Baca Gazı Desülfürizasyonunda Kireç: Islak, Yarı Kuru ve Kuru Sistemlerde Hangi Kalsiyum Reaktifi Kullanılır?

Kısaca Baca gazı desülfürizasyonunda (FGD) üç kalsiyum reaktifi kullanılır: ıslak yıkayıcılarda çoğunlukla ince öğütülmüş kireçtaşı, yarı kuru sprey kurutucularda kireç sütü, kuru enjeksiyonda ise toz sönmüş kireç. Seçimi hedef giderim verimi, Ca/S mol oranı, yatırım bütçesi ve yan ürün belirler. Bu rehber yöntemleri AB referans verileriyle karşılaştırır.

Baca gazı desülfürizasyonu nedir ve kireç neden kullanılır?

Baca gazı desülfürizasyonu (FGD, flue gas desulfurization), yakma tesislerinin baca gazındaki kükürt dioksitin (SO₂) atmosfere ulaşmadan tutulmasıdır. Kalsiyum bazlı reaktifler bu işin temelidir: kireçtaşı, sönmemiş kireç ya da sönmüş kireç asidik gazla tepkimeye girer ve gazı katı bir kalsiyum bileşiğine dönüştürür. Oluşan ürün ya alçı (jips) olarak çökeltilir ya da kuru toz hâlinde filtrede toplanır.

Kireç yalnızca SO₂ için kullanılmaz. Hidrojen klorür (HCl) ve hidrojen florür (HF) gibi diğer asidik gazlar da kalsiyumla tepkimeye girer. Bu nedenle kireç bazlı sistemler santrallerin yanı sıra atık yakma, çimento, cam ve demir-çelik tesislerinde de yaygındır. Sektöre göre kirletici profilleri için baca gazı arıtma uygulama sayfamıza bakabilirsiniz.

Temel tepkimeler şunlardır:

• Islak sistemde kireçtaşı: CaCO₃ + SO₂ + ½O₂ + 2H₂O → CaSO₄·2H₂O + CO₂
• Yarı kuru ve kuru sistemde sönmüş kireç: Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O

Kireçtaşı, sönmemiş kireç ve sönmüş kireç arasındaki fark nedir?

Üçü de aynı mineralden gelir ama tepkime hızları ve kullanım biçimleri farklıdır. Kireçtaşı ham mineraldir. Sönmemiş kireç, kireçtaşının yaklaşık 900–1100 °C'de kalsine edilmesiyle elde edilir. Sönmüş kireç ise sönmemiş kirecin suyla söndürülmesiyle oluşur.

Kireç, kireçtaşına göre daha reaktiftir; ABD Ulusal Kireç Derneği (NLA) kirecin daha az sermaye ekipmanı gerektirdiğini de belirtir. Kireçtaşı ise daha ucuzdur ve AB referans belgesine göre ıslak sistemlerde kireçle neredeyse aynı SO₂ giderimine ulaşabilir. İki kireç türünün farkını ayrıntılı olarak sönmemiş kireç ile sönmüş kireç karşılaştırmamızda anlattık.

Sönmemiş kirecin suyla verdiği CaO + H₂O → Ca(OH)₂ tepkimesi ısı açığa çıkarır ve kalıcıdır. Aynı tepkime, kireç bazlı konteyner nem alıcılarının da çalışma ilkesidir.

Islak yıkayıcılarda hangi reaktif kullanılır?

Islak yıkayıcılarda en yaygın reaktif ince öğütülmüş kireçtaşıdır. Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi'nin (JRC) 2017 tarihli Büyük Yakma Tesisleri BREF belgesine göre kurulu FGD kapasitesinin %80'i ıslak yıkayıcıdır. Bu yıkayıcıların %72'si kireçtaşı, %16'sı kireç, %12'si başka reaktif kullanır.

BREF, absorbere verilen kireçtaşının CaCO₃ içeriğinin %95'in üzerinde olması gerektiğini belirtir. Kireçtaşının reaktivitesi verimi önemli ölçüde etkiler, ancak reaktiviteyi ölçmek için standart bir test yöntemi yoktur. Bu yüzden tane boyutu ve saflık birlikte değerlendirilir; ince öğütülmüş kalsiyum karbonatın tane boyutu nasıl okunur, ayrı bir yazıda anlattık.

BREF'teki ıslak kireç/kireçtaşı yıkayıcı verileri:

• SO₂ giderimi absorber tipine göre %92 ile %99'un üzeri arasındadır.
• Ca/S mol oranı 1,02–1,1'dir.
• HCl ve HF giderimi %90–99 düzeyindedir.
• Yan ürün, saflığı %90–95 olan alçıdır.

Islak sistemlerin yatırım maliyeti görece yüksektir; işletme maliyeti ise otomasyon, güvenilirlik ve satılabilir alçı sayesinde orta düzeydedir. Alçı beyazlığı istendiğinde kireçtaşı yerine kireç kullanılabilir. Islak sistemlerde ayrıca atık su arıtımı gerekir.

Yarı kuru sistemlerde kireç nasıl kullanılır?

Yarı kuru sistemlerin ana reaktifi kalsiyum hidroksittir. En yaygın örnek sprey kurutucu absorberdir (SDA). Bu sistemde kireç sütü ince damlacıklar hâlinde sıcak gaza püskürtülür. SO₂, SO₃ ve HCl damlacıklarla tepkimeye girer, suyun tamamı buharlaşır ve ürün kuru toz olarak filtrede toplanır. Atık su oluşmaz.

Kireç sütü iki yoldan hazırlanır. Tesiste sönmemiş kireç söndürülebilir ya da hazır sönmüş kireç tozu suyla karıştırılabilir. Seçim, tesiste söndürme ünitesi olup olmamasına ve tüketim hacmine bağlıdır.

Kaynak: JRC, Büyük Yakma Tesisleri BREF (2017), Tablo 3.13 ve CFB kuru yıkayıcı verileri.

BREF'e göre sprey kurutucunun yatırım maliyeti aynı büyüklükteki bir ıslak kireçtaşı sistemine göre yaklaşık %30–50 daha düşüktür. Buna karşılık işletme maliyeti daha yüksektir, çünkü kireç sorbenti kireçtaşından pahalıdır. Bu nedenle sprey kurutucular çoğunlukla küçük ve orta ölçekli, düşük ve orta kükürtlü yakıt kullanan tesislerde ve sonradan eklenen (retrofit) projelerde tercih edilir.

Kuru enjeksiyonda (DSI) sönmüş kireç nasıl çalışır?

Kuru sorbent enjeksiyonunda (DSI, dry sorbent injection) toz sönmüş kireç, hava ısıtıcısı ile elektrofiltre ya da torbalı filtre arasında doğrudan gaz kanalına verilir. Sorbent kanalda ve filtre üzerinde asidik gazlarla tepkimeye girer; tepkime ürünü ve tepkimeye girmemiş sorbent filtrede tutulur. Kimi durumlarda gazın nemlendirilmesi kükürt tutumunu artırır.

BREF'e göre DSI'nın öne çıkan özellikleri şunlardır:

• SO₂ giderimi genellikle %50–80'dir; yeni prosesler %70–95'i hedefler.
• Kalış süresi kısadır (0,5–3 saniye). Sorbent geri dönüşümü yapılmazsa Ca(OH)₂'nin genellikle yalnızca %15–30'u SO₂ ile tepkimeye girer.
• Yüksek yüzey alanlı özel sönmüş kireç sorbent kullanımını artırır ve geri dönüşüm ihtiyacını azaltabilir.
• Yatırım maliyeti düşük, kurulumu basittir; dar alana ve kısa sürede eklenebilir. Bu yüzden eski ve küçük kazanlar için uygun bir seçenektir.
• Kül, tepkimeye girmemiş kireçle zenginleştiği için ıslandığında sertleşebilir; kanal içi birikinti riski artar.

DSI'da verimi büyük ölçüde sorbentin inceliği, yüzey alanı ve saflığı belirler. Hangi değerlerin şartnameye yazılacağını baca gazı için sönmüş kireç seçimi rehberimizde adım adım anlattık.

Bir kilogram SO₂ için ne kadar kireç gerekir?

Kuramsal ihtiyaç, tepkime denkleminden hesaplanır ve yönteme göre değişen Ca/S oranıyla çarpılır. Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O tepkimesine göre 1 kg SO₂ için en az 1,157 kg saf Ca(OH)₂ gerekir (74,09 / 64,07). Kireçtaşında bu değer 1,562 kg CaCO₃'tür (100,09 / 64,07).

Örnek hesap: Saatte 100 kg SO₂ tutmak isteyen bir tesis düşünün. Sprey kurutucuda kuramsal ihtiyaç saatte 127–162 kg saf Ca(OH)₂'dir. Geri dönüşümsüz DSI'da bu değer saatte 386–771 kg'a çıkar. Kullandığınız üründeki etkin Ca(OH)₂ oranı %90 ise bu değerleri 0,90'a bölün. Gazdaki HCl de kireç tüketir: 1 kg HCl için en az 1,016 kg Ca(OH)₂ gerekir.

Bu rakamlar mertebe tahminidir, tasarım değeri değildir. Gerçek tüketim gaz sıcaklığına, nemine, filtre tipine ve sorbent kalitesine göre değişir ve tesiste deneme ile belirlenir.

Reaktif seçiminde hangi ölçütler belirleyicidir?

Doğru reaktif, yöntemle birlikte seçilir. Aşağıdaki karar tablosu, BREF verilerini tek bakışta özetler:

Seçimi daraltmak için şu soruları yanıtlayın:

1. Hedef emisyon ve verim: İzin koşullarınız hangi giderim oranını gerektiriyor?
2. Yakıtın kükürt içeriği: NLA'ya göre santrallerde kuru yöntemler çoğunlukla düşük kükürtlü yakıtlarda, ıslak yöntemler yüksek kükürtlü yakıtlarda kullanılır.
3. Yatırım ve alan: Mevcut bir tesise ekleme yapıyorsanız DSI ya da sprey kurutucu daha kolay sığar.
4. Su ve atık su: Su kısıtı varsa kuru ve yarı kuru yöntemler öne çıkar.
5. Yan ürün: Satılabilir alçı mı, bertaraf edilecek kuru atık mı?
6. Tedarik ve lojistik: Reaktifin ambalajı, depolanması, sevkiyat sıklığı ve birim etkin madde maliyeti. Teklifleri bu açıdan değerlendirmek için sönmüş kireç tekliflerini karşılaştırma yöntemimize bakabilirsiniz.

Türkiye'de sanayi tesislerinin emisyonları Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği (Resmî Gazete, 03.07.2009, sayı 27277) ve sonraki değişiklikleriyle düzenlenir. Tesisinize uygulanacak sınır değerleri yönetmeliğin güncel metninden ve izin belgenizden kontrol edin.

Vişne Madencilik kireç zincirinde ne sunar?

Vişne Madencilik, kireçtaşından sönmüş kirece kadar zincirin tamamını kendi tesislerinde üretir. Şirketin üç entegre tesisi vardır: Çelemli (Yüreğir, Adana), Narlı (Pazarcık, Kahramanmaraş) ve Çukurova / Gündoğan (Ceyhan, Adana). Gündoğan'da taş ocağı ve kırma-eleme tesisi bulunur. Narlı'daki Kireç Söndürme Tesisi ve Paketleme Ünitesi 17 Nisan 2025'te açılmıştır. Şirket, toplam sönmemiş kireç kapasitesinin günde 2.250 tondan fazla olduğunu ve 30'dan fazla ülkeye ihracat yaptığını belirtir. Tesislerin ayrıntıları fabrikalarımız sayfasındadır.

• Sönmüş kireç: 25 kg kraft torba, 1 tonluk bigbag ve silobas ile sevk edilir.
• Sönmemiş kireç: Bigbag, silobas ve dökme olarak sevk edilir; tesiste kireç sütü hazırlamak için kullanılabilir.
• Gaz giderici: Asidik gaz arıtımı için kireç bazlı Vikalo® ürün ailesinin ayrıntıları nem ve gaz giderici ürün sayfasındadır.

Sık sorulan sorular

FGD alçısı nedir?

FGD alçısı, ıslak kireçtaşı yıkayıcılarında oluşan kalsiyum sülfitin hava ile oksitlenmesiyle elde edilen kalsiyum sülfat dihidrattır (CaSO₄·2H₂O). AB BREF belgesi bu alçının saflığını %90–95 olarak verir. Satılabilir bir yan ürün olduğu için ıslak sistemlerin işletme maliyetini dengeler. Beyazlık isteyen kullanıcılar için kireçtaşı yerine kireç tercih edilebilir.

Sodyum bikarbonat mı, sönmüş kireç mi kullanılmalı?

BREF'e göre kuru enjeksiyonda sodyum bikarbonatla SO₂ giderimi genellikle daha yüksektir ve sorbent kullanımı %80–90'ı geçebilir. Ancak sodyum bikarbonatın enjeksiyondan hemen önce çok ince öğütülmesi gerekir ve oluşan sodyum tuzları her zaman yeniden kullanılamaz. Karar; hedef verime, kül yönetimine ve toplam maliyete göre verilmelidir.

Kireç sütü tesiste sönmemiş kireçten hazırlanabilir mi?

Evet. BREF, sprey kurutucularda kullanılan kalsiyum hidroksitin tesiste sönmemiş kireçten söndürülerek hazırlanabileceğini ya da toz olarak satın alınıp suyla karıştırılabileceğini belirtir. Tesiste söndürme için söndürme ünitesi gerekir ve tepkime ısı açığa çıkarır. Söndürme altyapısı yoksa hazır sönmüş kireç daha az yatırım gerektirir.

Kireç bazlı sistemler NOx'u da giderir mi?

Hayır. Kireç bazlı sistemler SO₂, SO₃, HCl ve HF gibi asidik gazları tutar; azot oksitleri (NOx) gidermez. NOx kontrolü için yanma tarafında düşük NOx brülörleri, baca hattında ise SCR veya SNCR gibi seçici indirgeme sistemleri kullanılır. Bu nedenle tam bir arıtma hattında kireç kademesi NOx kademesinden ayrı tasarlanır.

Kuru enjeksiyon neden düşük yatırımlıdır?

Kuru enjeksiyonda ayrı bir tepkime kulesi gerekmez; sorbent mevcut gaz kanalına verilir ve ürün mevcut filtrede toplanır. BREF bu nedenle DSI'yı kurulumu basit, dar alana sığan ve kısa sürede eklenebilen bir yöntem olarak tanımlar. Buna karşılık kısa kalış süresi nedeniyle sorbent kullanımı düşüktür ve kireç tüketimi diğer yöntemlere göre yüksek olabilir.

Ürün önerisi almak için hangi bilgiler gerekir?

Gaz debisi, SO₂, HCl ve HF derişimleri, gaz sıcaklığı, mevcut sistem (kuru enjeksiyon, sprey kurutucu ya da ıslak yıkayıcı), filtre tipi, hedef emisyon değeri, aylık tahmini tüketim ve tercih ettiğiniz ambalaj bir ön değerlendirme için yeterlidir. Bu bilgilerle ürün önerisi ve teklif talebinizi iletin.

Sonuç

• Islak yıkayıcılarda ince öğütülmüş kireçtaşı, yarı kuru sistemlerde kireç sütü, kuru enjeksiyonda toz sönmüş kireç kullanılır.
• AB BREF verilerine göre ıslak sistemler en yüksek SO₂ giderimini sağlar; kuru enjeksiyon ise en düşük yatırımı gerektirir.
• Kireç ihtiyacı tepkime denkleminden ve yönteme özgü Ca/S oranından hesaplanır; gerçek tüketim tesiste deneme ile netleşir.
• Seçimi hedef verim, yakıt, yatırım, su kullanımı, yan ürün ve tedarik koşulları birlikte belirler.

Kaynaklar

• Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants — Avrupa Komisyonu Ortak Araştırma Merkezi (JRC), 2017, EUR 28836 EN (Tablo 3.10, 3.13, 3.15; bölüm 3.2.2.2).
• Using Lime for Flue Gas Treatment — National Lime Association (ABD Ulusal Kireç Derneği).
• Safe handling of lime — European Lime Association (EuLA), 2015.
• Vişne Madencilik; sönmüş kireç, sönmemiş kireç, nem ve gaz giderici ürün sayfaları ile fabrikalarımız sayfası (ürün, tesis ve kapasite beyanları).

Yazar

İlgili yazılar

• Baca gazı arıtımı için sönmüş kireç nasıl seçilir? — incelik, yüzey alanı, saflık ve tesiste deneme planı.
• Satılık sönmüş kireç: teklifler nasıl karşılaştırılır? — ton fiyatı yerine etkin madde başına teslim maliyeti.
• Mikronize kalsiyum karbonat nedir? — d50, d97 ve beyazlığa göre ürün seçimi.
• Konteyner nem alıcı nasıl seçilir? — kireç bazlı nem alıcı, silika jel ve kalsiyum klorür karşılaştırması.