TERMİK SANTRALLAR VE ÇEVRE SORUNLARI

Termik Santrallar Ve Çevre Sorunları

Jale ESİN

G enel olarak Termik Santrallar, kul lanılan yakıta bağlı olarak, önlem alınmadığı taktirde, baca gazları, sıvı ve katı atıkları ile çevreyi olumsuz yönde etkileyebilecek enerji üretim tesisleridir.

Baca Gazlarının içerdiği kükürt oksitleri, yakıttaki kükürtün yanması sonucu olu şan kükürt bileşiklerinin en önemli kısmı nı oluşturmaktadır. Yine baca gazların daki azot oksitleri, yakıttaki azotun yan ması ve yakma havasındaki azot ile ok1 sijenin, yanma koşullarına bağlı olarak reaksiyona girmesi sonucu meydana gelmektedir. Baca gazları içindeki uçucu küller ise katı yakıtın yanması sonucu oluşan küllerin gaz ile taşınabilen kısmıdır.

Baca gazları içindeki bu kirletici unsurlara karşı alınabile cek önlemler genel olarak aşağıda özetlenmektedir.

Kükürt Oksitleri Fosil yakıta dayalı konvansiyonel sant rallarda baca gazlarında yüksek oranlarda bulunabilen kükürt oksitlerinin bir kısmının, yanma odasında yakıtla birlikte kireçtaşının yakılması ile tutulması mümkündür. Ancak kükürt oksitleri tutulma veriminin yüksek olması için uygun yanma şartları ile birlikte ilave edilmesi gere ken kireçtaşı miktarının stokiometrik katsayının 2 2.5 katı olması gerekmektedir.

Baca gazlarındaki kükürt oksitlerinin % 95 gibi yüksek oranda tutulabildiği tesisler Baca Gazı Kükürt Arıtma Te sisleridir. Bu tesislerde uygulanabilen proseslerin sayısı oldukça fazla olmasına karşın, ticari boyutta uygulama bulmuş proseslerin sayısı sınırlıdır. Bugün çeşitli ülkeler de kurulmuş bulunan Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesisle rinde % 90 oranında uygulama bulmuş olan proses, ba ca gazının kireçtaşı (veya kireç) çözeltisi ile yıkandığı, so nuçta alçıtaşı üretilen ve genelde alçıtaşı prosesi olarak bilinen prosesdir.

(*) TEK Santraller Proje ve Tesis Daire Başkanlığı Çevre Md.

Bu yöntem gerek ilk yatırımının düşük ol . ması ve gerekse sorunlarına çözüm bul muş olması nedeni ile çok yüksek bir uy gulama oranına sahiptir.

Bir diğer Baca Gazı Kükürt Arıtma Proje si, baca gazlarındaki kükürt oksitlerinin \ amonyak çözeltisi ile reaksiyona girerek tutulduğu ve sonuçta bir çeşit gübre olan sülfatın üretildiği prosesdir. Bu proses, bugün Almanya'da Walther prosesi ola rak bilinmekte olup, 1988 yılında uygu landığı Grosskroft VVerk/Mannheim Sant ralında tatminkar sonuca ulaşılamamıştır. Daha sonra yine Almanya'da Karlsru he'de bir santralda uygulanmış olup, kar ! şılaşılan işletme sorunları çözümlenmektedir. Aynı pro , ses, bazı değişikliklerle Japonya'da da geliştirilmekle be raber herhangi bir Termik Santrala entegre çalışan bir te sis bulunmamaktadır.

Son ürünün ticari değeri olan bir diğer proses, VVelImann Lord prosesi olarak bilinen ve sonuçta elementer kükürt veya sülfürik asit üretilen prosesdir. Bu proses, diğerleri ne oranla daha karmaşık ve daha pahalı bir yöntemdir. Almanya, Birleşik Amerika ve Japonya'da uygulanmış olan bu proses karşılaşılan işletme sorunları ve yüksek maliyet nedeni ile uygulandığı santralların bir kısmında devredışıbırakılmıştır.

Bu proseslerin yanında kuru absorplama gibi bazı yön temler halen gelişme aşamasındadır. Azot Oksitleri Termik Santrallarda oluşan azot oksitleri nin oluşumu, yanma odası sıcaklığının düşük tutulduğu kademeli yakma teknolojisi ve teğetsel yakma tekniği uy gulanarak kontrol altına alınabilmektedir. Yanma odası sıcaklığının yeterli düzeyde düşük tutulamadığı santral larda baca gazlarındaki azot oksitleri de NOx tesislerin de tutulmaktadır.

Doğal gaz ve fuel oil'e dayalı santrallarda, azot oksit olu şumu özel brülörler kullanılarak düşük seviyede tutulabil mektedir.

Uçucu Kül Baca gazlarındaki uçucu

377 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

kül, yüksek verimli elektrostatik filtre lerde tutulabilmektedir. Bugün, Termik Santrallarda kullanılan elektrofiltreler % 99.7 ve daha yüksek verimle çalışa bilmektedir.

Sıvı. Atıklar Termik Santrallardan çı kan sıvı atıklar kül cüruf çıkarıcısın dan taşan küllü sular, su arıtma atıkla rı , soğutma kulesi blöfleri ve evsel atıklar olmak üzere başlıca dört grup tan oluşmaktadır. Soğutma işlevinin soğutma kulesi yerine açık çevrim ile * yapıldığı deniz kıyısındaki Termik Sant rallarda ise, soğutma işlevi sırasında 7. 8 °C İsınan deniz suyu tekrar deni ze verilmektedir.

Kül ve cüruf çıkartıcısından taşan küllü sular, özel arıtma tesislerinde, uygun çökelticiler berraklaştırılır ve pH de ğeri uygun şartlara getirildikten sonra deşarjı yapılır, ve ya santral içerisinde kül ıslatma gibi amaçlarla tekrar kul lanılır.

Su arıtma tesislerinden çıkan asidik ve bazik karakterli dejenerasyon atıkları nötralizasyon tesislerinde nötralleş tirildikten sonra deşarjı yapılabilir. Yine ş u ^ n arıtma te sislerinden çıkan flokülator atıkları, çamurkoyulaştırma

Katı ve sıvı atıkların çevreyi olumsuz yönde etkilememesi için gerekli önlemler, birkaç eski santralın dışında genelde proje aşamasında ele alınmıştır, ğı arıtma sistemlerinde arıtılmaları mümkündür. En fazla uygulama bulmuş yöntemler;

Aktif çamur arıtım yöntemi

Anaerobik arıtım yöntemi

Biyolojik arıtım yöntemi

Basit pis su arıtım yöntemleri olarak özetlenebilir.

Katı Atıkların hemen hemen tümü katı yakıtların yanma sı sonucu oluşan kül ve cüruftur. Kül ve cüruf, santral sahasından,

1) Nemlendirilerek bant konveyörlerle yakındaki uygun bir kül depo sahasına atılır. Külün depo sahasında rüz garla savrularak çevre kirliliğine neden olmasını önle mek üzere üzeri tarım toprağı ile örtülerek yeşillendirile bilir.

•2} Su ile 1/9 1/10 oranında karıştırılarak hidrolik sistem İle^yakındaki bir kül barajına pompalanır. Barajda topla "nan su, yüzeye yakın biteviyeden alınarak, tekrar sant ral sahasına pompalanır ve külün hidrolik olarak nakle dilmesinde tekrar kullanılır. Kül barajlarının yer seçimi sı rasında, seçilen yerdeki jeolojik oluşumlar incelenmeli ve baraj tabanının geçirgenliği olmayan veya az olan bir tabaka ile kaplı olması tercih edilmelidir.

ÜLKEMİZ TERMİK SANTRALILARINDA DURUM

ve berraklaştırma sistemlerinin uygulandığı arıtma tesis lerinde çamurundan temizlenerek deşarja verilir, veya yi ne santral içerisinde kullanılabilir.

tutma kulesi blöfleri ise, i ç i n Ç sadece iyon yükü artmış atıklar olması nedeni ile uruf ıslatma amacı ile santralda tekrar kullanılması kün olan atıklardır. Soğutma kulesi kullanılmayan

İniz kenarındaki santrallarda açık çevrim ile yapılan so jutma işlevinden sonra 7 8 °C ısınmış olarak denize 'erilen soğutma suyunun, alıcı ortamda herhangi bir ter mal kirlenmeye dolayısı ile deniz eko sisteminde bir de ğişikliğe meydan vermemek üzere, alış v©deşarj sistem leri, alıcı ortam şartları dikkate alınarak uzun süreli ince lemeye alınır, inceleme sonucunda uygun deşarj sistemi ve deşarj noktası kullanılarak herhangi bir termal kirlen meye meydan vermeden deşarj yapılabilir.

Evsel atık suların, çeşitli arıtmaleknolojilerinin uygulandı

Bilindiği gibi ülkemizde Termik Santralların büyük bir kıs

mı linyite dayalı TerrnjkŞantrallardır. Bu nedenle çevre

kirliliğine karşı alınahAMka alınması planlanan önlemler,

linyite dayalı santrallar^jöz önünde tutularak, aşağıda*

açıklanmaktadır.

£

$ Gazları, Termik Santrallarımızın çevreyi olumsuz yönde etkilemesi söz'konusu olart en önemli unsurdur.

Kükürt Oksitleri, ülkemizdeki linyite dayalı Termik Sant ralların pek çoğu 1970'li yıllarda ortaya çıkan petrol kri zinden sonra 1970 1985 dönemi içinde tasarlanmış ve tesisine geçirilmiştir. Bu dönemde ülkemizde yayınlan , mış bir hava kalitesi yönetmeliğinin olmaması nedeni ile, Sanlralların tasarımında.santral teknik verileri ve santral sahasının bulunduğu yörenin meteorolojik koşulları dik kate alınarak, "baca gazlarının "yayılmasını sağlayacak baca yüksepği, baca gazı çıkış hızı ve baca gazı s<caklı ğı seçilerek, yer seviyesinde düşük kükürt oksitleri kon santrasyonunun sağlanması hedeflenmiştir.

Ancak, 2. Kasım 1986 tarihinde yayınlanan Hava Kalite

308 3 7 7 " ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

sinin Korunması Yönetmeliğinde yer seviyesi konsant rasyonları yerine baca gazı içindeki kükürt oksitleri değe ri (emisyon) esas alınmaktadır. Bu durumda bugün linyi te dayalı tüm Teknik Santrallarımızda baca gazı içindeki kükürt oksitleri konsantrasyonu, yönetmelikte yeralan 1000 mg/Nm3 değerinin üzerinde olup, Santrallarımızda emisyon azaltıcı yeni önlemlerin alınmasını gerektirmek tedir.

1987 yılında yapılan bir çalışma ile işletme ve tesis halin de olan Termik Santrallarımızın, ilgili yönetmeliğe uymak üzere birer Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesisi ile teçhiz edilmesi halinde gerekli yatırım tesbit edilmiş bulunmak tadır. Bu çalışmaya göre gerekli yatırım uygulanacak pro sese bağlı olarak yaklaşık1.5 milyar DM ile 3.5 Milyar DM arasında değişmektedir. Bu durumda, uygulanacak olan prosese, santral kapasitesine ve baca gazlarındaki kükürt oksitleri konsantrasyonuna bağlı olarak, kw saat başına gelecek ilave yükün, 1990 yılı fiyatları ile;

En ucuz proses olan alçıtaşı prosesi için 10 27 TL/kw saat,

En pahalı proses olan sülfürik asit/kükürt prosesi için 17 47TL7kw saat arasında değiştiği saptanmış bulunmaktadır.

Bugün Termik Santralarımızdan Çayırhan Termik Sant ralında alçıtaşı prosesine dayalı bir Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesisi montaj aşamasında olup, 1991 yılı içinde devreye alınacaktır. Türkiye Elektrik Kurumu, Yönetmeli ğin, sözkonusu tesislerin kurulacağı santralların önceliği konusunda bir ayırım yapmamış olmasunedeni ile, Baş bakanlık Çevre Müsteşarlığı ile birlikte Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesislerinin kurulacağı Termik Santrallarda bir öncelik sıralaması yapmaktadır. Ayrıca çeşitli santralların Baca Gazı Kükürt Arıtma Tesislerine ait fizibilite çalışma ları sonuçlandırılmıştır.

Azot Oksitleri Baca Gazlarında bulunan azot oksitleri yönünden linyite dayalı santrallarımızda bir sorun görül memektedir. Şöyleki, linyit yakan santrallarımızda kül er gime sıcaklıklarının düşük olması nedeni ile yanma odası sıcaklıkları düşük tutulmaktadır. Ayrıca, ülkemizdeki Ter mik Santralların hemen hepsinde teğetsel yakma tekniği kullanılmaktadır. Düşük yanma odası sıcaklığı ve teğet sel yakma tekniği sayesinde azot oksitleri yönetmelik emisyon limitlerinin altında kalmaktadır.

Doğal gaza dayalı Santrallarımızda ise, özel brulör kulla nımı tercih edilmiştir.

Yukarıda belirtildiği gibi, linyite ve doğal gaza dayalı Ter mik Santrallarımızda, baca gazındaki azot oksitlerin uzaklaştırılması amacı ilave bir De Nox tesisine gerek görülmektedir.

Uçucu Kül Genel olarak Termik Santrallarımız % 99,7'e ulaşan yüksek verimle çalışan elektrofiltrelerle teçhiz edilmiştir. Bununla birlikte santrallarda yakılan linyitlerin yüksek kül yüzdeleri nedeni ile bazı santrallardaki baca gazı uçucu kül konsantrasyonu yönetmelik emisyon sınır değerlerini aşmaktadır. Bu tür santrallarda kül tutucuların değiştirilmesi, büyütülmesi vb. konularda çalışmalar ya pılmaktadır.

Sıvı Atıklar, özellikle son yıllarda kurulan ve kurulmakta olan Termik Santrallar başta olmak üzere, gerekli arıtma

tesisleri ve önlemler proje aşamasında ele alındığından, birkaç eski santral dışında sorun yaratmamaktadır.

Külün hidrolik olarak nakledilerek veya su ile karıştırıla rak kül barajlarında depolandığı santrallarda (Soma, Ke merköy, Çayırhan Santralları, v.b.) küllü su kül barajına verilmektedir. Külün kuru olarak depolandığı santrallarda ise küllü su arıtma tesislerinde katı maddelerinden arındı rılmaktadır. Katı maddeler (kül cüruf) kül depolama sa hasına verilmekte, ya da geri kazanılarak santralda kulla nılmaktadır. (Afşin Elbistan, Seyitömer 1 4, Yeniköy Santralları gibi)

Tüm Santrallarda su arıtma tesislerinden çıkan atıklar nötralize edildikten sonra drenaja verilmektedir.

Santrallardan ve sosyal tesislerden çıkan evsel atıklar için evsel atık su arıtma sistemleri kurulmuş bulunmakta dır.

Santrallardan çıkan kül ve curufda oluşan katı atıklar için farklr santrallarda yörenin özellikleri dikkate alınarak farklı sistemler uygulanmıştır.

Suyun bol olduğu yörelerde, katı atıklar hidrolik olarak atılmakta ve bir kül barajında depolanmaktadır. (Örnek; Soma Termik Santralı)

Diğer yörelerde katı atıklar bant konveyörlerle nemli ola rak kül döküm sahalarına sevkedilmektedir. Kül döküm sahalarında oluşan kül tepeleri daha sonra tarım toprağı ile örtülerek yeşillendirilmektedir. (Örnek; Seyitömer, Af şin Elbistan Santralı)

Ayrıca, Çayırhan Termik Santralı örneğinde olduğu gibi, santralların bir kısmında nemlendirilerek bant konveyör lerle kül döküm sahasına sevk edilen küller, bu alanda su ile yayılmakta, kül üzerinde bir su filmi oluşturularak rüzgarla savrulması önlenmektedir.

SONUÇ:

Ülkemiz Termik Santrallarının hemen hemen tümünün çevre yasası ve ilgili Çevre Yönetmeliklerinin yayınlan masından önce planlanmış olması nedeni ile bugün Ter mik Santralların yönetmeliklere uygun olarak işletilmeleri amacıyla bazı ilave önlemlerin alınması gerekli olmakta dır.

Yukarıda kısaca açıklandığı üzere, katı ve sıvı atıkların, çevreyi olumsuz yönde etkilememesi için gerekli önlem ler, birkaç eski santralın dışında, genelde proje aşama sında ele alınmıştır. Gaz atıklarla ilgili olarak, Çayırhan Termik Santralı dışındaki diğer linyite dayalı Termik Sant rallarımızda baca gazı kükürt arıtma tesisleri ile kükürt emisyonu azaltılmasına, bazı santrallarda da elektrofiltre revizyonuna gidilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.

Gerekli yatırımların yapılması ve gerekli tesislerin kurul ması, Termik Santralların çevre yönetmeliklerine uygun olarak işletilmesinin gerekli bir şartı olmakla beraber ye terli değildir. Kurulmuş bulunan bu tesislerin işletilmeleri nin denetimi gereklidir. Arıtma tesislerindeki arıza veya benzer hallerde tüm santralların devreden çıkarılması ge rekirken, elektrik üretiminin sürekliliğine sekte vurdurma mak için, arıtma tesisleri devre dışı bırakılmaktadır. Bu durumların yönetmeliklerde izin verilen süreleri aşmama sı için ilgili mercilerin gerekli denetimi sağlamaları gere kir.

377 ELEKTRİK 1 A A MÜHENDİSLİĞİ J V 7