Kömür ve Doğaya Etkileri

KÖMÜR, mineral kısmı ve çok sayıda organik materyali içeren organik kısmı ile bir organik kayaç olarak tanımlanır.

Kömür, günümüz turbalıklarına benzer bataklık kökenlidir ve bataklık şartlarının değişmesine bağlı olarak buralarda biriken organik maddelerin "Kömürleşme" olarak tanımlanan olay sonucu değişime uğramasıyla oluşmuştur.

Kömürleşmenin birinci evresi, organik materyalin biyo-kimyasal bozunmasıdır ve ortamın bakterilerin yaşamasına elverişsiz derecede asidik oluşuna kadar sürer.

İkinci evre metamorfizmanın özellikleri, zamana bağlı olarak basınç ve sıcaklığın değişmesidir. Kömürün kalitesi uğradığı metamorfizma ile doğru orantılı olarak değişir.

Linyitten antrasite doğru oksijen ve hidrojen içeriğinin azalması, karbon içeriğinin ve alt ısı değerinin yükselmesi olarak gözlenir.

Kömürleşme

Kömürün Kimyasal Yapısı Bu konuda çeşitli çalışmalar yapılmaktadır bu

çalışmaların yapılış sebeplerinden birisi de alınan numuneler ne kadar iyi seçilirse seçilsin farklılık göstermesi ve kömürün turbadan antrasite doğru gelişiminde ana kimyasal özelliklerinin değişiklik göstermesidir.

Fakat kuramlar sonucu varılan nokta, kömürün temel yapısının üç boyutlu polimerik sisteme benzer, molekül ağırlığı 400 civarında olan ana parçaların oluşturduğu bir sistem ve bu sistemin boşluklarında düşük moleküler ağırlıklı materyalin bulunduğu şeklindedir.

Kömürün kimyasal yapısı, sıvılaştırma ve pyrolysis davranışları için önemli, gazlaştırma ve yanma olaylarının incelenmesinde önemsizdir.

Kömürün Yanması Kömürün yanma mekanizması kimyasal olarak

çok karmaşık bir olaydır. Ortam şartlarına bağlı olarak karmaşıklık daha da artar. Basit olarak kömürün ve katı yakıtların yanmasını sağlamak için, oksitleyici ortamın (hava) yakıtla tam temas etmesi gereklidir. Bütün yakıtın oksitlendiği böyle bir ortamı bütün elemanlar oksitlenmiş olarak C02 H20, NOx, S02 ve S03 halinde terkederler.

Kömürün enerji üretim amaçlı yakılmasında genel olarak üç sistem kullanılmaktadır.

Bunlar; Kömürün sabit yatakta yakılması, Kömürün askıda yakılması Kömürün akışkan yatakta yakılmasıdır.

Sabit Yatakta YakmaKömür sabit ya da hareketli bir ızgaranın üzerindedir ve hava düşük hızda aşağıdan yukarıya doğru kömürün içinden hareket eder. Kül ızgara altından alınır. Günümüzde bu sistemlerle ilgili birçok problem çözülmüştür ancak, hâlâ araştırma isteyen noktalar (yanma randımanının arttırılması, yakma hızı, kül toplanma ve kül aşındırmalarının önlenmesi) vardır.

Askıda Yakma (Pulverize Kömür Yakma)

Hemen hemen bütün termik santraller pulverize kömür kullanarak buhar üretimi için askıda yakma sistemine dayalı kazanlar kullanmaktadır .

Sistemin prensibi, kömürün 74 mikron altına öğütülüp hava ile kazana taşınması ve sıcak zonda asılı halde yanmasıdır.

Kazanın uygun dizaynı dolayısıyla kömür karakteristiklerinden fazla etkilenmeyişi, yüksek ısı açığa çıkarma, tam yanma ve düşük duman emisyonu özellikleri sistemin kullanımını cazip hale getirmiştir.

Pulverize kömür kazanın merkezinde yanar ve oluşan ısı (2700°F) süper ısıtıcılara hizmet eder, sıcak gazlar kazanın daha ileri safhasında yerleştirilmiş olan buhar tüpleri arasından geçer ve bunları ısıtır.

Gazlar daha sonra kazana beslenen su ve havayı ön ısıtmada kullanılır. Gazlar en sonunda kül tutuculardan ve bazı ünitelerde sıcak gaz kükürt-süzleştirme işleminden sonra atmosfere verilir.

Akışkan Yatakta Yakma (FBC) Akışkan yataklı kazanda, yatak kömür, kül, kireçtaşı

ve kumdan oluşmuştur. Kömür konsantrasyonu oldukça düşüktür. Askıda yakma sistemine nazaran düşük sıcaklıklarda

(1400-1700°F) çalışır. Nedeni de ortaya çıkan ısının % 60'ının yatak içindeki tüplere transferi dolayısıyla yüksek gaz sıcaklığına gerek olmamasıdır.

Yatakta açığa çıkan ısının % 35'i sıcak gazların su ısıtıcı ünitelerde kullanılmasından sonra % 5'i gazlarla atmosfere taşınır.

Sistemin avantajları;a) Gerekli yüzeyin azalmasına karşın yüksek ısı transferi, b) Düşük kömür hazırlama maliyeti, c) Yüksek ya da değişken kül içerikli kömürlerin kullanılabilmesi, d) Küçük kazan boyutlarıyla yüksek ısı üretim hızı,

e) Düşük sıcaklıktan dolayı azaltılmış koroz-yon, erozyon ve sıvanma, f) NO gazlarının üretiminde azalma, g) Temizlenmiş baca gazlarının gaz türbininden geçirilme olasılığıdır.

Ülkemiz kömürlerinin genç olmasından dolayı kalorilerinin çok düşük olduğu bilinmektedir. Kömürlerimizin %80'e yakını düşük kalori değerlidir. Kükürt ve kül oranları ise hayli yüksektir. Bu tip kömürler; yanma esnasında macunumsu bir hal almaları nedeni ile çevre kirliliğini önlemek için geliştirilen "Akışkan Yatak" teknolojisine uygun değildir

1.000 MW gücünde bir kömür santrali bir yılda 2.5 milyon ton kömür tüketerek doğaya:

o CO2 gazı 6.000.000 ton!o SO2 gazı 120.000 ton!o NOx gazları 25.000 ton!o Atık kül 600.000 ton!o Civa, kadmiyum, kurşun antimuan gibi toksik

ağır metalleri salmaktadır.

ÇEVRE KİRLENMESİ Kömürün kullanımı sonucu atmosfere katılan kirletici

elemanlar, ince toz, kükürt oksitler, azot oksitler, karbon dioksit, hidrokarbonlar ve aldehitler olarak özetlenebilir. Bu elemanların doğal dengeyi ve çevreyi etkilemesi ise asit yağmuru ve atmosferdeki CO2 artışı gibi iki noktada önem kazanmaktadır.

Asit yağmuru, pH 5,6'dan az olan yağmur olarak tanımlanmakta ve buna neden olarak da SO ve Nox gazlarının H2S04ve HNO3 oluşturması gösterilmektedir. Her ne kadar bu gazların sülfat ve nitrat trasformasyonu kesinlikle açıklanmamış olsa da bir takım açıklamalar mevcuttur.

NO 'in HNO3 (nitrik asit) dönüşümü de çok karmaşıktır ve ozonun varlığında birbirini takip eden çeşitli safhalardan sonra NO N03'e dönüşür.

Sülfat ve nitrat parçacıkları üzerinde yoğunlaşan su buharı zamanla su damlacıklarını oluşturur.

Damlacık içinde eriyen sülfat ve nitratlar kimyasal değişime maruz kalır ve damlaların yağmur olarak yeryüzüne ulaşmasıyla asit yağmuru gerçekleşir.

Azot gazlarının zehirli olması, diğer kirleticiler ile fotokimyasal reaksiyonlara girerek oluşturduğu bileşiklerin insan sağlığı ve doğayı olumsuz yönde etkilemesi diğer bir çevre problemidir.

C02 Güneş’ ten gelen kısa dalga ışınların Dünya’ ya ulaşmasını engellemez fakat yeryüzünden yansıtılan kızılötesi ışınları absorbe ederek yeryüzüne yeniden yansıtırlar.

Böylece C02 artışı kızılötesi ışınların daha çoğunun geri dönmesi ve dünyanın ısınması demektir.

C02 emisyonu böyie devam ederse önümüzdeki yüzyıl içinde dünyadaki C02 miktarı ikiye katlanacak ve sonuçta yüzey sıcaklığında 3° + 15 °C artış kutuplara daha yakın olmak üzere gerçekleşecektir.

Dünya’ da belli başlı kömür üreticisi ülkelerde görülen yer altı kömürü yangınları gezegenimizin ve üzerinde yaşayanların sağlığı için çok az kimsenin farkında olduğu büyük bir tehdit olarak değerlendirmektedir.

Uzmanlar, başta Çin, Endonezya, Hindistan ve ABD olmak üzere birçok ülkede süren yer altı kömür yangınlarından yalnızca Çin'dekilerin bile bile yılda 200 milyon ton kömür tükettiğini vurgulamaktadır.

Terk edilmiş madenlerde yığılı kömür atıkları ya da henüz kazanılmamış, yüzeye yakın kömür damarları, tarla açmak için orman ya da çalı yakılması gibi nedenlerle ateş almaktadır

Bir kez tutuştuktan sonra kömür yangınları on yıllar, hatta yüz yıllar boyu süre gelmekte ve atmosfere yoğun miktarda sera gazı ve is parçacıkları salınımına yol açmaktadır.

Yangınların etkileri yalnızca atmosfere değildir. Yangınlarda ortaya çıkan arsenik, cıva ve

selenyum gibi toksit elementler yer altı sularına akarsulara ve toprağa sızarak kirlenmeye de yol açar.

Kömürün yanması sonucu doğaya birçok zarar verilmektedir. Bu zararları kategorilere ayıracak olursak aşağıdaki başlıkları söylemek mümkün olur.

Hava kirliliği Su kirliliği Toprak kirliliği

Hava kirliliği Hava kirliliği: katı sıvı ve gaz şeklindeki yabancı

maddelerin insan sağlığına canlı hayatına ve ekolojik dengeye zarar verecek miktarda atmosferde bulunmasıdır.

Hava kirliliği etkenlerinin çoğunlukla fosil yakıtlar olduğu bilinmektedir. bu yakıtların yanması sonucu; kükürt dioksit, karbon dioksit, karbon monoksit, azot monoksit, azot dioksit ve kurşun gibi kirleticiler atmosfere salınır.

Bu kirleticiler sera etkisi ve asit yağmurlarına neden olmakla birlikte insan sağlığını da doğrudan etkilemektedir.

Örneğin; kirli havanın solunması akciğerlerin iç yüzeyini etkileyerek alerjik astım, bronşit vb. hastalıklara yol açabilir.

Kükürt ve azot oksitler gözün saydam tabakasında tahrişe neden olabilir.

Su kirliliği Su kirliliğine etkisini kısaca açıklayacak olursak; havaya

karışan kirleticiler değişik yollarla sulara taşınarak bunları da kirletirler.

Havanın içinde bulunan kül, çinko oksit, toz gibi tanecikler havadan çok ağır olduklarından aşağıya doğru inip suya ve karaya ulaşırlar.

Ayrıca çeşitli kaynaklardan sulara karışan azot ve fosfor bileşikleri su bitkilerinin ve bazı alg türlerinin kontrolsüz çoğalmasına neden olur.

Bu olay sonucunda (ötrofikasyon) sonucunda sular yeşil ve bulanık bir hal alır. kıyılarda algler birikir, oksijen oranı ve suda yaşayan diğer canlıların oranı azalır, koku oluşur sular içilmez duruma gelir.

Toprak kirliliği Havayı ve suyu kirleten maddeler toprağın

kirlenmesine de etki eder. Kükürt dioksit oranı yüksek olan bir atmosfer

tabakasından geçen yağmur damlacıkları asit yağışları halinde toprağa gelir. Toprak içine giren bu sular ağaç köklerini bitkisel ve hayvansal toprak canlılarını zarara uğratır.

Toprakta gerçekleşen kimyasal reaksiyonları etkiler ve yer altı sularına karışarak bu suları içemez hale getirir.

Kaynaklar Orta öğretim 9.sınıf biyoloji ders kitabı http://www.msxlabs.org/forum/soru-cevap/

220682-komur-dogayi-nasil-etkiler.html#ixzz1iD8y4Axy

http://www.nukte.org/komurenerjisi

Nalan BAĞCI 2320443/A 2.Öğretim