1 / 56

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,

Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR

ÇİMENTO ÜRETİMİ VE HAVA

KİRLİLİĞİ

2 / 56

Türkiye, çimento üretiminde dünyada 5. Avrupada 1. sırada

EN ÇOK ÜRETİM YAPAN 15 ÜLKE

3 / 56

4 / 56

Türkiye Yıllık Çimento Üretimi : 71 Mton

Entegre Çimento Fabrikaları : 49

Çimento Öğütme Fabrikaları : 19

Toplam Çimento Fabrikası Sayısı : 68

Sektör Toplam Personel Sayısı : 17.190

Enerji yoğun faaliyet içerisinde bulunan çimento sektöründe

yaklaşık maliyetlerin % 65’ini enerji (% 40 yakıt - %25 elektrik) oluşturmaktadır.

2015 yılında yaklaşık 900 bin ton atık ise alternatif hammadde

olarak çimento fabrikalarında değere dönüştürülmüştür.

5 / 56

Üretim aşamaları

Ham madde depolama ve hazırlama

Yakıt depolama ve hazırlama

Fırın sistemleri

Ürün hazırlama ve depolama

Ambalajlama ve sevk

6 / 56

Çimento üretimi

Çimento imalat sürecinin temel kimyası kalsiyum karbonatın (CaCO3) 900 ˚C’de çözülmesiyle başlar ve bu süreçten kalsiyum oksit ortaya çıkar ve (CaO, kireç) gaz halinde karbon dioksit (CO2) serbest kalır. Bu sürece kalsinasyon denir.

CaCO3 → CaO + CO2

Bunun sonucunda klinkerleme süreci başlar ve kalsiyum oksit yüksek ısıda silis, alümin ve demir oksit ile reaksiyona girerek klinkeri meydana getiren silikatları, aluminatları ve kalsiyum ferritlerini meydana getirir.

Bunun üzerine klinker alçı ve başka katkı maddeleriyle çimento üretmek amacıyla öğütülür veya işlenir

7 / 56

Demir Çevheri Kömür

Kalker

HOMOJENİZASYON Klinker

KIRMA ÖĞÜTME VE PİŞİRME SOĞUTMA

Kırılmış Farin STOKLAMA Farin Klinker

hammadde

Kil

YARI MAMUL (KLİNKER) ÜRETİMİ

Katkı (Tras, Curuf) Alçıtaşı

STOKLAMA ÖĞÜTME

Çimento Çimento

Klinker

MAMUL (ÇİMENTO) ÜRETİMİ

ÇİMENTO ÜRETİMİ – AKIŞ ŞEMASI

8 / 56

1 kg çimentonun kütle dengesi

9 / 56 23.4.2018

10 / 56

1. ÇİMENTAŞ İZMİR FABRİKA VE PROSES TANITIMI

11 / 56

Hammadde üretimi

Patlatma

Kazma

Kırma

Eleme

Depolama

Yükleme-aktarma

Madencilik, taş ocakları, mıcır tesisleri vb tesislerde de bu faaliyetler uygulanmaktadır.

12 / 56

Mineral Prosesler için Emisyon Faktörleri

Kaynaklar Emisyon Faktörleri kg/ton

Kontrolsüz Kontrollü

Patlatma 0,080 -

Sökme 0,025 0,0125

Yükleme 0,010 0,005

Nakliye (gidiş-dönüş toplam mesafesi) 0,7 0,35

Boşaltma 0,010 0,005

Depolama 5,8 2,9

Birincil Kırıcı 0,243 0,0243

İkincil Kırıcı 0,585 0,0585

Üçüncül Kırıcı 0,585 0,0585

13 / 56

Enerji Kullanımı

Çimento sanayi enerji-yoğun bir sanayi olup enerji, üretim maliyetinin % 30-40’ını oluşturur (sermaye maliyeti hariç). Süreç için gerekli olan ısıyı sağlamak için çeşitli yakıt türleri kullanılabilir. 1995’te en çok kullanılan yakıtlar petkok (%39) ve kömür (%36), çeşitli atıklar (%10), fuel oil (%), linyit (%6) ve gaz (%2) türleri olmuştur.

Klinker pişirme, çimento imalatında enerji kullanımı ve hava emisyonları gibi en önemli çevre konuları bakımından işleme sürecinin en önemli parçasıdır. En önemli çevre emisyonları nitrojen oksitleri (NOx), sülfür dioksit (SO2) ve tozdur. Toz oranı 50 yıldan fazla bir süre boyunca azaltıldığı ve SO2 azaltması da tesise özgü bir durum olduğu için, NOx’nin azaltılması konusu çimento sanayi için göreceli olarak yeni bir konudur.

14 / 56

Fırınlarda CO riski

Konsantrasyonların alt patlama sınırının altında kalmasını sağlamak için partiküllerin azaltılmasında elektrostatik çöktürücülerin/filtrelerin (ESF) kullanıldığı çimento (ve kireç) fırınlarında CO düzeylerinin kontrolü kritik öneme sahiptir. ESP’lerde CO seviyesi (normalde hacme göre % 0.5 oranında) arttığında ESF sistemi patlama riskini önlemek için kapanır. Bunun sonucunda partiküller kontrol edilmeden fırının içinden salınır.

CO oluşumu yanma sisteminin istikrarsız çalışmasından kaynaklanabilir. Bu katı yakıt yüklenirken olabilir, başka bir deyişle katı yakıt besleme sistemleri yakıtın brülöre kaçmasını önleyecek şekilde tasarlanmalıdır. Katı yakıtların nem içeriği bu açıdan kritik bir faktördür ve yakıt hazırlama ve besleme sistemlerinde takılma ve blokajları engellemek için dikkatli bir biçimde

kontrol edilmelidir.

15 / 56

Emisyonlar

Çimento sanayi ile ilgili emisyon sınırları genelde NOx, SO2 ve tozdan oluşan üç ana kirleticilere yöneliktir. Bazı ülkelerin metaller, HCI, HF, organik bileşikler ve PCDD/F için ek sınırları vardır.

16 / 56

İzleme Fırın sürecini kontrol etmek için aşağıdaki parametrelerin sürekli

ölçülmesi tavsiye edilir:

Basınç

Sıcaklık

O2 içeriği

Nox

CO

SOx (konsantrasyonu yüksek ise)

17 / 56

İzleme Emisyonları doğru bir şekilde niceleştirmek için aşağıdaki

parametrelerin sürekli olarak ölçülmesi tavsiye edilir

Hacimsel gaz debisi (Hesaplanabilir)

Nem (Hesaplanabilir)

Sıcaklık

Toz

O2 içeriği

NOx

CO

SOx (konsantrasyonu yüksek ise)

18 / 56

•Tesisteki çok sayıda bacadan atmosfere verilen toz (partikül madde) emisyonlarının azaltılması için bacalar, yüksek toz tutma verimine sahip en son sistem elektrostatik toz tutucu veya jet filtre (torba filtre sistemi) ile donatılmıştır. • Tesisteki 8 bacada elektrostatik toz tutucu ve 45 bacada jet filtre kullanılarak toz emisyonları teknolojik olarak en düşük seviyelere indirilmiştir. •Tesisteki en önemli emisyon kaynağı olan döner fırın bacalarında elektrostatik filtre çıkışlarına takılan sürekli toz ölçüm cihazları ile atmosfere verilen toz emisyonları sürekli olarak ölçülmekte ve kaydedilmektedir.

Örnek bir tesis

Klinker üretimi 1.400.000 Ton

Çimento öğütme 2.000.000 ton

Enerji tüketimi 190.000.000 kWh

Kömür tüketimi 270.000 ton

19 / 56

bacalar ve atmosfere verilen toz emisyonları

Baca adı Çap

(cm)

H

(m)

T

(C)

ÇıkışHızı

(m/sn)

Toz

(kg/saat)

Konkasör III jet filtre 90 18,0 9 8,8 0,14

Kalker pres I. Jet filtre 70 17,0 16 20,2 0,06

Kalker pres II. Jet filtre 56 * 87 15,0 26 8,7 0,05

Kalker pres III. jet filtre 55 * 75 5,1 15 14,5 0,2

Kalker pres IV. jet filtre 30 * 33 4,25 15 34,8 0,02

Farin silo üstü I. jet filtre 80 33,0 20 9,6 0,62

Farin silo üstü II. jet filtre 80 21,0 40 11,4 0,04

Homojen silo I. jet filtre 80 37,0 58 17,5 0,02

Homojen silo II. jet filtre 50 * 50 37,0 42 18,1 0,06

Farin dozaj jet filtre 75 24,0 38 14 0,07

Fırın II, K. nakil I. jet filtre 80 12,0 54 9,8 0,1

Klinker pres I. Jet filtre 60 9,5 54 17,2 0,12

Klinker pres II. Jet filtre 60 26,0 14 11,3 0,16

Klinker pres III. Jet filtre 30 6,2 41 21,7 0,03

Klinker pres IV. Jet filtre 20 * 30 11,9 36 12,9 0,04

20 / 56

Baca adı Çap

(cm)

H

(m)

T

(C)

ÇıkışHızı

(m/sn)

Toz

(kg/saat)

III. çimento değirmeni jet filtre 130 35,0 82 8,7 2,7

IV. çimento değirmeni II. jet filtre 80 6,0 25 16,2 0,08

IV. çimento değirmeni III. jet filtre 50 8,0 23 18,3 0,19

IV. çimento değirmeni IV. jet filtre 28 * 36 25,0 35 17,4 0,03

IV. çimento değirmeni VI. jet filtre 80 21,0 32 14,6 0,14

IV. çimento değirmeni VII.jet filtre 80 23,0 50 12,6 0,08

IV. çimento değirmeni XI. jet filtre 13 * 27 16,0 45 28,8 0,02

IV. çimento değirm. XII. Jet filtre 25 12,0 25 12,5 0,04

IV. çimento değirm. XIII. jet filtre 35 * 35 14,0 16 7,5 0,08

Yeni paketleme RO-4 jet filtre 45 13,0 22 7 0,04

Yeni paketleme RO-5 jet filtre 45 13,0 22 17 0,05

Yeni paketleme elevatör 1 jet filtre 80 33,0 23 13,3 0,1

Yeni paketleme elevatör 2 jet filtre 80 33,0 24 15 0,08

Yeni paketleme silo 1 jet filtre 70 55,0 48 17,9 0,15

Yeni paketleme silo 2 jet filtre 70 55,0 22 17,3 0,15

21 / 56

Baca adı Çap

(cm)

H

(m)

T

(C)

Çıkış Hızı

(m/sn)

Toz

(kg/saat)

Yeni paketleme I. Bunker jet filtre 90 35,0 22 9,5 0,12

Yeni paketleme II. bunker jet filtre 90 32,5 28 9,8 0,12

Yeni paketleme III. bunker jet filtre 90 32,5 22 8,4 0,25

Yeni paketleme IV. bunker jet filtre 50 31,0 24 11,1 0,1

Yeni paketleme V. bunker jet filtre 50 31,0 24 13 0,1

2 no'lu çimento değirmeni elektrofiltre 50 20,0 76 16,4 2,4

4 no'lu çimento değirmeni elektrofiltre 60 36,0 78 6,9 1,29

Fırın II, 1 no'lu (yukarı) elektrofiltre 200 75,4 110 11,6 1,84

Fırın II, 2 no'lu (aşağı) elektrofiltre 218 74,5 99 8,6 3,19

Fırın II, 3 no'lu (eski) elektrofiltre 300 70,0 98 6,7 3,41

Fırın II, Eleks elektrofiltre (soğutma eleksi) 300 30,0 265 16,5 1

Fırın I, Eleks elektrofiltre (giriş eleksi) 275 78,6 130 18,2 1,79

Fırın I, eleks altı jet filtre 23 * 29 8,0 22 6,1 0,01

Fırın I, Eleks elektrofiltre (soğutma eleksi) 300 33,3 190 9,4 0,56

Yeni dökme silo üstü jet filtre 45 * 56 48,0 36 20,1 0,13

Kömür değirmeni (Loesche) jet filtre 162 46,0 108 13,2 3,09

Yeni dökme silo içi jet filtre 80 9,5 33 8 0,07

Eski paketleme ek tesis jet filtre 90 18,0 23 7,8 0,02

Eski paketleme silo 1-2 jet filtre 80 15,4 26 9 0,08

Eski paketleme silo 3-4 jet filtre 90 14,2 28 3,2 0,06

Eski paketleme silo RO-3 jet filtre 90 14,2 24 7,2 0,12

Eski paketleme silo RO-4 jet filtre 90 14,2 23 7,1 0,06

Fırın I, kovalı bant filtre 32 * 40 6,0 45 24,9 0,13

22 / 56

NOx ve CO emisyonu olan bacalar

Baca Adı Baca Çapı

(cm)

Sıcaklık

(C)

Gaz çıkış

hızı

(m/sn)

H

(m)

NOx

(kg/saat)

CO

(kg/saat)

Fırın II,

1 No’lu(yukarı) elektrofiltre 200 110 11,6

75,4 33,28 73,47

Fırın II,

2 No’lu (aşağı) elektrofiltre 218 99 8,6

74,5 48,46 107,18

Fırın II,

3 No’lu (eski) elektrofiltre 300 98 6,7

70,0 49,9 129,61

Fırın I Eleks

Elektrofiltre (Giriş eleksi) 275 130 18,2

78,6 74,67 45,77

Kömür değirmeni

(Loesche) jet filtre 162 108 13,2 46,0 32,47 28,38

23 / 56

BATISÖKE

Fırın-1 Toz Ölçüm Cihazı (SICK OMD 41)

y = 67,15x - 300,22

R2 = 0,9514

0

200

400

600

800

1000

1200

0,0 4,0 8,0 12,0 16,0 20,0

Cihazda ölçülen değer (mA)

To

z k

on

san

tra

syo

nu

(mg

/Nm

3)

Sürekli toz ölçüm cihazı kalibrasyonu

24 / 56

Sürekli toz ölçüm cihazı kalibrasyonu

BATISÖKE

Fırın 2 Toz Ölçüm Cihazı (SICK OMD 41)

y = 24,586x - 102,09

R2 = 0,9749

0

25

50

75

100

125

150

0 2 4 6 8 10

Cihazda ölçülen değer (mA)

To

z k

on

san

trasy

on

u

(mg

/Nm

3)

25 / 56

26 / 56

27 / 56

28 / 56

29 / 56

30 / 56

31 / 56

32 / 56

33 / 56

34 / 56

35 / 56

36 / 56

37 / 56

38 / 56

39 / 56

40 / 56

41 / 56

42 / 56

43 / 56

44 / 56

45 / 56

46 / 56

47 / 56

2

1

3

6 7

8

9

10

11

4

5

Hazır Beton

1-Rampa

2- Agrega Bunkerleri

3- Agrega Tartı Bandı

4- Agrega Bandı

5- Çimento Silosu

6- Çimento Helozonu

7- Çimento Kantarı

8- Karıştırıcı

9- Su Tartı Kantarı

10- Boşaltma Suyu

11- Agrega Biriktirme Bantı

Hazır Beton Tesisi Akım Şeması