Termik santrallerin FGD ünitelerinde kükürt dioksit arıtma veriminin belirlenmesi

Bu çalışmada termik santrallerdeki baca gazı kükürt arıtma ünitelerinde (FGD) kireçtaşı çözeltisi ile baca gazından kükürt dioksitin uzaklaştırılmasında verimin belirlenmesi hedeflenmiştir. Öncelikle literatürdeki kükürt dioksit giderim verimi modelleme çalışmaları detaylı olarak araştırılmış ve iki film teorisi ile kütle transfer yasalarına bağlı bir model seçilmiştir. Seçilen kükürt dioksit giderim modelinde verimi etkileyen parametreler toplam gaz kütle transfer katsayısı, sıvı-gaz arayüzey alanı, baca gazı debisi, çözelti debisi, absorpsiyon kolonu hacmi ve sıcaklıktır. Ayrıca kükürt dioksit giderim modelinin geçerliliği Zonguldak ilinde bulunan termik santraldeki dört FGD ünitesinin bir yıllık işletme verileri analiz edilerek değerlendirilmiştir. FGD ünitelerinde kütle transfer katsayısı fiziksel ortam şartlarının yanında temel olarak sıvı-gaz temas alanı ve akış dinamiğine bağlıdır. Kütle transfer iyileştirme faktörü 5 olduğunda kükürt dioksit işletme giderim verimlerine en yakın model tahminleri elde edilmiştir. Bu sonuç, kükürt dioksit gazının kireçtaşı çözeltisine transferinde en önemli adımın difüzyon olmasına rağmen, çözeltide oluşan reaksiyon hızlarının da etkili olduğunu göstermektedir. Çözelti debisinin (L) baca gazı debisine (G) oranı arttığında, kükürt dioksit giderim modelinden elde edilen verim tahminlerinde artış elde edilmiştir. Benzer durum FGD ünitelerinden elde edilen işletme giderim verimleri için de geçerlidir. L/G oranına bağlı olarak elde edilen model ve işletme giderim verimleri arasındaki en yüksek fark %4,1'dir. Ayrıca kükürt dioksit giderim modelinden Tesis I ve Tesis II'deki FGD ünitelerinde en uygun L/G çalışma oranları sırasıyla 15,5 ve 13,3 olarak elde edilmiştir. Bu oranların FGD ünitelerinde işletmede uygulanan L/G oranları ile eşleştiği belirlenmiştir. Bu sonuçlar kükürt dioksit giderim modelinin çalışılan dört FGD ünitesinden elde edilen işletme verileri ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Damlacık çapı sıvı-gaz arasındaki arayüzey alanını belirleyen önemli bir parametredir. Damlacık çapındaki artış sıvı-gaz temas alanında azalışa neden olacağından kükürt dioksit giderim veriminde azalma tahmin edilmektedir. Kükürt dioksit giderim modelinden elde edilen sonuçlar damlacık çapı 1600 µm'den 2000 µm'ye artırıldığında giderim veriminde yaklaşık %3 oranında düşüş olduğunu göstermiştir. FGD ünitelerinden elde edilen işletme verileri incelendiğinde, absorpsiyon kolonundaki sıcaklık ve pH değerleri arttığında kükürt dioksit giderim veriminin arttığı gözlenmiştir. Ancak geliştirilen kükürt dioksit giderim modeli FGD ünitesinde sabit sıcaklık ve pH için geçerli olduğundan bu parametrelerdeki değişimlerin giderim verimine olumlu etkisi belirlenememiştir.