GÜÇ SANTRALLARI VE ÇEVRE SORUNLARI

••

GÜÇ

AMAÇ

Son yıllarda Türkiye'de ve dünyada,

SANTRALLAR!güç sanlrallarının çevreyi kirlclınc olayı çok önem kazanmıştır. Konu. elektriğin üretimi ile ilgili olduğu

için. meslektaşlarımı/n sonınlar gel

V E mekle veya meslektaşlarımız arasın da münakaşa edilmektedir. Kaldı ki geniş bölgede, bazı durumlarda

deniz aşırı bölgelerinde canlıların

ÇEVRE hayatını etkilemektedir. Enerjiye ihtiyacımız olduğuna göre mevcut veya kurulacak sanlrallardan.

çevreye etkileri nedeniyle vaz

SORUNLARI geçenleyiz. Ancak çevre koruması için tüm önlemler alınmalıdır.

GİRİŞ

Bu yazımızda, santralların. çevreyi ne şekilde etkiledikleri, korumada ait limitler ve önlem tesisleri çeşit leri, bunların işlemeleri, maliyetleri öz olarak anlatılacaktır.

Güç santrallarının çevre sorunlarına değinmeden önce. çevre sorunları için çıkarılan 1083 tarihli 2872 sayılı Çevre Kanununun birinci maddesini birlikte okuyalım :

Güngör GÜRSEL Elek. Y. Müh. SIS. AR. AŞ.

Madde 1 Bu kanunun amacı bütün vatandaşların ortak varlığı olan çev renin korunması, iyileştirilmesi, kır sal ve kentsel alanda arazinin ve do ğal kaynakların en uygun şekilde kullanılması ve korunması: «u. top rak ve hava kirlenmesinin önlenme si: ülkenin bitki ve hayvan varlığı ile doğal ve tarihsel zenginliklerinin konularak, bugünkü ve gelecek ku şakların sağlık, uygarlık ve yaşam düzeyinin geliştirilmesi ve güvence altına alınması için yapılacak dü zenlemeleri ve alınacak önlemleri, ekonomik ve sosyal kalkınma hedefleriyle uyumlu olarak belirli

J " * 1 * 1 ve teknik esaslara göre düzenlemektir, denilmektedir.

394 lîl.KKTRİK MÜHKNDİSI.İĞİ

Buradan da görüleceği gibi tesis edilmiş ve edilecek, özellikle termik santralların çevre sonulları iyi bilin meli, akılcı yaklaşımla çözümler üretilmelidir. Çevre sonulları mem leketimizde ve dünyada yeni yeni incelenmekte ve sorgulanmaktadır. Dolayısıyla önlem teknolojileri yeni olup yeteri kadar ucuz, kolay tatbik edilir sistemler değildir. Hatalı seçilecek bir teknoloji, yeni başka sonmlar ortaya çıkarabilir.

Dünyamızı kaplayan atmosfer azot ve oksijen yüzdesi fazla olmak üzere değişik gazları içermektedir. 5.71015 Tonluk bir kitleyi haizdir. Atmosfer içindeki CO2 gibi bazı gazlar fotosentez olayı ile devamlı olarak miktarı değişir, alınır verilir.

Santralların çevreye kirlilik etkisi havaya, suya az olarak da toprağa olur.

Santrallarda kirliliğin nedenleri :

• Kükürt oksitleri.

• Azot oksitleri.

• Karbon oksitleri.

• Çok küçük parçacıklar (tozlar).

ve petrolün santrallarda yakılması yanında endüstride pek çok alanda kullanılmasına rağmen santrallar. dünyada bu emisyonun % 7()'ini vermektedir.

Kükürt dioksit. bölgelerde, değişik yoğunlukta olabilmektedir. Ölçüm ve değerlendirilmesi genellikle ppm (parts per million) hacimsel olarak yapılmaktadır. Şehirlerdeki ağır sa nayi alanlarında ekseriya 3.2 ppm'e ulaşılmakta 11 ppm tepe değeri kay dedilebilmektedir. 0.6 ppm yoğun luk, insanların sağlığında herhangi bir rahatsızlık yapmamaktadır. Bu nunla beraber birçok insanda kükür tün hissedilmesi 5 ppm de başla maktadır. 10 ppm sinirleri etkiler. Bir saatlik temas, 10 ppm de solu num problemlerine ve ifrazat artışı na neden olur. Daha yüksek sıcak lıkta ve nıtubette etki, daha şiddetli ve ciddi olur.

Azot Oksitleri

Azot oksitleri, değişik yapılarda gö rülmektedir: nitrik oksit NO; nitrlüs oksit, N2O; azot dioksit, NO2: azot trioksit, NO3; anhidrid nitrik, N2O5; ve anhidrid nitrlüs, N2OV yalnız NO ve NO2'nin suni olarak yapılanan

oksitleridir. Bunlara genellikle NOX denilir ve noks diye okunur.

Azot oksit: bütün fosil yakıtların yanmasında oluşur. Oluşması yan ma sıcaklığına özellikle yüksek sı caklığa bağlıdır. Aynı zamanda yan ma işleminde oksijen yoğıınluğuda etkendir. Büyük kirlilik yüksek sı caklıkta NO'mın meydana geldiği motorlu araçlarda olur. Daha az kir letici olarak daha düşük sıcaklıkta kömür ve petrol ürünlerinin yakıldığı santrallardır.

Atmosferde NO süratle oksijenlene rek NO2'ye dönüşür. İşlem fotokim yasal olarak özellikle gün ışığında süratlenir. Azot dioksit. insan haya tında NO göre daha tehlikelidir. Canlılarda kanın temelini teşkil eden ve organizmaya oksijen taşıyan hemoglobinle birleşir, onu etkisiz hale getirir. Asit halinde, akciğer lerde aynı yoğunlukta CO göre dajıa toksiktir. Atmosferik görüntüleri azaltır. Yoğunluk, azot dioksitin 0.4 ppm ve üstünde olmasıyla, kişiler, kokusuyla azot dioksiti algılaya bilirler. Bununla beraber 0.06 ile 0.1 ppm'lik NO2 gazı sürekli soluıuı lursa solunum hastalıklarına yol açar. 150 ile 200 ppm birkaç dakika

• Termal kirlilik.

Kükürt Oksitler

Kükürt, atmosferde üç şekilde bulu nur: Kükürt dioksit, SO2; Hidrojen sülfıt, H2S; ve değişik sülfatlar, H2S esas olarak doğada kaynaklarda çı kar.' Sülfatlar deniz dalgalarının ha va ile yaptığı tozlanmadan ve SOj'nin oksitlenmesinden meydana gelir.

Kükürt dioksit, esas olarak suni iş lemlerle olur. Bu nedenle atmosfer deki bu gazın miktarını minimumda tutmak çevre önlemlerinin başında gelmektedir. Temel olarak, kömür

1 00 394 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

solunulursa kılcal akciğer bronş larını tahrip eder. 500 ppm birkaç dakika temas akut tehlikeli ödem lere neden olur. Yeryüzünde atmos fere suni olarak çok büyük mik tarlarda NOX kirleticilerinin atıl masının yanında doğal olarak doğal olaylarla da daha az miktarda NOX ortaya çıkmaktadır.

Karbon Oksitleri

tam bir kirletici olarak düşünülme melidir. Bitkilerin fotosentez dola yısıyla buna gereksinimi olduğu ve bu nedenle insan yaşamında önemli yeri olduğu bilinmektedir. Yeşil bit kilerde fotosentez olayıyla ışık varlı ğında su ile CO2 ve mineraller, orga nik bileşenler ve oksijene önüşür. Atmosferde fotosentez gibi olaylarla uzaklaştırılamayan karbon dioksit yoğunluğu, sera etkisi yaparak, dün yanın iklimini etkiler duruma gelir.

ABD'nin kuzey doğusunda yoğun olarak görülen yerlerdir. Avrupa'da endüstrileşıniş İngiltere gibi Almanya. Fransa gibi memleketler, milyonlarca ton kirletici gaz üretmekte. İskandinavya gibi uzaktaki diğer birçok memleketi etkilemektedir. Asit yağmurları. Asya'da da ve dünyanın başka noktalarında da görülmüştür.

Toz Oksitler

Karbon monoksit, CO; metan, CH4; ve karbon dioksit, CO2; çok yaygın olarak kirleticiler tarafından üretilir.

Asit Oksitler

Toz halindeki kirlenmeyi sağlayan oksitelrin su ile temas etmeden ağaç

Karbon monoksit, doğal yollarla, Kükürt ve azot oksitlerinin asit yaprakları üzerinde toplanınasıdır.

bataklık gazı, kömür madenleri, bit şeklinde yere dönmesidir.Bu değişik Sülfat parçacıkları yüzeylerdeki su

kiler yıldın ve orman yangınlarında şekillerde olur; asit yağmuru ve asit veya yağmur suları ile konsantre

meydana gelir. Bunlar, insanların kan, kuru tortu ve asit sis.

sülfürik asit meydana getirir.

otomobillerle yaptığı egzoz gazların

daki toplam kirlenmedeki % 90 paya göre, % 1 gibi çok küçük bir değerde kalır.

Kükürt dioksit. hidrojen sülfıt ve Bu problemin çözümü için son azot oksitleri atmosferde, asit yağ yıllarda çalışmalar gelişmektedir. muru ve asit karına neden olur. Bu ^En etkili metod santral duman

gazların çevreye verilmesinden bir bacasından zararlı gazların

CO, atmosfere doğal olmayan yolla süre sonra, genellikle saatler, günler alınmasıdır. Bu ilave yeni. büyük,

giren miktar 230 milyon ton olduğu sonra yağmur molekülleriyle birieşir pahalı tesisleri gerektirir. İşletme ve

belirtilmektedir. Bölgesel bazı ve nitrik asit HNO,. sülfirik asit bakım masraflarını da beraberinde

yerlerdeki artışlar çok ciddi boyut H2SO4 şeklinde küçük damlacıklarla getirir. Bu tesis ve tesisin işletme lardadır. Örneğin yapılan tespitlere yere düşer. Bazı durumlarda rüzgar masrafları yerine, kirleticilerin çok

göre, Los Angles bölgesinde CO, her akımlarıyla çok uzaklara taşınabilir. uzun dumanbacaları kullanılarak

yıl 4 milyon ton olarak ilave olmak Bu mesafeler yüzlerce veya binlerce çözümü düşünülebilir. Kirliliğin

tadır. Bölgede CO. yoğunluğu 1957' kilometreyi bulabilmektedir.

dağılımı çözümü olan bu çözüm,

den 1963'e dünyadaki ortalama 0.1

yalnız lokal olarak kirliliğin

ppm artışına göre, 7 ppm'den takriben 11 ppm'e yükselmiştir.

CO, NO'de olduğu gibi insanlarda hemoglobine etki eder, oksijen

İlk asit kirliliği 1950'lerde İskan dinavya da görüldü. Aşırı asitlilik olayı son yıllarda birçok yerde gö rülmektedir. Kuzey Amerika Kıta sında Kanada' nın doğusunda,

uzaklaştırılmasında

etkendir.

Rüzgar akımlarıyla etkenler,

uzaklara taşınır, asit yağmuru olarak

başlangıç noktasından uzaklara

yağar.

almasını engeller CO yoğunluğu.

100 ppm'de baş ağrısı yapar, 500

ppm yıkılmaya neden olur ve 1000

ppm ölüme neden olur.

Karbon dioksit. CO2, CO'den farklı olarak çok miktarda güç santral larında ve diğer işlemlerde kirletici olarak karşımıza çıkar. Doğal ne denlerle, organik maddelerin çürü mesi gibi işlemlerde ortaya çıkan karbon dioksit miktarı, yapay olarak oluşan mikrara göredaha çoktur. Bu şekilde atmostere ilave olan CO2,

394 ELEKTRİK A f\A MÜHENDİSLİĞİ T U T

Asit Sisi

da bilinir. Genel olarak, düşük mali yetli. Kircç kircç lası su içerisinde

eritilir değişik mctodlarla akışkan

Asit yağmuru ve asit karı ile aynı ya gazla temas ettirilir. Gaz içindeki

pıdadır. Yani güç santralından çıkan kükürt oksit ve azot oksitler su buha

SO2. absorbe edilir.

rıyla yer üstünde bir sis teşkil ederler.

Asit sis. asit yağmuruna göre çok da Sulu tip desülfürizasyon. 1930'larda

ha etkili olup solunum yönünden, (ICI) firması tarafından İngiltere'de

insanlarda ciddi problemlere neden geliştirildi. Bu yöntemin modern

olur.

uygulamasında, gaz. su ile karıştırıl

mış kireç (CaO) ve kireç taşı

Parça Maddeler

(CaCO,) içerisinden geçirilir. Olu şan siilfit ve sülfat tuzları yine sulan

dırılarak, gazlarla reaksiyona soku

Santrallarda kül adı verilen küçük lur. Taze kireç ve kireç taşı ilave parçacıklar duman bacasından atılır. edilir. Kimyasal reaksiyonlaırn net Atmosferde doğal veya doğal olma bilinmemesine karşın, şu şekilde yan nedenlerle toz parçacıkları bulu olduğu düşünülüyor:

nur. Doğal olarak, rüzgar, kasırga,

volkanlar, doal yangınlar ve meteor CaO+H2OCa(OH)2 tozları sıralanabilir. Şchirleşmeıniş

bölgelerde ortalama yoğunluk. 30 ınk. g/m^dür. 1962 Londra hava Ca(OH)2+CO2CaCO,+H2O

kirliliği krizinde parçacık yoğunluğu

2000 mk. g/m'dür.

CaCO,+CO2+H,OCa(HCO,)2

Kirliliği Ö n l e m e Metodları CB<iıcoJ)3+so!+ııIocaso,.2n,o.co2

Fosil yakıt kullanılan santrallarda ha CaSO.,. 2H2O+'/.O2CaSO,. 2H2O

va kalite kontrolüne etki eden en

önemli etken parçacıklar (toz) ve kü Sulu SO2 tutucularının, güvenilir ve kürt dioksittir. Birincisinin tutulması az enerji gereksinmesi gibi avan

diğer emizyonun temizlenmesidir. tajları mevcuttur. Ayrıca, akışkan

Dört temel sistem vardır.

gazların içinde toz tutuculardan ka

çan parçacıkların da yakalanıp alın

1.

Akışkan gaz desülfürizasyonu (FGD)

ması sağlanır. En belirgin dezavantajı büyük çapla fıskiye kulelerini gerektirmesi ve çıkışta

a. Sulu tip tutucular

bacaya girmeden gazların tekrar ısıtılması kum sisteme göre ilave fan

b. Kum tip tutucular

güçlerine ihtiyaç olmasıdır.

süspansiyon olarak duran (o/, par çacıklar, baca yolu üzerinde bulunan genellikle torbalı lip filtrelerle alınırlar.

Kuru tip desülfürizasvonun en büyük avantajı, pudra karakterinde, artık maddelerin daha ucuz ve kolay olarak atılabilmcsidir. Bu metodda. mekanik sistem basittir.

Sulu tip desülfürizasyonda verim. % 9()'a kadar yüksek olaınsına karşın. kum lip dcsülfürizasyonun verimi. % 70'lerde kalmaktadır.

Alkali Tutucular

Sodyum hidroksit. NaOH veya sodyum sulfit. Na2SOv amonyak. NHV sudaki eryiklcri SO2 için fevkalade iyi absorbe edicidir.

Kükürt dioksit gazının bu metotlarla alınmasında verim %90'dır. Sod yum sülfitin su içindeki eriyiği. SO, ile temas ettirilirse :

SO2+Na2SO,+H2O 2NaHSO,

Sodyum bisülfit haline gelir. Bu da surge tankına sevk edilir, buharlaş ma ve kristalleşerek, sodyum siilfit haline gelir. Ayrılan SO2 mamul olarak çıkar Kükürt elde etmek için:

SO2+2H2S 3S+2H2O

Claus yöntemi ile elde edilir.

2. Toz tutucular

Kuru Tip Desülfürizasyon NO'in Giderilmesi :

Kuru tipde de. sulu dezülfürizasyona benzer şekilde kireç CaO, kullanılır.

b. Fabrika filitreleri (torbalar)

Sıvı eriyik, çok ince atomize parça

cıklar olarak santfüj pompalanyla

Sulu Tip Desülfürizasyon

gazın içine püsküriilür. Kimyasal olarak. SO2 apsorbe edilir. Sıcak gaz, küçük sprey parçacıklarını ça

Sulu FGD sistemi, sulu tutucu olarak b u c a k k u r u l u r Gazlar içerisinde

NO giderilmesi işlemi de H;S ilave edilerek yapılır: NO+H2Ö S+'/>N2+H2O

SO2 ve NO'nun birlikte giderilmesi. randımanın yükselt ilmesi çalışma ları halen devam etmektedir.

4AA394 EIIKTRİK

1 UZ MÜHENDİSLİĞİ

Son yıllardaki yapılan dcsülfürizas filtreleri de denilmektedir. Çalışına Oa = verilen ısı

yon tesisleri için belirtilen mali prensibi, elektrik süpürgesi gibidir, yetler 12OS/k\v, %12 I5 santral ma şüphesiz bunlar çok büyüktür. Toz Or

= atılan ısı

liyetidir. Enerji maliyetine yansı içeren sıcak gazlar, bu filtre içerisin

ması takriben 60S/Mbtıı"dır. Geçti den geçirilir. Gözenekli malzeme 1000 MW çıkış gücünde olnıı bir

ğimiz aylarda İngiltere'de devreye den yapılan torbalarda, içinden tozlu santralda %l() verim için Qa= 1.000

alınan çalışan 2000 M\v'lık kömür gazlar geçerken parçacıklar içerde MW Qr = 9.000 MW

santralının snln tip desiilfürizasyon kalır. Torbaların üstü kapalı, altı

tesislerini örnek olarak verebiliriz: açık olup çapı 12 40 cin . uzunluğu Desülfiirizasyon tesisi 370 milvonS. 3 4 m "yi bulmaktadır. Torbaların %+40 verim için Qa=2.5(><) Qr= Güç santralına ilave maliyet % 4 5 temizliği mekanik çalkalama ile 1.500 MW

olarak verilmektedir. Desülfiirizas yapılır.

yon için. senede 250.000 ton kireç

% 50 verim için Qa=2.000 Qr=

taşı. kullanılacak: 400.000 ton alçı elde edilecektir. Alçının da ayrıca

Termik Kirlenme

1.000 MW

satılarak değerlendirileceği belirtil mektedir.

Toz veya Kül Tutucular

Bütün termik güç santralları (fosil, nükleer, güneş enerjisi), çevreye düşük sıcaklıkta ısı verir. Çevreye verdiği ısı santralın çıkış gücü ve

Buradan görüldüğü gibi atılan ısıya etki eden santral verimidir, kendi çı kış gücünden bile büyük olmaktadır.

verimi ile değişir.

Modern termik sanlrallarda verimin

Toz parçacıklarını içeren atık gazlar, baca yolu ile atmosfere atılmadan önce toz veya küllerinden arındırılır. Bu iki metotla sağlanır:

Oa=W/Qa=W AVr+Wr= I /1 +(Qr/W) veya:

Qr/W = 1 Oa 1

% 5O'den küçük olması durumunda. % 3O 4O'dc atılan ısı. santral çıkış gücünden büyüktür. Burada, çevreye çok büyük miktarda ısı verilmekle olup. bu da çevreyle ilgilenmektedir. Özellikle santral soğulma suyu.

b. Torba toz tutucular.

Oa = santral termik verimi VV = Santral çıkış gücü

(kondanse işlemleri için) sıvı ekolojik sistemi çok etkiler.

Elektrostatik Toz Tutucular

Çalışma prensibi statik olarak yüklü bir kondansatör plakaları arasındaki toz parçacıklarının elektrik olarak yüklenmesi, aksi işaretli plakada toplanması esasına dayanır.

Toplayıcı veya tutucu elektrod adı verilen düşey plakalar topraklı olup. aralarında tel deşarj elektrodu bulunur. Bu teller negatif olarak yüksek gerilimde (20 ile 100 kV genelde 40 50 kV) yüklenir. Düşey plakalarda toplanan tozlar, plaka ların titreştirilmesiyle aşağıya alınır. Belli büyüklükte parçacıklar 0.1 0.5 mikron için böyle bir sistemin ve rimi % 90 95'tir.

Torba Toz Tutucular

Torba toz tutucularına, fabrika

103 394 ELKKTRİK

MfîllKNDlSl.löl