PROF. DR. NEVİN SELÇUK

Pyrolysis and combustion behaviour of various fuels in oxygen-enriched air and CO2 atmospheres Oksijence zengin hava ve CO2 ortamında çeşitli yakıtların piroliz ve yanma özelliklerinin incelenmesi

Kömürün, oksijen ve geri dönüşümlü baca gazı (RFG) karışımında yanmasına daya- nan oksi-yakıt yanma teknolojisi, enerji santrallerinden CO2 gazının yakalanması için günümüzde umut vaat eden yeni teknolojilerden biri olarak önerilmektedir. Bu tez çalışmasında, ithal kömür, petrokok, yerli linyitler, pirina ve bu yakıtları içeren çeşitli karışımların, hava ve oksi-yakıt koşullarında piroliz ve yanma davranışları termogravimetrik analiz yöntemi (TGA) ve buna bağlı olan Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometresi (FTIR) kullanılarak incelenmiştir. Piroliz testleri hava ve oksi-yakıt koşullarının seyreltici gazları olan sırasıyla azot ve karbon dioksit ortamlarında gerçekteştirilmiştir. Piroliz testlerinde elde edilen sonuçlara göre, kütle kayıp profillerinin her iki piroliz ortamında da yüksek sıcaklıklara kadar benzer davranışlar sergilediği görülmüş ve bu durum CO2 gazının bu sıcaklık aralığında inert bir gaz şeklinde hareket ettiğini göstermiştir. Ancak karbon dioksit ortamında 700oC’den sonra kömür-CO2 gazlaşma reaksiyonu sebebiyle kütle kaybının devam ettiği görülmüştür. Yakma testleri ise hava, oksijence zengin hava ortamı (30 % O2 ? 70 % N2), oksi-yakıt ortamı (21 % O2 ? 79 % CO2) ve oksijence zengin oksi-yakıt ortamı (30 % O2 ? 70 % CO2) olmak üzere dört farklı atmosferde yapılmıştır. Yakma testlerinde elde edilen sonuçlar yanma atmosferindeki azot gazının, aynı hacimdeki karbon dioksit gazıyla yer değiştirilmesi sonucunda yanma prosesinin belirgin bir şekilde etkilenmediğini; ancak CO2 gazının yanmada bir miktar gecikmeye (kütle kayıp hızında düşüş ve tam yanma sıcaklığında artış) yol açtığı göstermiştir. Kütle kayıp profillerinin karşılaştırılması sonucunda, yanma prosesine N2 gazının CO2 ile yer değiştirmesinden ziyade, en baskın etkenin yanma atmosferindeki yüksek oksijen konsantrasyonu olduğu anlaşılmıştır. Oksijen konsantrasyonunun artmasıyla yanma profilleri daha düşük sıcaklıklara doğru kaymış, maksimum kütle kayıp hızları artmış ve bu noktaya denk gelen maksimum sıcaklıklar düşmüş, tam yanmaya daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa sürede ulaşılmıştır. Yapılan çalışmada üç farklı çeşit yakıt karışımının da piroliz ve yanma özellikleri incelenmiştir. Buna göre karışımı oluşturan yakıtların tüm ortamlardaki yanma testleri sırasında etkileştiği (sinejik etki) görülmüştür. Piroliz ve yanma testleri sonucunda, baca gazında CO2, CO, H2O, CH4, SO2 ve COS tespit edilmiş ve FTIR yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Piroliz testlerinde, CO2 ortamında gerçekleşen gazlaşma reaksiyonu sonucunda CO ve COS gazlarının yüksek sıcaklıklarda belirgin bir şekilde arttığı görülmüştür. Yakma testlerinde yakıtların yapısına göre farklı oluşum profilleri elde edilmiştir. Yanma sırasında tespit edilen gazların yüksek oksijen konsantrasyonuna sahip ortamlarda daha düşük sıcaklıklarda oluştuğu söylenebilir.

Simulation of circulating fluidized bed combustors firing indigenous lignite Yerli linyit yakan dolaşımlı akışkan yataklı yakıcıların benzetişimi

Önceden geliştirilen, yüksek ısıl değerli kömürü kumda yakan, dikdörtgen paralelyüz şekle sahip bir 0,3 MWt dolaşımlı akışkan yataklı yakıcıdan (DAYY) alınan ve deneysel verilerle geçerliliği ispatlanmış kapsamlı bir model, silindirik koordinatlara adapte edilmiş ve NO oluşum ve indirgenme reaksiyonlarıyla; siklon, iniş borusu ve geri dönüş vanası etrafındaki basınç düşmesini kapsayacak şekilde genişletilmiştir. Model öngörülerinin doğruluğu, modelin, düşük kalorifik değere ve yüksek uçucu madde/sabit karbon oranına sahip yerli linyit yakan Orta Doğu Teknik Üniversitesi’ndeki (ODTÜ) 150 kWt DAYY’a uygulanmasıyla ve ölçümlerle öngörülerin kıyaslanmasıyla test edilmiştir. Sıcaklık ve basınç profilleriyle gaz emisyonlarının öngörülen ve ölçülen değerleri arasında olumlu karşılaştırmalar elde edilmiştir. Sonuçlar, basınç öngörülerinin doğruluğunun, tanecik seyreltik bölgedeki katı parçacık miktarının yukarı yönlü azalmasının belirlenmesi için kullanılan korelasyona, NO emisyonu öngörülerinin doğruluğunun ise kömürdeki azotun kok azotuna ve uçucu azota bölünme oranına ve tanecik seyreltik bölgedeki oksijen içeriğine güçlü bir şekilde bağlı olduğunu ortaya koymuştur.