Kömür Yakıtlı Termik Santraller:

1—Genel Bilgi:

1—Santrale kömürü getiren hat, çift demiryolu hattı olarak döşenmesi lazımdır.

1.1--Lokomotifin gereken çekme kuvvetini sağlayabilmesi ve özellikle kavisleri dönerken raydan çıkıp devrilmemesi için, tekerlekleriyle raylar arasında, 0,35-0,45 gibi görece yüksek bir dinamik sürtünme katsayısına gereksinim vardır.

1.2--Halbuki, vagonlar için bu katsayı, daha düşük olabilir. Dolayısıyla, yoldaki sürtünme kayıplarını kısmen de olsa azaltmak amacıyla, vagon tekerlerinin lazer ışınlarıyla işleme tabi tutulup, yüzeylerinde sert ve kaygan bir katmanın oluşması sağlanarak 'sırlanması' yönünde çalışmalar var. Kayıplar ne kadar azalırsa, Santralin elde ettiği kar da o kadar fazla olur.

Santralle kullanılan kömür yaklaşık Yılda 2,21 milyon ton kömürün sözkonusu olabilir.

1.2--En kaliteli kömürün %5 ile 10 kadarı, yanıcı olmayan saflızlıklardan oluşur: 110-220 bin ton. Bu 'kül'ün yarısından azı, kum taneleri iriliğinde olup, 'dip'te kalırken; büyük bir kısmı, mikro parçacıklar halinde olup, 'uçucu'dur ve baca gazlarıyla birlikte yükselir.

1.2.1—Tozun bacadan çevreye yayılmaması için, elektrostatik filtreler veya diğer düzeneklerle yakalanması gerekir.

1.3--Biriktirilen kül, bir setin arkasına yığılıp, üstü kapanır. Dolgu alanının killi zeminli olması tercih edilir. Ki, külün içeriğindeki; uranyum, toryum ve radyum gibi bazıları radyoaktif olan ağır metaller başta olmak üzere, çevreye zarar potansiyeli taşıyan bileşenler, yağışlarla süzülüp alt katmanlara inerek, yeraltı sularına karışmasınlar.

1.3--En kaliteli kömür %1 oranında, sıradan kömürler %2-3 civarında kükürt içerir: En az 22 bin ton. Yanması halinde, kütle  numarası 32 olan kükürt, molekül ağırlığı 64 olan kükürt dioksite (S02) dönüşecektir: 22x64/32=44 bin ton.

1.3.1--Bacadan salmdığı takdirde, kükürtdioksit, atmosferdeki oksijen ve su buharıyla birleşip, molekül ağırlığı 98 olan sülfürik asit (H2S04) oluşturur: 44x98/64=67 bin ton. Sonuç olarak yağmurlarla birlikte yere inecektir.

1.4--Buna meydan vermemek için, ya kömür toz haline getirilip hava akımında akışkanlaştırılarak, hem de kömür parçacıklarının oksijenle temas yüzeyi arttırılmış olduğundan tam yanmayı kolaylaştıran 'akışkan yatak tekniği'yle yakılır ve bu sırada içine katılan kireç tarafından, kükürtdioksitin açığa çıktıkça, olabildiğince alınması sağlanır.

1.4.1--Ya da, kükürtidioksitin, normal şekilde yakılan kömürden yükselen baca gazlarının yıkanmasına dayalı 'ıslak yöntem'le yakalanması lazımdır. Bu ikinci yöntem, hem de santralın işleyişini etkilediğinden dolayı daha maliyetlidir. Her iki yöntemde de, daha ziyade yanmış kireç (Ca-C03) kullanılır ve kükürtdioksit gazının, katı kalsiyumsülfata (CaS03) dönüştürülmesine çalışılır.

1.5--Akışkan yataklı yakma tekniği'ne göre tasarımlanmış ilk santralımız olan 320 MW'lık Çan termik santralının faaliyeti, çevre gerekçesiyle geciktirildi. Gerekçe, dolgu alanının killi olan zemininin, 'yüksek yoğunluklu polietilen' le kaplanmamış olmasıydı.

1.6--Kömürdeki hidrojen ise, yandıktan sonra su buharı olup atmosfere karışır. Su buharı etkin bir sera gazı olmakla birlikte, atmosferdeki oranı iklim dinamiklerince denetlenmektedir.

1.6.1--Nihayet karbona gelince, kömürdeki oranı, tablodaki gibi ağırlıkça %69 ise, yanan miktarı; 0,69x2,21=1,5 milyon ton kadardır. Kütle numarası 12 olan her karbon atomu 'tam' yandığında, molekül ağırlığı 44 olan bir C02 molekülüne dönüştüğünden: yanan 1,5 milyon ton karbon, 1,5x44/12=5,5 milyon ton karbondioksit oluşturur ve yöntemleri aranıyor olmakla beraber, yakalanması henüz mümkün olmadığından, atmosfere karışır.

1.6.2--Sera gazlarından bir diğeridir. 2,21 milyon ton kömürün yanması sonucunda, atmosfere ayrıca 20 bin ton kadar da nitrojen oksit gazları salınır. Bunlardan bazıları ozon tabakasını zayıflatır.

2-- Linyit rezervlerimizin kütlesel enerji yoğunluğu ve rezerv payları

2.1—Tablo-1:

kJ/kg, (kcal/kg)…………Pay, %

<6,3(1500)………………..57

6,3-10,5(1500-2500)……..23

10,5-14,7(2500-3500)……18

>14,7 (3500)……………….2

Ağırlıklı ortalama 7,84 MJ/kg veya 1.872 kcal/kg      

2.2--Yukarıdaki hesaplar, enerji yoğunluğu yüksek antrasit kömürü için geçerli. Daha düşük kaliteli kömür kullanılması halinde rakamlar kötüleşir.

2.3--Toplamı 8,3 milyar tonu bulan bu rezervlerin yarısına yakınını oluşturan Afşin-Elbistan havzasındakiler için … 

6,3 MJAg'dan az iken(<1500);

%23'ününki………......... 6,3-10,5 MJAg(1500-2500),

%18'ininki………………. 10,5-14,7 (2500-3500)MJAg arasında değişiyor. 

%2'sinin de ………………14,7 MJAg'dan fazla.

Ağırlıklı ortalama…………. 7,84 MJAg civarında. Yani, kaliteli antrasit kömürünün 30MJAg'hk enerji yoğunluğu-nun, 7,84/30=0,26'sı kadar.

2.3.1--O halde, yukarıdaki; yıl boyunca %75 emre amadelikle çalışıp 6,13 milyar kWh elektrik üreten 1000 MW(e)'lik santral, yılda 2,21 milyon ton yerine, 2,21x3,83=8,46 milyon ton linyit yakmak zorundadır.

2.4--Yani, kömürün kg'ı başına 0,72kWh üretmekte, ya da kWh başına 1,38 kg'ını tüketmektedir.

2.5--Türkiye, 2006 yılı için 173,1 milyar kWh olarak gerçekleşmesi beklenen elektrik üretiminin 32,6 milyar kWh'ini linyitten sağlaması halinde,bunu için, 32,6x1,38=45 milyon ton linyit tüketip, önceden de üretmek zorunda.

2.6—2020 yılı için öngörülen 450 milyar kWh civarındaki toplam tüketiminin ise, 110 milyar kWh'inin linyite dayandırılması planlanıyor. Bu düzeyde üretim, 150 milyon tona yakın linyit tüketimi gerektirmekte.

Hal böyle olursa eğer; bilinen linyit rezervlerimi¬zin, termik santrallarda kullanım amacıyla üretimi ekonomik olan %65'ini oluşturan 5,4 milyar tonunun o zamana kadar geride kalmış olacak olan yaklaşık 4 milyar tonu, izleyen 25 yıl içerisinde tükenecek. Ama iyi ki de varmış. Aksi halde çok daha zor bir durumda olurduk.

2.7--Doğal gaza dayalı birleşik ('kombine') döngü santrallarında üretilen elektriğin bü-yük bir kısmı, doğal gazın yakılmasıyla oluşan sıcak gazların bir gaz türbinini döndürmesiyle ('Brayton döngüsü') elde edilir. Ayrıca, bu türbinin çıkışındaki sıcak gazların ısısıyla su buharı oluşturulup, bir de buhar döngüsü kullanılarak, ek bir miktar daha elektrik üretilir. Dolayısıyla, bu tip santralların verimi, sadece buhar döngüsüne dayalı olarak çalışanlarınkine göre daha yüksek olup, %45-50'ye ulaşabilir: Diyelim %45.

2.7.1--Öte yandan, doğal gazın hacimsel enerji yoğunluğu, m3 başına 39 MJ kadardır. Yani; özkütlesi, 0 °C sıcaklık ve 1 atmosfer basınç altında, bileşimine bağlı olarak 0,7-0,8 kg/m3 arasında değiştiğinden; kütlesel enerji yoğunluğu 49-56 MJ/kg kadar. O halde, yukarıdaki; yıl boyunca %75 emre-amadelikle çalışıp 6,13 milyar kWh elektrik üreten 1000 MW(e)'lik santral, yılda; 30MJ/kg yoğunluklu 2,21 milyon ton kömür yerine; 39MJ/m3 yoğunluklu doğal gazdan, 2,2 lx(30/39)x[(l/3)/0,45]=1,26 milyar metreküp yakmak zorundadır. Yani. doğal gazın metreküpü başına 6,13/1,26=4,87 kWh üretmektedir. Ya da kWh başına 0,21 metreküpünü tüketmekte.

2.8--Doğal gaz. görece yüksek verimi ve daha az kirletici yayması nedenleriyle, özellikle son 20 yılda Dünya'da hızla yayıldı. Türkiye de bu eğilimin içerisinde. 2006 yılı için 173.1 milyar kWh olarak gerçekleşmesi beklenen elektrik üretiminin, %43,8'ine karşılık gelen 70,5 milyar kWh'ini doğal gazdan sağlamayı planlıyor. Bunu için, 70,5x0,21=14,8 milyar metreküp gaz tüketecek. Halen, tükettiğimiz doğal gazın %57,4'ü elektrik üre¬timinde kullanılıyoruz. Dolayısıyla, bu yılki toplam ithalat, 14,8/0,574=25,8 milyar metreküpü aşacak. Bin metreküpü 270$'dan, faturası; (25,8/1000)x270=6,98 milyar dolar. Diyelim 7 milyar dolar: Yılda... Gelecekte, ithalat hacmiyle birlikte fiyat artacak ve bu rakam yükselecek.

Kaynak:Bilim ve Teknik