ORHANELİ LİNYİT KÖMÜRÜNÜN ve ODUN PARÇALARININ DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA YAKILMASI- 750 kw PİLOT UYGULAMA

Transkript

1 ORHANELİ LİNYİT KÖMÜRÜNÜN ve ODUN PARÇALARININ DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA YAKILMASI- 750 kw PİLOT UYGULAMA Aysel T. ATIMTAY a*, Hayati OLGUN b, Ufuk KAYAHAN b, Alper ÜNLÜ b, Berrin ENGİN b, Murat VAROL a, Merve ÇÖMLEKÇİOĞLU a, Burak KAMALI a, Hüsnü ATAKÜL c, Gerçek BARDAKÇIOĞLU d a* ODTÜ Çevre Müh. Böl., Ankara (aatimtay@metu.edu.tr) b* TÜBİTAK-Marmara Araştırma Merkezi, Gebze, Kocaeli (hayati.olgun@tubitak.gov.tr) Özet Türkiye birincil enerji temini yönünden dışa bağımlı bir ülkedir yılında toplam enerji talebinin yaklaşık %73 ü ithalatla karşılanmıştır. Enerji üretiminin yavaş, talebin ise hızlı artması sonucunda enerji ithalat miktarı da artmaktadır. Türkiye nin enerji politikaları belirlenirken artan talebin daha çok yerli kaynaklardan elde edilmesi büyük önem taşımaktadır. Aynı zamanda üretilen enerjinin temiz enerji olması da çevre kirliliğini azaltma ve önleme politikalarının başında gelmektedir. Projenin amacı, ülkemizdeki ulusal kaynaklarımızı enerji üretiminde daha fazla kullanabilmek amacı ile düşük ısıl değerli linyit kömürlerimizi biyokütle ile beraber yakarak kısa ve orta vadede bu kaynaklardan temiz enerji üretiminin artmasını sağlamaktır. Bu amaçla ülkemizde yerleşmesi arzu edilen Dolaşımlı Akışkan Yatak (DAY) teknolojisi ile çalışan bir yakıcı ve Kazan sistemi kurulmuş (40 cmx40 cm, 12 m yükseklik), bu sistemde yakma ve buhar üretimi çalışmaları yapılmıştır. Sistemin gücü 750 kw termiktir ve ülkemizdeki ilk pilot DAY sistemidir. 24 barda buhar üretmektedir. Bu tebliğde DAY sisteminde yakılan Orhaneli linyit kömürü ile atık odun parçalarının yakma deneyleri sonuçları verilmiş, yanma verimleri ve emisyon ölçümleri rapor edilmiş, emisyonların kullanılan fazla hava katsayısı ile nasıl değiştiği ve hangi Ca/S oranının kabul edilebilir SO 2 emisyonunu sağladığı gösterilmiştir.

2 1. Giriş Proje çerçevesinde TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi Gebze Yerleşkesinde kurulan pilot ölçekteki dolaşımlı akışkan yatak yakma (Pilot DAY) sistemi ülkemizde bu ölçekte kurulmuş ilk pilot dolaşımlı akışkan yataklı yakma ve buhar üretim sistemidir. Sistemin performansını incelemek amacıyla, proje çerçevesinde kullanılması kararlaştırılmış olan kömür ve biyokütle numuneleri yakılarak deneyler yapılmıştır. Bu deneyler boyunca, sistemin çeşitli alt ünitelerinin (yanma odası/reaktör, siklonlar, torba filtreler, pompalar, fanlar, yakıt besleme sistemleri, kül çekme sistemi, kontrol sistemi, v.s gibi) çalışması, sistemin ön ısınması, sistemde yatışkın yanma koşullarının oluşması ve sürdürülebilirliği, dolaşımlı akışkan yatak içinde ve sistemin çeşitli bölgelerindeki sıcaklık ve basınç dağılımları, katı kütlenin sistem içinde sirkülâsyonu, çeşitli emisyonlar, üretilen buhar miktarı ve özellikleri v.s gibi sistemin performansını yansıtan çeşitli operasyonel ve mekaniksel konular incelenmiş, sistemin gerekli yerlerinde düzeltmeler yapılmış, tüm sistemin entegre olarak çalıştırılması konusunda çok önemli bir birikim ve know-how sağlanmıştır. 2. Pilot DAY Yakma Sistemi Kısa Tanıtımı Proje çerçevesinde 700 kw ısıl (termal) kapasitede bir dolaşımlı akışkan (DAY) yatak yakma ve buhar üretme sistemi kurulmuştur. Sistemin buhar üretme kapasitesi 800 kg/saat (24 bar, 260 o C) tir. DAY sistemi başlıca şu ana ünitelerden oluşmaktadır: 1.Yakıt ve kireçtaşı besleme ünitesi, 2.Dolaşımlı akışkan yatak (DAY), 3.Kabarcıklı akışkan yatak (KAY), 4.Siklonlar, 5.Kazan ünitesi, 6.Hava besleme ve çekiş fanları, 7.Kül boşaltma ünitesi, 8.Kontrol ünitesi, 9.Emisyon ölçüm ünitesi, 10.Torbalı Filtre, 11.Yardımcı üniteler. 1. Yakıt ve kireçtaşı besleme ünitesi. Bu ünitede kömür, biyokütle ve kireçtaşı beslemek için kullanılan toplam 3 adet silo bulunmaktadır. Kömür ve biyokütle siloları 3,6 m 3 kireçtaşı silosu ise 0,75 m 3 kapasitededir. Silolar 304 kalite paslanmaz çelikten yapılmıştır. Yakıt silolarının alt bölgesinde, yakıtın akışını kolaylaştırmak için kullanılan, mekanik karıştırıcılar yerleştirilmiştir. Bu siloların hemen altında sonsuz vida şeklinde yapılmış yakıt besleme hatları bulunmaktadır. Yakıt ve kireçtaşı, silolardan vidalı besleyicilere akmakta ve buradan yatağa beslenmektedir. Vidalı besleyiciler, devri

3 değişebilen elektrik motorları tarafından tahrik edilmektedir. Bu motorların devri değiştirilerek vida hızı ve dolayısıyla yakıt/kireçtaşı besleme debisi ayarlanmaktadır. Her deneyden önce kullanılan yakıt için vidalı besleyiciler kalibre edilmekte ve besleme grafikleri türetilmektedir. Tıkanmaları önlemek amacıyla, gerektiğinde basınçlı hava göndermek için vidalı besleyiciler üzerinde hava girişleri bulunmaktadır. 2. Dolaşımlı Akışkan Yatak (DAY). Yakıtın yakıldığı reaktör bölümüdür. DAY 0,4x0,4 m kesit alanına ve dağıtıcıdan itibaren toplam 12 m yüksekliğe sahiptir ve 321 kalite paslanmaz çelik malzemeden imal edilmiştir. İşletme kolaylığı açısından modüller şekilde yapılmıştır ve toplam 9 modülden oluşmaktadır. Yatak 150 mm kalınlığında 1200 C a dayanıklı refrakter bir malzemeyle kaplanmıştır. DAY ın en üstteki 4.2 m lık bölümü evaporatör duvarlarından oluşmaktadır. DAY içinde dağıtıcıdan itibaren 335, 936, 2840, 4145, 5650, 8760 ve mm yüksekliklerde 7 noktada sıcaklık ve basınç ölçüm girişleri bulunmaktadır. Yine dağıtıcıdan itibaren 1375, 3210 ve 5370 mm yüksekliklerde ikincil hava girişleri bulunmaktadır. Reaktörün en altında nozul tipi bir dağıtıcı bulunmaktadır. Dağıtıcının altında ise hava giriş odası (windbox) bulunmaktadır. Birincil hava, önce hava giriş odasına oradan da dağıtıcı vasıtasıyla reaktöre beslenmektedir 3. Kabarcıklı Akışkan Yatak (KAY). Sistemde DAY ın yanı sıra 310 kalite paslanmaz çelikten yapılmış bir kabarcıklı akışkan yatak bulunmaktadır. KAY rektörü siklonda toplanan katı karışımını (yanmamış karbon + kül + yatak malzemesi) bir iniş borusu ve vidalı besleyici yardımıyla birinci bölmeye beslenmekte ve burada yanmamış karbonlar tekrar yakılarak yanma verimi arttırılmaktadır. Yanmadan geriye kalan katı kütle akışkan yatağın ikinci kamarasına, oradan da DAY reaktörüne geri beslenmektedir. KAY da ısı değiştirici (Su Ön Isıtıcı) boruları bulunmaktadır. KAY reaktörü hem ısı geri kazanım ünitesi hem de katı kütleyi DAY a geri beslemek için bir kutucuk (loop seal) gibi kullanılmaktadır. 4. Siklon. DAY ın hemen sonrasında birincil siklon olarak isimlendirilen bir siklon yer almaktadır. Siklonda tutulan katı kütle bir iniş borusu ve vidalı taşıtıcı vasıtasıyla KAY a gönderilmektedir. 5. Kazan hattı, Kazan ve Buhar Domu. Birincil siklondan çıkan yanma gazlarının takip ettiği hat ve kazanın kendisinden oluşmaktadır. Kazan içerisinde

4 yukarıdan aşağıya sırası ile kızdırıcı, evaporatör ve ekonomizör eşanjörleri bulunmaktadır. Buhar domu ise silindir yapılı, torisferik kafalı bir basınçlı kaptır. Temel amacı buharlaştırıcılarda üretilen doymuş buharı delikli plaka yapılı ayrıştırıcıları kullanarak doymuş su ve doymuş buhar şeklinde ayırmaktır. Ayrıştırılan doymuş buhar sıcaklığı arttırılmak üzere daha sonra kızdırıcıya gönderilirken, doymuş su buharlaştırmak üzere tekrar buharlaştırıcıya gönderilmektedir. Buhar domu doymuş su için aynı zamanda bir depo görevi yapmaktadir. Tesiste üretilen ısı suyun buharlaştırılması için kullanılmaktadır. Üretilen buharın tasarıma göre 24 bar basınçta ve 800 kg/saat debide olması gerekmektedir. Su-buhar çevrimi demineralize su sisteminde, şebeke suyu içindeki mineral maddeler ayrılmaktadır. 6. Hava besleme fanları. Sistemde toplam 4 adet hava besleme fanı bulunmaktadır. Bunlar DAY basma fanı (FD Fan), DAY çekiş fanı (ID Fan), ikincil hava fanı ve KAY basma fanlarıdır. 7. Kül boşaltma ünitesi. Kül boşaltma ünitesi hemen DAY ın altında yer almaktadır ve temel olarak vidalı bir taşıyıcı ve kül toplama bunkerinden oluşmaktadır. DAY ve KAY dan çekilen küller aynı vidalı taşıyıcı tarafından toplama bunkerine taşınmakta ve orada biriktirilmektedir. 8. Kontrol ünitesi. Sistem için geliştirilen kontrol ünitesi DAY sisteminin yanında yer alan bir odada bulunmaktadır. Kontrol ünitesi, dört ana ekrana ayrılmıştır. Operatör 3 ayrı monitörden bu ekranları izleyebilmekte, gerekirse aralarında geçiş yapabilmektedir. 9. Emisyon ölçüm ünitesi. Sistemin çalışması sırasında çeşitli emisyonlar, sürekli ve hat-üstü (online) olarak ölçülüp kaydedilmektedir. Ölçümler ABB marka AO2000 bir analiz cihazıyla, Gasmet marka bir FTIR cihazı kullanılmaktadır. Bu cihazlar yardımıyla, CO, CO 2, NOx (NO, N 2 O, NO 2 ), SO 2, NH 3, HF, HCN, HCl, çeşitli hidrokarbon gazları (CH 4, C 2 H 4, C 3 H 8, C 6 H 14 ) ölçülebilmektedir.

5 10. Torbalı filtre. Yanma gazları kazan hattını terk ettikten sonra bacaya gönderilmeden önce bir torba filtreden geçirilerek katı partiküllerinden arındırılmakta ve 200 o C da çalışabilmektedir. 3. Pilot DAY Yakma Sistemi Deneyleri 3.1 Pilot DAY Yakma Sisteminde Kullanılan Yakıtlar Pilot-DAY yakma sisteminde toplamda 3 adet kömür, 2 adet biyokütle numunesi ve bunların karışımları yakıt olarak kullanılmıştır. Çalışmalar boyunca her birinden toplam 25 ton kadar kömür ve biyokütle temin edilmiştir. Temin edilen yakıtlar yakma öncesinde bir hazırlama ön işleminden geçirilerek istenen özelliklere getirilmiştir. Bu çerçevede, numuneler kırılmış, öğütülmüş, kurutulmuş ve elenmişlerdir. Yakma çalışmalarında, 1-2 mm lik yakıt fraksiyonları kullanılmıştır. Biyokütle numuneleri OGM den gövde ve dal karışımı şeklinde satın alınmıştır. Bu numuneler Gebze de bulunan Kastamonu Entegre Firmasının tesislerine götürülmüş, burada kabaca kırıldıktan sonra MAM a aktarılmıştır. Kırılmış numuneler MAM da açık havada bırakılarak kurutulmuş, biyokütle öğütücüden geçirilerek öğütülmüş ve elenmiştir. Çalışmalarda biyokütleden de 1-2 mm boyutlarındaki fraksiyonlar kullanılmıştır. Biyokütlenin parçalanması,kırılması, öğütülmesi ve elenmesi sırasında tam bir karışma sağlanmış, kullanılacak biyokütleler tam olarak homojen bir karışım haline getirilmiştir. Kömür ve biyokütle numuneleri standard yöntemler kullanılarak karakterize edilmişlerdir. Bunun için kısa, elementel, ısıl değer ve kül analizleri yapılmıştır. Bu analizler her yeni gelen yakıt numunesi için tekrarlanmıştır. Analiz sonuçları Tablo 1 de verilmiştir. Bu tebliğde sadece Orhaneli linyiti ve sapsız meşe ile yapılan yakma deneylerinin sonuçları verilecektir. Tablo 1. Deneylerde kullanılan yakıtların analiz sonuçları Nem* Uçucu Madde* Kül* S.Karbon * Uç.Madde** Kül** S.Karbon* * Orhaneli/ 30,14 33,06 12,04 24,76 47,31 17,23 35,46 Bolu-Meşe 19,37 63,53 0,74 16,36 78,79 0,92 20,29

6 % C % H % N % Top. S % O* Orhaneli/ 60,03 3,15 0,56 2,05 16,98 Bolu- Meşe 55,80 9,50 0, ,62 Kalorifik Üst Isıl Alt Isıl Değer** Değer(kcal/kg)** Değer(kcal/kg)** Orhaneli/ Bolu-Meşe * Orijinal Baz (% ağırlıkça), ** Kuru Baz (% ağırlıkça) 3.2 Deneylerin Yapılması Pilot DAY yakma deneyleri uzun bir ön hazırlık çalışması gerektirmiştir ve bu nedenle uzun zaman almıştır. Tipik bir yakma deneyi şu şekilde gerçekleştirilmiştir. Deney planlaması ve koşulları önceden belirlenmiştir. Deneyler başlamadan önce kullanılacak yakıtlar ilgili silolara yüklenmiştir. Yaklaşık 300 kg kadar yatak malzemesi (silisyum kumu) akışkan yatağa doldurulmuş ve dağıtıcı elek vasıtasıyla yatağa beslenen birincil hava ile akışkanlaştırılmıştır. Bu sırada LPG ile çalışan brülör ateşlenerek sistem ısıtılmaya başlanmıştır. Bu işlem sırasında sistemin değişik bölgelerindeki sıcaklık ve basınçlar sürekli olarak ölçülmüş ve izlenmiştir. Ön ısıtma işlemi yatak içindeki sıcaklıklar, yakıtın tutuşma sıcaklığına ulaşıncaya kadar devam ettirilmiştir. Yatak sıcaklıkları yaklaşık C a ulaşınca yakıt akışkan yatağa beslemeye başlanmıştır. Yakıtın beslenmesinden sonra sıcaklıklar yükselmeye başlamış ve brülöre beslenen LPG aşamalı olarak azaltılmış ve en sonunda da tümüyle kesilmiştir. Yatak içi sıcaklıklar yatışkın (steady-state) duruma ulaşınca emisyon ölçümleri alınmaya başlanmıştır. Bu çalışmada yatışkın hal, yatak içi sıcaklıkların standard akışkan yatak yanma seviyelerinde ( o C) ve kabul edilebilir bir aralıkta (±100 o C) değiştiği ve yanmanın herhangi bir sorun olmaksızın sürdürülebildiği bir süreç olarak tanımlanmıştır. Sıcaklık, basınç ve emisyon ölçümleri tüm deney boyunca sürekli bir şekilde alınmış ve bir veri toplama ünitesi vasıtasıyla, daha sonra değerlendirilmek üzere, bilgisayar ortamına aktarılarak saklanmıştır. Benzer şekilde üretilen buharın miktarı, sıcaklık ve basıncı da izlenmiş ve kaydedilmiştir. Yatak sıcaklığı o C arasında sabit tutulmaya çalışılmış, akışkanlaşma hızı sabit

7 tutularak yakıt miktarı üzerinden hava fazlalık katsayıları değiştirilmeye çalışılmıştır. Deneylerde, emisyonlar ve reaktör boyunca sıcaklıklar ölçülmüştür. Kömür ve biyokütle iki ayrı besleme sistemiyle yatağa ayrı ayrı beslenmiştir. Besleme sistemleri, kullanılan yakıtlara göre, önceden kalibre edilmiştir. Yakıt ve hava debileri geliştirilen kontrol sistemi vasıtasıyla ölçülmüş ve kontrol edilmiştir. Hava beslemek için kullanılan basma fanının yanı sıra, torbalı filtreden sonra konuşlandırılmış bir çekme fanı vasıtasıyla sistem negatif basınç altında çalıştırılmıştır. Birinci siklonda toplanan kum ve yakıt tanecikleri bir geri besleme ayağı vasıtasıyla kabarcıklı bir akışkan yatağa beslenerek burada yakılmış ve buradan da kontrollü bir şekilde dolaşımlı akışkan yatağa geri döndürülmüştür. Burada Kabarcıklı Akışkan Yatak (KAY), literatürde belirtilen Loop-Seal görevini yapmaktadır. Deneyler esnasında DAY ve KAY reaktörlerinde biriken kül kontrollü bir şekilde toplanmıştır. Deneyler sonlandırıldıktan sonra, DAY ın altından çekilen kül ile ikinci siklon ve torbalı filtrede toplanan uçucu küllerden numuneler alınarak, yanmamış karbon analizi için saklanmıştır. Deneylerde SO 2 tutmak amacıyla kireçtaşı kullanılmıştır. Laboratuar ölçeğindeki dolaşımlı akışkan yatak sistemiyle (Lab DAY) yapılan ayrıntılı deneyler sırasında kullanılan kömürler için optimum Ca/S oranının 2,5-3 civarında olduğu belirlenmiştir. Bu bilgi temel alınarak, pilot ölçek deneylerinde yalnızca Ca/S = 3 olacak şekilde akışkan yatağa kireçtaşı beslenmiştir. Deneylerde ölçülen emisyonlar şunlardır: CO, CO 2, SO 2, NOx (NO, NO 2 ), N 2 O, NH 3, HCl, HF, HCN, hidrokarbon gazları (CH 4, C 2 H 4, C 3 H 8, C 6 H 14 ). Kullanılan yakıtlardaki klor miktarı çok düşük olduğu için, dioksin emisyonlarının ölçülmesine gerek görülmemiştir. Deneylerde dolaşımlı akışkan yatakta yanma verimi ve kazan verimi literatürde [1] verilen yönteme göre hesaplanmıştır. 4. Kömür ve Biyokütle ile Yapılan Yakma Deneyleri Proje çalışmasında kurulmuş olan Pilot DAY sistemi, kullanılan linyit ve biyokütlelerinin yanı sıra bunların karışımlarının yakılması için de test edilmiştir. Bu çerçevede Bursa Orhaneli kömürünü Sapsız meşe ile yakma deneyleri, hem sorbentsiz ve hem de sorbent ilavesi yapılarak gerçekleştirilmiştir. Sorbent olarak kireç taşı kullanılmıştır. Yapılan deneylerin sonuçları aşağıda özetlenmiştir.

8 4.1 Bursa Orhaneli Kömürü- Sapsız Meşe Karışımının Yakılması Daha önce bu iki yakıt tek tek yakılarak Pilot DAY sisteminin test çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Burada verilen deneyde de bu yakıtlar karıştırılarak yakılmıştır. Deneyle ilgili bu metinde Bursa Orhaneli kömürü, sadece sadeleştirme amacıyla kısaca kömür olarak adlandırılacaktır. Karışım ağırlıkça %70 kömür + %30 biyokütle şeklinde hazırlanmıştır. Bu oranlar, laboratuvar ölçeğindeki bir dolaşımlı akışkan yatakta (Lab DAY) yapılan ayrıntılı çalışmalara dayanılarak belirlenmiştir. Bu yakıtların karışımının yakılma koşulları Tablo 2 de gösterilmiştir. Yakma deneyi yaklaşık 17 saat devam etmiştir. Deneyde, ön ısıtmadan sonra sisteme önce yalnızca kömür beslenmiş ve deney yatışkın koşullarda bir süre bu kömürle sürdürülmüştür. Daha sonra kireçtaşı beslenerek kömür+kireçtaşı ile deneye devam edilmiştir. Deneyin son aşamasında ise kömür-sapsız meşe karışımı yakılmıştır. Tablo 2. Bursa Orhaneli kömürü-sapsız meşe ile yapılan deneyin gerçekleştirildiği koşullar Yakıt Bursa Orhaneli (%70)-Sapsız Meşe (%30) Kullanılan toplam yakıt 1475,23 kg (kömür) + 347,19 kg (biyokütle) Yakıtın boyutu 1-2 mm Yatak malzemesinin (kum)miktarı 275 kg (0,5-1 mm) + 25 kg (1-2 mm) Yatak malzemesinin boyutu 0,5-2 mm Hava fazlalık katsayısı 1,5-1,8 Kullanılan Kireçtaşı Çan-Fernas (1-2 mm), Ca/S=3 Toplam deney süresi 17 saat Sıcaklık Profilleri Deney, yalnız kömür, kireçtaşı eklenerek kömür ve kömür-biyokütle yanması gibi değişik aşamalardan geçilerek gerçekleştirilmiştir. Şekil 1'de görüldüğü gibi, her 3 durumda da yanma odasındaki sıcaklık profilleri genel olarak birbirine ve diğer kömürlerin yanması sırasında gözlenen sıcaklık profillerine benzemektedir. Her üç durumda da sıcaklık profilleri hava fazlalık katsayısı tarafından çok fazla etkilenmemiştir. Kömürün tek başına yandığı sistemde, yanma odasının ekseni boyunca sıcaklık farklılıkları 300 o C a kadar çıktığı dikkati çekmektedir. Kömür-biyokütle karışımının yandığı akışkan yatakta ise, dağıtıcı eleğin hemen üstündeki 20 cm lık bölge bir tarafa bırakılırsa yine aynı

9 mertebelerde bir sıcaklık gradyeni göze çarpmaktadır. Biyokütlenin etkisiyle kömürbiyokütle karışımlarının yanması biraz daha üst bölgelere doğru yoğunlaşarak gerçekleşmektedir. 4m yükseklikteki bölgede sıcaklık 1000 o C ulaşmış bulunmaktadır. Bu durum aglomerasyon riskini artırmaktadır. Ancak bu deney süresince böyle bir sorun yaşanmamıştır. a b Şekil 1. Bursa Orhaneli kömürü-sapsız meşe karışımının (%70 kömür+ %30 sapsız meşe) yakıldığı Pilot DAY da sıcaklık dağılımı. (a) Tek başına kömür, (b) Kömür-sapsız meşe karışımı (%70 kömür-%30 sapsız meşe) Emisyonlar Bursa Orhaneli-sapsız meşe karışımının yakıldığı deney, kireçtaşı varlığında kömür ve kömür-sapsız meşe karışımının yakıldığı iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Emisyon ölçüm sonuçları Şekil 2-5 'de gösterilmiştir. Şekil 2'de CO emisyonlarının hava fazlalık katsayısıyla değişimi görülmektedir. Orhaneli Kömürü kireçtaşı ile birlikte yakıldığında CO emisyonu mg/nm 3 aralığında değişmiştir. Kömür (%70) Sapsız Meşe (% 30 ağırlıkça) karışımı yakıldığında ortaya çıkan CO emisyonu mg/nm 3 aralığında değişmiş ve hava fazlalık katsayısı tarafından çok fazla etkilenmemiştir.

10 a b Şekil 2. Bursa-Orhaneli kömürü-sapsız meşe karışımının yakıldığı deneyde CO emisyonunun hava fazlalık katsayısına bağlı olarak değişimi. (a) Kireçtaşı varlığında (Ca/S = 3) kömürün yanması, (b) Kömür (%70)-sapsız meşe (%30) karışımının yanması Orhaneli kömürünün kireçtaşı varlığında ve Sapsız Meşe ile birlikte yakılması sırasında ölçülen NO emisyonları Şekil 3'de hava fazlalık katsayısının fonksiyonu olarak verilmiştir. Her iki durumda da NO emisyonlarının hava fazlalık katsayısıyla arttığı görülmektedir. Kireçtaşının eklenmesi NO emisyonuna önemli bir etkisi olmamıştır. Orhaneli kömürüne kireçtaşı katıldığı durumda λ arttıkça NO emisyonu 400 mg/nm 3 ten 600 mg/nm 3 aşmayacak şekilde yükseldiği izlenmiştir. Kömür-biyokütle karışımı deneyinde ise NO emisyonları mg/nm 3 arasında değişmiştir. a b Şekil 3.Bursa-Orhaneli kömürü-sapsız meşe karışımının yakıldığı deneyde NO emisyonunun hava fazlalık katsayısına bağlı olarak değişimi. (a) Kireçtaşı varlığında (Ca/S = 3) kömürün yanması, (b) Kömür (%70)-sapsız meşe (%30) karışımının yanması Deney boyunca ölçülen SO 2 emisyonları Şekil 4'de verilmiştir. Kömürün kireçtaşı (Ca/S = 3) varlığında yakılması durumunda SO 2 emisyonu mg/nm 3 seviyesinden 1800

11 mg/nm 3 seviyelerine kadar düşürülebilmiştir. Bu sonuç kullanılan kireçtaşının SO 2 ü tutmada, %85 verimle, oldukça etkin olduğunu ortaya koymaktadır. Kömür-sapsız meşe karışımının yakıldığı süreçte kireçtaşı kullanılmamıştır. Karışım için ölçülen SO 2 emisyonları, kömür-kireçtaşına kıyasla çok daha düşük miktarlarda kalmıştır. Bu durum kullanılan kömür miktarının daha az olmasından kaynaklanmaktadır. Kullanılan sapsız meşenin içermiş olduğu kükürt miktarı ihmal edilecek düzeyde olduğundan, bu yakıttan emisyona olan katkısı da ihmal edilecek düzeydedir. Kömür ve Sapsız Meşe karışımının ölçülen ortalama SO 2 emisyonu 150 mg/nm 3 civarında olmuştur. Hava fazlalık katsayısının artmasına paralel olarak, SO 2 emisyonlarında seyrelmenin etkisiyle genel olarak bir azalma eğilimi göze çarpsa da sistematik bir ilişkiden söz etmek mümkün değildir. a b Şekil 4. Bursa-Orhaneli kömürü-sapsız meşe karışımının yakıldığı deneyde SO 2 emisyonunun hava fazlalık katsayısına bağlı olarak değişimi. (a) Kireçtaşı varlığında (Ca/S = 3) kömürün yanması, (b) Kömür (%70)-sapsız meşe (%30) karışımının yanması Bu deney sürecinde yapılan NO, N 2 O, NH 3 ve NO 2 emisyon ölçüm sonuçları Şekil 5'de görülmektedir. NO 2 ve NH 3 miktarları eser düzeyinde kalmıştır. Buna karşılık koşullara bağlı olarak değişik miktarlarda N 2 O emisyonlar ölçülmüştür. Kömür kireçtaşı varlığında yakıldığında N 2 O emisyonu mg/nm3 olarak ölçülürken kömür-sapsız meşe için 0-40 mg/nm 3 e kadar gerilemiştir.

12 a b Şekil 5. Bursa Orhaneli kömürü-sapsız meşe karışımının yakıldığı PD-7'de NO, N 2 O, NH 3 ve NO 2 emisyonunun hava fazlalık katsayısına bağlı olarak değişimi, a) Kireçtaşı varlığında (Ca/S = 3) kömürün yanması, (b) Kömür (%70)- sapsız meşe (%30) karışımının yanması CH 4, C 2 H 4, C 3 H 8, C 6 H 14 ve CHOH emisyon ölçümlerinden elde edilen sonuçlar, bu gazların miktarlarının hem tek başına kömür hem de kömür-sapsız meşe karışımı için eser düzeyde kaldığını göstermiştir. HCl ve HF emisyonları da benzer şekilde sıfıra yakın olmuştur. Ancak deney sırasında 60 mg/nm 3 ile 100 mg/nm 3 arasında değişen oranlarda HCN emisyonlarına rastlanmıştır Verim Kazan ve yanma verimi kömürün kireçtaşı varlığında yakıldığı ve kömür-sapsız meşe karışımı için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Kazan verimi değişik koşullar altında yaklaşık %76 olmuştur. Yanma verimleri ise %99 gibi yüksek bir değere ulaşmıştır. Bunda özellikle küllerde yanmamış karbon yüzdesinin düşük seviyelerde kalması önemli bir rol oynamıştır. Diğer önemli bir etken de, proje ekibinin zaman içerisinde konuyla ilgili deneyim kazanması ve sistem üzerinde yapılan iyileştirme/geliştirme çalışmaları sonucunda sistemin daha etkin çalışır duruma gelmesidir. 5. Sonuç Elde edilen sonuçlar, DAY sisteminin linyit kömürleri ve biyokütle için uygun sistemler olduğunu göstermiştir. Buradan elde edilen deneyim ile DAY sisteminin Türkiye de enerji üretiminde yaygınlaşması, tasarım ve imalatının ülkemizde gerçekleşmesi hedeflenmektedir. Teşekkür: Bu projeyi destekleyen TÜBİTAK-KAMAG grubuna teşekkürlerimizi sunarız. Kaynaklar: [1] [2] Sanayi Kaynaklı Hava Kirliliğinin Kontrolü Yönetmeliği, 03/07/2009 tarih ve sayılı Resmi Gazete.

13