Alkali ortamda hidratlanarak aktiflenmiş uçucu Kül-Ca(OH)2 sorbentlerinin sülfatasyonu

Abstract

Ülkemizin enerji ihtiyacının büyük bir kısmı, kül, nem ve kükürt içeriği yüksek, ısıl değeri ise düşük linyit kömüründen karşılanmaktadır. Linyitlerimizin enerji üretmek amacıyla her yıl artan oranlarda yakılması, özellikle büyük ve endüstrinin yoğun olduğu yerleşim bölgelerinde hava kirliliğine neden olmaktadır. Linyitlerin yakılması sonucu oluşan kükürt dioksit atmosferdeki en önemli kirleticidir ve canlı organizmaya birçok olumsuz etkisi vardır. Bu nedenle, kükürt oksitlerinin atmosferdeki derişimi kontrol altında tutulmalıdır. Bu amaçla, baca gazlarının atmosfere verilmeden önce temizlenmesi gerekmektedir. Baca gazlarından kükürt oksitlerinin giderilmesi için uygulanan işlemleri iki ana grupta toplamak olasıdır: 1) Kuru yöntemler 2) Islak(yaş) yöntemler. Islak sistemlerde sulu çözeltiler kükürt dioksit'i absorplamak amacıyla kullanılırken, kuru sistemlerde kükürt dioksit katı sorbent tanecikleri tarafından tutulmaktadır. Toz tutucu sistemlerde, özellikle torba filtrelerde, baca gazından kükürt dioksit giderilmesi en ekonomik ve en etkili yöntemdir. Bu yöntemde sorbentler 333-373 K'de nemli gaz içine enjekte edilmektedir. Yaygın olarak kullanılan sorbent Ca(OH)2'dir; ancak, bu sistemlerde Ca(OH)2'in 932 ile temas süresi yaş sistemlere kıyasla çok kısa olduğu için kullanım verimi oldukça düşük olmaktadır. Bu nedenle, Ca(OH)2 çeşitli katkı maddeleri ile tepkimeye sokularak S02'e karşı reaktif yapılar oluşturulmakta ve desülfirizasyon etkinliği arttırılmaktadır. Reaktifliği arttırmak için katkı maddesi olarak uçucu kül kullanamı, bu malzemenin termik santral atığı olması nedeniyle ekonomi ve çevresel etki bakımından çok uygundur. Uçucu kül ile Ca(OH)2'in aktivasyonu hidratasyon yoluyla gerçekleştirilmektedir. Hidratasyon koşulları (sıcaklık.süre, uçucu kül/Ca(OH)2 oranı, basınç ve alkalinite), üretilen sorbentin reaktivitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışmada; uçucu kül/Ca(OH)2 karışımlarının farklı alkaliniteye sahip ortamlarda hidratasyonu gerçekleştirilmiş hidratlanmış sorbentlerin sülfatasyon kapasiteleri belirlenmiştir. Ayrıca sorbentlerin sülfatasyon tepkime kinetiği de incelenmiştir. Bu amaçla Türkiye'nin üç büyük termik santralinden ve Bursa sanayi bölgesindeki bir akışkan yataktan alınmış uçucu küller kullanılmıştır.

As known, the major part of energy requirement of our country has been supplied from lignites. Due to the low calorific values, high ash and sulphur contents and readily changing characteristics, of Turkish lignites, their increase utilization presents potential enviromental problems in great industrialized cities. The sulphur oxides resulting from combustion of lignites are major atmospheric pollutants and they have many undesirable effects on living organisms. Therefore, flue gases must be desulphurized before leaving the combustion system to control sulphur oxides emissions into the atmosphere. The processes which can be applied to remove sulphur oxides from flue gasses are classified into two main groups 1) Wet Processes and 2) Dry Processes. In wet systems different slurries are used to absorb sulphur oxides present in flue gasses; however, in dry systems adsorption occurson the surface of sorbent particles. The removal of sulphur oxides in dust collection systems, especially in bag filters, in the most economic and efficient method. In this method, different sorbents are injected into the humidified flue gas at the temperature range of 60-100°C. The sorbent material which used widely in this systems is hydrated lime [Ca(OH)2]. The main drawback of these systems is that the sorbent utilization is lower than from conventional wet flue gas desulphurization processes due to the short residence time of solids in the ductwork. In order to increase desulphurization efficiency, hydrated lime is activated toward sulphur dioxides by reacting with different additives. Using fly ash as an additive for the production of reactive sulphur dioxide sorbents is very attractive, both economically and environmentally, because fly ash is a waste product of coal-fired power plants. The production of reactive sorbents from fly ash can be achived by hydration of ash samples with Ca(OH)2 slurry. The hydration condition such as temperature, time, fly ash/Ca(OH)2 weight ratio, pressure and alkalinity have major influence on the reactivity of the sorbent produced. In this study, fly ash/Ca(OH)2 mixtures will be hydrated in the slurries having different alkalinity and sulphation capacities of hydrated sorbents were determined. The sulphation reaction kinetics of the sorbents were also invetigated. For this purpose fly ash samples collected from four different coal fired power plants in Turkey were used.