PETROKOK VE LİNYİT KARIŞIMLARININ DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA YAKILMASI VE EMİSYONLARI

Benzer belgeler
DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA KÖMÜR ile ARITMA ÇAMURUNUN BĐRLĐKTE YAKILMASI ve ÇEVRESEL ETKĐLERĐ

DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA KÖMÜR

2-Emisyon Ölçüm Raporu Formatı

PİRİNA YAKILMASI NETİCESİNDE OLUŞAN BACA GAZI EMİSYONLARI VE SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ

YÜKSEK YOĞUNLUKLU POLİETİLEN VE POLİPROPİLEN ATIKLARIN AKIŞKAN YATAKTA PİROLİZİ

EK YAKIT OLARAK ÇİMENTO FABRİKALARINDA KULLANILABİLECEK ATIKLAR

Mobil Uygulamalar İçin Hidrokarbon Analiz Cihazı SmartFID

ÇİMENTO ÜRETİMİ VE HAVA KİRLİLİĞİ

ESKİŞEHİR KENT MERKEZİ YANMA KAYNAKLI EMİSYON ENVANTERİ ÇALIŞMASI

Endüstriyel Kaynaklı Hava Kirliliği

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR. Yanma. Prof.Dr. Abdurrahman BAYRAM

Portatif Ölçüm Cihazları ile Gaz Kirleticilerin Ölçümleri

ENERJİ TESİSLERİNİN ÇEVRESEL ETKİLERİ

Hava Kirliliği Kontrolu Prof.Dr.Abdurrahman BAYRAM

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

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü

BRÜLÖR EĞİTİMİ. Rüştü Kasım BOZACI

EVSEL ISITMADAN KAYNAKLANAN SO 2 EMİSYONUNUN AZALTILMASINDA KİREÇ VE KİREÇ-MELAS KARIŞIMININ KULLANILMASI

ÖLÇÜM VE /VEYA ANALİZ İLE İLGİLİ. Kapsam Parametre Metot adı Standart adı SO 2 Tayini Elektrokimyasal Hücre Metodu TS ISO 7935

DENIZ SUYU YETERLIK TESTLERI

1. GİRİŞ 2. KULLANILAN ÖLÇÜM CİHAZLARI VE METOT

YÖNETMELİK. Çevre ve Orman Bakanlığından: ISINMADAN KAYNAKLANAN HAVA KİRLİLİĞİNİN KONTROLÜ YÖNETMELİĞİNDE DEĞİŞİKLİK YAPILMASINA DAİR YÖNETMELİK

AKIŞKAN YATAKTA KÖMÜR KURUTULMASININ DENEYSEL ANALİZİ

Türkiye nin Elektrik Üretimi ve Tüketimi

YÖNETMELİK. Çevre ve Orman Bakanlığından: ISINMADAN KAYNAKLANAN HAVA KİRLİLİĞİNİN KONTROLÜ YÖNETMELİĞİNDE DEĞİŞİKLİK YAPILMASINA DAİR YÖNETMELİK

Endüstriyel Kaynaklı Hava Kirliliği

ENERJİ YÖNETİMİ ve POLİTİKALARI

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR ÇİMENTO ÜRETİMİ VE HAVA KİRLİLİĞİ

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü ÇEVRE ÖLÇÜM VE ANALİZLERİ YETERLİK BELGESİ EK LİSTE-1/7

TÜRK ÇİMENTO SEKTÖRÜNÜN ALTERNATİF YAKIT VE ALTERNATİF HAMMADDE KULLANIMI YAKLAŞIMI

Atık Yakma ve Beraber Yakma Tesislerinin İzin Lisans Süreci

TIBBİ ATIKLARIN YAKILARAK BERTARAFI

ENERJİ YÖNETİMİ VE POLİTİKALARI

KAZANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ

KATI ATIKLARDAN ENERJİ ELDE EDİLMESİ

YÜKSEK VE DUŞUK UÇUCULU KÖMÜRLERİN SOBALARDA YANMASININ TUNÇBİLEK VE İTHAL KÖMÜRLER ÖRNEĞİNDE İNCELENMESİ

Mustafa İLBAŞ 1, İlhan ASİLTÜRK 2, Nafiz KAHRAMAN 1

tmmob makina mühendisleri odası uygulamalı eğitim merkezi Buhar Kazanı Verim Hesapları Eğitimi

BİYOKÜTLE OLARAK PİRİNANIN ENERJİ ÜRETİMİNDE KULLANILMASI

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü ÇEVRE ÖLÇÜM VE ANALİZLERİ YETERLİK BELGESİ EK LİSTE 1 / 7

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü ÇEVRE ÖLÇÜM VE ANALİZLERİ YETERLİK BELGESİ EK LİSTE 1 / 5

KİREÇ FABRİKASI BACA TOZUNDAN YANMAMIŞ KARBONUN FLOTASYON İLE GERİ KAZANIMI* Recovery Unburned Carbon From Lıme Kıln Plant Dusts By Flotatıon

DOĞAL GAZ YAKITLI BİR YAKMA SİSTEMİNDE KARBONMONOKSİT EMİSYONUNUN AZALTILMASI ÜZERİNE DENEYSEL BİR ÇALIŞMA

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ


DOLAŞIMLI BİR AKIŞKAN YATAKDA KİREÇTAŞININ YANMA PERFORMANSINA ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/7) Akreditasyon Kapsamı

Yıldız Teknik Üniversitesi Çağdaş, Öncü, Yenilikçi

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

TERMĐK SANTRALLARIN ÇEVRE SORUNU

Hava Kirliliği Kontrolu Prof.Dr.Abdurrahman BAYRAM

Dolaşımlı Akışkan Yataklı Bir Isıl Güç Çevrim Santralinin Simülasyonu ve Duyarlılık Analizi

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

T.C. ÇEVRE VE ORMAN BAKANLIĞI ÇEVRE YÖNETİMİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ ÖLÇÜM VE İZLEME DAİRESİ BAŞKANLIĞI PARTİKÜL MADDE (TOZ) TAYİNİ SONER OLGUN.

Emisyon Envanteri ve Modelleme. İsmail ULUSOY Çevre Mühendisi Ennotes Mühendislik

KANLIĞI ÇEVRE. Tamamlanması ERHAN SARIOĞLU ANTALYA 05-07/10/2010 ÇEVRE İZNİ / ÇEVRE İZİN VE LİSANSI

ÖLÇÜM VE /VEYA ANALİZ İLE İLGİLİ; Kapsam Parametre Metot adı Metot Numarası

ESKĐ KAZANLARA YENĐ TEKNOLOJĐ: AKIŞKAN YATAKLI YAKICILARIN ADAPTASYONU

TÜBİTAK MARMARA ARAŞTIRMA MERKEZİ

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/6) Akreditasyon Kapsamı

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü ÇEVRE ÖLÇÜM VE ANALİZLERİ YETERLİK BELGESİ EK LİSTE 1 / 5

Doğalgaz Kullanımı ve Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi

ENDÜSTRİYEL SÜREÇLER MEVCUT VERİLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ

SANAYĠ KAYNAKLI HAVA KĠRLĠLĠĞĠ KONTROLÜ

Toz Aktif Karbon Püskürtme İle Dioksin-Furan Giderimi

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/5) Akreditasyon Kapsamı

T.C. ÇEVRE VE ŞEHİRCİLİK BAKANLIĞI ÇED, İzin ve Denetim Genel Müdürlüğü

TEHLİKELİ ATIK ÖN İŞLEM TESİSLERİ

Emisyon Ölçümlerinin Planlanması, Bacalarda toz ve hız ölçümü

Emisyon ve Hava Kalitesi Ölçüm Yöntemleri: Temel Prensipler

FOSİL YAKITLARIN YANMASI

Kömür ve Doğalgaz. Öğr. Gör. Onur BATTAL

Eğitimcilerin Eğitimi Bölüm 6: Veri Boşlukları, Veri Akış Faaliyetleri ve Prosedürler. Esra KOÇ , ANTALYA

ELEKTRİK ARK OCAKLI ÇELİKHANE TESİSLERİNİN; HAVA KİRLETİCİLERİ, EMİSYON KONTROL VE AZALTIM TEKNİKLERİ

ÖLÇÜM VE /VEYA ANALİZ İLE İLGİLİ; Kapsam Parametre Metot Adı Metot Numarası ph Elektrometrik metot TS EN ISO 10523

KÖMÜR MADENCİLİĞİNİN ÇEVRESEL ETKİLERİ VE ATIKLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ. Hazırlayan: Serkan YUMUŞAK

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

NUR KĐREÇ SAN. TĐC. VE PAZ. LTD. ŞTĐ. Çeşitli Atıkların Kireç Fırınlarında Yakıt Olarak Değerlendirilmesi

Online teknik sayfa MCS100E HW SEOS ÇÖZÜMLERI

Online teknik sayfa GMS800 FIDOR EKSTRAKTIF GAZ ANALIZ CIHAZLARI

Eğitimcilerin Eğitimi Bölüm 3: İzleme Planları Hakkında Temel Kavramlar. İklim ŞAHİN , ANTALYA

Çevre ve Orman Bakanlığı Çevre Yönetimi Genel Müdürlüğü Atık Yönetimi Dairesi Başkanlığı

DÖKÜMHANELERDE EMİSYONLARIN AZALTILMASI UYGULAMALARI

ENDÜSTRİYEL KİRLENMENİN TESBİTİ

HAVA KANALLI BİRİKETLEME YÖNTEMİ İLE LİNYİT KÖMÜRLERİNDEN DUMANSIZ EV YAKITI ÜRETİMİ

1) Biyokütleye Uygulanan Fiziksel Prosesler

Gaz arıtımı sonucu oluşan ve tehlikeli maddeler içeren çamurlar ve filtre kekleri dışındaki gaz arıtımı sonucu oluşan çamurlar

TAMGA ENDÜSTRİYEL KONTROL SİSTEMLERİ LTD.ŞTİ., ENERJİ YÖNETİMİNDE SINIRSIZ ÇÖZÜMLER SUNAR. HOŞGELDİNİZ

TÜRK LİNYİTLERİNİN YANMA KİNETİĞİNİN OKSİYANMA KOŞULLARINDA TERMAL GRAVİMETRİ ANALİZ YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

SIKIŞTIRMA ORANININ BİR DİZEL MOTORUN PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİLERİ

MAKİNE VE TEÇHİZAT İŞLERİNDE İSG

SANAYİ TESİSLERİNDE KASITSIZ ÜRETİM SONUCU OLUŞAN KOK LARIN ATMOSFERE VERİLMESİNİN KONTROLÜNE İLİŞKİN MEVZUAT VE ÇALIŞMALAR

HAVA EMİSYONU ÖLÇÜM ÖZET RAPORU

DOĞAL GAZ YANMASINDA OCAK YÜKÜNÜN KARBONMONOKSİT EMİSYONU ÜZERİNE ETKİSİ

TANIMI Aktif karbon çok gelişmiş bir gözenek yapısına ve çok büyük iç yüzey alanına sahip karbonlaşmış bir malzemedir.

Binaların Isı Merkezlerinde Bulunan Kalorifer Kazanlarının Yanma Havası ve Hava Fazlalık Katsayılarına Göre Yanma Gazlarının Özelliklerindeki Değişim

METAL ANALİZ YÖNTEMİ (ALEVLİ ATOMİK ABSORPSİYON SPEKTROMETRE CİHAZI İLE )

Sürdürülebilir Çevre için Binalarda Yalıtım Uygulamasının Etkisi. The Impact of Insulation Implementation in Buildings For a Sustainable Environment

DÜŞÜK KALİTELİ KÖMÜRLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE S0 2 EMİSYONU KONTROLÜ UTILISATION OF LOW RANK COALS AND CONTROL OF S0 2 EMISSION.

AKIŞKAN YATAKTA YAKMA TEKNOLOJİSİ TÜRK LİNYİTLERİNE ADAPTASYONU. Nevin Selçuk*

Transkript:

340 PETROKOK VE LİNYİT KARIŞIMLARININ DOLAŞIMLI AKIŞKAN YATAKTA YAKILMASI VE EMİSYONLARI Hüseyin TOPAL 1, Ali DURMAZ 1, Aysel T. ATIMTAY 2 1 Gazi Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makina Müh. Bölümü, 06570 Ankara 2 Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, 06531 Ankara ÖZET Bu çalışmada ısıl değerce düşük bir linyit kömürü ile yüksek ısıl değer ve yüksek kirletici özelliğe sahip petrokok karışımlarının bir dolaşımlı akışkan yatakta (DAY) yakılması deneysel olarak incelenmiştir. Günümüzde düşük kaliteli yakıtlardan enerji üretiminde yaygın olarak kullanılmakta olan akışkan yatakta yanma ve emisyon davranışının inceleneceği bir test sistemi kullanılmıştır. Deneysel çalışma, ana kolon çapı 125 mm ve 1800 mm yüksekliğindeki bir DAY yakma sisteminde yaklaşık 2,30-3,10 m/s işletme gaz hızlarında yapılmıştır. Sürekli şartlarda baca gazında O 2, SO 2, CO 2, CO, NO x emisyonları ölçülmüştür. Ülkemizde dolaşımlı akışkan yataklı kazana sahip bir termik santral Çanakkale bölgesinde kurulmaktadır. Termik santrallerde bölgede üretilen Çanakkale Çan linyitleri kullanılacaktır. Gelecekte kurulması gereken termik santrallerde düşük yapısal emisyon oluşumlu akışkan yatak teknolojisi yaygın olarak kullanılacaktır. Bu nedenle ülkemiz kazan sektöründe özellikle dolaşımlı akışkan yatak araştırmalarının yaygınlaşması büyük önem taşımaktadır. Akışkan yatakta petrokok, petrokok-linyit karışımlarının (%25, %50, %75 petrokok) yakıt olarak kullanılması durumunda, emisyon davranışı deneysel olarak incelenmiş işletme şartları optimize edilmiştir. ABSTRACT In this study, combustion of low calorific lignite coals, high calorific value petroleum coke and coal petroleum mixtures was investigated experimentally. A test system has been built to investigate combustion and emission behaviour of today s widely used circulating fluidized bed (CFB) combustors using low quality fuels. Experiments were carried out in a circulating fluidized bed of 125 mm diameter and 1800 mm height and with 2,30-3,10 m/s operational gas velocities. On-line concentrations of O 2, SO 2, CO 2, CO, NO x and total hydrocarbons were measured in the flue gases. In our country around Çanakkale area, a thermal power plant with a circulating fluidized bed boiler is being constructed. In this plant Çan lignite will be used as a fuel. Low emission characteristics CFB boiler technologies will be create widely applied in the near future. Therefore, increase of research activities especially into CFB s in our country s boiler sector is a very important matter. Emission behaviour of the petroleum coke and petroleum cokelignite mixtures (%25, %50, %75 petroleum coke) was experimentally investigated and operational conditions were optimized in the fluidized bed.

341 ANAHTAR SÖZCÜKLER: Dolaşımlı akışkan yataklı yakıcı, petrokok, emisyonlar, petrokok ve linyit yakma KEYWORDS : Circulating fluidized bed combustor, petroleum coke, emissions, cocombustion of petroleum and coal GİRİŞ Dünyada ve Türkiye de, giderek artan enerji tüketimi, enerji maliyeti ve çevre kirliliğinden dolayı enerjinin verimli kullanılması, çevresel etkilerin en aza indirilmesi ve yeni enerji kaynaklarının bulunması her geçen gün daha büyük önem kazanmaktadır. Özellikle sanayiden kaynaklanan atıkların çevreye uyumlu teknolojiler kullanılarak geri kazanılması veya yakma/gazlaştırma gibi proseslerle atıklardaki enerjiden yararlanılması son derece önemlidir. Bu çerçevede petrokok, ham petrol rafinerilerinden arta kalan bir atık malzeme, hem de yüksek kalorifik değerinden dolayı bir yakıt olarak nitelendirilmektedir. Petrokokun atık olarak nitelendirilmesinin bir diğer nedeni de içinde bulunan polisilik aromatikler ve birçok metalden dolayıdır. Genel olarak petrokok sabit karbon oranı çok yüksek, kül, nem ve uçucu madde oranları çok düşük olan bir atıktır. Ancak kükürt oranı yüksektir (% 5-6 ağırlıkça). Buna karşın kalorifik değeri çok yüksektir (yaklaşık olarak linyit kömürlerinin 1,5-2 katı). Petrokokun özellikleri, koklaşma yöntemi ve ham petrolün yapısına göre değiştiği için kimyasal bileşenleri değişkendir. Petrokokun içinde, 100-200 mg/g arasında değişen miktarlarda 16 çeşit polisiklik aromatik hidrokarbona (PAH) rastlanmıştır. Üretim yöntemine bağlı olarak %85-99 arasında karbon, %0,2 den %15 e kadar uçucu madde içerebilir. Petrokok, normal koşullarda kimyasal tepkimelere girmez, polimerize olmaz. Ham petrolde bulunan nikel, çinko, toryum, arsenik, molibden, cıva, baryum, kurşun, kobalt, antimon, talyum, galyum ve berilyum gibi metallerin büyük kısmı, petrokokta zenginleşmiş olarak bulunmaktadır (Bolat,1998). Petrokokta uçucu madde içeriğinin düşük olması ve tutuşma sıcaklığının 450 C ın üzerinde olması nedeni ile yanma geç başlamaktadır. Bu nedenle petrokoku tutuşturmak için başka bir yakıttan yararlanmak gereklidir. Bu yakıt uçucu maddesi yüksek ancak kalori değeri düşük olan linyitler olabilir. Bayram ve arkadaşları İzmir de kurulu bulunan bir petrokok kurutucu ve kalsinasyon ünitesinde baca gazı emisyonlarını deneysel olarak incelemişlerdir. Baca gazında PAH ları belirlemiş ve giderilmesi üzerinde çalışmışlardır (Bayram, 1999). Literatürde yapılan birçok çalışma, akışkan yatakta yakma sistemlerinin düşük kalorili, yüksek kül ve kükürt içeren yakıtların yakılması için en uygun sistemler olduğunu göstermiştir. Dolaşımlı Akışkan Yataklı (DAY) yanma sistemleri ise günümüzde düşük kaliteli yakıtlardan enerji üretiminde tüm dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde de dolaşımlı akışkan yataklı kazana sahip bir termik santral Çanakkale bölgesinde kurulmaktadır. Termik santralde bölgede çıkarılan Çanakkale Çan linyitleri kullanılacaktır.

342 Gelecekte kurulması gereken termik santrallerde düşük yapısal emisyon oluşumlu akışkan yatak teknolojisi yaygın olarak kullanılacaktır. Bu nedenle ülkemiz kazan sektöründe özellikle dolaşımlı akışkan yatak araştırmalarının yaygınlaşması büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada ısıl değerce düşük bir linyit kömürü ile yüksek ısıl değer ve yüksek kirletici özelliğe sahip petrokok karışımlarının bir dolaşımlı akışkan yatakta (DAY) yakılması deneysel olarak incelenmiştir. Günümüzde düşük kaliteli yakıtlardan enerji üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır, akışkan yatakta yanma verim ve emisyon (partikül, SO 2, NO x, CO, C m H n ) davranışının inceleneceği bir test sistemi kullanılmıştır. Emniyetli, güvenilir, yatırım ve işletme maliyetleri yönünden uygun dolaşımlı akışkan yatak yakma sisteminde yakıt olarak düşük emisyonlu ve yüksek kalorili yakıt karışımlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın yapıldığı DAY yakma sisteminin ana kolonu 125 mm iç çapında ve 1800 mm yüksekliğindedir. Yakıtlar tek başlarına veya karışım halinde yakıldığı zaman emisyonlar ölçülmüş ve yakma verimi hesaplanmış, sonuçlar karşılaştırılarak irdelenmiştir. MATERYAL VE METOD Metot Deneysel çalışmaların yapıldığı dolaşımlı akışkan yataklı (DAY) yakma sisteminin şematik görünümü Şekil 1 de verilmiştir. DAY yakma sisteminin ana kolonu 0,125 m çapında ve 1,80 m yüksekliğinde olup; gövdesi 0,31 m dış çapında, 0,006 m et kalınlığında ve 0,60 m uzunluğunda birbirine bağlanmış 3 adet standart karbon çelik çekme borudan yapılmıştır. Kolon 0,085 m et kalınlığında olup refrakter harcıyla kaplanmıştır. Kolon birincil siklona tepe noktasından 0,08 m iç çapında refrakter malzemesi ile kaplı bir boruyla bağlanmıştır. Birincil siklona teğetsel olarak giren yanma gazları içerisindeki katı partiküller (yatak malzemesi, kömür partikülleri) bir düşüş borusu ile geri dolaşım yatak ünitesine beslenmektedir. 3 8 T4 T3 T2 1 T1 Bacagazı T5 4 7 9 5 1. ana kolon; 2. hava girişi; 3. yakıt besleme; 4. 1. siklon; 5. 2. siklon; 6. blower; 7. geri dolaşım yatağı; 8. Yakıt besleme sistemi; 9. Kül boşaltma sistemi; T1, T2, T3, T4, T5 sıcaklık ölçüm seviyeleri P bed 2 6 Şekil 1. Dolaşımlı akışkan yatağın şematik görünümü

343 Geri dolaşım sisteminde 0,10 x 0,14 x 0,10 m boyutlarında ikinci bir akışkan yatak mevcuttur. Burada dağıtıcı elek kullanılarak katı partiküllerin yatağa geri beslenmesi sağlanmıştır. Geri dolaşım bağlantısı yatağa dağıtıcı eleğin 0,37 m üzerinden yapılmıştır. Sistemden kül alma ise geri dolaşım yatağından devir sayısı kontrollü bir vidalı götürücü kullanılarak alınmıştır. DAY yakma sisteminin gövdesinde yataktaki basınç düşmesini, sıcaklık ve gaz konsantrasyonu profillerini detaylı bir şekilde ölçmek için 0,20 m aralıklarla toplam 8 adet numune alma noktası bulunmaktadır (Topal, 2002). Bu numune alma noktalarından 0,20-0,40-0,60 ve 0,80 m yükseklikte olanlara, yataktaki sıcaklıkları ölçmek için Ni-Cr/Ni den yapılmış (Tip K) 4 adet termoçift yerleştirilmiştir. Yanma gazlarındaki kirleticilerin ölçüleceği gaz örneği alma ve baca gazı sıcaklığının da ölçüleceği bir ölçüm noktası T5 de bulunmaktadır. Deneysel Yöntem Her deney için DAY ilk önce doğal gaz ile 500 o C ye ısıtılmış, daha sonra sıcaklık 700 o C ye ulaşıncaya kadar yatağa yatak malzemesi yüklenmiştir. Yanma için gerekli sıcaklığa ulaşıldığında ise, daha önce hazırlanan yakıt karışımları dolaşımlı akışkan yatağa beslenmiştir. Bu arada doğal gaz kademeli olarak azaltılmış ve kendi kendine yanma başladıktan sonra tamamen kesilmiştir. Kolon boyunca sıcaklık dağılımları ve baca gazı emisyonları sürekli olarak ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Deneysel çalışmaya ait işletme ve hidrodinamik parametreler ve akışkan yatağın özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. Yataktaki basınç düşmesi belirli değeri aştığında geri dolaşım yatağından elde edilen fazla kül dışarı alınmıştır. Tablo 1. Deneysel çalışma parametreleri Temel işletme parametreleri: Yakıt türü Petrokok ve petrokok Tunçbilek linyit karışımı Yatak malzemesi Silis kumu (dp=700 mm ), kömür külü dp=1 mm) Ortalama yatak malzemesi yoğunluğu 1360 kg/m 3 Yatak ön ısıtma yakıtı Doğal gaz Yatak iç alanı 0,0123 m 2 İşletme gaz hızı 2,3-3,1 m/sn Yatak çalışma sıcaklığı 835-882 o C Yatakta dolaşım akısı 10-12 kg/m 2 -s Deney boyunca toplanan bütün küller tartılmış, külde kalan yanmamış karbonun tayini için kül analizi yapılmıştır. Külde kalan yanabilen maddeler ağırlıkça %8-11 arasında bulunmuştur. Deney tamamlandıktan sonra yatak malzemesi de analiz edilmiş, yatak malzemesinde kalan yanmamış karbon miktarı ise %7-8 arasında bulunmuştur. Bu sonuçlar sistemde karbon dengesi hesaplamalarında kullanılmıştır. Petrokokun fiziksel ve kimyasal özellikleri Petrokokun özellikleri, koklaşma yöntemi ve ham petrolün yapısına göre değiştiği için kimyasal bileşenleri değişkendir. Petrokokun içinde, 100-200 mg/g arasında değişen

344 miktarlarda 16 çeşit polisiklik aromatik hidrokarbona (PAH) rastlanmıştır. Üretim yöntemine bağlı olarak %85-99 arasında karbon, %0,2 den %15 e kadar uçucu madde içerebilir. Petrokok, normal koşullarda kimyasal tepkimelere girmez, polimerize olmaz. Ham petrolde bulunan nikel, çinko, toryum, arsenik, molibden, cıva, baryum, kurşun, kobalt, antimon, talyum, galyum ve berilyum gibi metallerin büyük kısmı, petrokokta zenginleşmiş olarak bulunmaktadır (Bolat,1998). Petrokok ve Tunçbilek linyitine ait kaba ve elementer analiz sonuçları ile alt ve üst ısıl değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Petrokok ve linyit kömürünün kaba ve elementer analizleri(% ağırlıkça) Kaba Analiz (alındığı gibi) SK UM Kül Nem ÜID AID kj/kg Petrokok 78,54 12,78 0,96 7,72 34911 -- Tunçbilek Kömürü Elementer Analiz 33,30 28,77 15,30 22,63 25176 17982 C H N O S Kül Petrokok 85,97 3,67 1,75 2,63 5,26 1,58 Tunçbilek 60,25 4,20 2,44 12,22 1,12 19,77 Kömürü SK:Sabit karbon, UM: Uçucu madde, ÜID: Üst ısıl değer, AID: Alt ısıl değer Baca Gazı Analizleri Baca gazı analizleri 2. siklondan çıkan ve sistemi terk eden gazdan örnek alınarak ve sürekli olarak yapılmaktadır. Gaz örneği bir toz filtre sisteminden geçirildikten sonra uygun cihazlar ile içindeki O 2, CO, CO 2, SO 2, NO x ve C m H n konsantrasyonları ölçülmektedir. Analiz sonuçları bir veri toplama sistemine gönderilmektedir. Veri toplama sistemi ve analizörler Mobil Emisyon Test Laboratuarı (METL) içine yerleştirilmiştir. Bu laboratuar ünitesinden baca gazı örnek alma noktasına uygun bağlantılar mevcuttur. Kullanılan cihaz ve ölçüm yöntemleri Tablo 3 de gösterilmektedir. Tablo 3. Baca gazı analizlerinde kullanılan cihazlar Analizör Ölçüm yöntemi Hassasiyet Ölçüm aralığı O 2 / Rosemount O 2 nin paramanyetik özellikleri +/- 1 % 0-100 CO CO 2 / Rosemount NDIR Saçınımsız infrared +/- 1 % 500 ppm / 5% CO CO 2 / Rosemount NDIR Saçınımsız infrared +/- 1 % 5% / 15% SO 2 / Rosemount NDIR Saçınımsız ultraviyole +/- 2 ppm 0-2,000 ppm NO NO 2 - NO x / UPK Chemiluminescence +/- 1 ppm 0-5,000 ppm C m H n / UPK FID-Alev iyonizasyon +/- 0.01 ppm 0-10,000 dedektörü ppm

345 Mobil Emisyon Test Laboratuarı (METL) nın şematik diyagramı Şekil 2 de verilmiştir. Bu diyagramdan görüldüğü gibi METL temel olarak gaz örnek alma sistemleri (direkt ve seyreltilmiş olarak), analiz sistemleri (O 2, CO, CO 2, SO 2, NO x ve C m H n Analizörleri) ve veri toplama sistemlerinden meydana gelmektedir. Sistem periyodik olarak her deneyden önce kalibrasyon gazları ile kalibre edilmektedir. Toplam hidrokarbon ölçüm cihazı, CH4 gazı ile kalibre edilmekte ve ölçüm toplam hidrokarbon konsantrasyonları da CH4 cinsinden ifade edilmektedir. Basınç ve sıcaklık hatları SO 2 NOx Merkezi İşlem Bilgisayar ı C mh n Sıcaklık ve Basınç Probları Seyreltme Hattı Probu CO CO 2 CO 2 CO O 2 Isıtılmış Hat Probu Baca S ıfır Hava Sistemi Kayıt Sistemi 110 200 o C Seyreltilmemiş (Isıtılmış) örnek alma hattı Veri Toplama ve Değer. Sistemi So ğutucu Vakum Pompas ı Şekil 2. Mobil Emisyon Test Laboratuarı şematik diyagramı SONUÇLAR Deneysel çalışmada yalnız başına petrokok, kömür ve petrokok kömür karışımları yakılmıştır. Petrokok, kömür ve petrokok kömür karışımlarının yakılması durumundaki deneysel işletme parametreleri Tablo 4 de ve emisyon parametreleri Tablo 5 de verilmiştir. Petrokokun akışkan yatakta yakılması ile elde edilen deney sonuçları, zamana bağlı olarak Şekil 3,4,5 de verilmiştir. Deneylerde petrokokun tutuşma sıcaklığı 460-490 ºC olarak belirlenmiş olup yanma performansının, CO ve C m H n emisyonları dikkate alındığında özellikle %36 hava fazlalığında kabul edilebilir olduğu belirlenmiştir. Bu hava fazallık oranında yanma sonucu ortalama 491 ppm CO ve 340 ppm C m H n emisyonu ile karşılaşılmıştır. Yüksek kükürt içeriği nedeniyle baca gazında 12214 mg/nm 3 SO 2 emisyonu elde edilmiştir. Bu değer Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliğindeki kabul edilebilir sınır değerinin oldukça üzerindedir (HKKY, 1986). Petrokok yakılması durumunda yanma ve emisyon parametrelerinin zamanla değişimi incelendiğinde oldukça kararlı bir yanma elde edildiği anlaşılmaktadır (Şekil3-5).

346 % 15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 12:57 13:12 13:26 13:40 13:55 14:09 Zaman O2 n CO2 Şekil 3. Petrokok yanmasında O 2, CO 2 ve hava fazlalık katsayısının zamanla değişimi 800 700 600 CH4 CO mg/nm3 500 400 300 200 100 0 12:57 13:12 13:26 13:40 13:55 14:09 Zaman Şekil 4. Petrokok yanmasında C m H n (CH 4 eşdeğeri) ve CO emisyonlarının zamanla değişimi

347 16000 14000 12000 10000 mg/nm3 8000 6000 SO2 NOx 4000 2000 0 12:57 13:12 13:26 13:40 13:55 14:09 Zaman Şekil 5. Petrokok yanmasında SO 2 ve NO x emisyonlarının zamanla değişimi Petrokok ve linyit karışımlarının yakıldığı deneylerdeki genel işletme değerleri Tablo 4 de ve emisyon parametreleri % 6 O 2 değeri referans olarak alınarak Tablo 5 de verilmektedir. Tablo 4. Deneysel işletme parametreleri Yakıt T * Yakıt oranı Kapasite G s U 0 C kg/saat kw kg/m 2 -s m/s 100 % Petrokok 870 10 P 97,0 15,1 2,86 25 % P; 75 % K 855 2,5 P+ 7,5 K 76,7 14.0 2,78 50 % P; 50 % K 873 5 P + 5 K 83,5 17,3 3,10 75 % P; 25 % K 882 7,5 P + 2,5 K 90,2 13.4 2,72 100 % Kömür 835 10 K 69,9 15,5 2,30 * Ortalama yatak sıcaklığı T1, T2, T3 ve T4 ün ortalamasıdır. P : Petrokok, K : Kömür

348 Tablo 5. Emisyon parametreleri O 2 n CO CO 2 C m H n NO x SO 2 CO C m H n NO x SO 2 Yakıtlar (ppm) (mg/nm 3 ) 100 % Petrokok 5,6 1,36 0,0491 12,9 340 188 4386 598 237 245 12214 %25 P+%75 K 6,2 1,42 0,0428 11,8 286 213 1774 542 207 289 5140 %50 P+%50 K 6,5 1,45 0,0446 11,5 304 210 2443 577 225 291 7225 %75 P+%25 K 6,0 1,40 0,0473 11,8 322 192 3471 591 230 257 9923 100 % Kömür 6,5 1,45 0,0340 11,2 263 235 882 440 194 326 2609 SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE ÖNERİLER Genel olarak petrokokun içeriğindeki özellikle ağır metallerden dolayı yakıt olmadığı ve ancak çimento ve kireç sanayisinde kullanılabilirliği kabul edilmektedir. Ancak özellikle kömür ile birlikte yakılması durumunda yanmadan kaynaklanan emisyonlar ve ısıl performans parametreleri enerji üretiminde kullanılabileceğini göstermektedir. Bu çalışmada petrokokun yatakta kalan katılar veya baca gazları ile taşınan zararlı emisyonlar incelenmemiş olup sadece yakıt olarak incelendiğinde yanma performansı ve tutuşabilirliği deneysel olarak belirlenmiştir. İleriki çalışmalarda petrokok yakılması sonucu oluşan organik buharların baca gazındaki bileşimi ve ağır metallerin küldeki konsantrasyonu incelenecektir. Santral yakıtı olarak petrol rafinasyonu atığı olarak ortaya çıkmakta olan bu yan ürün veya atığın, çevreye olan zararının azaltılarak termik santral kazanlarında hangi oranlarda yakılabileceği incelenmiştir. Bu çalışma ile başlatılan petrokokun daha verimli değerlendirilmesi konusu daha detaylı çalışmalar ile sürdürülecektir. Tek başına petrokok ve kömür yakılması durumundaki işletme değerleri ve hesaplanan emisyon parametreleri Tablo 4 ve 5 de verilmiştir. Petrokoka belli oranlarda linyit kömürü ilave edilmesi ile yanma ve emisyon davranışında belirli bir iyileşme olduğu görülmektedir. Karışımdaki kömür oranının artışı ile belli oranlarda CO ve C m H n emisyonlarında azalmalar elde edilmiştir. Tek başına petrokok yakılmasında kömür yakılmasına kıyasla daha yüksek emisyonlarla karşılaşılmıştır. Kömür ile yapılan karışımdaki kükürt oranının az oluşu nedeniyle elde edilen SO 2 emisyonlarında yaklaşık %42 lik bir azalma görülmüştür. Baca gazında ölçülen SO 2 emisyonları incelendiğinde, yatak malzemesi tarafından dikkat çekici bir tutulmanın olmadığı ve kireçtaşı veya benzer adsorbentlerin kullanılması gerektiği anlaşılmaktadır. TEŞEKKÜR Bu çalışma, Gazi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenen BAP MMF 06/2003-38 kod nolu proje kapsamında gerçekleştirilmiştir.

349 KAYNAKLAR Durmaz A., Topal H., Gazi Üniverseitesi Bilimsel Araştırma Projesi, MMF 06/2003-38, Ankara, 2003 Esen Bolat, Karbon İçeren Diğer Önemli Enerji Kaynakları, Bölüm 40, Kömür; Özellikleri, Teknolojisi ve Çevre İlişkileri, ed. Kural O., 709-724, 1998 Bayram A., Müezzinoğlu A., Seyfioğlu R., Presence and control of polycyclic aromatic hydrocarbons in petroleum coke drying and calcination plants, Fuel Processing Technology, 60, 111-118, 1999 Topal H., Gazi Üniverseitesi Bilimsel Araştırma Projesi, MMF 06/2002-32, Ankara, 2002 Çevre Bakanlığı, Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği, Ankara. (2 Kasım 1986 gün ve 19269 sayılı Resmi Gazetede yayınlanarak yürürlüğe girmiştir.), 1986