Bilimsel, Teknik, Teknolojik, Ekonomik ve/veya Sosyal Gelişmeler ve Kazanımlar

(Projede gerçekleşen bilimsel, teknik, teknolojik, ekonomik ve/veya sosyal gelişmeler proje önerisi ile karşılaştırılarak verilmeli, oluşan işbirlikleri ve elde edilen kazanımlar ile varılan sonuçlar tartışılmalıdır.)

 Proje sözleşmesinde projenin amacı “ülkemizdeki ulusal kaynaklarımızı enerji üretiminde daha fazla kullanabilmek amacı ile düşük ısıl değerli linyit kömürlerimizi biyokütle ile beraber yakarak kısa ve orta vadede bu kaynaklardan temiz enerji üretiminin artmasını sağlamak” olarak belirtilmiştir.

 Bu amaçla, düşük kalorili linyitlerin ve biyokütlenin beraberce yakılması ve enerji üretimi için en uygun teknoloji olarak “Dolaşımlı Akışkan Yatakta Yakma” teknolojisi seçilmiş ve bu teknolojiyi ülkemiz linyitleri için geliştirmek ve bu sistemin yaygınlaşmasına yardımcı olmak projenin diğer amaçlarını oluşturmuştur.

 Projenin nihai çıktısı olarak da 700 kWtermal kapasiteli dolaşımlı akışkan yatak yakma tesisinin kurulması olarak gösterilmiştir.

Proje 1 Eylül 2007 tarihinde başlamış olup 1 Mart 2012 tarihinde tamamlanmıştır. Projenin toplam süresi 36 ay olup, uzatmalar ile proje toplam süresi 54 ay olmuştur. Projede hedeflenen nihai ürün olan 700 kWtermal kapasiteli dolaşımlı akışkan yatak (DAY) yakma sisteminin tasarlanarak kurulumunun yanında 30 kWtermal kapasiteli laboratuvar ölçeğinde ayrı bir DAY yakma sistemi daha tasarlanarak kurulmuştur. Her iki sisteme de uygun özellikte yakıt temin etmek amacı ile 2 ton/saat kapasiteli kömür hazırlama tesisi de proje dâhilinde kurulmuştur.

Labaratuvar ve pilot ölçekli DAY yakma sistemleri, büyük ölçüde proje ekibi tarafından tasarlanmış ve işletmeye alınmıştır. Türkiye’de aynı kapasite ve özellikte başka bir pilot ölçekli demo ve Ar-Ge amaçlı kullanılabilen başka bir yakma sistemi mevcut değildir.

Türkiye’deki üniversitelerde dolaşımlı akışkan yatak yakma sistemleri labaratuvar ölçeği boyutundadır. Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kimya Mühendisliği bölümünde 150 kWtermal kapasiteli DAY yakma sistemi ile Gazi Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünde laboratuar ölçekli DAY yakma sistemleri vardır.

TÜBİTAK MAM’da proje kapsamında kurulan 700 kWtermal kapasiteli DAY yakma sistemi Türkiye’de demo amaçlı kurulan ilk yakma tesisidir. Bu tesisi, Türkiye’deki diğer DAY yakma sistemlerinden farklı kılan en önemli kısmı dışarıdan bir kazan ünitesi ile entegre edilerek kızgın buhar üretmesidir. Bu kazan tasarımı yerli tasarım olup 24 bar buhar basıncında 800 kg/saat kızgın buhar üretebilmektedir. Bu kapasite ve kapsamda dünyada çok fazla demo amaçlı ve Ar-Ge çalışmaları yapmaya sahip yakma sistemi bulunmamaktadır.

Proje kapsamında Kurulan DAY yakma tesisleri; hem kömür, hem biyokütle hem de bunların karışımlarını yakmaya müsait tesisler olarak tasarlanmıştır. Her iki tesiste de proje kapsamında seçilen biyokütle ve kömürler, ayrıca bunların karışımları başarılı bir şekilde yakılmış ve sonuçları proje raporlarında detaylı bir şekilde verilmiştir.

Pilot ölçekli DAY yakma sistemi; proje ekibi tarafından seçilen kömür ve biyokütle özellikleri dikkate alınarak tasarlanmıştır. Tasarım ve detaylı imalat resimlerinin çıkartılması aşamasında çeşitli danışmanlık hizmetleri de alınmıştır. Tasarım kriterleri ve tasarım, imalat aşamaları proje raporlarında detaylı bir şekilde verilmiştir.

Proje süresince, projede bahsedilen Ar-Ge çalışmaları tamamlanmıştır Laboratuvar ölçekli DAY yakma sisteminde 5 farklı Türk linyiti ve 3 farklı biyokütle için yanma deneyleri yapılmıştır. Bu linyitlerin seçimi için önce Türkiye’nin farklı coğrafyalarından 10 farklı linyit örneği toplanmış ve bunların detaylı yakıt karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır.

Yakıt karakterizasyon çalışmalarında; yakıtların kısa ve elementel analizleri yapılmıştır. Kısa analizlerde; yakıttaki nem, uçucu madde, sabit karbon ve kül miktarları orijinal/kuru numunede bulunmuştur. Elementel analiz çalışmalarında; kuru halde yakıttaki, C, H, O, N; S miktarları tayini yapılmıştır. Ayrıca bu yakıtların ısıl değerleri alt ve üst ısıl değer olarak ayrı ayrı bomba kalorimetresi ile ölçülmüştür. Bu yakıtlardan kül numunesi elde edilmiş ve detaylı kül analizleri yapılmıştır. Yine bu yakıtlara ait problemsiz çalışma sıcaklıklarını belirlemek amacıyla kül ergime sıcaklık tayinleri de yapılmıştır. Benzer analizler, seçilen 5 farklı biyokütle için de tekrarlanmıştır. Ayrıca bu yakıtlar tek başlarına ve bir karışım olarak da TGA analizlerine de tabi tutulmuşlardır. Bu analiz sonuçları da proje raporlarında ayrıca verilmiştir. Kömür yakmada SO2 tutmak amacı ile kireç taşı kullanılmıştır. Kireç taşı için 3 farklı yerden numune alınmış ve bunların analizleri de detaylı bir şekilde yapılmıştır. Bu analizler sonucunda tek bir kireç taşının bir karşılaştırma olması için tüm kömürler için kullanılmasına karar verilmiştir.

Laboratuar ölçekli sistemde yapılan yanma deneylerinde detaylı olarak; farklı hava fazlalık katsayılarının, farklı yatak sıcaklıklarının, farklı ikincil hava/toplam hava oranlarının yanma koşullarına etkisi her bir yakıt ve karışımı için incelenmiş ve sonuçlar raporlanmıştır. Bu çalışmalarda yatakta SO2 tutulmasına yönelik farklı oranlarda yakıta katkı olarak katılan kireç taşının kükürtlü bileşikleri tutmaya olan etkisi de incelenmiştir. Laboratuvar ölçekli yakma deneylerinde farklı oranlarda biyokütleler kömüre katılmış ve prosese olan etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir.

Varılan sonuçlar lab ölçekli DAY yakma sistemi raporunda (bu rapora ek olarak da verilmiştir) detaylı bir şekilde tartışılmıştır. Biyokütle olarak müşteri ve izleyiciler ile birlikte seçilen yakıtlar klor içermediğinden veya çok az olduğundan dioksin ve furan oluşumu beklenmemiştir. Bu neden ile sonuçlar dioksin/furan oluşum mekanizması açısından incelenmemiştir. Ancak, bu klor ihtiva eden yakıtların DAY yakma sistemlerinde yakılmaları bundan sonra alınacak projeler ile her zaman yapılabilir. Önemli olan işlevselliği ve sürdürülebilirliği olan sistemler geliştirmektir.

Projeye bu açıdan bakıldığında her iki sistem de bu kapsamda Türkiye için önemli bir kazanımdır. Hem akademik anlamda, hem de sanayinin ihtiyaç duyacağı temel ve uygulamalı Ar-Ge çalışmalarına müsaittir. TÜBİTAK MAM, üniversite, kamu ve sanayinin ihtiyaç duyacağı araştırma faaliyetlerini desteklemektedir.

Laboratuvar ölçekli yakma sisteminde farklı yakıtların değişik işletme koşullarında yakma deneylerinin yanında,

 Kömür ve biyokütlenin yatağa besleme noktasının tayini: dağıtıcı plakadan itibaren 3 farklı noktadan yapılan yakıt beslemelerinin yanma, emisyonlar üzerine etkisi incelenmiştir. Yakıt, dağıtıcı plakaya en yakın yerden beslenmesi durumunda en iyi yanma koşulları ve emisyonlar elde edilmiştir. Bu durumda yakıtın yatağa beslenebilmesi için yatakta eksi basınca ihtiyaç duyulmuştur. Bu durum operasyon koşulları ile ayarlanmıştır.

Yakıt besleme noktası dağıtıcı plakadan uzaklaştıkça emisyonlar da bozulmuştur. Ancak bu durum yakıt beslemeyi kolaylaştırmıştır.

 Yakıtın yatağa düzgün, sürekli ve homojen beslenmesinin sağlanabilmesi: kömür beslemede büyük bir problem yaşanmazken bünyesel ve fiziksel yapısından dolayı biyokütle besleme problemli olmuştur. 1-2 mm boyut aralığına getirilmiş kömürler küresel ve kırılgan yapılarından dolayı besleme vidasında sıkışsa dahi daha küçük parçalara ayrılabildiği için besleme sorunu oluşturmamıştır. Biyokütlede ise durum daha farklı olmuştur.

Biyokütle hem yoğunluğu kömüre göre daha düşük, hem de çubuksu yapılarından dolayı besleme vidasında sıkışma durumunda ezilip parçalanmamışlardır. Birbirlerini sıkıştırarak biriketimsi bir yapıya dönüşmüşler ve bu durum da vida yatağında blokaja neden olmuştur. Bu neden ile hem laboratuvar, hem de pilot sistemin biyokütle besleme sistemlerinde çeşitli modifikasyonlar yapılmış ve sonuçları raporlanmıştır.

 Laboratuvar ölçekli DAY yakma sistemi dağıtıcı plaka tasarımı: Dağıtıcı plaka nozullarının yataya dik konumlandığı dağıtıcı plaka ile yapılan deneylerde işletme stabilitesi açısından önemli sorunlar ile karşılaşılmıştır. Nozul çapı 1 mm olsa bile, dağıtıcı plakanın altındaki hava kutusuna düşen kum ve kül parçacıkları hava ile birlikte alttan yukarıya doğru dağıtıcı plaka nozullarını kısmen kapatabilmekte, bu durum da reaktör içerisine düzgün hava geçişini dolayısı ile akışkanlaşmayı engellemektedir. Bu durumu önlemek amacı ile dağıtıcı plaka daha kalın bir levhada ve nozullar da yatay ile açılı yapılmıştır. Böylece bu problem aşılmıştır.

 Yatakta oluşan aglomerasyon: Çeşitli deneylerde yatakta aglomerasyon oluşumu gözlemlenmiştir. Bu durum yatak sıcaklığının ani artışı veya düşüşü ile kendini göstermiştir. Başlangıçta farkedilmesi durumunda yatak soğutması yapılarak (yakıt beslemenin kısılması, kül alınması, vs) aglomerasyonun önüne geçilmesi mümkün olmuştur.

 Deneyler süresince diğer kazanımlar projenin raporlarında verilmiştir.

 Yataktan, siklondan ve torbalı filtrelerden kül örneği alınarak yanmamış karbon analizi yapılmış ve yanma verimleri hesaplanmıştır. Bulunan sonuçlar benzer deney sistemlerinden elde edilen sonuçlar ile uyumlu çıkmıştır.

Pilot ölçekli DAY yakma sistemi Türkiye’de ilk defa kurulmuştur. Bu sistemde reaktör ve kazan entegre bir şekilde çalıştırılmış 3 farklı kömür ve 2 farklı biyokütle için yanma deneyleri gerçekleştirilmiş, 24 barda kızgın buhar sürdürülebilir şekilde üretildiği gösterilmiştir. Bu sistem bir termik santralde bulunan bütün ekipmanlar (elektrik üretimi hariç) barındırmaktadır. Çalışan ve veri üreten bir sistemdir. Prosesi kurarken, işletirken bir çok kazançlar elde edilmiştir. Bunlar proje raporlarında verilmiştir.

Projenin somut hedef ve çıktıları ve ulaşılan hedefleri (proje sözleşmesine göre) aşağıda sıralanmıştır:

DAY teknolojisi ile ilgili mühendislik ve teknolojik bilgi altyapısı:

Hem pilot, hem de lab DAY yakma sistemi tasarım ve çizimleri konusunda iyi bir teknolojik birikimsassağlamıştır. Proje ekibi benzer bir sistemi daha büyük boyutlarda tasarlayabilecek, detaylandırabilecek mühendislik alt yapısına

kavuşmuştur.

Pilot uygulama (tesis):

 Hem lab, hem de pilot ölçekte DAY yakma sistemleri sürdürülebilir olarak hizmet vermektedir.

Yetişmiş insan gücü:

 Hem tasarımda, hem de imalat ve devreye alma aşamasında, deneylerin yapılmasında, sistemin bakımı, ve işletmesinde mühendislik ve teknisyenlik anlamında ekip yetişmiştir. Bu ekip benzer sistemleri rahatlıkta tasarlayabilecek, işletebilecek donanımlara sahiptir.

Proje sonuçlarını sanayiye ve topluma duyurmak için çalıştay düzenlemek:

 Eylül/ Ekim 2012 tarihleri arasında bir çalıştay düzenlenmesi kararına varılmıştır (30.03.2012 tarihli toplantı).

Geliştirilen teknoloji için üretim-bilgi paketi:

 Projede bu bir iş paketi olup, detaylı olarak elde edilen tüm kazanımlar (çizimler, teknik şartnameler, tanımlama dökümanları) bir dosya halinde sunulmuştur.

Proje sonunda ortaya çıkacak teknolojinin sağlayacağı teknik, ekonomik ve sosyal yararlar aşağıda sıralanmıştır (proje sözleşmesinden alınmıştır):

 Dolaşımlı akışkan yatak yakma teknolojisi ülkemizde geliştirilecek, bu teknoloji için üretim bilgi paketi hazırlanacaktır:

 DAY yakma sistemi proje ekibi tarafından geliştirilmiştir. Projede kazanımlar ve elde edilen sonuçlar proje raporlarında verilmiştir. Ayrıca bir iş paketi kapsamında bütün tasarım ve çizimler, kontrol algoritmaları verilmiştir.

 Kurulacak tesiste, planlanan daha büyük santraller için gerekli ön denemeler ve yakma testleri yapılacak ve tasarım parametreleri çıkarılacaktır:

için ön deneylerini pilot DAY yakma sisteminde yapmak istemektedirler. Bu kapsamda görüşmeler devam etmektedir.

 Ayrıca pilot ölçekli DAY yakma sistemi uluslararası kabul görecek bir tesis haline getirilmeye çalışılmaktadır.

 Geliştirilecek teknoloji ile öncelikle kırsal kesimin yerel ve bölgesel ısıtma ve elektrik ihtiyacı karşılanabilecektir:

 Kazanılan bilgi birikimi küçük ve orta ölçekli yakma sistemlerinin tasarımına yönelik olmuştur. Bu kapsamda 24 bar basınçta kızgın buharın sürdürülebilir bir şekilde üretilebildiği gösterilmiştir. Bu da kırsal kesimin enerji ihtiyacını (elektrik ve ısı) karşılayabilecek proseslere yöneliktir.

 Küçük ve orta ölçekli (KOBİ) sanayi guruplarında, OSB’lerde ısınma ve elektrik ihtiyacı karşılanabilecektir:

 Geliştirilen ve pilot DAY 'da uygulanan teknoloji ile 800 kg/saat kızgın buhar üretimi gerçekleştirilmiştir. Aynı teknolojiyi kullanarak 15-20 ton/saat buhar üretimi yapabilecek tesisler tasarlanabilir. Bu da küçük ve orta ölçekli sanayilerin enerji ihtiyacına cevap verebilir.

 EÜAŞ ile bu kapsamda görüşmeler devam etmekte, 22 MWe kapasiteli eski bir santralin yerine 75 ton/saat buhar üretecek, yeni teknoloji olan DAY yakma sisteminin bir sanayi ortağı ile birlikte kurulabilmesi için mekanizma oluşturulmaya çalışılmaktadır.

 Enerji üretiminde yerli enerji kaynakları kullanım oranı artırılacaktır:

 Proje tamamen Türk linyitleri ve orman biyokütlesi kullanımı üzerine kurulmuştur.

 Farklı özelliklerdeki linyitler bu teknoloji ile yakılabilmiştir.

 Zirai ürün artıkları da bu sistemlerde yakılabilir.

 Biyokütle kullanımı artacak ve enerji tarımı ve enerji ormancılığı teşvik edilecektir:

 Küresel ısınmaya neden olan gazlar için azaltma mekanizmaları geliştirilmiş olacaktır:

 Bu çalışmanın UNFCC kapsamında hazırlanan I. Ulusal Bildirim’de yer alması; Türkiyenin yenilenebilir enerji kaynaklarına bakış açısını bu tip araştırma yatırımlarıyla da sergileyecek olup, proje sonuçlarından bir sonraki Ulusal Bildirimler’de de faydalanılacaktır. Bu gerçekten de böyle olmuştur.

 Dolaşımlı Akışkan Yataklı Yakma Sistemi ile enerji üretim sistemi bir teknoloji olarak Türkiye’de geliştirilirse, yakma ve enerji üretim sisteminde büyük bir adım atılmış olacak, hava kirliliğine neden olan linyitlerimiz biyokütle ile birlikte temiz olarak enerjiye çevrilebilecektir. Bu yararlar ileriki zamanlarda görülecektir.

 Türk linyitlerinin pulverize sistemlerde yakılması sonucunda açığa çıkan NOx ve SO2 gibi kirleticilerin akışkan yatakta yakma ile maliyeti yüksek ilave gaz temizleme sistemlerine gerek duyulmaksızın azaltılması sağlanmış olacaktır. Nitekim, yakma deneyleri esnasında kullanılan kireçtaşının dozunu ayarlayarak SO2 emisyonlarını sınırların altına düşürmek mümkün olmuştur.

 Bu sistemin başarıya ulaşması, tüm Türkiye’de yeni iş alanlarının açılmasını; enerjinin ucuzlamasını ve iş potansiyelinin artmasını sağlayacak, sanayimizin rekabet gücünü arttıracaktır. Bu yararlar ileriki zamanlarda görülecektir.

 Kömür ve biyokütle kaynaklarımızı kullanarak ısı ve elektrik üretimi, bir teknoloji haline dönüştürülebilirse bir belde kendi enerjisini kendi üretir hale gelecek, yerli enerji ve yerli teknoloji kullanma politikası halka yayılmış olacaktır.

Bu yararlar ileriki zamanlarda görülecektir.

 Ayrıca sanayi atıklarının ve biyoatıkların bir yandan çevre sorunları yaratmayacak biçimde yok edilmesi, diğer yandan konut ısıtma, proses ısısı ve elektrik enerjisi üretiminde ek veya alternatif yakıt olarak kullanılması, ülke kalkınması ve enerji ekonomisi, dolaylı olarak da çevresel sorunların kontrolü için büyük kazanç olacaktır

 Bu sistemin başarıya ulaşması, tüm Türkiye’de yeni iş alanlarının açılmasını; enerjinin ucuzlamasını ve iş potansiyelinin artmasını sağlayacak, sanayimizin rekabet gücünü arttıracaktır. Bu yararlar ileriki zamanlarda çeşitli uygulamalar ile görülecektir.

Ayrıca, TÜBİTAK ARDEB kapsamında 2012 yılı “enerji öncelikli alan çağrılarında” kömür çağrı programı öncelikli sırayı almıştır. Ülkemizde yaklaşık 12,6 milyar ton linyit, 1,3 milyar ton taş kömürü rezervi bulunduğu, elektrik üretiminde yerli kömürün payının yaklaşık %20, ithal kömürün payının ise %7 civarında olduğu belirtilerek termik santrallar için yakma/gazlaştırma sistemlerinin geliştirilmesine yönelik projelerin destekleneceği bildirilmiştir. Hedef ve amaçlar aşağıda verilmiştir.

Bu amaçlardan da görüldüğü gibi “Temiz Kömür” teknolojileri diyebileceğimiz bu alanlar arasında aynen 4.5 yıldır üzerinde çalıştığımız bu proje, yani DAY projesi tarif edilmektedir. Gösterilen amaçlardan yeni teknoloji geliştirilmesi bu projede yapılmıştır. Ayrıca, birlikte yakma (kömür + biyokütle) uygulamalarının yaygınlaştırılması amaçlar arasında vurgulanmaktadır. Bu da yine bu projede yapılmış, 5 adet linyit kömürünün 3 adet biyokütle ile beraber yakılması incelenmiştir. Dolayısı ile bu proje, “Temiz Kömür” teknolojileri çağrılarından 5 sene önce başlatılmış ve sonuçlar üretilmiştir. Proje zamanlamasının ne kadar doğru olduğu, çok dikkatle üzerinde durulması gereken ve sonuçlarının ülkemiz için ne kadar yararlı olacak bir proje olduğu zaman içerisinde çok daha iyi anlaşılacaktır.