TERMİK SANTRALLAR VE ÇEVRE

Nilgün ERCAN Handan NAKİBOĞLU Kimya Mühendisleri Odası Çevre Yarkurulu

Genellikle, yalnızca 5 Haziran Dünya Çevre Günlerin de hatırlanan çevre kirlenmesi olayı, TEK (Türkiye Elektrik Kurumu) tarafından Gökova'da kurulması planlanan Kemerköy Termik Santralı nedeniyle ka muoyunda yaygın bir biçimde tartışılmaya başlandı. Türkiye'de belli bir sanayi planı ve çevre politikası olmayışı ve sanayileşmede çevre faktörünün göz önüne alınmayışı nedeniyle, sanayileşme ile birlikte çevre sorunları da giderek artmakta ve ancak çevre kirlen mesinin oluşmasından sonra bu kirliliği yok etme yö nünde çalışmalar yapmak akla gelmektedir. Bu kez termik santralın kurulması düşünülen bölgenin kamu oyunda çok iyi bilinen turistik niteliği, daha tesisin kurulması aşamasında, sorunun bugüne kadar görül memiş şekilde birçok kesimde tartışılmasına yol açtı.

Biz konuya yalnızca Kemerköy Santralı açısından de ğil kömüre dayalı termik santralların yaratacağı çevre kirlenmesi ve çevrenin korunmasına uygun termik santral teknolojisi açısından bakmak istiyoruz.

Bilindiği gibi kömüre dayalı bir termik santraldaki ana

işlem kömürdeki kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Bu dönüşüm, esas itibariyle büyük miktarlardaki kömürün kazan adı verilen yanma oda sında yakılmasıyla elde edilen ısıyla, bir dizi arıtma iş lemiyle saflaştırılan suyun buharlaştırılması ve bu bu harın türbin generatör ikilisinde elektrik enerjisi üre timinde kullanılmasıyla sağlanmaktadır. Şekil 1'de bir termik santralın çok genel şeması ve çeşitli üni telerinden ve çeşitli işlemlerden kaynaklanan atıklar yeral maktadır.

Kazanda kömürün yanması işlemi sırasında meydana gelen SO2 (Kükürt dioksit), NOX (Azot gazları) hid rokarbonlar içeren yanma gazları ve bu gazlarla birlik te bacaya sürüklenen uçucu kül, termik santralların miktar ve içerik olarak en önemli atıklarını oluşturur. Herhangi bir kontrol ünitesi olmayan bir termik santra lın baca gazı içinde 4 6 grains/SCF uçucu kül, 1500 2500ppm(hacımca)SO2 ve 500 1000 ppm(hacımca) NOX vardır. Bu değerler A.B.D.'de baca gazındaki uçucu kül (partikül) SO2 ve NOX için konulan limit değerlerin sırayla 100,4 ve 2 katıdır.

Kimyasal temizleme v> yıkamado kullanılan kim yasal maddeler

Alık

Su arıtmada kulla nılon kimyasallar

Kozan atas ve su tarafının yıkanması, havo ön ısıtıasının

Peryodik yıkamalar İCİn su

Boca gazı

Y akıt

Su Arıtma

Rejenerant

Y anma havası

KAZAN

Kazan katma suyu

^ Demineralize sistem

Cüruf

Kozan bloru

Kömür park

sahası

» Sızıntı

Saha drenojkırı

Cüruf atma

Atık

sistemi

Evsel atıklar laboratu var ümek at lıları, su alma eleklerinin geri yıkamoıı, kapah cevriı soQutma suları..

JU&.

Çeşitli atıklar

Atmosfere

Goi olıktafi

Tutulamayan küller hidrokarbonlar S02 NC*

A t *( Uçucu kül)

Solutma t y y u geri donusu

Sogjtmo kulesi blöfü

Şekil 1. Bir Termik Santralın Atıkları

SO2 ve NOX gazları belirli derişimlerin üzerinde zehir li nitelikte olup insan sağlığı ve bitki örtüsü üzerinde zararlı etkilere sahiptirler, örneğin arpa, buğday, pa muk, yonca, elma bitkileri 0,3 ppm (^ 800 y. g/m3) SO2'ye 8 saat süreyle maruz kaldıklarında, dokusal bozulmalara uğramaktadırlar. Bu gazların ağaçlar üze rinde etkisi özellikle önemlidir. Almanya'da bu gazlar dan kaynaklanan asit yağmuru olayı nedeniyle orman ların yaklaşık % 34'ü zarar görmüştür.

Yanma gazlarıyla bacaya sürüklenen uçucu küllerin özellikle, 1 /I dan küçük boyutlu olanlarının solunum sisteminde zararlı etkilere sahip olduğu bilinmektedir. Çok büyük miktarlara varan bu küllerin tutulması için tüm termik santrallarda yüksek verimlere sahip (% 99'u geçen) filtreler kullanılmaktadır. Bu filtrelerde topla nan küllerin uygun olmayan yöntemlerle çevreye atıl ması ve depolanması halinde de yeni çevre sorunları gündeme gelmektedir.

Sanayileşmiş ülkeler, konunun önemi nedeniyle, hava kirliliğine yönelik, ülke koşullarına uygun çeşitli stan dartlar geliştirmişler ve endüstriyel kuruluşların bu standartlara uymaları konusunda kuruluşa; proje aşa masında kuruluşa lisans verilmeyişi, işlemekte olan işletmelerin ise durdurulmasına kadar varan sert ön lemler getirmişlerdir. A.B.D., Almanya ve Polonya'da ki hava kirliliği standartları Tablo 1, 2 ve 3'te veril miştir.

Aşağıdaki hava kirliliği standartlarına ek olarak, ge lişmiş ülkelerde ayrıca sektörlere ve kaynaklara özgü yayım standartları da geliştirilmiştir, örneğin, Fede ral Almanya'da linyit yakan bir santralın parti kül ya yımı 150 mg/m3'ü, Amerika'da ise, 250 MM B tu/hr dan büyük ısı girdisi olan termik santrali ar için, her MM B tu ısı girdisi için partiküller 0,1 Ib'yi, SO2 1,2 Ib y i , NOX ler ise 0,7 Ib yi geçmeyecektir.

Termik santralların gaz ve parti kül atıklarına göre da ha az önem taşıyan atık sularının büyük bir kısmını kazan altına düşen kül ve cürufun soğutulduğu cüruf teknesinden taşan ve süspansiyon madde ve ağır me taller içeren sular; santral için gerekli çevrim suyunun arıtılması sırasında ortaya çıkan alkali nitelikli katı madde içeren flokülatör atıkları ve demineralize sis temdeki reçinelerin rejenerasyonu işleminden kay naklanan asidik ya da bazik nitelikli rejinerasyon atık ları oluşturmaktadır. Bunların yanı sıra, kazan blöfle ri, soğutma kulesi blöfleri, kum filtreleri geri yıkama suları, kullanma suları, ve çeşitli aralıklarla yapılan kimyasal temizleme ve döner hava ısıtıcılarının (1u voların) yıkanması işlemlerinden kaynaklanan atık su lardır. Tek geçişli soğutma suyu kullanan santrallarda büyük boyutlu olmasa da ısıl kirlenmeden söz etmek mümkündür. Tablo 4'de bir termik santralın atıkları

nın yaklaşık miktarları ve içerdikleri çözünmüş katı madde miktarları verilmiştir. Termik santralların atık sularının kontrolü ile ilgili olarak A.BD.'de konulan standartlar Tablo 5'de gösterilmektedir.

Tablo : 1. ABD Hava Kirliliği Standartları

Parametre Partiküller

NO2

İzin verilebilen max. derişim (jug/nv')

75 (yıllık ortalama) 260 (günlük ortalama)

80 (yıllık ortalama) 365 (günlük ortalama) 100 (yıllık ortalama)

Tablo : 2 . Federal Almanya Hava Kirliliği Standartları

Partiküller SO2 NO2

0,20 (günlük ortalama) 0,140 (yarım saatlik ölçüm) 0,10 (yarım saatlik ölçüm)

Tablo : 3. Polonya Hava Kirliliği Standartları

Partiküller

NO2 ( N 2 O 5 olarak)

0,20 (günlük ortalama) 0,60 (20 dakikalık ölçüm) 0,35 (günlük ortalama) 0,90 (20 dakikalık ölçüm) 0,20 (günlük ortalama) 0,60 (20 dakikalık ölçüm)

Tablo :4. Bir Termik Santralın Tipik Atıklarının Ortalama Miktarları ve Çözünmüş Madde İçerikleri

Atık tipi

Akış hızı gpd/MW

Çözünmüş katı madde (mg/lt)

Kimyasal yıkama suları

Ateş tarafı yıkama suları

ön ısıtıcı yıkama suları

Laboratuvar drenajları

Kazan blöfü

İyon değiştirici rejenerasyonu 88

Cüruf taşıma suyu

3000 3000 8000

200 50

6000 3000

Tablo : 5. A.B.D.'de Termik Santralların Atık Sularındaki Kirletici Parametrelerin İzin Verilebilir Derişim Değerleri (U.S.A. Federal Water Pollution Control Act Amendments, 1972)

Toplam çözünmüş madde (mg/e) Yağ ve gres (mg/e) Bakır (Toplam) (mg/e) Demir (Toplam) (mg/e) Çinko (mg/e) Krom (mg/e) Fosfor (mg/e) Serbest atık klor (mg/e) PH

İzin verilebilir derişim

max.

ortalama

0,5

6jO

9,0

Kömüre dayalı bir termik santralın çevreye vereceği zararı en aza indirebilmek için öncelikle yer seçimi aşamasında ekolojik faktörler, diğer sanayilerin dağı lımına göre yerleşim faktörleri dikkate alınmalıdır. Yer seçimi yapılırken tek amaç en ucuz, en kısa yol dan maliyeti en düşük enerji üretmek olmayıp çevre faktörü de mutlaka dikkate alınmalıdır.

Yer seçimi doğru yapıldıktan sonra, kömürdeki kü kürt oranına bağlı olarak, meteorolojik koşullar, at mosferik dağılım olayları, topografik şartlar ve hava kirliliği standartları... vb. dikkate alınarak baca yük sekliği ve gazların bacadan çıkış hızı saptanmalıdır. Bu saptamanın doğru yapılabilmesi için yörenin me teorolojik koşullarının uzun süreli ölçümler yapılarak belirlenmesi gereklidir.

Kömüre dayalı bir termik santralın çevreye vereceği zararın en aza indirilebilmesi için kirleticiler bazında şu önlemlerin alınması mümkündür.

1. Kükürt dioksit yayımının azaltılması için, aşağıda ki yöntemler uygulanabilir.

Yakıt seçimi. Düşük kalorili yakıtlar kullanılma lıdır. Yakıt hazırlanması. Kömürdeki kükürt oranı çe şitli yöntemlerle düşürülebilir. (% 30 oranında kükürt azalması mümkün olabilmektedir).

Baca gazı desülfürizasyonu. % 70 95 SO2 gide rim verimine sahip çeşitli sistemlerin kurulması mümkündür, fakat çamur ve katı atıkların atıl ması söz konusudur.

2. Azot oksitler

Yanma tekniğinin geliştirilmesi, kademeli yanma, alev sıcaklığını düşük tutmak amacıyla yakıt ve hava karı şımını kontrol etmeye yarayan düşük NOX yayımları % 60'a varan oranlarda azaltılabilir.

3. Partiküllerin azaltılması için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir. Yakıt hazırlanması : Kömürün kül miktarının çe şitli yöntemlerle azaltılması mümkündür. Siklon ve diğer mekanik tutucular kullanımı. Elektrostatik filtre kullanımı : 3ju dan büyük partiküller için % 99,9 a varan tutma verimi mümkün olabilmektedir. Torba filtre sistemlerinin kullanımı : Partiküller yanısıra ağır metal atıklarının miktarımda azalt mak mümkündür.

4. Filtrelerde tutulan uçucu külün çevre kirlenmesine neden olmaması için :

Uçucu kül, daha az kirlenmeye yol açan hidro lik taşıma yöntemi ile atılabilir. Arazilere atılan uçucu kül yığınları, çimento katkı maddesi, çimento ham maddesi olarak yol stabilizasyonunda... vb. kullanılabilir. Uçucu kül kullanılmıyorsa, kül yığınlarının üstü toprakla örtülüp ağaçlandırılabilir.

5. Su kirliliği sorunlarının önlenmesi için :

Santralın atık sularının nötralizasyon, çökeltme ve kimyasal çözeltine vb. gibi çeşitli atık su arıtma yön temleriyle yüksek verimle arıtılması mümkündür.

Bu önlemlerin projelendirme aşamasında ele alınması gerekmektedir. Bu durumda SO4, N O X ve parti kül ya yımı kontratlarının maliyeti elektrik üretim maliyeti nin yaklaşık % 20 si oranındadır. Bu kontrolün santral devreye girdikten sonra yapılmaya kalkışılması halin de, bu maliyet % 10 civarında artacaktır.

Bugüne kadar ülkemizde kurulmuş olan termik santral ların hiçbirinde desülfürizasyon ünitesi yapılması yo luna gidilmemiştir. Elektrofiltreler ise, kullanılmakla birlikte, santrallarln en çok arızalanan ve kül atmada karşılaşılan aksamalardan dolayı en çok devre dışı bırakılan üniteleridir. Atık su arıtma tesisleri yeni devreye giren ve girecek santralıların (Soma B Yata ğan, Afşin Elbistan, Yeniköy vb.) projelerinde yeral makla birlikte, konuyla ilgili işletme sorunlarının za manında çözülmemesi ve gerekli önemin verilmeyişi nedeniyle düzenli çalışmamaktadırlar.

Sanayileşmiş ülkelerde, geçmiş yıllarda görülen çeşit li çevre tahribatları nedeniyle: gittikçe sıkılaştırılan çevre yasaları ve düzenlemeleri! kapsamında, yarattığı çevre sorunları en aza indirilmiş termik santral işlet meciliği mümkün olabilmektedir.

Türkiye'de ise yaklaşık 25 yıllık bir termik santral iş letmeciliği deneyiminin çevre açısından pek umut ve rici olduğu söylenemez. Bu nedenle var olan projelen dirme ve işletme anlayışının ve uygulamalarının Ke merköy Termik Santralında da sürdürülmesi halinde, kullanılacak linyitteki kükürt oranının yüksek olması nedeniyle havaya saatte 10 tonun üzerinde SO2 yayı lacağı, ek olarak bölgede işlemekte olan Yatağan Ter mik Santralının yarattığı, kurulmakta olan Yeniköy Termik Santralının yaratacağı ön kirlenme gözönüne alındığında oluşabilecek çevre kirlenmesinin boyutla rını tahmin etmek zor değildir.

Yine de asıl üzerinde durulması gerekli konu, Kemer ~ köv Termik Santralının Gökova'da kurulup kurutma masından çok, sanayileşmenin başında bulunan Tür kiye'de termik santral I ar ve diğer sanayi tesislerinin yaratacağı çevre kirlenmesinin en aza indirilebilmesi için gerekli teknik donanımların daha projelendirme aşamasında ele alınmayışı ve konuyla ilgili etkin bir denetim mekanizmasının sağlanamayışıdır. Konu bi limsel, teknolojik, ekonomik, sosyal ve yasal boyutla rıyla bir bütün olarak ele alınmalıdır. Bu ise ulusal bir

çevre politikasının saptanması; planlamanın ve kurum sal düzenlemenin yapılması ile gerçekleştirilebilir. Ay rıca 1983 Ağustosunda yürürlüğe giren 2872 sayılı Çevre Yasasına işlerlik kazandırılmalı, yasanın öngör düğü tüzükler bir an önce çıkarılmalı ve bu tüzüklere uyulması sağlanmalıdır.

KAYNAKLAR

1. "Pollution Control, Spccial report, Power, April 1982, s. 376 426. 2. Torrens, I M., "What GoesU.PMost ComeDown:The Acid Rain Problem", DECIS Observer, July 1984, s. 9. 3. Brcitstein, L., EUison; W., and VVarner.M., "Optimization of VVaste Disposal Systems in Control of Environmental Im pact of Cool Fired Utilities", Conbustion, Ostober 1977, s. 35 40. 4. Rice, J D . , and Strauss, S.D., "Water Pollution Control in Steara Plants", Power 120, si (1977). 5. Complement to the Special Report on Thermal Povver Stations and Air Pollution by The Group of Experts on Air Pollution and Desulphunization of Flue Gases, özel rapor no :20J,ViennaCongress, 23 28 Mayıs, 1976.

ÖLÇÜ ALETLERİ NDE TSE K ALİ TE BELGESİ

K ALİ TENİ N SEMBOLÜ

BBC termik şalterleri

ROBERTWE1SS ölçü aletleri

ECS Elektrik Elektronik Cin. San. ve Tic. A.Ş. Bayınıhr Sok. 11 /8 Tel: 34 23 45 34 23 46 Telex: 42587 ecs tr.

20i ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 313