Kireç Üretiminde Tasarruf İmkanları

Kireç sektörünün teknoloji seviyesi doygunluğa ulaşmıştır. Daha ileri düzeydeki gelişmeler, çevre alanında yapılacaktır (Emisyon değerlerinin düşürülmesi, ve fosil yakıtlarının atık yakıtları ile değiştirilmesi gibi…). Kireç sektöründeki bazı şirketler, atıkları kullanmaktalar ancak bu miktarlar kalite sebebiyle kısıtlı kalmaktadır. Sektördeki üretim prosesi doygunluğa ulaştığından devrimsel teknik bir gelişme beklenmemektedir. Buna rağmen, kireç sektöründeki AR&GE laboratuvarları yeni ürünleri ve kireç ile yapılan arıtma yöntemlerini geliştirmeye çalışmaktadır.

Kireçtaşı Tüketimi

Kireçtaşının minimum tüketimi ve sürdürülebilir kullanımı, taş ocakçılığı (kazma ve dinamitleme) ve işleme tekniklerinin optimizasyonu sayesinde kireç ocağından elde edilen taş miktarının ve bu taştan elde edilen satılabilir sönmemiş kireç miktarının en üst seviyeye çıkarılması sayesinde gerçekleşir. Bu, konuda çok farklı kireçtaşı ebatları olan fırınlar bir arada kullanılarak başarılı sonuçlar alınabilir.

Enerji Tüketiminin Azaltılması (Enerji Verimliliği)

Fırınlardaki enerji kullanımını izleyen bir enerji yönetim sistemi, kireç endüstrisinde uygulanabilir. Yalnızca enerji verimliliği ve CO₂ emisyonları göz önüne alınırsa, genelde dikey fırınlar ve özelde paralel akımlı rejeneratif fırınlar (PFRK) en verimli fırınlardır. Ancak, enerji ve CO₂ önemli bir rol oynasa da, fırın ve ham madde seçimi yapılmadan önce dikkate alınması gereken başka özellikler yenilenmiş döner fırınları teknik açıdan avantajlı hale getirebilir. Çoğunlukla, yeni fırınlar eskilerin yerini alır, ama kimi durumlarda mevcut fırınlar enerji kullanımını azaltmak için modifiye edilir. Bu tür modifikasyonlar, uygulanabilirlik durumuna, maliyete ve ihtiyaçlara bağlı olarak, ufak değişikliklerden fırının konfigürasyonunu ciddi biçimde değiştiren müdahalelere dek uzanabilir. Örneğin:

• Uzun döner fırınlarda, baca gazlarındaki fazla ısıyı tutup geri kazanarak daha fazla yakıt türünün kullanılmasına olanak sağlayan ısı değişim düzeneklerinin kurulması
• Döner fırınlarda meydana gelen fazla ısının kireçtaşının kullanılmasında veya kireçtaşı öğütme gibi diğer işlemlerde kullanılması
• Şaft fırınların ekonomik ömürlerini doldurdukları kimi durumlarda, örneğin basit bir şaft fırını dairesel fırına dönüştürmek veya iki şaft fırını bağlayarak paralel akımlı rejeneratif fırın elde etmek gibi yöntemlerle bunları modern tasarımlara dönüştürmek mümkün Bu tür dönüşümler, fırın iskeleti, taş besleme sistemi ve kireç işleme/depolama tesisi gibi pahalı yatırımların ömürlerini uzatır.
• İstisnai durumlarda, uzun döner fırınları kısaltıp bir ön ısıtıcı eklemek suretiyle yakıt tüketimini azaltmak daha ekonomik olabilir.
• Enerji verimliliği yüksek ekipman kullanılarak elektrik enerjisi kullanımı asgariye indirilebilir. Burada sıralanan enerji verimliliği yüksek önlemler/teknikler, enerji kullanımı konusunda avantaj sağlamaktadır:
• Proses kontrolü, ör. fazla ateşleme havası, yakıt akış oranı
• Ekipmanın bakımı, ör. hava geçirmezlik, refrakterlerin aşınması
• Taş ebadının optimizasyonu.
• KISALTMALARIN AÇIKLANMASI

Tablo 1 Firinlarinda Eneji Verimini Artirma Seçenekleri

Fırın Tipleri: Uzun döner fırın (LRK), Ön ısıtıcılı döner fırın (PRK), Paralel akımlı rejeneratif fırın (PFRK)(standart ve ince kireç), Dairesel kesitli fırın (ASK), Karışık beslemeli fırın (MFSK), Diğer fırınlar (OK)

Yakıt seçimi (Atıklardan elde edilen yakıtlar dahil)

Kireç endüstrisi, enerji yoğun bir endüstridir. Yakıtın kimyasal yapısına ve kullanılan fırın türüne bağlı olarak, uygun yakıt türünün veya yakıt karışımının seçimi emisyonda azalmaya ve yakma işleminin veriminde artışa neden olabilir, Örneğin;

• Düşük sülfür içerikli yakıtlar, enerjiye bağlı SO₂ emisyonlarında azalmaya neden olur. Ancak, yakıttaki sülfür kireç tarafından emildiği için, sülfür içeriği yüksek olan bazı yakıtlar da SO₂ emisyonlarını artırmadan kullanılabilir.
• Biyokütle kullanımı, fosil yakıt tasarrufuna katkıda bulunur.
• Atık yakıtlar, fosil yakıt kullanımını ve bundan kaynaklanan CO₂ emisyonlarını azaltır ancak, katı fosil yakıtlar daha yüksek CO₂ emisyonlarına neden olur.

Karışık beslemeli şaft fırınlar haricinde, her türlü fırında her çeşit yakıt kullanılabilir. Kimi fırınlarda yalnızca bir çeşit yakıt kullanılırken, fırınların çoğunluğunda yakıt karışımı kullanılır. Fırın türüne bağlı olarak, gaz, katı ve sıvı yakıtlar kullanılabilir. Katı yakıtlar, kendi aralarında toz ve yumru olmak üzere ikiye ayrılabilir; bunlar da fırın türüne bağlı olarak bir arada kullanılabilir.

2008 yılına kadar, AB’de en yaygın olarak kullanılan yakıtlar doğal gaz ve linyit, kömür ve kok kömürü gibi katı yakıtlar idi. Ancak günümüzde, sıvı yakıtların yanı sıra kalori değeri ve reaktifliği yüksek atık yakıtlar ve/veya biyokütle de kullanılmaktadır.

İşleme ve brülöre uygun atık yakıtların seçilmesi (ör. atık yağlar, kullanılır solventler, hayvansal yağlar, sıvı atıklar) ve belli özelliklerin, kriterlerin ve sabit niteliklerin gözetilmesi (ör. yüksek kalori değeri, yüksek reaktiflik; düşük sülfür, klor, metal içeriği ve kolay temin edilebilirlik) fosil yakıt kullanımını azaltmaktadır. Atık yakıtın özelliklerinin garanti altına alınabilmesi için bir kalite güvence sisteminin kurulması gerekir. Bu sistem, özellikle, örnekleme, örnek hazırlama, analiz ve dış izleme hususlarında düzenlemeler gerektirmektedir.

Sağlanan çevresel faydalar: Uygun yakıtın veya yakıt karışımının seçilmesi, emisyonlarda azalma ve yakma veriminde artış sağlayabilir.

Enerji tasarrufu kapsamında yapılacaklar iki ayrı başlık altında incelenebilir:

1.         Yakıt tasarrufu sağlayan uygulamalar

• Fırınlardaki enerji kullanımını izleyen bir enerji yönetim sistemi kurulmalıdır.
• Yalnızca enerji verimliliği ve CO₂ emisyonları göz önüne alınırsa, genelde dikey fırınlar ve özelde paralel akımlı rejeneratif fırınlar (PFRK) en verimli fırınlardır. Bu nedenle teknoloji seçiminde bu durum göz önünde bulundurulmalıdır.
• Çoğunlukla, yeni fırınlar eskilerin yerini alır, ama kimi durumlarda mevcut fırınlar enerji kullanımını azaltmak için modifiye edilir. Bu tür modifikasyonlar, uygulanabilirlik durumuna, maliyete ve ihtiyaçlara bağlı olarak, ufak değişikliklerden fırının konfigürasyonunu ciddi biçimde değiştiren müdahalelere dek uzanabilir. Örneğin; şaft fırınların ekonomik ömürlerini doldurdukları kimi durumlarda, basit bir şaft fırını dairesel fırına dönüştürmek veya iki şaft fırını bağlayarak paralel akımlı rejeneratif fırın elde etmek gibi yöntemlerle bunları modern tasarımlara dönüştürmek mümkündür. Bu tür dönüşümler, fırın iskeleti, taş besleme sistemi ve kireç işleme/depolama tesisi gibi pahalı yatırımların ömürlerini uzatır.

2.         Elektrik tasarrufu sağlayan uygulamalar

• Enerji verimliliği yüksek ekipman kullanılarak elektrik enerjisi kullanımı asgariye indirilebilir.
• Proses kontrolü,
• Ateşleme Sistemi

o    Isı profilini ürün şartlarına uydurmak için yüksek verim ve esnekliğe sahip brülör teknolojisinin seçilmesi

o    Ateşlemenin ağ bağlantısıyla izlenmesi ve fazla havanın azaltılması

o    Baca gazı analiziyle ateşlemenin kontrol edilmesi

o    Atık yakıtlar dahil çeşitli yakıt karışımlarını destekleyecek esnek ateşleme sistemi

• Soğutma

o    Soğutma için gerekli hava miktarını en aza indirmek için homojen hava dağılımlı, verimli soğutucu

o    Güvenilir soğutucu ve ölçüm cihazı

• Girdi Kontrolü

o    Yakıtın ve taşın düzenli olarak örneklenip analiz edilmesi ve işlemin uygun biçimde ayarlanması

o    Taş büyüklüğünün kontrol edilmesi amacıyla fırına beslemeden önce yeniden eleme

o    Yakıt, taş ve hava akım oranının kontrolü içi güvenilir tartım/ölçüm cihazları

• Fırın Tasarımı

o    Uzunluk: çap oranının optimizasyonu

• Fırın

o    Kabuktan ısı kaybını önlemek için kabukta etkin ısı yalıtımı

o    Hava sızmasını azaltmak için fırın başlığın ve besleme ağzının yalıtılması

• Fırın İşlemleri

o    Hava akımı, fazla hava, yakıt oranı, ton/fırın dönüşü, ayarlama v.s. için otomatik kontrol devreleri

o    Anahtar parametreleri tanımlı PLC ve gözetim sistemi

o    Homojen işletim koşulları

o    Durma nedenlerinin analizi ve tamiri

• Kalite Takibi

o    Kirecin düzenli olarak örneklenmesi ve analizi ve fırın ayarı

Su Tüketimi

Kireç yatağından gelen hammadde içerisinde az miktarda kil ve kum bulunabilir. Bu durumda, kireçtaşı fırına yüklenmeden önce suyla yıkanır. Kireçtaşı yıkamada kullanılan su miktarı, yabancı maddelerin yapısına ve miktarına bağlı olarak bir ton hammadde başına 0.5 ila 2 m³ arasında değişir. Yıkamada kullanılan suyun içinde, litre başına 50 ila 200 ml ya da 5 ila 20 g katı madde bulunur. Genel olarak, yıkama suyunda başka kirletici madde yer almaz.

Kireçtaşının yıkanmasında kullanılan su çoğunlukla yüzey sularından veya kazı sırsında çıkan sulardan elde edilir. Diğer sıkça kullanılan su kaynakları, yağmur suyu ve kuyulardır. Her iki sistemden gelen arıtılmış su, yıkama işleminde tekrar kullanılır. Suyun geri kazanım oranı % 85 civarındadır; sadece % 15 kadarı işlem sırasında kaybolur ve yerine taze su eklenmesi gerekir.

Yukarda bahse konu olan tüm uygulamalar çoğunlukla geri dönüşü olan sonuçlar doğurmakla birlikte maliyetli uygulamalardır.

Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide 2013’ten derlendi.