''Çöp Gazı ile Kojenerasyon Olarak Elektrik ve Isı Enerjisi Üretilmesi'' Levent HACIOĞLU - Proje Direktörü

TÜRKOTED Enerji Bülteni Temmuz-Ekim 2018 Sayı:1

 

 

ÇÖP GAZI İLE KOJENERASYON OLARAK ELEKTRİK ve ISI ENERJİSİ ÜRETİLMESİ

( Atık Isı ile Atıksu Çamurunun Kurutularak Gübreye Dönüştürülmesi )

 

4628 sayılı yasa ile Yenilenebilir Kaynaklardan elektrik enerjisi üretimi, bilhassa Rüzgar enerjisi ile başlamıştır. Daha sonra çıkarılan teşvikler (YEKDEM) ve 14.03.2013 tarihinde yürürlüğe giren 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu ve buna bağlı olarak çıkarılan Yenilenebilir Kaynaklardan enerji üretimi ve Lisanssız Elektrik Üretimi yönetmelikleri ile Yenilenebilir kaynaklardan elektrik enerjisi üretimi hızla artmıştır.

Ancak, Çöp Gazı veya Biyogaz üretilerek gaz motorları ile elektrik enerjisi üretilen tesislerde %40 civarındaki verimle elektrik enerjisi üretimi ile yetinilmiştir. Açığa çıkan %45 civarındaki ısı enerjisinin kullanımı uzun süre ihmal edildiyse de, tesisler büyüdükçe açığa atılan ısı enerjisinin çeşitli maksatlar için kullanımı gündeme gelmiştir.

Örnek olarak inceleyeceğimiz tesis, Samsun Avdan Enerji Üretim ve Ticaret A.Ş.’ye aittir. Samsun Avdan Enerji, Samsun Büyükşehir Belediyesi Katı Atık Depolama Sahası’nda depolanan atıklardan enerji edilmesi amacıyla 2010 yılında kurulmuştur.

Katı Atık Depolama Sahası’nda oluşan çöp gazını toplayarak elektrik enerjisine çeviren elektrik üretim santrali 2012 yılında, 2 x 1200 kWe kurulu gücüyle devreye alınmıştır.

Samsun Avdan Enerji’nin Samsun Büyükşehir Belediyesi Çevre Koruma Daire Başkanlığı ile yürüttüğü çalışmalar çerçevesinde, 2013 yılı içerisinde ön ayrıştırma tesisi ve çöp sızıntı sularının organik atıklar ile karıştırılarak fermente edildiği Biyogaz Tesisi de devreye alınmıştır.

Bugün Elektrik Üretim Tesisi’nde, 7 x 1200 kWe gücündeki gaz motor- generatör üniteleri faal durumdadır. 5 adet gaz motor- generatör ünitesinin her birinin egzoz çıkışına tesis edilen atık ısı kazanı ile 512 kW ve ceket suyu devresine tesis edilen plakalı eşanjör ile 600 kW ısı enerjisi alınmaktadır. Böylece 5 adet gaz motor- generatör ünitesinden 5 x (512 + 600) = 5.560 kW ısı enerjisi alınmaktadır.

Elde edilen ısı enerjisi ile 80°C ve 140°C olmak üzere iki kapalı devrede üretilen sıcak sular, hem Biyogaz Tesisi’ne hem de Kurutma Tesisi’ne aktarılmaktadır.

Kurutma Tesisi’ne aktarılan ısı; sıcak havaya dönüştürülüp, fanlar yardımıyla üflenerek, üstü teflon kaplı bantlı kurutucudaki ortamın 110°C’a ısıtılması sağlanmaktadır. Kurutma tesisinin hava debisi yaklaşık 80.000 m³/h’tir.

SASKİ (Samsun Su ve Kanalizasyon İdaresi) tarafından işletilen Samsun Doğu İleri Biyolojik Atıksu Arıtma Tesisi (AAT); Bafra AAT, Havza AAT, Alaçam AAT, Ayvacık AAT ve Terme AAT’lerindeki biyolojik arıtmaların sonucunda temiz su alıcı ortamına deşarj edilirken kalan bakteri tortusu, arıtma çamuru olarak yapılan anlaşma gereğince bertaraf edilmek üzere Samsun Avdan Enerji’ye teslim edilmektedir.

Samsun Avdan Enerji, Atıksu arıtma tesislerinden günlük olarak çıkartılan arıtma çamurunu kurutma tesisine naklederek ön kabul havuzuna alır. Çamurlar, helezon ve pompalar sayesinde ön kabul havuzundan bantlı kurutucuya beslenir. Kurutma prosesinin başarılı olabilmesi için çamur özel pompa ve regülatörlerden geçirilerek kurutucunun bantlarına eşit, ince ve makarna şeklinde serilir.

Çamur Kurutma Tesisi Yerleşimi

 

Çamur, tamamen kapalı olarak çalışan kurutma fırınında yaklaşık 1 saat tutulur ve %75 civarında olan nem seviyesi, %8 - %10 seviyesine kadar düşürülür. Buharlaşan su, egzoz bacası vasıtasıyla atmosfere verilir. Proses sonucu çıkan çamur min. %90 kuruluğunda yaklaşık 3200 - 3400 kcal enerji ihtiva eder.

Gün boyu üretilen kuru çamurlar, nihai bertaraf tesisine gönderilmeden önce depolama alanına alınarak bekletilir. Kurutma tesisinin günlük çamur kurutma kapasitesi 150 ton’dur. Çamur kurutma tesisinde seçilen kuruluk yüzdesine göre, günlük 30 ile 50 ton kuru madde elde edilebilmesi mümkündür.

Tesisin kurutabildiği atıksu çamuru miktarı  : 150 ton/gün (maksimum)

Kurutma sonunda çıkan katı madde miktarı :  30 ton/gün (minimum)

Buharlaştırılması gereken su miktarı : 120 ton/gün (maksimum)

1 kg suyu buharlaştırmak için gerekli enerji miktarı : 800 kcal/kg

Doğal gaz alt ısıl değeri  : 8.250 kcal/m³

Atık ısıdan elde edilen toplam enerji 5 x (600 kW + 512 kW) : 5.560 kW

Atıksu çamurundan suyu buharlaştırmak için gerekli enerji miktarı (120 ton/gün x 800 kcal/kg) : 96.000.000 kcal/g 4.000.000 kcal/saat 4.650 kW

Biyogaz üretim tesisine iletilebilecek ısı Miktarı (5.560 kW – 4650 kW) : 910 kW

Bu miktardaki Atıksu Çamurunu Doğal gaz ile kurutmamız halinde gerekli Doğal Gaz miktarı ;

Atık su çamurundan suyu buharlaştırmak için gerekli doğal gaz enerjisi (4.650 kW x 8.000 saat) : 37.200.000 kWh

Samgaz 3. Kademe Serbest Tüketici- Perakende Satış Fiyatına Göre : 3.810.833 TL olmaktadır.

Böylece çöp gazı ile elektrik enerjisi üretirken, meydana gelen atık ısı ile günde 150 ton Atık su çamurunun kurutulmakta ve yılda 4.309.760 Sm³ (4.000.000 kcal/saat / 8250 kcal/Sm³ x %90 Kazan Verimi = 538,72 Sm³/saat x 8.000 saat) Doğal gaz tasarrufu yapılmaktadır. Ayrıca kurutulan atık su çamuru gübre olarak kullanılabilmekte veya yakılarak yeniden enerji elde edilebilmektedir.

Özet olarak; çamur kurutmanın Kojenerasyon sistemi ile atık ısı kullanılarak yapılması,

• Gaz motor - generatör ünitelerindeki Radyatörlerin daha az kullanılması sebebiyle, santral elektrik iç tüketiminden tasarruf yapılmasını,
• Kullanılan ısı enerjisi sebebiyle, toplam verimin artmasını,
• Gaz Motoru bacalarından atmosfere daha düşük derecede bacı gazı salınması sebebiyle karbon emisyonlarının azalmasını,
• Biyogaz Tesisi’nde gaz üretimi için daha az ithal fosil yakıt kullanılmasını,
• Kurutma Tesisi’nde hiç ithal fosil yakıt kullanılmamasını sağlayacaktır.

                                                     Kurutma Tesisi Genel Görünüşü

 

                                                             Çamur Kurutma Fırını

Levent HACIOĞLU Elk. Müh.