Yer Altı Kömür Gazlaştırmada En İyi Uygulamalar

Yer altı kömür gazlaştırma (UCG), kömürü yerinde gaz halinde bir ürüne dönüştürme işlemidir. Genellikle sentetik gaz veya syngas (synthesis gas / syngas) olarak adlandırılır. İşlem, yüzey gazlaştırıcılarda meydana gelen aynı kimyasal reaksiyonlar yoluyla gerçekleşir. Gazlaştırma, hidrokarbonları yüksek basınç ve sıcaklıklarda bir sentetik gaza (sentez gazı) dönüştürür ve birçok ürün (elektrik gücü, kimyasal hammadde, sıvı yakıtlar, hidrojen, sentetik gaz) oluşturmak için kullanılabilir. Gazlaştırma, özellikle kükürt, azot oksitleri ve cıva emisyonları açısından kirlilik kontrolü için sayısız olanak sağlar.

UCG, birçok farklı jeolojik ortamda işletilemeyen derin ve/veya ince damarlı kömürlerin gazlaştırarak, ekonomiye kazandırılmasını sağlar. Bu yöntemle ABD'de geri kazanılabilir kömür rezervlerinde % 300-400'lük bir artış mümkün görülmektedir. Hindistan ve Çin dahil olmak üzere hızlı ekonomik genişleme yaşayan, gelişmekte olan ülkeler için UCG de özellikle zorlayıcı bir teknoloji olabilir. UCG, birçok ülkede birçok farklı deneysel testler ile denenmiştir. ABD, 1975 ve 1996 yılları arasında bitümlü ve alt bitümlü kömürler yanında linyit kömürlerini de test ederek 30'dan fazla pilot tesis gerçekleştirmiştir. Eski Sovyetler Birliği, UCG saha denemelerini 50 yılı aşkın bir süre sürdürmüştür. Angren'de (Özbekistan) 47 yıldan sonra bugün hala faaliyette olan bir elektrik santrali de dahil olmak üzere çeşitli ticari projeler hayata geçirilmiştir. 1991 yılından bu yana Çin, en az 16 test yürütmüş olup, kimyasal ve gübre hammaddeleri için birkaç ticari UCG projesine sahiptir. 2000 yılında Avustralya, kontrollü bir kapatma ve kontrollü yeniden başlatma öncesinde 3 yıl boyunca sentetik gaz üreten büyük bir pilot tesis (Chinchilla) oluşturmuştur. Halihazırda; ABD, Kanada, Güney Afrika, Hindistan, Avustralya, Yeni Zelanda ve Çin'de enerji, sıvı yakıt ve sentetik doğal gaz üretmek için çok sayıda ticari proje geliştirilme aşamasındadır. Kontrollü Geri Çekme Enjeksiyon Noktası (CRIP) süreci ve Ergo Exergy'nin tescilli UCG süreci dahil olmak üzere UCG reaksiyonlarını başlatmak ve kontrol etmek için çeşitli prosesler bulunmaktadır.

Bu ateşleme süreçleri, yüzeyde üretilen sentetik gaza bileşimsel olarak benzeyen bir sentez gazı (syngas) akışı yaratır. Bu gaz, bir dizi faktöre bağlı olarak daha yüksek CO ve hidrojen ürünlerine sahip

2 olabilir. Bunlar arasında, UCG reaktörüne optimum oranın üzerinde su akışı ve su-gaz geçişinin kül katalizi bulunur. Yerinde dönüşümün doğası nedeniyle, UCG sentez gazının (syngas), geleneksel gaza göre; sülfür, katran, partikül ve cıva içeriği daha düşüktür. Ayrıca diğer bir özelliği de çok düşük kül içeriğine sahip olmasıdır.

Diğer bileşenler benzerdir ve geleneksel gaz işleme ve temizleme yoluyla yönetilebilir. UCG'nin ekonomisi son derece umut vericidir. UCG tesislerinin sermaye giderleri, bir gazlaştırıcı satın alınması gerekmediğinden yüzey gazlaştırıcılarla beslenen eşdeğer tesisten önemli ölçüde daha az görünmektedir. Benzer şekilde, kömür madenciliği, kömür nakliyesi ve önemli ölçüde azaltılmış kül yönetim tesislerinin olmaması nedeniyle işletme giderlerinin çok daha düşük olması olasıdır. Önemli bir çevresel izleme programı ve ek salınım tesisleri gerektiren konfigürasyonlar için bile, UCG tesisleri birçok ekonomik avantajı içinde barındırır. UCG, operasyonlar en iyi şekilde yönetilmezse, yer altı suyu kirliliği ve yüzey çökmesi gibi iki çevresel tehlike yaratma potansiyeline sahiptir.

Bu tehlikelerin her ikisi de dikkatli saha seçimi ve operasyonlar için en iyi yönetim uygulamalarının benimsenmesi yoluyla önlenebilir. ABD'deki Hoe Creek'te, birkaç UCG pilot tesiste, yanlış alan seçimi ve reaktörün aşırı basıncı bazı problemlere neden olmuştur. Burada benzer, uçucu organik karbonlar ve diğer kirletici maddeler bölgedeki tatlı su akiferlerine sürüklenmiştir. Buna karşılık, Avustralya, Chinchilla'daki pilot tesiste, UCG'yi herhangi bir tehlike yaratmadan çalıştırmanın mümkün olduğu kanıtlanmıştır. UCG konumlandırması ve operasyonlarında yer alan bileşen risklerini belirlemek ve proaktif olarak ele almak için açık bir risk yönetimi çerçevesi (örneğin; risk temelli karar verme gibi) ortaya konmalıdır.

UCG için çevresel risk değerlendirmesi, yanma işlemi sırasında ve sonrasında elde edilen yüksek boşluk sıcaklıkları, dik termal gradyanlar ve stres alanları dahil olmak üzere karmaşık bir dizi değişen koşulun dikkate alınmasını gerektiren özelliklere sahiptir. Sahanın stratigrafisi, yapısı ve hidrojeolojisi bağlamında, risk modelleri, boşluk gelişimi ve çökmesinden kaynaklanan geçirgenlik değişiklikleri dikkate alınmalıdır. Ayrıca kaldırma kuvveti, termal ve mekanik kuvvetlerdeki değişikliklerin organik ve inorganik kirletici maddelerin taşınması üzerindeki etkileri de mutlaka değerlendirmelidir. Operasyonel değişkenler (örneğin; sıcaklık, besleme gazı bileşimi) ayrıca üretilen kirleticilerin miktarını ve doğasını ve yer altı suyu akış yönlerini de etkiler. Ayrıca, boşluğun CO tutumu için daha sonra kullanılması, yan

2 ürünlerin hareketliliğini etkileyecek ve riski değiştirecektir. CO

2 emisyonlarını yönetme zorluğu, UCG'yi karbon yakalama ve ayırma (CCS) ile eşleştirme yolunda güçlü bir dürtü oluşturur. Yüzeydeki UCG akımlarının bileşimi ve çıkış basınçları, yüzey gazlaştırıcılardan gelenlerle birlikte değerlendirilmelidir. Buna bağlı olarak, ön yanma ayırma maliyetleri ve metodolojileri doğrudan karşılaştırılabilir (örneğin; 25 $/ton CO 'de Selexol).

2

Konvansiyonel yanma sonrası oksi-ateşleme seçenekleri, UCG yüzey uygulamalarında denenebilir. Ek olarak, geleneksel jeolojik karbon depolama (GCS) seçeneklerinin UCG fırsatlarıyla yakın mekansal çakışması, operatörlerin UCG ve GCS projelerinin, CO depolama olasılığının yüksek olduğu bir bölgede çok

2 daha verimli olabileceğini göstermektedir. Ayrıca, yüzey altı reaktöründe konsantre CO akımlarının bir miktarının depo

2 lanması olasılığı da vardır. Bunun pek çok çekici özelliği varmış gibi görünse de, çevresel riskler ve bu şekilde depolanan CO 'nin kaderi konusunda bilimsel belirsizlik devam etmekte

2 dir. Bu nedenle, UCG projeleri birçok açıdan ticari olarak hazır görünse de, bazı önemli bilimsel ve teknik belirsizlikler içerdiği söylenebilir. Ancak araştırmalar, kısa sürede bu olumsuzlukların giderilebileceği yönünde umut vermektedir.

Dr. İlker Şengüler, Kıdemli Saha Jeoloğu, UMREK QP, YILMADEN Holding tarafından yazarlara ait “Best Practices in Underground Coal Gasification”den derlenmiştir.