Singazın Demir-Çelik Sektöründeki Kullanım Alanları (Prosesler):
Demir-çelik üretiminin farklı aşamalarında singaz, hem yakıt hem de kimyasal indirgeyici olarak değerli bir alternatiftir:
Yüksek Fırın (Blast Furnace - BF):
Kok İkamesi: Singaz (özellikle H₂ içeriği yüksek olanlar), yüksek fırının tüyerlerinden (hava üfleme nozulları) enjekte edilerek pahalı metalurjik kok tüketimini azaltabilir. Bu hem maliyeti düşürür hem de kok üretiminden kaynaklanan emisyonları azaltır. Pulverize kömür enjeksiyonuna (PCI) ek veya alternatif olarak kullanılabilir.
İndirgeyici Gaz: Singazdaki H₂ ve CO, demir oksitlerin (cevher) indirgenmesinde rol oynayarak kimyasal reaksiyonlara katkıda bulunur.
Doğrudan İndirgenmiş Demir (Direct Reduced Iron - DRI) Üretimi:
Ana Yakıt ve İndirgeyici: DRI tesisleri zaten demir cevherini katı halde indirgemek için H₂ ve CO bakımından zengin gazlar (genellikle doğal gazın reforme edilmesiyle elde edilen sentez gazı) kullanır. Atıklardan veya başka kaynaklardan üretilen singaz, doğrudan bu proseslerde doğal gazın yerine veya ona ek olarak kullanılabilir. Bu, özellikle "yeşil çelik" üretimi hedeflerinde, biyokütle veya atıktan elde edilen singaz kullanımıyla büyük potansiyel taşır.
Tekrar Isıtma Fırınları (Reheating Furnaces):
Yakıt İkamesi: Slab, blum, kütük gibi yarı mamullerin haddeleme öncesinde ısıtıldığı fırınlarda doğalgaz veya fuel oil yerine yakıt olarak singaz kullanılabilir.
Elektrik Üretimi ve Kojenerasyon (CHP):
Yakıt: Gaz motorları, gaz türbinleri veya kazanlarda yakılarak tesisin yüksek elektrik ihtiyacının bir kısmını karşılamak veya buhar üretmek için kullanılabilir. Kojenerasyon (ısı ve gücün birlikte üretimi) ile enerji verimliliği artırılabilir.
Elektrik Ark Ocakları (Electric Arc Furnace - EAF):
Yardımcı Enerji/Kimyasal Enerji: EAF'lerde hurda ergitmede ana enerji kaynağı elektrik olsa da, prosesi hızlandırmak ve kimyasal enerji sağlamak için oksijen ve karbon enjeksiyonu ile birlikte veya yerine doğal gaz brülörleri kullanılır. Singaz bu brülörlerde doğal gaz yerine kullanılabilir.
Sinter Tesisleri ve Peletleme Tesisleri:
Yakıt: Demir cevheri tozlarının veya ince taneli malzemelerin bir araya getirilip pişirildiği bu tesislerde ateşleme ve ısıtma için gereken yakıt (genellikle kok tozu veya doğal gaz) yerine singaz kullanılabilir.
Kok Fabrikaları:
Isıtma Yakıtı: Kok fırınlarının ısıtılmasında kullanılan kok gazı (COG) veya doğal gaz yerine veya bunlara ek olarak singaz kullanılabilir.
Demir-Çelik Sektöründe Piroliz İçin Kullanılabilecek Atıklar:
Piroliz, oksijensiz ortamda termal bozunma işlemidir ve genellikle organik içerikli atıklardan sıvı yakıt (piroliz yağı), gaz (piroliz gazı - singaza benzer ama genellikle daha fazla hidrokarbon içerir) ve katı (char/karbon) üretmek için kullanılır. Demir-çelik sektöründeki potansiyel piroliz hammaddeleri şunlardır:
Plastik Atıklar:
Ambalaj Malzemeleri: Rulo sacların, ürünlerin paketlenmesinde kullanılan büyük miktarda plastik film, çember vb.
Aşınmış/Hurda Plastik Parçalar: Tesis içindeki ekipmanlardan çıkan plastik aksamlar.
Lastik Atıkları:
İş Makineleri Lastikleri: Tesis içinde kullanılan kamyon, yükleyici gibi büyük araçların ömrünü tamamlamış lastikleri.
Konveyör Bantları: Aşınmış veya hasar görmüş kauçuk esaslı konveyör bantları.
Atık Yağlar ve Gresler:
Kullanılmış Madeni Yağlar: Ekipmanların bakımından çıkan hidrolik yağlar, dişli yağları, motor yağları.
Hadde Yağları ve Emülsiyonları: Haddeleme proseslerinden çıkan yağlı sular ve konsantre yağ atıkları (ön işlem gerektirebilir).
Yağlı Haddehane Tufalı Çamurları (Oily Mill Scale Sludges):
İçerik: Su, demir oksit (tufal) ve önemli miktarda hadde yağı içerir. Suyun ve katının ayrıştırılması sonrası kalan yağlı kısım piroliz için uygun olabilir veya çamurun tamamı (kurutulduktan sonra) pirolize tabi tutularak yağ geri kazanılabilir ve kalan katı (demir oksit + karbon) sinterlemeye gönderilebilir.
Ahşap Atıklar:
Paletler: Malzeme taşımada kullanılan ahşap paletler.
İnşaat/Yıkım Artıkları: Tesis içi bakım, onarım veya inşaat faaliyetlerinden kaynaklanan ahşap atıklar.
Kok Fabrikası Yan Ürünleri (Potansiyel):
Kömür Katranı (Coal Tar): Değerli bir kimyasal hammadde olmakla birlikte, düşük kaliteli veya işlenemeyen katran fraksiyonları piroliz/gazlaştırma için düşünülebilir.
Kok Tozu (Coke Breeze): Genellikle sinterlemede kullanılır ancak piroliz/gazlaştırma potansiyeli de vardır (daha çok gaz ve char üretir).
Tahmini Enerji Değerleri (Piroliz Hammaddeleri İçin):
Bu atıkların enerji değerleri (kalorifik değer), malzemenin tam bileşimine, nemine, külüne ve kirlilik seviyesine göre önemli ölçüde değişir. Aşağıdaki değerler kuru bazda yaklaşık ve genel bir fikir vermek amaçlıdır (MJ/kg = Megajoule/kilogram):
Karışık Plastik Atıklar: ~30 - 45 MJ/kg (PE, PP gibi poliolefinler yüksek; PVC klor içeriği nedeniyle sorunludur)
Lastik Atıkları (Öğütülmüş): ~30 - 38 MJ/kg
Atık Madeni Yağlar: ~35 - 42 MJ/kg (Fuel oil'e benzer)
Yağlı Çamurlar (Sadece Organik Kısım, Kuru): Çok değişken. Yağ içeriğine bağlı olarak ~15 - 35 MJ/kg aralığında olabilir (Eğer çamurun %50'si yağ ise, kuru çamur bazında ~20 MJ/kg civarı olabilir).
Ahşap Atıklar (Kuru): ~15 - 19 MJ/kg (Tipik biyokütle değeri)
Kömür Katranı: ~35 - 40 MJ/kg
Kok Tozu: ~25 - 30 MJ/kg (Sabit karbonu yüksek)
Önemli Notlar:
Nem: Piroliz verimini ve ürün kalitesini doğrudan etkiler. Genellikle %10-15'in altına düşürülmesi istenir. Özellikle çamurlar ciddi ön kurutma gerektirir.
Kül ve Kirlilik: İnorganik maddeler (kül, metaller) piroliz ürünlerinde (özellikle char ve bir miktar yağda) kalır ve prosesi etkileyebilir. PVC gibi klorlu plastikler aşındırıcı ve zararlı HCl gazı çıkarır.
Ön İşlem: Atıkların boyut küçültme (öğütme/parçalama), kurutma ve bazen de ayrıştırma gibi ön işlemlere tabi tutulması gerekebilir.
Demir-çelik sektöründe atıkların piroliz veya gazlaştırma yoluyla enerjiye veya değerli ürünlere dönüştürülmesi, hem çevresel yükü azaltma hem de enerji/hammadde maliyetlerini düşürme potansiyeli sunan önemli bir döngüsel ekonomi yaklaşımıdır.
Singazın Demir-Çelik Sektöründeki Kullanım Alanları (Prosesler):
Demir-çelik üretiminin farklı aşamalarında singaz, hem yakıt hem de kimyasal indirgeyici olarak değerli bir alternatiftir:
Yüksek Fırın (Blast Furnace - BF):
Kok İkamesi: Singaz (özellikle H₂ içeriği yüksek olanlar), yüksek fırının tüyerlerinden (hava üfleme nozulları) enjekte edilerek pahalı metalurjik kok tüketimini azaltabilir. Bu hem maliyeti düşürür hem de kok üretiminden kaynaklanan emisyonları azaltır. Pulverize kömür enjeksiyonuna (PCI) ek veya alternatif olarak kullanılabilir.
İndirgeyici Gaz: Singazdaki H₂ ve CO, demir oksitlerin (cevher) indirgenmesinde rol oynayarak kimyasal reaksiyonlara katkıda bulunur.
Doğrudan İndirgenmiş Demir (Direct Reduced Iron - DRI) Üretimi:
Ana Yakıt ve İndirgeyici: DRI tesisleri zaten demir cevherini katı halde indirgemek için H₂ ve CO bakımından zengin gazlar (genellikle doğal gazın reforme edilmesiyle elde edilen sentez gazı) kullanır. Atıklardan veya başka kaynaklardan üretilen singaz, doğrudan bu proseslerde doğal gazın yerine veya ona ek olarak kullanılabilir. Bu, özellikle "yeşil çelik" üretimi hedeflerinde, biyokütle veya atıktan elde edilen singaz kullanımıyla büyük potansiyel taşır.
Tekrar Isıtma Fırınları (Reheating Furnaces):
Yakıt İkamesi: Slab, blum, kütük gibi yarı mamullerin haddeleme öncesinde ısıtıldığı fırınlarda doğalgaz veya fuel oil yerine yakıt olarak singaz kullanılabilir.
Elektrik Üretimi ve Kojenerasyon (CHP):
Yakıt: Gaz motorları, gaz türbinleri veya kazanlarda yakılarak tesisin yüksek elektrik ihtiyacının bir kısmını karşılamak veya buhar üretmek için kullanılabilir. Kojenerasyon (ısı ve gücün birlikte üretimi) ile enerji verimliliği artırılabilir.
Elektrik Ark Ocakları (Electric Arc Furnace - EAF):
Yardımcı Enerji/Kimyasal Enerji: EAF'lerde hurda ergitmede ana enerji kaynağı elektrik olsa da, prosesi hızlandırmak ve kimyasal enerji sağlamak için oksijen ve karbon enjeksiyonu ile birlikte veya yerine doğal gaz brülörleri kullanılır. Singaz bu brülörlerde doğal gaz yerine kullanılabilir.
Sinter Tesisleri ve Peletleme Tesisleri:
Yakıt: Demir cevheri tozlarının veya ince taneli malzemelerin bir araya getirilip pişirildiği bu tesislerde ateşleme ve ısıtma için gereken yakıt (genellikle kok tozu veya doğal gaz) yerine singaz kullanılabilir.
Kok Fabrikaları:
Isıtma Yakıtı: Kok fırınlarının ısıtılmasında kullanılan kok gazı (COG) veya doğal gaz yerine veya bunlara ek olarak singaz kullanılabilir.
Demir-Çelik Sektöründe Piroliz İçin Kullanılabilecek Atıklar:
Piroliz, oksijensiz ortamda termal bozunma işlemidir ve genellikle organik içerikli atıklardan sıvı yakıt (piroliz yağı), gaz (piroliz gazı - singaza benzer ama genellikle daha fazla hidrokarbon içerir) ve katı (char/karbon) üretmek için kullanılır. Demir-çelik sektöründeki potansiyel piroliz hammaddeleri şunlardır:
Plastik Atıklar:
Ambalaj Malzemeleri: Rulo sacların, ürünlerin paketlenmesinde kullanılan büyük miktarda plastik film, çember vb.
Aşınmış/Hurda Plastik Parçalar: Tesis içindeki ekipmanlardan çıkan plastik aksamlar.
Lastik Atıkları:
İş Makineleri Lastikleri: Tesis içinde kullanılan kamyon, yükleyici gibi büyük araçların ömrünü tamamlamış lastikleri.
Konveyör Bantları: Aşınmış veya hasar görmüş kauçuk esaslı konveyör bantları.
Atık Yağlar ve Gresler:
Kullanılmış Madeni Yağlar: Ekipmanların bakımından çıkan hidrolik yağlar, dişli yağları, motor yağları.
Hadde Yağları ve Emülsiyonları: Haddeleme proseslerinden çıkan yağlı sular ve konsantre yağ atıkları (ön işlem gerektirebilir).
Yağlı Haddehane Tufalı Çamurları (Oily Mill Scale Sludges):
İçerik: Su, demir oksit (tufal) ve önemli miktarda hadde yağı içerir. Suyun ve katının ayrıştırılması sonrası kalan yağlı kısım piroliz için uygun olabilir veya çamurun tamamı (kurutulduktan sonra) pirolize tabi tutularak yağ geri kazanılabilir ve kalan katı (demir oksit + karbon) sinterlemeye gönderilebilir.
Ahşap Atıklar:
Paletler: Malzeme taşımada kullanılan ahşap paletler.
İnşaat/Yıkım Artıkları: Tesis içi bakım, onarım veya inşaat faaliyetlerinden kaynaklanan ahşap atıklar.
Kok Fabrikası Yan Ürünleri (Potansiyel):
Kömür Katranı (Coal Tar): Değerli bir kimyasal hammadde olmakla birlikte, düşük kaliteli veya işlenemeyen katran fraksiyonları piroliz/gazlaştırma için düşünülebilir.
Kok Tozu (Coke Breeze): Genellikle sinterlemede kullanılır ancak piroliz/gazlaştırma potansiyeli de vardır (daha çok gaz ve char üretir).
Tahmini Enerji Değerleri (Piroliz Hammaddeleri İçin):
Bu atıkların enerji değerleri (kalorifik değer), malzemenin tam bileşimine, nemine, külüne ve kirlilik seviyesine göre önemli ölçüde değişir. Aşağıdaki değerler kuru bazda yaklaşık ve genel bir fikir vermek amaçlıdır (MJ/kg = Megajoule/kilogram):
Karışık Plastik Atıklar: ~30 - 45 MJ/kg (PE, PP gibi poliolefinler yüksek; PVC klor içeriği nedeniyle sorunludur)
Lastik Atıkları (Öğütülmüş): ~30 - 38 MJ/kg
Atık Madeni Yağlar: ~35 - 42 MJ/kg (Fuel oil'e benzer)
Yağlı Çamurlar (Sadece Organik Kısım, Kuru): Çok değişken. Yağ içeriğine bağlı olarak ~15 - 35 MJ/kg aralığında olabilir (Eğer çamurun %50'si yağ ise, kuru çamur bazında ~20 MJ/kg civarı olabilir).
Ahşap Atıklar (Kuru): ~15 - 19 MJ/kg (Tipik biyokütle değeri)
Kömür Katranı: ~35 - 40 MJ/kg
Kok Tozu: ~25 - 30 MJ/kg (Sabit karbonu yüksek)
Önemli Notlar:
Nem: Piroliz verimini ve ürün kalitesini doğrudan etkiler. Genellikle %10-15'in altına düşürülmesi istenir. Özellikle çamurlar ciddi ön kurutma gerektirir.
Kül ve Kirlilik: İnorganik maddeler (kül, metaller) piroliz ürünlerinde (özellikle char ve bir miktar yağda) kalır ve prosesi etkileyebilir. PVC gibi klorlu plastikler aşındırıcı ve zararlı HCl gazı çıkarır.
Ön İşlem: Atıkların boyut küçültme (öğütme/parçalama), kurutma ve bazen de ayrıştırma gibi ön işlemlere tabi tutulması gerekebilir.
Demir-çelik sektöründe atıkların piroliz veya gazlaştırma yoluyla enerjiye veya değerli ürünlere dönüştürülmesi, hem çevresel yükü azaltma hem de enerji/hammadde maliyetlerini düşürme potansiyeli sunan önemli bir döngüsel ekonomi yaklaşımıdır.
