COAL COMBUSTION UNDER AGITATED CONDITIONS

Abstract

Doktora tezi KÖMÜRÜN KARIŞTIRMALI ŞARTLARDA YAKILMASI Neslihan DURANAY Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı 2000, Sayfa: 116 Türk linyitlerinin en son durumunu gösteren raporlara göre, ülkemizde 8.3 milyar ton linyit rezervi bulunmaktadır. Taşkömür rezervi ile birlikte petrol ve doğal gaz rezervlerinin de sınırlı olması ülkemiz enerji kaynakları içerisinde linyitin önemini açıkça belirtmektedir. Yurdumuzun çeşitli yörelerine dağılmış bulunan linyit yataklarının büyük bölümü ısıl değeri düşük nem ve kül oranı yüksek kömürlerden oluşmaktadır. Bu durumun özellikle ısınma amaçlı linyit tüketiminin düşmesine neden olduğu belirtilmektedir. Düşük kaliteli kömürlerin değerlendirilmesi için çalışmalar sürdürülmektedir. Kömür yanması üzerine yapılan çalışmalar, pulverize yakıt, akışkan yatak yakma, kömür su karışımları ve çeşitli şartlarda hazırlanmış charlar üzerinde yoğunlaşmıştır. Bununla birlikte elle tutulur büyüklükteki kömür tanelerinin yanmasını kontrol eden faktörler ve yanma hızını belirleyen modellerin ortaya konulması üzerine çok az çalışma vardır. Ayrıca kanştırmalı ortamda büyük kömür tanelerinin reaktivitesini belirlemek üzere yapılan çalışmalara son zamanlarda rastlanmıştır.IV Bu çalışmanın esas amacı, daha önceden geliştirilmiş olan döner başlıklı bir yakıcıda kömür tanelerinin yanması sırasında davranışlarını incelemek amacıyla geliştirilmiş laboratuvar deney düzeneğinde, yüksek kül içerikli Türkiye linyitlerinin yakılması ve özellikle char yanması esnasında sistemin oluşturduğu karıştırmanın etkisiyle külün uzaklaştırılmasının yanma süresi ve hızına etkisinin incelenmesidir. Kömür sabit yatakta ve sığ akışkan yatakta yakıldığında oluşan kül oksijenin tane yüzeyine ulaşmasına ilave bir direnç göstermektedir. Çalışılan yakma sistemi ile özellikle char yanması esnasında oluşan kül sürekli olarak tane etrafından uzaklaştırılmıştır. Sunulan çalışmada kül oranlan %1.81'den %15.22'ye kadar değişen Soma, Çan, Göynük, Seyitömer, Çayırhan, Yatağan, Kangal ve Afşin-Elbistan linyitlerinin 0.5g, lg, 2.5g ve 5g ortalama ağırlığındaki tek taneleri, önceden ısıtılmış boru fırın içine yerleştirilmiş bir döner sepet içinde yakıldı. Kömürlerin yanmaları esnasında uçucu madde ve char yanma süreleri ve hızlarına, sepet hızı, tane büyüklüğü, sıcaklık, hava hızı, oksijen konsantrasyonu ve kömür cinsinin etkisi araştırıldı. İşlem parametrelerinin etkisi üzerine yapılan çalışmalar, proximate ve ultimate analiz verilerinden yaralanılarak çalışılan linyitler içerisinde ortalama değerlere sahip olan Çan linyiti ile gerçekleştirildi. Kömür yakma sistemlerinin dizaynı yapılırken uçucu madde ve karbon yanma hızları ve sürelerine ihtiyaç duyulur. Çünkü belirtilen bu yanma basamaklarının hızı ve süreleri işlem tarzına bağlı olarak, aletin tipiyle değişir. Bir retort içerisinde kömürün kalma süresi, kül uzaklaştırılmadan önce tamamen yanmaya yetecek kadar uzun olmalıdır. Yüksek doğrulukta tahmin edilen kalma süresi kurulacak yakma sisteminin kapasitesini belirlemede önemli bir adımdır. Bundan dolayı bu çalışmada deneysel olarak tespit edilen uçucu madde yanma süreleri, kömürün pirolizi için geliştirilmiş olan aktivasyon enerjileri dağılım modeliyle hesaplanan uçucu madde ayrılma süreleri ile kıyaslandı. Ayrıca char yanma süreleri ve hızları da çifte direnç teorisinden yararlanılarak hesaplanan değerlerle karşılaştırıldı.V Çalışmanın sonucunda, uçucu madde yanması sırasında uygulanan karıştırmanın özellikle büyük tanelerin uçucu madde yanma sürelerinde azalmaya ve hızlarında artmaya neden olduğu ve böyle bir sistemde uçucu madde ayrılmasının termal parçalanma şeklinde olduğu belirlenmiştir. Karbon yanması periyodunda uygulanan karıştırma oluşan külün uzaklaşmasına neden olduğundan, sepet hızı arttıkça char tanesinin daha hızlı ve kısa sürede yandığı izlenmiştir. Bütün işlem parametreleri için incelendiğinde char yanmasının birleşik kontrol mekanizması ile yürüdüğü tespit edilmiştir. Kömür cinsinin uçucu madde ve char yanması üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. İncelenen linyitlerden uçucu madde oranı yüksek olan kömürlerin daha hızlı yandıkları tespit edilmiştir. Bu periyotta aşınmadan etkilenen kömürlerin uçucu maddelerinin beklenenden daha kısa sürede ve daha hızlı yandığı belirlenmiştir. Karbon yanması periyodunda ise, uçucu madde oranı yüksek olan kömürlerin ve yakma sistemine uygulanan karıştırmadan etkilenen kömürlerin daha hızlı yandığı sonucuna varılmıştır. Uçucu madde yanması esnasında yapılan gaz analizleri sonucunda, CO ve CO2 emisyonlarının C içeriği yüksek kömürlerde daha fazla olduğu ve NOx oluşumunun uçucu madde içeriğine bağlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca NOx oluşumunun termal ve yakıttan ileri gelen NOx oluşumu mekanizmalarıyla açıklanabileceği görülmüştür.