Biyokütle Enerji Kaynağı Olarak Ayçiçeği Sapının Yakılması ve Baca Gazı Emisyonlarının Belirlenmesi

Ulud. Üniv. Zir. Fak. Derg., (00) 16(): 113-18 Biyokütle Enerji Kaynağı Olarak Ayçiçeği Sapının Yakılması ve Baca Gazı Emisyonlarının Belirlenmesi Halil ÜNAL * Kamil ALİBAŞ ** ÖZET Bu çalışmada, iki ayrı formdaki ayçiçeği sapının üç tip ızgara üzerinde ve üç farklı yakma koşulundaki enerji üretimleri, yakıt tüketimleri ve baca gazı emisyon değerleri ölçülmüştür. Denemelerde ölçülen baca gazlarının (CO, SO, NO x ) konsantrasyon ve kütlesel debi değerleri, hem kendi aralarında hem de Hava Kirliliği Korunması Yönetmeliği nde verilen sınır değerleri ile karşılaştırması yapılmıştır. Ayçiçeği sapının I. ve II. formlarındaki yakma deneylerinde en yüksek kazan verimlerine sırasıyla % 5,1 ve % 30,5 değerleri ile yuvarlak delikli ızgaranın (YDI) önden doğal hava emişli (Ö.Y.) yakma koşulunda ulaşılmıştır. En yüksek kazan yanma ısı güçlerine ise sırasıyla, 66445 kj/h ve 40660 kj/h değerleri ile karışık delikli ızgaranın (KDI) alttan doğal emişli (A.Y.) ve alttan zorlanmış çekişli (*A.Y.) yakma koşullarında elde edilmiştir. Ayçiçeği sapının I. formuna ait CO in en düşük çıktığı yakma deneyleri, sırasıyla 834,8 mg/nm³ ve 953,9 mg/nm³ değerleri ile KDI ve ODI nın A.Y. koşullarında bulunmuştur. II. formun deneylerinde ise, en düşük CO miktarına, 166,3 ve 1765,5 mg/nm³ değerleri ile ODI nın sırasıyla *A.Y. ve A.Y. koşullarında ulaşılmıştır. Yuvarlak delikli ızgaranın hava giriş delik alanının küçük olması, bu ızgaranın A.Y. ve *A.Y. koşullarında, yanma odasına yetersiz hava girişine neden olmuş ve eksik yanmaya bağlı olarak CO emisyonunu yükseltmiştir. Anahtar Sözcükler: Ayçiçeği sapı, sap yakıcı, ısı gücü, yanma, e- misyon. * Öğr.Gör.Dr. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Bursa. ** Prof.Dr. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Bursa. 113

ABSTRACT Burning of Sunflower Stalk as a Biomass Energy Source and Determination of Chimney Gas Emission Values In this study; energy production, fuel consumption and chimney gas emission values of sunflower stalks in two different forms were measured on three types of grates and under three different burning conditions. Concentration and mass flow values of chimney gases (CO, SO, NO x ) measured in the experiments were compared both with each other and with the limits given in the Regulation of Protection Air Pollution. The highest boiler efficiency in the burning experiments of sunflower stalks in the first and second forms were reached in the front natural air draft burning condition of the circle grate with 5,1 and 30,5 %, respectively. The highest boiler combustion heat power values were obtained from bottom natural draft and bottom forced draft burning conditions of mixed hole grate with 66445 and 40660 kj/h, respectively. The burning experiments with the lowest CO values belonging to the first form of sunflower stalk were realised in the bottom natural draft burning condition of mixed hole grate and oblong hole grate with 834,8 and 953,9 mg/nm³, respectively. In the experiments with the second form, the lowest CO quantity was obtained in the bottom force draft and bottom natural draft burning conditions of oblong hole grate with 166,3 and 1765,5 mg/nm³, respectively. The smaller air inlet hole area of circle grate leaded to insufficient air inlet into the combustion chamber of bottom natural draft and bottom force draft burning conditions of this, in turn brought about an increase in CO emission due to incomplete burning. Key Words: Sunflower stalk, straw burner, heat power, combustion, emission. GİRİŞ Birçok ülke, belli rezerve sahip konvensiyonel enerji kaynaklarına ilave olarak yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarına da yönelme çabası içine girmişlerdir. Yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde biyokütle, rüzgar, güneş, jeotermal, gelgit ve dalga enerjisi sayılabilir. Gelişmekte olan ülkelerde kullanımı en yaygın yenilenebilir enerji kaynağı biyokütledir. Biyokütle, yetiştirilebilir olması, çevre korunmasına katkısı, elektrik üretimi, kimyasal madde ve motorlu araçlar için yakıt elde edilebilmesi nedeniyle, stratejik bir enerji kaynağı sayılmaktadır. Bu nedenle hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkeler için biyokütle büyük önem taşımaktadır (Türe ve ark., 1994). 114

Dünya enerji tüketiminin % 15 i, gelişmekte olan ülkelerdeki enerji tüketiminin ise yaklaşık % 43 ü biyokütleden sağlanmaktadır. Türkiye enerji kaynakları yeterli olmayan ve tükettiği enerjinin yarısından fazlasını ithalat yoluyla karşılayan bir ülkedir. İthal edilen enerji kaynakları petrol, kömür ve doğal gazdır. Yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları ülkemizin enerji dengesi içinde önemli paylar almamasına rağmen biyokütle enerjisinden geniş ölçüde yararlanılmaktadır (Yorgun ve ark., 1998). Türkiye nin 1999 yılı enerji istatistiklerine göre birincil enerji kaynaklarının üretim miktarı, 7057 BTEP (Bin Ton Eşdeğer Petrol) (1,14 x 10 15 kj/yıl), tüketim miktarı ise, 76697 BTEP (3, x 10 15 kj/yıl) dir. Bu değerlerden, ülkemizin ürettiği enerjinin yaklaşık üç katını tükettiği anlaşılmaktadır. Ülkemizde üretimi gerçekleştirilen ayçiçeği sapı miktarı ve bundan sağlanabilecek enerji değeri Çizelge I de verilmiştir. Çizelge I. Ülkemizin Ayçiçeği Üretiminden Elde Edilebilecek Teorik ve Net Enerji Değerleri (Anonim 000) Üretim miktarı (ton) 950.000 Ürün verimi (kg/ha) 1.597 Sap/ürün oranı --,8 Sap miktarı (ton).660.000 Sap miktarı (% 60 toplanabilirlikte) (ton) (ton/ha) 1.596.000,683 Toplam teorik enerji değeri (*) (kj/yıl),39x10 13 Sapın net enerji değeri (% 65 kazan veriminde) (kj/yıl) 1,56x10 13 Petrol eşdeğeri (**) Milyon Varil 3,93 (*) Sapın % 14 nemde ısıl değeri ortalama 15000 kj/kg alınmıştır. (**) Bir Amerikan varili petrolün enerji eşdeğeri = 6,09 x 10 6 kj Çizelgede görüldüğü gibi, 000 yılında elde edilen ayçiçeği sapının tarladan % 60 oranında toplanabildiği göz önüne alındığında, teorik enerji değeri,39x10 13 kj/yıl olmaktadır. Bu enerji değeri, birincil enerji kaynaklarına ait tüketim enerjisinin yaklaşık % 1 lik bölümüne karşılık gelmektedir. Bu çalışmada, ülkemizde yağlık bitkiler içerisinde büyük üretim potansiyeline sahip ayçiçeği sapının yakılarak enerjiye dönüştürülmesi sırasında, en uygun yakma koşullarının ve baca gazı emisyon değerlerinin belirlenmesi üzerinde durulmuştur. 115

MATERYAL ve YÖNTEM Çalışmada, ısıtma yüzeyi 6 m² olan sıcak su ısıtmalı, duman borulu, çelikten yapılmış yarım silindirik tip katı yakıt kazanından yararlanılmıştır (Şekil 1). Kazanın teknik özellikleri Çizelge II de verilmiştir. Isıtma alanı olarak 7 m² taban alanına ve 388 m³ iç hacme sahip bir ortam kullanılmıştır. Ortamın ısıtılmasında 6/65 (1/500) kolonlu tip dökme dilimli, toplam dilim sayısı 138 olan 10 adet radyatör kullanılmıştır (Anonim, 1983 a). Isıtılan suyun sirkülasyonunda ise Wilo marka R 5/60r tipi pompa kullanılmıştır. Kazan ısıtma gücü Kömür (firma katalog değeri) Kazan ısıtma yüzeyi alanı Su hacmi Kazan Kazan dahil tüm tesis Ocak kapısı ölçüsü (genişlik x yükseklik) Ocak hacmi (cehennemlik önüne kadar) Kazanın her yüzeyindeki izolasyon kalınlığı Kazan ağırlığı Duman sandığı kanal ölçüsü Izgara alanı ölçüsü Küllük hacmi Baca borusu ölçüsü (iç çap x uzunluk) Baca kesit alanı Kazan test basıncı Kazan işletme basıncı Şekil 1: Isıtma kazanı şekli ve önemli kısımları Çizelge II. Kazanın Teknik Özellikleri max. 36000 kcal/h (4 kw) 6 m² 50 L 580 L 310 x 50 mm 0,10 m³ 50 mm 500 kg 50 x50 mm 600 x 510 mm 0,01 m³ 300 x 6000 mm 0,07 m² 5 bar 3 bar 116

Kazan içerisinde sırasıyla yuvarlak (YDI), oblong (ODI) ve karışık (yuvarlak+oblong) (KDI) delikli olmak üzere üç çeşit ızgara kullanılmıştır (Şekil ). Izgaralar düz ızgara tipinde pik döküm malzemeden yapılmıştır. Ocak içindeki ızgaralık ölçüsü 510 x 600 mm olup oblong delikli ızgaradan 6 adet, yuvarlak ve karışık delikli ızgaralardan 5 er adet yerleştirilmiştir. 1 3 Şekil : Ocaktaki ızgara tipleri ve ölçüleri (1. oblong delikli ızgara,. yuvarlak delikli ızgara, 3. karışık (oblang+yuvarlak) delikli ızgara Yakıt olarak kullanılan ayçiçeği sapları, tarla hasat artığı halinde yaklaşık olarak 60-75 kg/m³, parçalanmış halinde 85-95 kg/m³ hacim ağırlıklarındadır. Ayçiçeği sapı, iki değişik formda yakılmıştır. Birinci form olarak, tarladan toplanan hasat artığı sap formudur. Burada biçerdöverle hasattan sonra tarlada arta kalan gövde+kök bileşiminden oluşan artıklar, hasat artığı olarak adlandırılmıştır. Ayçiçeği sapının ikinci formu için, saplar çekiçli tip bir parçalama ünitesinde kıyılmıştır. Her iki formdaki yakıt da, kazana elle beslenmiştir. Yakıtlar, önden (ocak kapağından) (Ö.Y.) ve alttan (küllük kapağından) (A.Y.) doğal hava emişli ve alttan zorlanmış çekişli (*A.Y.) olmak üzere üç farklı yakma koşulunda yakılmıştır. Ayçiçeği sapının kimyasal bileşenleri ve ısıl değerleri değişik literatürlerden elde edilen verilerin ortalaması alınarak bulunmuş ve Çizelge III te verilmiştir. 117

Çizelge III. Ayçiçeği sapının ortalama kimyasal bileşenleri ve ısı değerleri (% Ağırlık) Hu (*) Ho (**) Karbon Hidrojen Oksijen Azot Kükürt Kül Nem kj/kg kj/kg 48, 5,7 38,3 1,1 0,1 7,6 10,5 17190 18647 (*) Yakıtın alt ısıl değeri, (**) Yakıtın üst ısıl değeri Yanma gazlarının ölçümünde Testo 350 marka baca gazı analiz cihazı, baca gazı hızı ölçümünde diferansiyel basınç ölçer bağlantılı bir adet pitot tüpü kullanılmıştır. Gaz analiz cihazı ile CO, SO, NO x, CO, O, ortam sıcaklığı, baca gazı sıcaklığı, baca gazı hızı ve sistemin verimi gibi parametreler ölçülebilmektedir. Kazanın ısı gücü, aşağıda verilen eşitliklerden yararlanılarak anma ısı gücü ve yanma ısı gücü olarak iki şekilde belirlenmiş ve bunlardan giderek kazan verimi bulunmuştur (Anonim, 1983 b). Kazan Anma Isı Gücü (Kazandan Alınan Isı Gücü) Kazan Yanma Isı Gücü (Kazana Verilen Isı Gücü) Kazan Verimi QN = W1. cw. t (1) Q = B. () η k B H u QN (3) =.100 QB Burada; Q N : Kazan anma ısı gücü (kj/h), W 1 : Saatte üretilen sıcak su miktarı (kg/h), (Kazan suyu, sistem içinde sirkülasyon pompasının üçüncü kademesinde dolaştırıldığından W 1 ortalama olarak 1110 kg/h alınmıştır), c w : Çıkış suyunun özgül ısısı (kj/kg o C), (4,187 kj/kg C alınmıştır), t: Kazan sıcak su çıkış sıcaklığı ve soğuk su giriş sıcaklığı arasındaki fark ( o C). Q B : Kazan yanma ısı gücü (kj/h), B: Kazana saatte gönderilen yakıt miktarı (kg/h), H u : Yakıtın alt ısıl değeri (kj/kg), η k : Kazan verimi (%) dir. Analiz cihazı ile kömür, fuel-oil, doğal gaz vb. yakıt cinslerinin gaz emisyon değerlerini doğrudan ölçülebilmektedir. Cihaz, Çevre Bakanlığı Hava Kirliliği Korunması Yönetmeliğinde (HKKY) bu yakıtlar için belirtilen % O referans düzeyinde programlanmış hesaplama yöntemine göre veri- 118

leri verebilmektedir (Anonim, 1986; Müezzinoğlu, 1987). Çalışmada kullanılan ayçiçeği sapları, katı yakıt kategorisine girdiğinden ölçüm için kömür seçeneği esas alınmıştır. Kömür için O referansı % 7 dir. HKKY nin Ek 7 yönetmeliğinde Odun ve odun artıkları yakan tesislerde baca gazında hacimsel olarak oksijen miktarı % 13 alınır maddesi yer almaktadır. Ayçiçeği sapı, oduna hem ısıl değer hem de fiziksel olarak yakın olduğundan, bu kapsam içine dahil edilerek cihazla ölçülen gaz konsantrasyonları, aşağıda verilen eşitliklerle odunun değerlerine dönüştürülmüştür (Tünay ve Alp 1996). % 7 O ye göre Hava Fazlalık Katsayısı Baca Gazında Ölçülen O ye Göre Kirletici Konsantrasyonları % 13 O ye göre Hava Fazlalık Katsayısı 1 O λ 1 = 1 CO SO NO (%7O ) (%7O ) x (%7) O ölç = λ SO = λ NO (%7O ) 1 x 1 O λ = 1 (4) = λ CO (5) 1 1 (%13) O ölç (6) % 13 O ye göre Kirletici Konsantrasyonları % 13 O ye göre Hesaplanan Konsantrasyonların Normal Şartlara (73 K Sıcaklık ve 1 Atmosfer Basınca)Dönüştürülmesi Burada; CO SO NO CO SO NO (%13O ) (%13O ) x N N = λ CO (7) = λ SO (%13O ) x xn = λ NO 73 + TBG = CO( %13O ) 73 73 + T = SO( %13O ) 73 73 + T = NOx (%13O ) 73 λ 1 : % 7 O ye göre hava fazlalık katsayısı, O : Analiz cihazında seçimi yapılan hacimsel oksijen miktarı (%) (% 7 seçilmiştir), O ölç : Analiz cihazı ile bacada ölçülen oksijen miktarı (%), CO (%7 O), SO (%7 O), NO x (%7 O): Sırasıyla % 7 O ye göre cihazdan okunan CO, SO ve NO x konsantrasyonları (mg/m³), CO, SO, NO x : Baca gazlarında ölçülen O ye göre hesaplanarak düzeltilmiş CO, SO ve NO x konsantrasyonları (mg/m³), BG BG (8) 119

λ : % 13 O ye göre hava fazlalık katsayısı, O (% 13) : HKKY de odun ve odun artıkları için belirtilen oksijen miktarı (%) (% 13), CO (% 13 O), SO (% 13 O), NO x (% 13 O) : % 13 O ye göre hesaplanan CO, SO ve NO x konsantrasyonları (mg/m³), T BG : Baca gazının ölçülen sıcaklığı ( C), 73: Normal şartlarda (0 C ve 1 atm basınçta) mutlak sıcaklık ( K), CO N, SO N, NO x N: % 13 O ye göre hesaplanan normal şartlardaki CO, SO ve NO x kirleticilerinin konsantrasyonları (mg/nm³) dır. Cihazdan alınan ölçüm değerlerine dayanılarak baca gazı debisi (m³/h), normal şartlardaki baca gazı debisi (Nm³/h) ve kirleticilerin dönüştürülmüş konsantrasyonlarına göre kütlesel debileri aşağıdaki eşitliklerde hesaplanmıştır. Baca Gazı Debisi Q BG = VBG. AB. 3600 (9) Normal Şartlardaki Baca Gazı Debisi Q 73 (10) BG Q NBG = TBG + 73 Karbonmonoksitin Kütlesel Debisi QNBG CO (11) N LCO = 6 1x10 Kükürtdioksitin Kütlesel Debisi QNBG SO (1) N LSO = 6 1x10 Azotdioksitin Kütlesel Debisi QNBG NO (13) X N LNO X = 6 1x10 Burada; Q BG : Baca gazı debisi (m³/h), V BG : Baca gazı hızı (m/s), A B : Baca kesit alanı (m²), Q NBG : Normal şartlardaki baca gazı debisi (Nm³/h), L CO, L SO, L NOx: Sırasıyla CO, SO ve NO x kirleticilerinin kütlesel debileri (kg/h) dir. ARAŞTIRMA SONUÇLARI İki farklı formdaki ayçiçeği sapının üç çeşit ızgaradaki yakma deneylerinde, kazan suyu sıcaklıkları, yakıt besleme debileri, yakıt ısıl değeri 10

ve üretilen sıcak su miktarı verilerinden giderek, kazan anma ısı gücü (Q N ), yanma ısı gücü (Q B ) ve kazan verimi (ηk) değerleri belirlenmiş ve sonuçlar Çizelge IV ile Şekil 3 te verilmiştir. Çizelgede görüldüğü gibi, ayçiçeği sapının I. formunda en yüksek kazan anma ısı gücüne 57333,7 kj/h değeri ile yuvarlak delikli ızgaranın (YDI) önden doğal emişli yakma (A.Y.) koşulunda ulaşılmıştır. Buna karşılık, karışık delikli ızgaranın (KDI) alttan doğal emişli yakma (A.Y.) koşulunda, kazana beslenen yakıt debisine bağlı olarak, kazan yanma ısı gücü 66445 kj/h değeri ile en yüksek seviyeye çıkmıştır. Ancak, bu yakma koşulunda kazan anma ısı gücünün yüksek çıkmaması, kazan verimini % 17,0 değeri ile en düşük seviyeye düşürmüştür. En yüksek kazan verimi % 5,1 değeri ile YDI nın Ö.Y. koşulunda gerçekleşmiştir. Ayçiçeği sapının II. formunda ise en yüksek kazan anma ısı gücüne 56946,3 kj/h değeri ile ODI nın A.Y. koşulunda ulaşılmıştır. En yüksek kazan yanma ısı gücü ise 40660 kj/h değeri ile KDI nın *A.Y. koşulunda olmuştur. Ancak, sapın I. formunda olduğu gibi kazan anma ısı gücünün yüksek çıkmaması, kazan verimini ortalama % 16,4 gibi en düşük seviyeye indirmiştir. Bu yakıt formunda en yüksek kazan verimine % 30,5 değeri ile YDI nın Ö.Y. koşulunda ulaşılmıştır. Baca gazı analiz cihazı ile ölçülen emisyon değerlerinden giderek yapılan hesaplamalara ait sonuçlar Çizelge V ve VI ile Şekil 4 te verilmiştir. Ayçiçeği sapının I. formuna ait yakma deneylerinde, CO in en düşük çıktığı yakma deneyleri, sırasıyla 834,8 mg/nm³ ve 953,9 mg/nm³ değerleri ile KDI ve ODI nın A.Y. koşulunda bulunmuştur. Bu iki tip ızgara, ocak içerisine giren havanın yakıt ile iyi bir karışım yapmasını sağlamış ve yanmayı iyileştirmiştir. Buna karşılık, YDI nın hava giriş delik alanının küçük olması, bu ızgaranın A.Y. koşullarında yetersiz hava girişine neden olmuş ve eksik yanmaya bağlı olarak CO miktarı 9119,0 mg/nm³ ile en yüksek seviyeye çıkmıştır. Ayçiçeği sapının II. formundaki yakma deneylerinde ise, en düşük CO miktarına, 166,3 ve 1765,5 mg/nm³ değerleri ile ODI nın sırasıyla *A.Y. ve A.Y. koşullarında ulaşılmıştır. KDI nın aynı yakma koşullarında da yukarıdaki değerlere yakın düşük CO emisyonları bulunmuştur. Ayçiçeğinin II. formu için de, iki değişik ızgaranın yukarıdaki yakma koşullarında, ocak içerisine giren havanın yakıt ile iyi bir karışım yapması yanmayı iyileştirmiştir. YDI ve ODI daki önden yakma denemelerinde ise yanma odasına giren havanın yaklaşık %18 lerde olmasına rağmen, havanın yakıtla iyi karışım yapmaması nedeniyle baca gazındaki CO miktarını artırmıştır. YDI nın hava giriş delik alanının küçük olması, bu ızgaranın A.Y. ve *A.Y. koşullarında yine yanma odasına yetersiz hava girişine neden olmuş ve eksik yanmaya bağlı olarak CO emisyonunu yükseltmiştir. 11

1 ÇİZELGE IV

Çizelge VI incelendiğinde, baca gazında ölçülen CO değerleri HKKY sınır yönetmeliği değerinin çok üzerinde olduğu halde, gazların kütlesel debileri bu değerin çok altında, önemsiz miktarlarda olduğu belirlenmiştir. Bunun sebebi, çalışmada kullanılan kazanın baca gazı debilerinin düşük olmasıdır. Çizelge incelendiğinde, hem konsantrasyon değerleri hem de kütlesel debi değerleri düşük sayılabilecek bir kaç ölçüm dışında, genelde SO gazı çıkmamıştır. Aynı şekilde, baca gazında ölçülen NO x miktarları 110,3 mg/nm³ ve 44,8 mg/nm³ değerleri arasında bulunmuştur. NO x için HKKY de konsantrasyon sınır değeri verilmemiş, ancak yönetmelikteki sınır kütlesel debisi ile karşılaştırıldığında, bulunan sonuçların önemsiz miktarlarda olduğu görülmüştür. 300.000 30 50.000 5 KAZAN ISI GÜCÜ (kj/h) 00.000 150.000 100.000 0 15 10 KAZAN VERİMİ (%) 50.000 5 0 YDI ODI YDI ODI KDI YDI ODI YDI ODI KDI YDI ODI KDI I. I. I. I. I. II. II. II. II. II. II. II. II. Ö.Y. Ö.Y. A.Y. A.Y. A.Y. Ö.Y. Ö.Y. A.Y. A.Y. A.Y. *A.Y. *A.Y. *A.Y. QB kj/h.054 39.514 180.495 191.38 66.445 106.578 171.900 89.388 195.966 173.619 151.7 18.313 40.660 QN kj/h 40598,5 37809,3 30681,3 33160,6 37189,4 881,8 31611,0 4173,1 37886,7 35794,8 33935,4 38584,0 39513,8 Verim % 17,8 15,8 17,0 17,3 14,0 7,0 18,4 7,0 19,3 19,8,4 17,7 16,4 IZGARA TİPİ-YAKIT FORMU-YAKMA ŞEKLİ 0 Şekil 3: Ayçiçeği sapının üç ızgaradaki kazan ısı güçleri ile kazan verimleri 14000 1000 10000 CO N (mg/nm³) 8000 6000 4000 000 0 YDI ODI YDI ODI KDI YDI ODI YDI ODI KDI YDI ODI KDI I. I. I. I. I. II. II. II. II. II. II. II. II. Ö.Y. Ö.Y. A.Y. A.Y. A.Y. Ö.Y. Ö.Y. A.Y. A.Y. A.Y. *A.Y. *A.Y. *A.Y. CON mg/nm³ 5060,8 4570, 9119,0 953,9 834,8 1738,7 10808,8 1057,1 1765,5 181,5 7575,8 166,3 90,0 IZGARA TİPİ-YAKIT FORMU-YAKMA ŞEKLİ Şekil 4: Ayçiçeği sapının üç tip ızgarada yakılmasında oluşan CO miktarları 13

ÇİZELGE V ÇİZELGE VI 14

TARTIŞMA Ayçiçeği sapının I. ve II. formlarındaki yakma deneylerinde, en yüksek kazan verimlerine sırasıyla % 5,1 ve % 30,5 değerleri ile YDI nın Ö.Y. koşulunda ulaşılmıştır. En yüksek kazan yanma ısı güçlerine ise sırasıyla, 66445 kj/h ve 40660 kj/h değerleri ile KDI nın A.Y. ve *A.Y. koşullarında ulaşılmıştır. Ancak, bu yakma koşullarındaki kazan anma ısı güçlerinin yüksek olmaması, ortalama kazan verimlerini yaklaşık % 14,0 ile % 16,4 seviyelerine indirmiştir. Ayçiçeği sapının iki ayrı formu için yapılan değerlendirmede YDI nın Ö.Y. koşulunun en uygun yakma şekli olduğu söylenebilir. Ayçiçeği sapının I. formunda yapılan baca gazı ölçümlerinde, YDI nın A.Y. koşulu hariç her üç ızgarada da Ö.Y. ve A.Y. koşullarında CO emisyonu düşük çıkmıştır. II. formdaki Ö.Y. denemelerinde, yanma odasına giren oksijene bağlı olarak hava fazlalık katsayılarının yüksek çıkmasına rağmen, havanın yakıtla iyi karışım sağlayamaması CO emisyonunu düşürmek yerine artırmıştır. Kazan veriminin artırılması için şu öneriler getirilebilir: Ayçiçeği saplarının I. formdaki boyları yaklaşık 1 ila m arasında olduğundan, bunların kazana beslenebilmesi için kazan ocak boyuna göre küçültülmesi gerekmektedir. Ayçiçeği saplarının balyalanması ve balyayı bütün olarak yakabilen kazanlarda kullanılması, sapların partiler halinde kısa sürelerde beslenerek yakılması sonucu kazana giren gereksiz fazla havayı önleyecektir. Balyalama yakıtın daha iyi verimde ve uzun sürede yanmasını sağlayacaktır. Bu şekilde insan işgücü ihtiyacı da azalacaktır (Wilecil 1980, Demir 1984, Strehler 1984). Ayçiçeği sapının parçalanmış formunun kazana elle öbekler halinde beslenmesi, yanan alevi söndürebilmektedir. Bu durumda alevin tekrar oluşması için hem belirli bir süre geçmekte hem de bu arada verimsiz yanma nedeniyle bacadan yoğun bir duman çıkışı olmaktadır. Parçalanmış formdaki sap için otomatik besleme sisteminin kazana ilave edilmesi, yakıtın ocak içerisine sürekli ve istenilen miktarlarda beslenmesini sağlayacak ve bacadan çıkan CO miktarı da azalacaktır (Cremer ve Sund 1980, Staniforth 198, Iversen 1984, Strehler 1984, Pahlstorp ve Nilsson 1987). Kazan kapasitesinin artması kazan verimini de artıracaktır. Bu nedenle küçük kazan yerine otomatik yakıt besleme düzenleriyle donatılmış merkezi ısıtmanın yapılabileceği büyük sap yakıcıların kullanılması tercih edilmelidir. 15

KAYNAKLAR Anonim, 1983a. Demirdöküm radyatör ısı güçleri çevrim tabloları. Türk Demirdöküm Fabrikaları A.Ş., 6p. Anonim, 1983b. Kazanlar-anma ısı gücü ve verim deneyleri esasları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, TS 4041, 3s. Anonim, 1986. Hava kirliliğinin korunması yönetmeliği. 0.11.1986 Tarih ve 1669 Sayılı Resmi Gazete, Ankara, s.761-850. Anonim, 000. Türkiye İstatistik Yıllığı. DİE, Yayın No: 466, 74s. Cremer, M.J. and, S.E. Sund, 1980. Straw burner. New and Renewable Energy in Agriculture, FAO, /80 (4b), p.10-11. Demir, F. 1984. Buğday sapından enerji kazanma olanakları.. Uluslararası Tarımsal Mekanizasyon ve Enerji Simpozyumu, 3-7 Nisan 1984, Ankara, s.168-176. Iversen, G. 1984. Utilisation of straw for district heating. Bioenergy 84, Elsevier Applied Science Publishers, Vol:4, p.378-375. Müezzinoğlu, A. 1987. Hava kirliliğinin ve kontrolünün esasları. Dokuz Eylül Üniversitesi Yayınları, Yayın No: 0908.87.DK.006.04, Izmir, 91s. Pahlstrop, S. and S. Nilsson, 1987. Investigation of straw combustion systems-the combustion laboratory in Borgeby. Agricultural Engineering Abstracts, Vol:13, No:, p.4. Staniforth, A. 198. Straw for fuel in France. British Farmer and Stockbreeder, 11(70): 30-31. Strehler, A. 1984. Commercial and practical aspects of small scale combustion of biomass. Bioenergy 84. Elsevier Applied Science Publishers, Vol:1, p.354-367. Tünay, O. ve K. Alp, 1996. Hava kirlenmesi kontrolü. İstanbul Ticaret Odası, Yayın No: 1996-36, İstanbul, 174s. Türe, S., S. Özdoğan, Ö. Sayın, 1994. Biyokütleden enerji üretimi. Türkiye 6. Enerji Kongresi, 17- Ekim 1994, İzmir, Özel Oturum Tebliğleri 1, s.486-493. Wilecil, A. 1980. Burner. New and Renewable Energy in Agriculture, FAO, /80 (4b), p.37. Yorgun, S., S. Şensöz, M. Şölener, 1998. Biyokütle enerjisi potansiyeli ve değerlendirme çalışmaları. Enerji Dergisi. Uzman Yayıncılık A.Ş., İstanbul, Yıl: 3, Sayı: 8, s.44-48. 16

Çizelge IV. Ayçiçeği sapının üç ızgaradaki kazan ısı güçleri ve verim değerleri Izgara Tipi Yakıt Formu Yakma Şekli B QB t max QN max ηk max t min QN min ηk min t ort QN ort ηk ort kg/h kj/h C kj/h % C kj/h % C kj/h % I. Form Ö.Y. 13,3 054 1,3 57333,7 5,1 5,7 634,5 11,6 8,7 40598,5 17,8 A.Y. 10,5 180495 8,5 39513,8 1,9 5,0 343,4 1,9 6,6 30681,3 17,0 YDI Ö.Y. 6, 106578 7,0 3540,8 30,5 5,0 343,4 1,8 6, 881,8 7,0 II. Form A.Y. 5, 89388 5,5 5567,7 8,6 4,5 0919,1 3,4 5, 4173,1 7,0 *A.Y. 8,8 1517 9,0 41838,1 7,7 6,0 789,1 18,4 7,3 33935,4,4 I. Form Ö.Y. 13,9 39514 10,0 46486,8 19,4 6, 8666,9 1,0 8,1 37809,3 15,8 A.Y. 11,1 19138 9,3 43387,7,7 5,8 7117,3 14, 7,1 33160,6 17,3 ODI Ö.Y. 10,0 171900 8,5 39513,8 3,0 5,5 5567,7 14,9 6,8 31611,0 18,4 II. Form A.Y. 11,4 195966 1,3 56946,3 9,1 5,5 5567,7 13,0 8, 37886,7 19,3 *A.Y. 1,7 18313 1,0 55784, 5,6 6,0 789,1 1,8 8,3 38584,0 17,7 I. Form A.Y. 15,5 66445 9,8 4534,6 17,0 6,0 789,1 10,5 8,0 37189,4 14,0 KDI II. Form A.Y. 10,1 173619 9,5 4416,5 5,4 5,5 5567,7 14,7 7,7 35794,8 19,8 *A.Y. 14,0 40660 1,0 55784, 3, 6,3 9054, 1,1 8,5 39513,8 16,4 Ö.Y. = Önden doğal emişli yakma, A.Y. = Alttan doğal emişli yakma, *A.Y. = Alttan fan üflemeli yakma

Çizelge V. Ayçiçeği sapının üç ızgaradaki ortalama baca gazı ölçüm sonuçları Yuvarlak Delikli Izgara (YDI) Oblong Delikli Izgara (ODI) Karışık Delikli Izgara (KDI) Ölçüm Birimi I. II. I. II. I. II. Kriterleri Ö.Y. A.Y. Ö.Y. A.Y. *A.Y. Ö.Y. A.Y. Ö.Y. A.Y. *A.Y. A.Y. A.Y. *A.Y. TBG C 148,0 77, 7,8 89,8 96,4 133,9 15, 88,5 135,9 176,8 149,1 116,0 11,8 VBG m/s 3,4 1,7,6 1,5,0 3,9 3,5,4,8 3,1 3,,8 3,1 QNBG Nm³/h 555,6 37,4 51,3 90,8 366, 650,9 558, 460,5 471,1 474, 51,6 486,4 531,5 O % 16,7 13,6 18,0 11,8 1,1 16,5 13,7 18,3 13,0 14,1 13,0 13,1 14,3 CO % 3,8 6,6,7 8,1 7,8 3,9 6,4,4 7,1 6,0 7,0 7,0 5,9 λ1 (% 7 O) -- 3, 1,89 4,63 1,5 1,57 3,08 1,9 5,3 1,74,03 1,75 1,76,07 λ (% 13 O) -- 1,84 1,08,64 0,87 0,90 1,76 1,10,99 0,99 1,16 1,00 1,01 1,19 CO (% 7 O) mg/m³ 5743,0 1440,3 17598,3 1393,0 9797,0 5366,0 3319,0 14403,3 063,0 177,5 308,5 679,5 3533,5 CON (% 13 O) mg/nm³ 5060,8 9119,0 1738,7 1057,1 7575,8 4570, 953,9 10808,8 1765,5 166,3 834,8 181,5 90,0 SO (% 7 O) mg/m³ 0 9,3 165,5 0 0 0 17,5 0 7,5 0 0 0,5 SO N (% 13 O) mg/nm³ 0 1,5 119,8 0 0 0 15,6 0 3,5 0 0 0 18,6 NOx (% 7 O) mg/m³ 50,5 91,3 433,3 0,0 14,7 406,5 305,0 63,3 6,5 49,0 15,0 144,0 08,5 NOx N (% 13 O) mg/nm³ 44,8 13,6 313,6 167,1 110,3 346, 71,5 197,6 193,8 403,9 190,0 117, 17,3 Çizelge VI. Ölçülen gaz ve kütlesel debi değerlerinin HKKY Ek 7 de (gaz için) ve HKKY Ek de (kütlesel debi için) verilen yönetmelik sınır değerleriyle karşılaştırması Parametre Yuvarlak Delikli Izgara (YDI) Oblong Delikli Izgara (ODI) Karışık Delikli Izgara (KDI) Yönetmelik I. II. I. II. I. II. Sınır Değeri Ö.Y. A.Y. Ö.Y. A.Y. *A.Y. Ö.Y. A.Y. Ö.Y. A.Y. *A.Y. A.Y. A.Y. *A.Y. CON 50 mg/nm³ 5060,8 9119,0 1738,7 1057,1 7575,8 4570, 953,9 10808,8 1765,5 166,3 834,8 181,5 90,0 LCO 1000 kg/h,81,986 6,55 3,074,775,975 1,649 4,978 0,83 0,771 1,478 1,061 1,55 SO N 000 mg/nm³ 0 1,5 119,8 0 0 0 15,6 0 3,5 0 0 0 18,6 LSO 60 kg/h 0 0,007 0,057 0 0 0 0,009 0 0,01 0 0 0 0,010 NOx N (*) mg/nm³ 44,8 13,6 313,6 167,1 110,3 346, 71,5 197,6 193,8 403,9 190,0 117, 17,3 LNOx 40 kg/h 0,46 0,070 0,161 0,049 0,040 0,5 0,15 0,091 0,091 0,19 0,099 0,057 0,09 (*) : HKKY katı yakıt kullanan yakma tesislerinin ısıl gücü 50 MW ın altında ise NO x emisyonları için sınır değer vermemektedir.