coal gasification(kömür gazlaştırma)

1. T.C KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ
ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ
KÖMÜR TEKNOLOJİSİ
Kömür Gazlaştırma Yöntemleri

2. DIŞTAN ISIMALI
(ALLOTERMAL)
KÖMÜR
GAZLAŞTIRMA
YÖNTEMLERİ
NÜKLEER ISI İLE
KÖMÜR
GAZLAŞTIRMA
YÖNTEMLERİ
MAN-
BERGBAUFORSCHUNG
GAZLAŞTIRMA
YÖNTEMLERİ
YER ALTI
KÖMÜR
GAZLAŞTIRMA

3. Dıştan Isıtmalı Kömür Gazlaştırma Yöntemleri
Kömür gazlaştırma
reaksiyonları
yüksek
sıcaklıkta(t>800 °C)
gerçekleşmektedir.
Klasik gazlaştırma
yöntemlerinde,
gazlaştırma
reaktörüne verilen
kömürün bir kısmı
yakılarak,
gazlaştırma için
gerekli ısı ve
dolayısıyla sıcaklık
temin etmektedir.
Yakma işlemi için
oksijen gereklidir,
ancak oksijen
üretimi , hem
yatırım hem de
işletme giderlerini
arttırmaktadır.

4. DIŞTAN ISITMALI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
YÖNTEMLERİ
Saf oksijen yerine hava
kullanıldığında ise 1 m3 oksijenle
beraber 3,76 m3 N2 gazı da reaktöre
girmekte ve gaz ısı değeri
düşmektedir.
Allotermal gazlaştırma
yöntemlerinde ise, gazlaştırma için
gerekli ısı,dışarıda üretilmekte ve
gazlaştırma reaktörüne
verilmektedir.

5. K
Ö
M
Ü
R
KÜL
BUHAR 800-900°C
1-40bar GAZ
KÜL
BUHAR
800-10°C
1-40bar
GAZ
OKSİJEN
DIŞTAN VE İÇTEN ISITMALI ISI ÜRETİMLİ
YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI
Ototermal Allotermal
İÇTEN ISI ÜRETİM
K
Ö
M
Ü
R
DIŞTAN ISI ÜRETİMİ
ısı

6. NÜKLEER ISI İLE KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
Nükleer ısı
diğer yakıtlarla
elde edilen
ısılara göre
daha ucuzdur.
Almanya
kömür
gazlaştırmada
nükleer ısıyı
kullanmış ve
önemli bilgiler
elde etmiştir.
Kömür
gazlaştırmasında
reaktör
sıcaklığının 800
°C olması
gerektiğinde
gazlaştırma
reaktörüne bu
sıcaklığın
aktarılabilmesi
için nükleer
reaktörün 900-950
°C sıcaklıkta
çalıştırılması
gerekmektedir.

7. NÜKLEER ISI İLE KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
Nükleer reaktör için bu
sıcaklık aralığı oldukça
yüksektir.Almanya da
yapılan araştırmalar
sonucunda elde
edilmiştir.
Nükleer reaktör ısısını
iki ayrı yöntemle
ulaştırması
planlanmaktadır.

8. 1.YÖNTEM
1.adım
• Nükleer reaktörde ısınan Helyum gazı bir ısı
değiştiricisinde ısısını gazlaştırma reaktörünü ısıtan ikinci
helyum gazına vermektedir.
2.adım
• Bundan sonra bir türbinden geçerek geri kalan ısısı ile
enerji üreten helyum yeniden nükleer reaktöre
gelmektedir.
3.adım
• Gazlaştırma reaktörünü ısıtan ikinci Helyum ise ısı
değiştirici ile gazlaştırma reaktörü arasında dolaşmaktadır.

9. 1.YÖNTEM

10. 2.YÖNTEM
1.adım
• Nükleer reaktörde ısınan Helyum, buhar ve bir miktar metanı
(CH4) kızdırmaktadır.
2.adım
• Isınan metan (CH4) ve su buharı parçalanarak H2 elde
edilmektedir.
3.adım
• Elde edilen H2 basınçlı bir akışkan yatakta(40 atü) kömürü
hidrojenasyon yolu ile gazlaştırmada kullanılmaktadır.

11. 2.YÖNTEM

12. NÜKLEER ISI İLE KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
1.yöntemde önce CH4
üretimi yapılmakta ve
metanizasyon
reaksiyonu ile CH4
üretimi yapılmaktadır.
2.Yöntemde ise önce
H2 gazı üretilmekte ve
kömür direkt
hidrojenasyona tabi
tutularak CH4 üretimi
öngörülmektedir.
Nükleer enerji ile
kömür gazlaştırmada,
her iki yöntemde de
amaç CH4 gazı
üretmektir.

13. NÜKLEER ISI İLE KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
Gazlaştırma nükleer
enerji kullanımı ile %30
civarında kömür tasarrufu
sağlanmaktadır.1000m3
CH4 üretimi için, normal
gazlaştırmada 1.8 Ton
gerekirken,nükleer ısı
kullanıldığında bu miktar
1.1 Tona düşmektedir.

14. MAN-BERGBAUFORSCHUNG
GAZLAŞTIRMA YÖNTEMİ
Bergbauforschung(maden
araştırma) adlı bir araştırma
kurumu ile MAN firması,nükleer
enerji yerine üretilen gazın bir
kısmını dışarıda yakarak,
gazlaştırma için gerekli ısıyı
reaktöre veren bir yöntem
geliştirmişlerdir.
Bu yöntemde, 1mm altında
kömür, basınç kabininden
geçerek akışkan yatak
prensibine benzer şekilde
çalışan yatay konumlu
gazlaştırma reaktörüne
verilmektedir.
Reaktörün alt kısmından verilen
kızgın buhar,kömürü hem
akışkanlaştırmakta hem de
gazlaştırmaktadır.

15. MAN-BERGBAUFORSCHUNG GAZLAŞTIRMA
YÖNTEMİ
• Gazlaştırma için
gerekli ısı elde edilen
gazın bir kısmını
reaktör dışında
yakılması ve eşanjör
vasıtasıyla
gazlaştırma
reaktörüne verilmesi
suretiyle
karşılanmaktadır.
Kömür reaktörün bir
ucundan verilmekte
diğer ucuna doğru
gazlaşarak
gitmektedir.Kül ve
geride kalan kok,diğer
uçtan dışarı
alınmaktadır.Artığın
ısı değeri yüksek
olduğundan, yakılarak
buhar üretilmektedir.

16. Man-Bergbauforschung Gazlaştırma Yöntemi

17. Man-Bergbauforschung Gazlaştırma Yöntemi
 Bu yöntemin gayesi, bir kademede yüksek ısı değerli gaz
üretimi olduğundan, gazlaştırma 800-850 °C sıcaklık ve
20-25 bar basınç altında yapılmaktadır.
 Aşağıdaki çizelgede ham gaz ve geriye kalan artığın ısı
değerleri verilmiştir.
Ham gaz analiz değerleri Artık analiz değerleri
H2 %51.11 C (%)35.59
CO %12.26 H (%)0.73
CO2 %24.04 O (%)1.07
CH4 %11.79 N (%)0.57
H2S %0.32 S (%)0.24
N2 %0.48 KÜL (%)61.75
Isı Değeri 11.437(kj/m3) Isı değeri 12.800(kj/kg)

18. YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
 Yer altı kömür
gazlaştırması,madencilik
yöntemleri ile kazanılması
ekonomik olmayan kömür
damarları için düşünülmüştür.
 Bu tür kömür damarlarını
bulundukları yerlerde gazlaştırma
suretiyle kazanılmasına yer altı
kömür gazlaştırılması
denmektedir.

19.  Kömürün yeraltında
gazlaştırılması fikri ilk
defa Sir William Siemens
tarafından yaklaşık 150 yıl
önce kayıtlara geçirildi.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

20. YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
Bundan sonra aralarında
Nobel Ödüllü kimyacı Sir
William Ramsay’nin de
bulunduğu bilim insanları
bu yöntemin ticari
uygulamalarını geliştirmek
için çalıştı. Ancak 1.
Dünya Savaşı bu
girişimlerin askıya
alınmasına neden oldu.

21.  Yeraltı kömür
gazlaştırma teknolojisi
ilk defa 1930’lu yıllarda
Sovyetler Birliği’nde
hayata geçti ve
Özbekistan’ın Angren
şehrindeki santral 50
yıldan fazla zamandır
faaliyette. Günümüzde
ise Avustralya, Kanada,
Çin ve Güney Afrika’da
pilot uygulamalar
gerçekleştiriliyor.
Özbekistan-Angren
Kanada

22. YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
 Dünya Enerji Konseyi’nin
(WEC) verilerine göre
yeraltından çıkarılması
teknik olarak mümkün olan
kömür kaynaklarının
toplam miktarı 861 milyar
ton..

23.  Bu miktar 2012’deki üretim dikkate
alındığında 109 yıllık kömür
üretimine eşdeğer. Madencilik
kömürün yeraltından çıkarılmasında
en çok kullanılan yöntem olmasına
rağmen kömür kaynaklarının ancak
%15-%20’si geleneksel madencilik
yöntemleriyle çıkarılabiliyor.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

24.  Kömür madenciliğinde
maliyet, insan gücü ve
zaman ihtiyacı hayli fazla
ve kömür madenciliği olası
tehlikeleri çok yüksek bir
meslektir. Kömürün
yeraltında gazlaştırılması
geleneksel yöntemlerle
karşılaşılan bu sorunlara
çözüm olabilir.

25. KÖMÜR
MADENCİLİĞİ
AÇIK OCAK
MADENCİLİĞİ
YERALTI
MADENCİLİĞİ

26. Özellikle açık ocak yönteminin uygulanamadığı derin bölgelerde üretim kömür
yataklarının yapısı yeraltındaki jeolojik koşullara bağlı olarak önemli miktarda
değiştiği için zor, pahalı ve tehlikelidir. Derinliğe bağlı olarak artan basınç nedeniyle
salınan gaz miktarı ve çalışma alanı genişliğiyle ilgili sorunlar ortaya çıkımaktadır.
yeraltı madenciliği
yöntemi ile kömür
yatağındaki cevherin
ancak %40’ı
çıkarılabiliyor.
Açık ocak
madenciliğinde bu
oran yaklaşık %90
seviyesindedir.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

27. Kömür kaynaklarının
büyük kısmının yerin çok
derinlerinde bulunması ve
kömür kalitesinin düşük
olması nedeniyle
Dünya’daki kömür
kaynaklarının büyük
kısmının çıkarılması
ekonomik olarak anlamlı
değil.
Kömür aynı zamanda en
fazla karbon salınımına
sebep olan fosil yakıt türü.
Kömürün yanması sonucu
karbondioksit dışında çevre
ve canlılar için zararlı
etkilere sahip olan sülfür ve
azot oksit bileşikleri, cıva
ve başka ağır metaller
ortaya çıkıyor.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

28.  Bu yöntemde kömürün
çıkarılmasına gerek yoktur..
Kömür yeraltında gazlaştırılıyor
ve açığa çıkan gaz borularla
yüzeye taşınıyor, üretim
sahasında enerjiye
dönüştürülüyor ve bu işlemler
kömürün taşınmasına gerek
olmadan kömür yatağının
bulunduğu alanda
gerçekleştiriliyor.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

29. YER ALTIKÖMÜR GAZLAŞTIRMA
Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür damarı
Altta yatan kaya
Kömür yatağının
bulunduğu
katmana iki sondaj
kuyusu açılıyor.
Bu kuyulardan biri
enjeksiyon diğeri
üretim kuyusu.Bu
kuyulara muhafaza
borusu indirilir ve
çimentolama
yapılır.Kömür
katmanı içinden
iki kuyu arasında
irtibat sağlanır.

30. İki kuyu arasında
irtibat
sağlandıktan
sonra Kömür
elektrikle
ateşlenir.İki kuyu
altında ateşleme
yapılarak,hava
verme ve gaz
alma kuyuları
periyodik olarak
değiştirilir.
Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür damarı
Altta yatan kaya
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

31. Başlık
Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür damarı
Altta yatan kaya
Ön hazırlık
tamamlandıktan
sonra Gazlaştırma
işlemine geçilir.Isı
ve basınç kömürü
gaza dönüştürür.
Kömür+su+oksijen
+ısı=Hidrojen, CO
Dönüşür.gazın ısı
değeri 1000kcal/m3
civarındadır.

32. Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür damarı
Altta yatan kaya
Yeraltındaki Kömürün
Gazlaşması
Operatörler oksijen
kaynağını yöneterek
işlemi kontrol eder
veya durdurur. Kömür
tamamen yanmak
yerine kısmen yanarak
ısı,CO2,CO,H2,CH4
gibi gazların karışımı
olan sentez gazı
üretilmektedir.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

33. Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür damarı
Altta yatan kaya
Bu üretilen gazların
yerüstü metanizasyonu
sonucunda yüksek ısı
değerli gaz üretme
çalışmaları
yapılmaktadır.
Elde edilen Gaz,
gözenekli kömür
katmanından üretim
kuyusuna doğru
hareket eder.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

34. Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür katmanı
Altta yatan kaya
İkinci kuyu olan
üretim kuyusuna,
işlenmek üzere yüzeye
doğru bir sentez gazı
üretilir.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

35. Yer Seviyesi
Toprak, taş
Tatlı su artezyen
Sızdırmaz üstkatman
Kömür katmanı
Altta yatan kaya
Yüzeyde işlene ve temizleme
Sentez gaz, doğal gaz
gibi işlenen ve
kullanılan, boruyla
taşınan, depolanan
veya elektrik üreten bir
türbin için yakıt olarak
kullanılan ve sentetik
doğal gaz veya sıvı
yakıt yapmak için
iyileştirilen veya
dönüştürülen zengin
enerjili bir gaz
üründür.
YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA

36. YER ALTI KÖMÜR GAZLAŞTIRMA
AVANTAJLARI
1
• Derinlerdeki kömürlerin kazanılması sağlanacaktır.1000m
2
• Yüksek kül,kükürtve nemli kömürlere başarı ile
uygulanabilecektir.
3
• Çevre sorunları açısından madenciliğe göre avantajları vardır: kül
depolama problemi yok,arazi hırpalanması az,yüzey suyu
kullanılmıyor,SO2 problemi yoktur.
4
• Ekonomik avantajları vardır: Yüksek termodinamik verim(%90),Yüksek
kömür kazanımı(%80),Gaz maliyeti yaklaşık %65-75yer üstü
gazlaştırma maliyeti.Gerekli techizat %50-75 yerüstü kömür gazlaştırma
yöntemleri civarındadır.

37. SONUÇ
Petrol ve doğal gaz kaynaklarının yaklaşık 50 yıl sonra tükeneceği
tahmin ediliyor. Yeraltı kömür gazlaştırma yönteminin ise
kullanılabilir kömür kaynaklarının miktarını geleneksel yöntemlerle
çıkarılması mümkün olana göre üç kat artırabileceği düşünülüyor.
Kömürün yeraltından çıkarılmasını, depolanmasını ve taşınmasını
gerektirmeyen ve yeraltı madencilik yönteminin içerdiği tehlikeleri
barındırmayan bu yöntem aynı zamanda sera gazı salımını azalttığı
için temiz kömür teknolojilerinin bir parçası olarak kabul
edilmektedir.

38. KAYNAKLAR
1. http://www.worldcoal.org/
2. http://www.yesilaski.com/komurun-yeraltinda-gazlastirilmasi.html
3. http://energy.gov/
4. http://frack-off.org.uk/underground-coal-gasification-creating-hell-on-earth/
5. Kömür teknolojisi 6. baskı Prof. Dr. M.KEMAL , Prof. Dr. V.ARSLAN