Plazma gazlaştırma teknolojisi ile katı atık bertarafı
Solid waste disposal with plasma gasification technology
Yazar: CANER DERELİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Gazlaştırma = Gasification ; Katı atıklar = Solid wastes ; Plazma = Plasma

Özet:
Bu tez çalışmasında, oldukça yeni bir teknoloji olan plazma gazlaştırma teknolojisi ile katı atık bertarafının değerlendirilmesi üzerinde çalışılmıştır.Yine bu çalışma ile, atıkların bertarafı konusunda ülkemiz ve dünyadaki durum araştırılmıştır. Yapılan araştırmalar neticesinde ülkemizde atık bertarafı konusunda Avrupa Birliği ülkelerine nazaran yasal düzenlemeler ve bilinçlenme açısından geride olduğumuz, bununla birlikte Avrupa Birliği Uyum yasaları ile aradaki farkın kapatılmaya çalışıldığı gözlenmiştir.Çalışmanın ilk aşamasında, daha önce geliştirilmiş olunan analitik model ile içeriği bilinen bir arıtma çamuru örneğinin gazlaştırılması neticesinde açığa çıkan sentez gazının içerikleri hesaplanmıştır. Bununla birlikte plazma torcunun gücü ve açığa çıkan ısı enerjisi hesaplanmıştır. Hesaplamalar yapılırken kazan içerisinde oluşan reaksiyonların tersinmez oldukları kabulü yapılmıştır. Daha sonra bu kabulün doğruluğunu kanıtlamak amacıyla kazan içerisinde oluşan beş adet gazlaşma reaksiyonunun oluşma entalpileri hesaplanıp çalışılması gereken sıcaklık aralıkları grafikler halinde sunulmuştur.Çalışmanın ikinci kısmında ise; birinci kısımda analitik model ile çözülen arıtma çamurunun modellemesi bir paket program yardımıyla yapılmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Analitik model ile hesaplanan sentez gazı içeriklerinde CH4, NH3, HCN gibi bileşikler, bilinmeyen sayısının azaltılması ve hesaplama kolaylığı açısından ihmal edilmiş olup, paket program ile adı geçen bileşiklerin miktarları hesaplanmıştır. Matematiksel hesaplamalar ile paket programın sonuçları incelendiğinde tutarlı olduğu saptanmıştır.Çalışmanın son kısmında ise bir paket program yardımıyla içerikleri ve ısıl kapasiteleri bilinen şehir çöpü atığı ve ithal kömür karışımları ile beş modelleme yapılmıştır. Bu modellerin amacı, çeşitli karışım miktarları ile oluşturulan beslemelerin gazlaştırılması ile açığa çıkan sentez gazlarının içeriklerinin incelenmesidir. Sentez gazının içeriğin, atıkların kütlesel konsantrasyonuna doğrudan bağlı olduğu gözlenmiştir.Yapılan çalışmanın neticesinde; çok yeni bir teknoloji olan Plazma Gazlaştırma Teknolojisi ile gazlaştırmanın analitik ve bilgisayar modellemeleri yapılmış olup elde edilen ürünlerin içerikleri ve ısıl değerleri karşılaştırılmıştır. Ülkemizde bu teknolojiyi kullanacak araştırmacılara ve sanayi kuruluşlarına birtakım matematiksel veriler sunarak ve yol göstermek istenilmiştir.

Abstract:
Solid waste disposal with plasma gasification technology is evaluated in this thesis.The situation regarding disposal of waste in our country and the world is also investigated in this thesis. Research showed that; our country is behind European Union countries about waste disposal regulations and awareness, however efforts are being made to close the gap with European Union consistence regulations.In the first phase of the study, with a previously developed mathematical model, the content of the synthesis gas, which is the product of the gasification of sewage sludge sample with a known content, is calculated. Also, the plasma torch power, heat energy and chemical energy is calculated. Reactions formed in the boiler during the calculations are accepted as irreversible. To verify this assumption; formation enthalpies of five gasification reactions are calculated and reaction temperature ranges are presented graphically.In the second part of this study; sewage sludge which is decomposed with analytical model in the first part is modeled by a computer program and results are compared. Compounds such as CH4, NH3 and HCN in the synthesis gas content calculated with analytical model are neglected due to calculation ease, and these compounds? quantities are calculated with the computer program. Comparison of computer program and mathematical calculation results show consistency.In the last part of the thesis, the sewage sludge, whose content and heat capacity is calculated using the computer program is modeled five times with imported coal mixtures. These models enable us to identify the contents of the synthesis gases which are the products of gasification with various mixture amounts. This research shows us the content of the synthesis gas is directly related to the wastes? mass concentration.As a result, analytical and computer models for the solid waste disposal with plasma gasification technology are made and products? contents and heat capacities are compared. This thesis purpose is to guide and to create mathematical data for the researchers and industrial establishments, who are about the use this technology.