Linyit yakıtlı pilot termik santral için baca gazı emisyon azaltma seçeneklerinin yaşam döngüsü değerlendirmesi
Life cycle assessment of flue gas emission reduction options for lignite based pilot thermal power plant
Yazar: EKİN TAŞKIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE ŞENGÜL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Büyüyen dünya ekonomisi, nüfus artışı, sanayileşme ve kentleşme nedeniyle, doğal kaynaklara ve enerjiye olan talebi önemli ölçüde artmaktadır. Ülkemizde önemli yerli kaynaklardan biri olan linyit kömürü kullanımının, diğer fosil bazlı enerji kaynakları içerisinde devamlı ve güvenilir rolünü sürdürebilmesi için potansiyel çevresel etkilerinin azaltılması gerekmektedir.
Bu çalışmada, linyit yakıtlı pilot bir termik santralin elektrik üretim aşamasının yaşam döngüsünü değerlendirmek için GaBi Education yazılımı ile CML 2001 etki değerlendirme metodu kullanılarak çevresel etki potansiyelleri altı kategoride değerlendirilmiştir. 1 kWsaat elektrik üretimi için; küresel ısınma potansiyeli (KIP) 1,81 kg CO2 eşdeğeri, asidifikasyon potansiyeli (AP) 3,98 g SO2 eşdeğeri, ötrofikasyon potansiyeli (ÖP) 0,32 g fosfat eşdeğeri, fosil kaynaklar için abiyotik bozundurma potansiyeli (ABPfosil) 11,6 MJ, insan toksisite potansiyeli (İTP) 30,2 g DCB eşdeğeri, fotokimyasal ozon oluşturma potansiyeli (FOOP) 0,18 g etilen eşdeğeri ve bulunmuştur.
Pilot termik santralden kaynaklanan baca gazında bulunan SO2 miktarının azaltılmasına yönelik olası üç iyileştirme seçeneğinin etkileri ne düzeyde değiştireceği belirlenmiştir. GaBi YDD yazılımı ile yapılan sistem analizi sonuçlarına göre; 1. Seçenek olan "baca gazı desülfürizasyon ünitelerinin iyileştirilmesi ile baca gazı SO2 emisyonu konsantrasyonunun %50 azaltılması" sonucu AP'de %27 ve FOOP'de %24 azaltım belirlenmiştir. 2. Seçenek olan "baca gazı desülfürizasyon sistemi öncesi kuru sorbent enjeksiyonu prosesinin eklenmesi" ile AP'de %94, ÖP'de %22 ve FOOP'de %31 azaltma sağlanırken KIP'ta kuru sorbent olarak sodyum bikarbonat kullanımına bağlı olarak %3 artış olacağı tespit edilmiştir. 3. Seçenek olan "kritikaltı pulverize kömür yakma sistemi yerine akışkan yatak teknolojisinin adaptasyonu" ile mevcut tesiste bulunan kazanlarla eşdeğer üretim kapasitesine sahip akışkan yataklı kazanlar için tam kapasite çalışma ile yakılan linyit miktarının azalmasına bağlı olarak ABP'de %23 ve KIP'de %19, emisyon değerlerinin düşüşü sonucu AP'de %94, İTP'de %2 ve FOOP'de %36 azaltım sağlanmıştır. Linyitin gelecekte enerji kaynakları arasında yerini koruması için bu tez kapsamında belirlenen ve diğer olası iyileştirme alternatiflerine geçişinin sağlanması için ilgili politika ve programların geliştirilmesi gerekmektedir.

Abstract:
Due to the growing world economy, population growth, increasing industrialization and urbanization, demand for natural resources and energy are significantly increasing. Potential environmental impacts of lignite need to be reduced so that the use of lignite, one of the major local energy sources in Turkey, can be sustained and keep its reliable position among local supply of energy resources.
In this study, environmental impact potentials were evaluated in six categories using GaBi Education software and CML 2001 impact assessment method to evaluate the life cycle impacts of the electricity generation phase of a lignite based pilot thermal power plant. Environmental impact potentials for 1 kWh electricity generation were determined; Global Warming Potential (GWP) as 1,81 kg CO2-equivalent, Acidification Potential (AP) as 3,98 g SO2 equivalent, Eutrophication Potential (EP) as 0,32 g phosphate equivalent, Abiotic Depletion Potential for fossil sources (ADPfossil) as 11,6 MJ, Human Toxicity Potential (HTP) as 30,2 g DCB-equivalent, Photochemical Ozone Creation Potential (POCP) as 0,18 g ethane-equivalent.
The degrees of improvement in environmental performance for three potential solutions for reducing amount of SO2 emissions in the flue gas from the pilot thermal power plant were investigated. According to the results of system analysis via GaBi LCA software; Option 1 "reduction of the flue gas SO2 emission concentration by 50% by improving the flue gas desulphurization units" resulted in a reduction of 27% in the final AP and 24% in the FOOP categories. Option 2 "addition of dry sorbent injection process prior to flue gas desulphurization system" resulted in a reduction of 94% in AP, 22% in EP and 31% in POCP, 3% increase due to the use of sodium bicarbonate as dry sorbent in GWP. Option 3 "adoption of fluidized bed technology at the same capacity to the current capacity, replacing the existing critical pulverized coal combustion system ", resulted in a reduction of 23% ADP and 19% in GWP; 94% in AP, 2% in HTP and 36% in POCP. In order for lignite to maintain its position among future energy sources, it is vital to develop policies and programs so that lignite-based electricity producing companies will implement projects for adaptation of these potential environmental performance improvement actions.