motorlarına iletilecek ve elektrik enerjisi üretilecektir. Üretilecek olan elektrik enerjisinin şebekeye bağlantısı için TEİAŞ Genel Müdürlüğü ile sistem bağlantı anlaşması yapılacaktır. Gazlaştırma ünitesinde, işlem sonucunda BİOCHAR adı verilen yan ürün çıkacaktır. Buyan ürüne ilişkin açıklamalar aşağıda verilmiştir.
BİOCHAR
Gazlaştırmanınn en ağır ürünüdür. Reaktör dibinde inorganik maddelerle birleşik karbonkalır. Organik maddelerin, oksijensiz ortamda yüksek karbon ve mineral içerikli ürüne “BİOCHAR” denilmektedir. İçine katıldığı toprağın hava almasını ve köklerin toprak içinde daha kolay ilerlemesini sağlayarak toprak kalitesini artıran yumuşak, kırılgan, hafif, siyah ve gözenekli, kömüre çok benzeyem ve temel olarak yakıt yada gübre olarak kullanılan doğa dostu bir üründür. Bunu yanı sıra, içerdiği karbonu toprağa gömerek atmosfere geri dönmesini önleyeceğininden, üreten ülkelere KYOTO Protokolü kapsamında, karbon puanı sağlamaktadır.
Biocharın çeşitli özellikleri nedeni ile toprak ve bitkisel üretime olan faydakarı
aşağıda verilmiştir.
Toprağa Faydaları
– Metan emisyonunu tamamen engeller
– Nitroz oksit emisyonlarıın %50 oranında azaltır.
– Gübre gereksinimini %10 oranında azaltır.
– Karbonun toprakta uzun süre tutulmasını sağlar
– Toprak asitliğini giderir, pH değerini yükseltir.
– Alüminyum toksitesini azaltır.
– Yararlı mantar hiflerini (mikoriza, mikorizal mantar) artırarak, toprak yapısını düzenler.
– Su kullanımını aktive eder
– Topraktaki mevcut besinleri tutar
– Baklagillerin toprakla azot fiksasyonunu dengeler
– Katyon değişim kapasitesini %50 artırır
– Toprak geçirgenliğini yükseltir.
Bitkisel Tarımsal Üretime Faydaları
– Bitki büyümesini hızlandırır.
– Toprak çekme dayanımını artırır
– Karbon emisyonuna katkı sağlar
– Pazar erken girme avantajı sunar
– Toprak verimini artırarak birim alanda daha yüksek miktarda ürün alınmasını sağlayarak ekstra kazanç sağlar. Verimini %20-120 oranında artırır
– Ürün kalitesini artırır ve homojen ürün deseni oluşturur.
– Toprağın su tutma kapsitesini artırarak, kuraklığa karşı su kaybını azaltır ve toprak nemini korur.
– Toprak rengini koyulaştırdığı içi güneşi daha fazla adsorbe eder. Güneş enerjisinden daha fazla yararlanmayı sağlar.
– Organik tarım yetiştiriciliği sağlar
– Toprakta uzun yıllar kalabildiği için gübre maliyetlerini azaltır.
– Bitkinin dayanımını artırı, dolaylı olarak hastalık ve zararlılara karşı bitkinin dirençli olmasını sağlar.
Reaktör dibinde biriken biochar reaktör altında bulunan bunkere alınır ve buradan soğutmalı kapalı helezon konveyörle biochar depolama tankına alınır. Soğutmalı helezon konveyör ile reaktörden sıcak çıkan biochar uygun sıcaklığı getirilir ve taşınır. Yüksek sıcaklıktan çıkan biochar içeriğindeki koku yapan tüm elementlerden arınmış kuru bir malzemedir. Bu nedenle depolanmaya oldukça uygundur. Depolama tankı 3 m3 kapalı tank olup yılda 2.000 ton BİOCHAR üretilecektir. Üretilen biochar için analizler yapılıp Gıda, Tarım ve Hayvancılık Bakanlığından satışı ve kullanımı ile ilgili olarak gerekli izinler alınacak ve bölgedeki tarım işletmelerine satışı yapılacaktır. Kırşehir bölgesinde tarım faaliyetlerinin fazla olması ve gübre kullanımının yoğun olması nedeni ile uzun bir depolama süresine ihtiyaç duyulmamıştır.
Kaynak: Biyokütle Yakıtlı 5 MWe Elektrik Enerjisi Üretim Tesisi, Kervan Biyokütle Enerji Ltd. Şti.