GEA Emisyon Kontrol Teknolojisi GEA Scrubber for Exhaust Cleaning

Manifold endüstriyel çıkış gazı sorunlarının üstesinden gelebilen esnek bir ünite arayışı, 1950 yılında, günümüzde olağanüstü yüksek verimli yıkayıcılar arasında yer alan ayarlanabilir bir dairesel boşluk yıkayıcının geliştirilmesiyle sonuçlanmıştır. Katı ve sıvı toz partiküllerinin tane büyüklüğü ve bir gaz karışımındaki gazlı bileşenlerin konsantrasyonunun izin verdiği ölçüde, dairesel boşluk yıkayıcılar için separasyon bakımından uygulamada hiçbir minimum sınırı bulunmaz. Prensipte, tüm ıslak-mekanik separasyon yöntemlerinde, atalet kuvvetleri daha yüksek gaz hızları sayesinde arttığında kaba ve ince toz partiküllerini yakalamak mümkündür. Bununla birlikte bu durum, gaz ve su ortamında kaçınılabilir bir yüksek enerji talebi ile sonuçlanır. Dairesel boşluk yıkayıcının geliştirilmesinde, transfer prosesini kolaylaştıran oldukça yoğun karıştırma hareketinin neden olduğu çok sayıda küçük türbülans anaforlarından ötürü bölgesel türbülanslı arabirim akımlarının oluşumu dikkate alınmıştır. Dağıtma sisteminin her ıslak-mekanik işlemi karşılık gelen bir minimum enerji talebi gerektirir ki buna, türbülanslı transfer prosesinin etkilerinin yanı sıra atalet kuvveti etkilerinin eş zamanlı kullanılması halinde ulaşılabilir. Boşluk genişliğinin s (h) boşlu uzunluğu 1 (h) ile doğru koordinasyonu önemli bir belirleyicidir. Dairesel boşluk yıkayıcının ana özelliği, eksenel simetrik yapısıdır. Bir minimum zemin alanı gereksinimi ile işletime, sadece koaksiyal dairesel kesitler imkan tanır. Bu yapı, münhasır olarak boşluğun tüm alanını kaplayan üniform bir su dağılımı sağlar ve büyük, dikey eksene göre simetrik olarak hizalanmış zamanlayıcısız sprey nozülleri ile elde edilebilir.

Radyal akışlı yıkayıcılar, yüksek verimli ayarlanabilir yıkayıcılardır. İşlenmemiş gaz, üstten veya alttan beslenebilir. Yıkama sıvısı, yıkama bölgesinin girişine yerleştirilmiş merkezi bir nozül ile enjekte edilir. Yıkama bölgesi biri diğerinin üstünde yer alan iki halka ile sınırlandırılır. Gaz ve yıkama sıvısı üstten giriş yapar ve radyal bir akışla bu halkalar arasındaki boşluktan, merkezden yıkayıcının dış gövdesine doğru geçer. Gaz ile yıkama sıvısı arasındaki, yıkama etkinliği açısından belirleyici olan bağıl hız, yıkama bölgesinin en dar kesitinde gerçekleşir. Bir halkayı kaldırarak veya indirerek, yıkama bölgesinin kesit alanı değiştirilebilir, bu da değişken gaz hacimlerinde bile boşluktaki halkalar arasında gaz hızının sabit tutulmasına ve yıkama bölgesinin tamamında sabit bir basınç düşüşünü muhafaza etmeye imkan tanır. Bu şekilde, tanımlı bir toplama etkinliği sağlanabilir. Diferansiyel basınç, kontrol parametresidir. Birçok uygulamada, işlenmemiş gaz satürasyonu ve ön toz giderimi için radyal akışlı yıkayıcılar bir giriş Venturi kademesi ile birlikte kullanılır. Çıkış ekipmanına damlacıkların girmesini önlemek için, sıklıkla bir damla separatörü yıkayıcı bölgesi ile aynı gövde içerisine dahil edilir. Avantajları: - Yıkama bölgesini ayarlayarak, basınç düşüşü sabit tutulurken gaz hacmi 1:10 oranında değiştirilebilir. Bu özellik, değişen işletim modlarına göre en uygun ayarın yapılmasına imkan tanır. Özellikle de dönüştürücülerdeki parti prosesleri için uygundur. - Yıkayıcının toplama etkinliği, değişken işlenmemiş gaz yüklerinden bağımsız olarak istenildiği gibi tanımlanabilir. - Radyal akışlı yıkayıcılar istenen toplama etkinliği için gerektiği şekilde ayarlanabildiğinden, yıkayıcı optimum diferansiyel basınçta çalıştırılabilir, bu da enerjiden tasarruf sağlar. - Tasarım, tek bir tankta birden fazla yıkama kademesinin kullanılmasına imkan tanır; yani, radyal akışlı yıkayıcı ve venturi yıkayıcı veya dolgulu kolon yıkayıcının bir kombinasyonu. - Gaz akışı, üstten veya alttan giriş yapılacak şekilde yapılandırılabilir. As, Se veya Pb gibi kritik maddeler için dahi, yüksek toplama verimleri elde edilebilir. - İşlenmemiş gazın 800 °C’yi bulabilen yüksek giriş sıcaklıkları, uygun materyallerin bir tuğla kaplama ile birlikte kullanılmasıyla yönetilebilir. - Lurgi, şu ana kadar 100’den fazla radyal akışlı yıkayıcı inşa etmiş olup, bunların 40 tanesi demirsiz metalürji endüstrisinde kullanılmaktadır.

Boş kolonlu yıkayıcılar, özel uygulamalar için ıslak gaz temizlemenin ilk kademesi olarak kullanılırlar, örn. bazı metalürji proseslerinde karşılaşılan yüksek toz, arsenik veya selenyum içerikli sıcak ve aşındırıcı gazlar. Bu yıkayıcı tipinde gaz, satürasyon sıcaklığında söndürülür ve aynı zamanda sıvı aktarılır ve aynı zamanda tozdan arındırılır. Yıkama bölgesinde uzun ikame süreleri, arsenik ve selenyum bileşiklerinin oluşmasına ve aerosollerle ıslanmasını sağlar, böylelikle bu küçük yoğuşmuş partiküller kolayca ayrılabilir. Sıcak gazın yıkama sıvısına temas ettiği geçiş alanındaki diğer yıkayıcılarda sorunlara neden olabilecek birikimler, boş kolonlu yıkayıcılarda önemli değildir. Boş kolonlu yıkayıcılar, yüksek gaz giriş sıcaklıklarına karşı tuğla astar korumalı ve aşınma önleyici sac kaplı karbon çelikten yapılmaktadır. Bu kaplama, görev zorluğuna bağlı olarak farklı malzemelerden birçok katman içerebilir.

HCl, HF ve SO2 gibi gazlı kirleticiler, kostik soda (NaOH) çözeltisi, kireç taşı (CaCO3) ve kireç (Ca(OH)2) gibi emicilerle giderilir. Kostik Sodalı Yıkayıcılar Emici madde olarak kostik soda çözeltisi kullanıldığında, en iyi yıkayıcı seçimi yukarıda belirtilen radyal akışlı yıkayıcı veya dolgulu kolon yıkayıcıdır, çünkü katı kalsiyum bileşikleri olacağından hiçbir birikim tehlikesi yoktur. Bununla birlikte, kostik soda sadece düşük işlenmemiş gaz yükleri ve küçük ile orta büyüklük arasındaki gaz hacimleri için kullanılmalıdır, çünkü fiyatı örnek olarak bir kireç taşından 10 kat daha pahalıdır. Dolgulu kolon yıkayıcı kaplaması, bir PVC astar veya bir kimyasal bariyer içeren, fiberglas ile güçlendirilmiş plastikten yapılır. Gaz, bir veya iki dolgu kademesinden geçerek arıtılır. SO2, sodyum sülfat oluşturmak üzere kostik soda ile tepkimeye girer. Emme verimi, gaz ile yıkama sıvısı arasındaki temasın yoğunluğuna bağlıdır; bu temas yoğunluğu, yapılandırılmış veya üst üste istiflenmiş polipropilen dolgularla sağlanır. Kireç Taşlı Yıkayıcılar Yüksek kirlilik içeren büyük gaz hacimlerini temizlemek için, kireç taşlı yıkayıcıların en iyi çözüm olduğu kanıtlanmıştır. Bu yıkayıcı, iç bölümleri olmayan bir sprey kulesi tipindedir ve ters akımla çalışır. Arıtılacak olan gazın kirletici konsantrasyonu, yıkayıcıya dahil edilen nozül seviyelerinin sayısı için belirleyicidir. Kireç taşlı yıkayıcı, endüstriyel işletmelere dolgu malzemesi, %50 - 60 kuru madde içerikli çamur veya kalıntı nem oranı yaklaşık %10 olan susuzlaştırılmış çamur olarak ek külfet getirmeden satılabilecek alçı taşı oluşturur. Emme teknolojisi, emici madde olarak farin kullanılan çimento fabrikalarında gittikçe artan bir şekilde kullanılmaktadır. Günümüzde, metal dökümhaneler gibi çıkış yönlü sülfürik asit tesisinin bulunmadığı durumlarda yüksek SO2 konsantrasyonuna sahip küçük çıkış gazı hacimleri bile kireç taşlı yıkayıcılarda temizlenebilmektedir. Kireç taşlı yıkayıcılar, paslanmaz çelik, FRP veya kauçuk astarlı ya da kaplı karbon çelikten üretilebilmektedir.

Venturi yıkayıcılar, daha çok gazların soğutulması, doyurulması ve ön-temizliği için kullanılmaktadır; örneğin ıslak-tip çökelticilerde müteakip temizlik için. Yıkama sıvısı, merkezi bir nozül ile veya büyük yıkayıcılarda venturi boğazından önce yer alan giriş konisindeki birden fazla nozül ile enjekte edilir. Yıkayıcı, dikey, eğimli veya yatay olarak monte edilebilir. Soğutma, gaz koşullandırma ve ön toz giderimi için, yıkayıcı sadece birkaç mbar’lık bir basınç düşmesi ile çalışır. Küçük basınç düşmesi, enjekte edilen yıkama sıvısının hızını venturi boğazındaki gazın hızı ile yaklaşık olarak eşitlemek suretiyle elde edilir. Difüzördeki yavaşlama esnasında, nispeten daha yüksek yıkama sıvısı kütlesi gaz basıncında biraz daha artışa neden olur. Enjekte edilen sıvının hacmine bağlı olarak, gaza daha fazla enerji aktarılabilir, bu da yıkayıcıda hiçbir basınç düşmesine neden olmayacağı gibi gaz basıncının daha da artmasına neden olabilir. Bunun tam tersi şekilde, bu tip bir yıkayıcı büyük bir basınç düşmesi koşulunda çalıştırıldığında, gaz/toz karışımı yıkama bölgesine yıkama sıvısından daha yüksek bir hızda girer. Böylece, sıvı damlacıkları gaz akışı ile hızlandırılır ve bu da bir basınç düşmesine neden olur. Hız yükselirken, eş zamanlı olarak yıkayıcıda türbülans artışı indüklenir; bu durum, yüksek toplama verimi için ön gereklilik olan yıkama sıvısı damlalarının yoğun karışımını sağlar. Böylece, venturi boğazında gaz hızı arttıkça basınç düşme miktarı da artar.

Siklon yıkayıcı, kare veya yuvarlak kesitli bir ön yıkama bölgesinden ve bunu takip eden bir hızlandırma bölgesi ve bir çıkış yönlü gaz siklonundan oluşmaktadır. Bu tasarım Norddeutsche Affinierie tarafından geliştirilmiştir ve birçok uygulamada kullanılmaktadır. Lurgi, 1997 yılında, tüm ilgili patentleri ile birlikte yıkayıcı için bir lisans almıştır. Siklon yıkayıcılar, yaklaşık 5.000 m3/s’lik bir gaz hacmi için tasarlanmıştır. Daha büyük hacimler için, birden fazla yıkayıcı paralel düzende kullanılır. Avantajları  Toz toplama ve gaz soğutma, tek bir tankta gerçekleşir. Yıkama sıvısının gazda uzun ikame/bekleme süresi (birden fazla yıkama aşaması ile sağlanır), yoğun bir gaz soğutması, iyi bir kütle ve ısı transferi sağlar.  Özellikle arsenik ve cıva için yüksek toplama verimi ile ilgili olarak, belirli tasarım koşullarında, ıslak çökeltici kademesinin birinci kademesi olmadan uygulama yapmak mümkündür. Tankın tamamı polipropilenden üretilmektedir. Bu malzeme, aşınmaya karşı dayanıklıdır ve yapışkan tozların bile birikmesini önler.