Gazlaştırma cihazlarındaki teknolojik yenilik yollarının kapsamlı incelemesi

Thread Content

Gazlaştırma Ekipmanlarında Teknolojik İnovasyon Yollarının Kapsamlı İncelenmesi Yazar/Kaynak: Tarih: 2016-08-11 Tıklanma sayısı: 10 Gazlaştırma teknolojisi ve ekipmanları, kömürün temiz ve verimli bir şekilde dönüştürülerek kullanılmasının temelini oluşturur. Son yıllarda süregelen özgün yenilikler ve teknolojik gelişmeler sayesinde ülkemizdeki gazlaştırma fırınları büyük bir canlılık göstermektedir. Gazlaştırma teknolojisinin gelişim eğilimlerini kavramak ve kömür türüne uygun, ürün ihtiyaçlarına paralel, düşük enerji tüketimli, düşük yatırım maliyetli, olgun ve güvenilir, aynı zamanda çevre dostu ve güvenli gazlaştırma teknolojisi ekipmanlarını seçmek, kömür kimya endüstrisinin sağlıklı bir şekilde gelişmesi için önemli bir yoldur. 29 Temmuz’da Pekin’de düzenlenen 2016 Çin Yeni Tip Gazlaştırma ve İlgili Teknolojilerde İnovasyon Gelişim Konferansı’nda, katılan uzmanlar bu tür görüşler ve önerilerde bulundular. Çeşitli fırın tipleri sürekli olarak ortaya çıkıyor. “Çeşitli gazlaştırma fırınları, gazlaştırmanın önemli araçları ve temel ekipmanlarıdır; ülkemizde yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel olgunluk düzeyleri yüksektir, teknoloji çeşitliliği fazladır ve gazlaştırma fırınlarının sayısı çoktur.” Ülkemizdeki gelişmiş büyük ölçekli akışkan yataklı basınçlı gazlaştırma fırınlarının sayısı 300’ün üzerine çıkmıştır. ”Petrol ve Kimya Endüstrisi Planlama Enstitüsü Enerji ve Kimya Bölümü Başkan Yardımcısı Han Hongmei açıkladı. 　　Anlaşıldığı üzere, gazlaştırma fırınları malzeme temas şekline göre sabit yatak (hareketli yatak), akışkan yatak (köpük yatak) ve hava yatağı olmak üzere üç ana kategoriye ayrılır. Kırık kömürle basınçlı sabit yatak gazlaştırma fırınlarının (katı/sıvı cüruf atımı) önde gelen teknolojileri arasında Lurgi fırını, Siedel fırını, BGL fırını, Yun Ding YM fırını gibi olanlar bulunmaktadır. Yaygın olarak kullanılan fluidize edilmiş yatak tabanlı Endüstriyel Toz Gazlaştırma teknolojileri arasında Çin ICC fırını, Endüstriyel fırın, Koda fırını (Newpower) gibi sistemler bulunmaktadır. Hava akışlı yatak tipi kuru basınçlı toz gazlaştırma teknolojilerinin önde gelen örnekleri arasında Shell fırını, GSP fırını, Corin fırını, iki aşamalı fırın (TPRI), HT-L fırını, Dongfang fırını, Huali fırını, Beş Halka fırını, Ningmei fırını, Liuhua-Qiyao fırını, Shengyu fırını ve Jinchong fırını yer alır. Buharlaştırma yataklı ıslak yöntemle su kömürü slurry gazlaştırmasında kullanılan başlıca fırın tipleri arasında GE-TCGP, karşılıklı dört nozullu sistem, Tsinghua fırını ve çoklu hammadde slurry gazlaştırması için Kuzeybatı Enstitüsü’nün çoklu hammadde slurry fırını yer alır. 　　Ülkemiz, gazlaştırma fırınları alanında önemli başarılar elde etmiştir. Aerospace Changzheng Kimya Mühendisliği Anonim Şirketi’nin genel müdür yardımcısı Zhu Yuying, şirketin geliştirdiği HT-L fırınının uzun süreli çalışma testlerinden başarıyla geçtiğini belirtti. Fırının ana ekipmanları olan gazlaştırma fırını, yanma nozulları, cüruf parçalama cihazları, sıcak hava fırınları, güvenlik valfleri, özel valfler (oksijen valfi, kömür tozu valfi, cüruf kilitleme valfi, kömür tozu ayar valfi, yön değiştirme valfi, siyah su ayar valfi), yüksek basınçlı aşınmaya dayanıklı pompalar ve yüksek hızlı pompaların tamamı yerli olarak üretilmiş olup, bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip olunmuştur. 　　Huadong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi profesörü Liu Haifeng, Sinopec Ningbo Mühendislik Şirketi, Ningbo Teknoloji Araştırma Enstitüsü ve Huadong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi tarafından birlikte geliştirilen tek nozullu soğuk duvarlı toz gazlaştırma teknolojisinin (SE Dongfang fırını), Jiangsu’nun Nanjing kentindeki Yangzi Petrokimya’da 1000 ton/gün kapasiteli pilot tesisinde faaliyete geçtiğini belirtti. Ayrıca, Zhongan United’ın yıllık 1,7 milyon ton kömürden olefin üretimi projesinde ise 7 adet 1500 ton/gün kapasiteli gazlaştırıcı fırın kullanılacak ve bu sistemler şu an tasarım aşamasında. Bu fırın tipi, tüp şeklinde su soğutma duvarlarına sahiptir ve ateşleme, ısıtma ve işlem işlevlerini bir arada sunan entegre bir yanma nozulu kullanmaktadır. Ayrıştırma ünitesi ise bir karıştırıcı, bir siklon ayırıcı ve bir su yıkama kulesinden oluşmaktadır. Buharlaştırma için kullanılan sıcak su kulesi hem buharlaştırma hem de ısı değiştirme işlevlerini yerine getirerek, siyah suyun ısı değiştiricileri tıkaması ve ısı transferini olumsuz etkilemesi gibi sorunları çözmektedir. 　　Tsinghua Üniversitesi Shanxi Temiz Enerji Araştırma Enstitüsü, Shanxi Yangmei Fengxi ve Shanxi Yangmei Kimya Mühendisliği Makineleri (Grup) A.Ş. tarafından birlikte geliştirilen Jinhua fırını (sentetik gaz/buhar birleşik üretimli gazlaştırma fırını), 1 Nisan 2016 tarihinde Yangmei Fengxi’nin Linyi şubesinde başarıyla devreye alındı. Shanxi bölgesinin “yüksek kaliteli” kömürleri kullanılarak çalışan bu fırın, 100 günden fazla bir süredir sorunsuz bir şekilde faaliyet göstermektedir. Bu gazlaştırma fırını, cüruf birikmesini ve kül birikimini etkili bir şekilde önler ； Benzersiz yapı tasarımı, çift taraflı ısı etkisinin oranını azaltarak ekipmanın boyutunu ve maliyetini düşürür ； Yüksek sıcaklıkta sentezlenen gazın ısısı geri kazanılır ve yan ürün olarak yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta buhar elde edilir; bu da gazlaştırma fırınının enerji dönüşüm verimliliğini artırır. 　　Araştırma verilerine göre, 2015 yılının sonuna kadar, sabit yataklı normal basınçlı gazlaştırıcılar dışında, ülkemizde endüstriyel olarak kullanılan toplam 392 adet basınçlı gazlaştırıcı bulunmaktaydı. En çok kullanılan tür olan sabit yataklı kömür parçalayıcı basınçlı gazlaştırıcıların sayısı 120 adet olup bu da %77,9’luk bir orana denk gelmektedir. Akışkan yataklı Endler tipi gazlaştırıcıların sayısı 20 adet olup bu da %55,5’lik bir oranı oluşturmaktadır. Hava akışlı GE tipi su-kömür slurry gazlaştırıcıların sayısı ise 75 adet olup bu da %37,1’lik bir orana karşılık gelmektedir. Teknolojik yeniliklerle eksiklikler gideriliyor. Han Hongmei, gazlaştırma teknolojisinin onlarca yıl süren araştırma ve uygulamalar sonucunda sürekli geliştirildiğini ve teknolojik seviyesinin oldukça yüksek olduğunu belirtti. Ancak ülke içinde gazlaştırma uygulamalarının alanları ve coğrafi kapsamı giderek genişledikçe, gazın bileşenlerine ilişkin gereksinimler daha da çeşitlenmekte; kömür türleri artmakta ve kömür kalitesindeki değişiklikler daha karmaşık hale gelmektedir. Çevre ve güvenlik gereklilikleri arttıkça, gazlaştırma teknolojisinin de kendi özelliklerine ve üretim sürecinde ortaya çıkan sorunlara göre daha da geliştirilmesi ve iyileştirilmesi gerekmektedir. 　　Verilen bilgilere göre, mevcut gazlaştırıcı türlerinde acilen çözülmesi gereken sorunlar şunlardır: Patentli ekipman ve kritik ekipmanların satın alımının azaltılması ve bunların daha fazla yerelleştirilmesi, işlem ve kontrol sistemlerinin optimize edilmesi, yazılım maliyetlerinin (patent ücretleri + PDP ücretleri + teknik hizmet ücretleri) düşürülmesi, su-kömür karışımının gazlaştırılma basıncının 6,5–8,7 MPa seviyesine çıkarılması, kömür miktarını artırmak için ekipman kapasitesinin daha da artırılması, yan ürün olarak elde edilen buharın basınç seviyesinin yükseltilmesi, soğutma ve toz giderme sistemlerinin optimize edilmesi, enerjinin geri kazanılması, sentez gazının soğutulma yöntemlerinin iyileştirilmesi, zararlı atık suların etkili bir şekilde arıtılması, kül suyu arıtma sistemlerinin optimize edilmesi, kül suyu dolaşım sürecinin iyileştirilmesi, gazın yıkanma yöntemlerinin geliştirilmesi, toz miktarının azaltılması, kül ve cürufun karbon içeriğinin düşürülmesi, ince cüruf atıklarının azaltılması ve ince cürufun kullanımına ilişkin araştırmaların güçlendirilmesi. 　　“Gazlaştırma fırınlarının gelecekteki yenilik noktaları; yerlileştirme seviyesinin artırılması, yatırımların azaltılması, gazlaştırma basıncının yükseltilmesi, büyük ölçekli gazlaştırma ekipmanlarının geliştirilmesi ve enerji tasarrufu, tüketim azaltma, su tasarrufu ile çevre koruma seviyelerinin iyileştirilmesidir. ”Han Hongmei dedi. Örneğin, 2016 yılının Haziran ayı itibarıyla ülkemiz 28 adet Shell atık kazanlı proses gazlaştırma fırını getirmiştir. Şu an Shell prosesinin 10 ana ekipmanından, kömür tozu hız ölçer ve yoğunluk ölçer dışındakilerin hepsi için yerli sertifikalı üreticiler bulunmakta veya sertifikasyon sürecinde. Gelecekte, kritik ekipmanların yerlileştirilmesi hızlandırılmalıdır; bu da **gazlaştırma ünitelerinin yatırım ve işletme maliyetlerini düşürmeye ve yerli ekipman üretim seviyesini yükseltmeye yardımcı olur. 　　Muhabirin yaptığı görüşmeler sonucunda, gazlaştırma teknolojisindeki yeniliklerin gelecekte katalitik gazlaştırma ve kömürün yeraltında gazlaştırılması gibi alanlarda yoğunlaşacağı öğrenildi. Han Hongmei, katalitik gazlaştırmanın gazlaştırma sıcaklığını 200℃–300℃ düşürebileceğini, böylece ılımlı gazlaştırma ve yönlendirilmiş dönüşümün sağlanabileceğini belirtti. Şu an öncelikli olarak katalizör türleri, katalitik reaksiyon mekanizmaları ve katalitik gazlaştırma süreçleri üzerinde araştırma yapılması gerekiyor. Kömürün yeraltında gazlaştırılması teknolojisinde şu anki odak noktası, işlem kontrolü, yeraltı gazlaştırma yardımcı cihazları/ekipmanları, ateşleme tekniği ve gazlaştırma fırını tasarımı da dahil olmak üzere teknik detayların geliştirilmesidir ； Gazlaştırma geri kazanımı, kirletici kontrolü gibi kritik periferik teknolojiler de güçlendirilmelidir. 　　Ayrıca, hidrojenle gazlaştırma, biyokütle katalizi, aşamalı hava akışlı yataklı kömür gazlaştırması (yüksek sıcaklıkta dönüşümle birleştirilmiş), kömürün konvertör cürufunda gazlaştırılması, süperkritik su ile kömür gazlaştırması, uçucu külün ikincil gazlaştırılması ve kömür gazlaştırmasının diğer süreçlerle ısı entegrasyonu (örneğin metanizasyonla entegrasyon) gibi başka bazı bilimsel araştırma alanları da bulunmaktadır. Gazlaştırma adaları giderek yaygınlaşıyor. Gazlaştırma teknolojisinin hızlı gelişmesi, endüstriyel parkların (büyük işletmelerin) büyümesi, endüstriyel yapıdaki değişimler ve iyileştirmeler sonucunda, özellikle büyük işletmeler için endüstriyel parklarda uzmanlaşmış gazlaştırma adaları kullanarak yüksek kaliteli ve düşük maliyetli sentez gazı, hidrojen, karbon monoksit gibi endüstriyel gazlar üretmek bir trend haline gelmiştir. 　　Han Hongmei, uzmanlaşmış işletilen gazlaştırma tesislerinin, kömür kalitesindeki değişikliklerle başa çıkmak, endüstriyel gazların sürekli ve istikrarlı bir şekilde tedarik edilmesini sağlamak ve kömür kullanımının çevresel etkilerini merkezi olarak çözmek için en iyi yöntem olduğunu belirtti. 　　Gazlaştırma adaları, hizmet verilen grupların büyüklüğüne göre kurumsal ve endüstri parkı seviyesinde; gazın bileşimine göre sentez gazı tipi (CO+H2, H2, CO) ve endüstriyel gaz tipi olarak ayrılır. Ayrıca hizmet verilen sektörlere göre de kimyasal endüstri tipi (petrokimya/kömür kimyasalları/diğer kimyasal ürünler vb.) ve diğer endüstriyel tip (seramik/yapı malzemeleri/cement vb.) olarak sınıflandırılır. Geniş çaplı ve evrensel bir gazlaştırma modeli olan, gaz kullanan işletmelere gaz tedariki sağlayan bu sistem, ölçeklenebilirlik, uzmanlık ve esneklik avantajları sayesinde giderek daha fazla işletmenin ve endüstri bölgesinin ilgisini çekmektedir. 　　“İşletme sayısının fazla ve endüstriyel gaz ihtiyacının yüksek olduğu endüstri parklarında, büyük ölçekli gazlaştırma tesislerinin inşa edilmesi ve işletilmesi, üretimin verimli ve yoğun bir şekilde yürütülmesini, üretim hizmetlerinin merkezi olarak koordine edilmesini sağlar. Ayrıca, işletmelerin ayrı ayrı gazlaştırma tesisleri kurması sonucu ortaya çıkan küçük ölçekli tesislerin tekrarlanan inşasının getirdiği olumsuzluklardan kaçınılmış olur; bu da endüstri parklarının bütünsel olarak koordine edilmesine ve uzun vadeli gelişimine katkıda bulunur. ”Han Hongmei dedi. 　　Bilindiği üzere, şu an yurt içinde ve yurt dışında büyük petrokimya tesisleri sırayla gazlaştırma adası modelini benimsemektedir. Ülkemizin planladığı büyük modern kömür kimya üretim tesisleri de büyük gazlaştırma tesislerini kapsayacak şekilde planlanacaktır. Temmuz 2014’te toplam 3 milyar yuanlık yatırımla Puyang Gelişim Bölgesi’nde inşasına başlanan Zhongyuan Dahuahua Gazlaştırma Projesi’nin inşaat süresinin 36 ay olması bekleniyor. Proje esas olarak kömür tozu kullanarak gelişmiş su-kömür slurry basınçlı gazlaştırma teknolojisinden yararlanmakta ve sentez gazının arıtılması, oksijen üretimi gibi tesislerle donatılarak kömür kimyasallarının alt sektörlerinde kullanılan önemli ham maddelerin üretilmesi hedeflenmektedir. Projenin tamamlanmasıyla yıllık 2,8 milyar yuanlık üretim değeri ve 220 milyon yuanlık vergi geliri elde edilmesi öngörülmektedir. 　　Zhongmei Shaanxi Şirketi’nin Yulin Enerji ve Kimya A.Ş.’ne ait Yuheng Kömür Kimyasalları Projesi’ndeki gazlaştırma ünitesinde GE900 feet küpü kapasiteli, 6,5×10^6 Pa basınçlı bir gazlaştırma prosesi kullanılmaktadır. Gazlaştırma fırınlarından 5’i aktif durumda olup 2’si yedek olarak bulunmaktadır; günlük toplam kömür tüketimi yaklaşık 8000 ton’dur. Gazlaştırma ünitesi, 2014 yılının Nisan ayının sonunda ilk denemede başarıyla faaliyete geçirilmiştir. Han Hongmei, uzmanlaşmış gazlaştırma tesislerinin ihtiyaç özelliklerine göre uygun fluidizasyon yatağı gazlaştırması, akışkan yataklı gazlaştırma, sabit yataklı oksijen zenginleştirilmiş gazlaştırma gibi işlemlerden birinin seçilmesi gerektiğini belirtti. Aynı zamanda kömür kaynağının durumu da dikkate alınarak “kömür kaynağı + gazlaştırma tekniği + ürün fiyatı” şeklinde tüm sürecin ekonomikliği karşılaştırılmalıdır.