Kok Gazı Hatlarında Sürekli Oksijen Ölçümü

Demir-çelik fabrikalarında yaygın olarak kullanılan bir proses olan kok gazı üretimi, bir diğer adıyla kömür karbonizasyonu oksijensiz yanma ile gazlaştırma uygulamasıdır.

Yüksek sıcaklıkta kompleks kömür molekülleri, oksijensiz ve kapalı bir ortamda 1100 °C ısıya maruz bırakılır ve parçalanır. Bu parçalanma esnasında maruz kaldığı ısı seviyesine göre sırasıyla CO₂ (Karbondioksit), CH₄ (Metan), CO (Karbonmonoksit), yüksek miktarda H₂ (Hidrojen), C₂H₆  (Etan) ve C₂H₄ (Etilen)  gazları oluşmaktadır.

Oluşan bu gazlar hatlarda prosese taşınarak ergitme işlemlerinde yakıt olarak kullanılmaktadır.

Yanıcı patlayıcı bir gaz olan kok gazının taşındığı hatlarda, teknik ve proses emniyeti nedeniyle O₂ (Oksijen) kontrol altında tutulmalıdır. Bu kontrol sürekli izleme sistemleriyle yapılmalı ve O₂ tehlike düzeylerine yaklaştığında sisteme müdahale edilerek, kok hatlarına CO₂ veya N₂ (azot) gibi inert gazlar ile müdahale edilmelidir.  

Bu noktada yapılacak olan O₂ ölçümü için kullanılacak ekipmanlar, zorlu bir prosesle karşı karşıya kalmakla birlikte, yanıcı patlayıcı bir gaz ortamı (ATEX Zone 1) içerisinde çalışmaktadır.

Proses içerisinde yüksek oranda yanıcı patlayıcı gazların varlığı dışında, türbülanslı gaz akışı ve ölçümü daha da zorlaştıran yapışkan katran mevcuttur. Bu katran standart ekstraktif (gazı ölçüm noktasından pompa ile dışarı çekerek örnekleyen) sistemler için ciddi uygulama zorlukları yaratmakla birlikte, sürekli bakım ihtiyacı gerektirmektedir. Ayrıca bu sistemlerde numunenin bir hat ile taşınması ve analizöre girmeden önce şartlandırılması nedeniyle ölçümün tepki süreleri uzun olacaktır. Bu durum sistemin güvenliğinde süre kaynaklı açıklara sebebiyet vermektedir.

Genel olarak oksijeni in-situ (yerinde ölçüm) yöntemleriyle ölçebileceğimiz zirkonyum oksit ve laser (TDLAS) ölçüm teknolojileri mevcuttur. Zirkonyum oksit sensörler, temelinde prosesteki oksijenin, yüksek sıcaklıkta ısıtılmış ZrO₂ malzemenin üzerinde iyonlarına ayrışması esasına dayanır.  Ancak proses gazı içerisindeki yüksek hidrokarbonların ısıtılmış sensör üzerinde reaksiyona girmesinden dolayı bu uygulama için uygun değildir.

Kok gazı içerisinde O₂ ölçümünde TDLAS metodu güvenilir, hassas ölçümle birlikte düşük bakım gereksinimi sayesinde kullanıcı dostu olmaktadır. TDLAS (ayarlanabilir diyot lazer absorbsiyon spektroskopisi) metodu karşılıklı yerleştiren alıcı optik ve dedektör arasındaki lazer ışığın, proses içerisindeki O₂ molekülleri tarafından emilmesi temeline dayanır. Emilim sonrası azalan ışık yoğunluğu dedektör tarafından algılanır ve Beer-Lambert yasası gereği konsantrasyon hesabı yapılır.

Yerleştirilen lazer başlıklarının proses gazından etkilenmemesi ve optiklerinin temiz kalması için sürekli olarak saf azot gazı ile geri üfleme yapılmalıdır.

Bu uygulama için portföyümüzde yer alan Siemens SITRANS SL TDLAS lazer analizörü yaygın şekilde kullanılmaktadır. Analizörün ölçüm, aralığı 0-100% skalasında istenen ölçüm aralığına ayarlanabilmektedir.

Analizör prosese gönderilen her ışığa karşılık, bir ışığı da analizör içerisinde yer alan referans hücreye göndermektedir. Bu durum yapılan her anlık ölçümün, doğrulamasının yapılmasını ve kalibrasyon işlemine gerek kalmamasını sağlamaktadır. 

Analizör azot purge flanşıyla birlikte tedarik edilir ve hem sensör hem de proses tarafına sürekli purge yapılmaktadır.

Analizör üzerinde ekran mevcuttur. Ekran üzerinden değerler görüntülenebilir.  Tüm ayarlar için analizöre el terminali bir klavye ile bağlantı sağlanır ve tüm ayarları yapılabilir.

Dış ortam meteorolojik koşullarına uygun şekilde (IP65) tasarlanmış olan SITRANS SL, ATEX Zone 1 uyumluluğuyla sayesinde yanıcı patlayıcı ortamlarda çalışmaya uygun şekilde üretilmiştir.

Set Teknik Emniyet ve Çevre Teknolojileri A.Ş. olarak; Gaz Algılama Sistemleri, Proses Gaz Analiz Sistemleri, Sürekli Emisyon Ölçüm Sistemleri, Endüstriyel İş Güvenliği Ekipmanları ve Yanma Teknolojileri konularında, 2004 yılından bu yana her geçen gün geliştirerek bugüne taşıdığımız satış ve teknik destek tecrübemiz ve tamamı Türkiye ve Avrupa normlarına uyumlu ürünlerimiz ile mühendislik çözümleri sunmaktayız.