Plazma gazlaştırma

Abstract

Ülkemizde şehirleşmenin hızla artmasıyla birlikte enerji bağımlılığı gün geçtikçe daha da artmaktadır. Enerji ihtiyacı, büyük bölümü ithal edilen petrol, doğalgaz ve kömür gibi fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Evsel atıkların çevre kirliliği, küresel ısınma, düzenli depolama maliyetleri ile enerji ihtiyaçlarının ve maliyetlerinin artması nedeniyle enerjiye dönüştürme çalışmaları hız kazanmaktadır. Aşırı enerji ihtiyacı ve çevresel sorunlar; düşük kalorili kömürler, biyolojik atıklar ve evsel atıkların enerji kaynağı olarak kullanılmalarını sağlamak amacıyla araştırmacılar tekrar termik proseslerden gazlaştırma üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu tez çalışmasında, detaylı bir ayrıştırmaya ihtiyaç duymadan gazlaştırarak ve ergiterek atıkların değerlendirilmesine olanak sağlayan plazma gazlaştırma teknolojisi seçilmiştir. Evsel katı atıkların kimyasal bileşenleri ve gazlaştırma tepkimeleri incelenerek plazma gazlaştırma reaktörü dizaynı için gerekli parametrelerin büyüklüklerini tespit etmek için bir bilgisayar yazılımı gerçekleştirilmiştir. Yazılım sonuçlarına uygun olarak 10 Kg/h gazlaştırma kapasiteli, sürekli akışlı, atmosferik basınçlı ve 1600°C kadar çıkabilen bir plazma reaktörü boyutlandırılarak inşa edilmiştir. 600 _ 1600°C arasında yapılan gazlaştırmalarda atıktaki bileşenler elementel düzeyde çok hızlı tepkimeler oluşturmuştur. Düşük sıcaklıklarda yüksek enerjili gazların oluşması yanında tepkimeye girmeyen karbonların siyah karbon olarak değerlendirilebilecektir. 1400°C’ye doğru oluşan gazın enerji değerinin düşmesi yanında siyah karbon oluşumunun da durduğu ve 1600°C’de farklı bir dönüşüm mekanizmasının gerçekleşmektedir. İlk aşamada oluşan gazların ikinci aşamada daha yüksek kalorili hidrokarbonlara dönüştüğü, dolayısıyla gaz veriminin artmasıyla diğer metotlara göre farklı ve avantajlı bir perspektif oluşturduğu görülmüştür. Plazma, oksijenle plazma ve buharla plazma gazlaştırmaların en verimli olduğu parametreler, avantaj ve dezavantajları ile düşük ve orta sıcaklıklarda oluşan gaz ürünlerin kalori değeri yanında, hızlı tepkime sonucu oluşan ve bacada tutulan karbonun da endüstriyel değerinin olabileceği yöntemler çalışılmıştır. Sonuç olarak, düşük sıcaklıklarda plazma ve oksijenle plazma gazlaştırma verimli iken buharla plazma gazlaştırma verimsiz olduğu görülmüştür. Yüksek sıcaklıklarda ise her üç yöntem de yaklaşık olarak aynı verimliliğe gelmektedir.1600°C ve üstü sıcaklıkta reaktör girişine oksijen ve gazlaştırma çıkış bölgesine buhar besleyerek daha kalori değeri yüksek gaz ürünlerin oluşumu gerçekleşebilir.