YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA EYRİBOYUN

Doğal gaz yanmasında azotoksit oluşumu Nitrogenoxide formation in natural gas combustion

Yanma olaylarının sonunda yanma ürünü olarak ortaya çıkan azotoksitin (NOx) oluşumu ve miktarı, metan (CH4), Rusya-Shebelinka, İran-Güney Pars ve Tekirdağ Doğal Gazları’nın yanması için incelenmiştir. Stokiometrik şartlarda, ön karışımlı yanma olayının sonucunda yanma ürünü olarak oluşan NOx miktarının teorik olarak saptanması için, reaksiyon mekanizmasını oluşturan elementer reaksiyonlar ve bileşenlere ait termodinamik veriler literatürden bulunmuş ve hesaplamalar FORTRAN 77 koduyla yazılmış olan CREK adlı bir bilgisayar programında yapılmıştır. Program koşularak, kontrol hacmine taşınım ve difüzyonla birim zamanda giren, farklı toplam kütle miktarlarında (EMV=0.01, 0.1, 1, 10, 100 kg/(m3.s)) ve farklı reaktant giriş sıcaklıklarında (Tg= 223 K-323 K aralığında), yakıt/hava eşdeğer oranı ? =0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 için yanma sonu ürünlerinden biri olan azot oksitlerin (NOx) miktarları elde edilmiştir. Sabit bir reaktant giriş sıcaklığı ve yakıt/hava oranı için EMV değerleri artırıldığında yanma sonu oluşan NOx miktarlarının da arttığı; NOx kütle oranlarının ise düşük EMV değerlerinde dikkate değer bir değişim göstermediği, yüksek EMV değerlerinde ise azaldığı belirlenmiştir. Bununla birlikte sabit bir EMV değeri ve yakıt/hava oranı için giriş sıcaklıkları artırıldığında, NOx miktarlarında da artış meydana geldiği tespit edilmiştir. Sabit bir reaktant giriş sıcaklığı ve yakıt/hava eşdeğer oranı için yakma havasındaki nem oranının yükselmesi yanma sonu NOx miktarlarında azalmaya sebep olduğu saptanmış ve sonuçların literatürde verilenlerle uyumlu olduğu görülmüştür.

Termik santrallerde yedek gücün termodinamik ve ekonomik analizi

2010 yılında Türkiye’deki elektrik üretiminin %78,76’sı termik elektrik santrallerinde gerçekleşmiştir. 05 Ağustos 2010 günü saat 14:30’da gerçekleşen 33.391,9 MW büyüklüğündeki bütün zamanların ani puant (tüketim) rekorunda termik elektrik santrallerinin payı %66,2 olmuştur. Bu istatistiklerden, elektrik üretiminde yüksek kalite standartlarını korumak için termik elektrik santrallerinin işletilmesi üzerine yapılacak çalışmaların önemi anlaşılabilir. Elektrik arzında kaliteyi belirleyen üç kriter vardır. Bunlar, elektriğin sabit voltajda tutulması, sabit frekansta tutulması ve ucuz olmasıdır. Voltaj ve frekans salınımları için belirlenmiş uluslararası kriterler bulunmaktadır. Türkiye şebekesinin bu standartlara ulaşması için yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. Enterkonnekte elektrik sisteminde voltaj ve frekansı sabit tutmak için muhtemel ani güç taleplerine ani cevap verilmesi gerekmektedir. Bu amaçla sisteme bağlı ve hazır bekletilmekte olan büyük bir yedek güce ihtiyaç vardır. Elektrik santrallerinde yedek güç, santrallerin kısmi güçte çalıştırılmasıyla sağlanır. Bu yedek güç hidroelektrik ve termik elektrik santralleri arasında paylaştırılmış halde tutulmaktadır. Bu çalışmada, termik elektrik santrallerinin kapasitelerinin bir kısmının yedek güce ayrılmasından kaynaklanan maliyetler hesaplanmaya çalışılmıştır. Kömürlü ve doğalgazlı termik elektrik santral tipleri, yedek güç tutma maliyeti ve termik performansı bakımından karşılaştırılmıştır. Örnek olarak, taşkömürü kullanan Çatalağzı Termik Santrali ile doğalgaz kullanan Ambarlı Kombine Çevrim santralleri kısmi yük performansı ve yedek güç maliyeti bakımından karşılaştırılmıştır. Hangisinin avantajlı olduğu belirlenmiştir.

Kâğıt endüstrisinde yakıt olarak kullanılan biyokütle atıklarının nem içeriğinin yanma üzerine etkileri

Sunulan çalışmada, OYKA Kâğıt Ambalaj Sanayi ve Ticaret A.Ş. Çaycuma fabrikasında bulunan Biyokütle kazanında yakıt olarak kullanılan, selüloz üretim prosesi hammaddesi olan odunun işlenmesi sonucu açığa çıkan çam kabuğunun değişik nem oranlarında yakılarak, nemin yanma üzerindeki etkileri incelenmiştir. Öncelikle biyokütle enerjisi, biyokütle yakıtlar, biyokütle yanması, biyokütle yakma sistemleri ve biyokütle kurutma sistemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Çalışmanın deneysel kısmında ise yakma sisteminin özellikleri ve yapılan deneysel çalışma hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. Deneylerde OYKA Biyokütle kazanında yaş bazda %20.5, %36.2 ve %51.0 nem içeren yakıtlar farklı zamanlarda ve her bir yakma esnasında 40 ton olarak yakılmıştır. %36.2 ve %51.0 nem içerikli yakma deneyi sadece çam kabuğu ile yapılmış, %20.5 nem içerikli yakma deneyi ise çam kabuğu ile fındık kabuğunun karışımından yapılmıştır. Miktarın fazla olması ve iklim koşulları nedeniyle çam kabuğunun güneş altında doğal kurutulması ile en fazla yaş bazda %30.0 nem içeriğine ulaşılabilmiştir. Çözüm olarak yaş bazda %11.0 nem içeriğine sahip kuru fındık kabuğu yakıtı ile karıştırılmıştır. Deneylerde yakma esnasındaki kazan işletme parametreleri (sıcaklık, basınç, debi, fan basınçları, %O2) ve grafikleri kazan üzerine monte edilmiş ölçü aletlerinin kumanda bilgisayarındaki kayıtlarından alınmış, grafikler ve değerler çalışmaya eklenmiştir. Direkt hesaplama yöntemi baz alınarak kazan verimi; %20.5 nem içerikli yakıt yakılması durumunda %72.6, %36.2 nem içerikli yakıt yakılması durumunda %67.7 ve %51.0 nem içerikli yakıt yakılması durumunda ise %62.3 hesaplanmıştır. 1 ton kuru yakıt başına üretilen buhar miktarları da; %20.5 nem içerikli yakıt yakılması durumunda 5.1 ton, %36.2 nem içerikli yakıt yakılması durumunda 4.6 ton ve %51.0 nem içerikli yakıt yakılması durumunda ise 4.0 ton olarak gerçekleşmiştir. Nem içeriği artışı ile sadece kazan verimi değil, aynı zamanda kazanda ton yakıt başına üretilen buhar miktarı da belirgin bir şekilde düşmektedir. Bu durum aynı buhar üretimi için kazana daha fazla yakıt beslendiğini göstermektedir. Nem içeriği artışının kazan işletmeciliği üzerindeki etkileri ise grafikler üzerinden açıklanmıştır. Kazan veriminin yakıtın nem içeriğindeki artış ile belirgin bir şekilde düşmesi ve grafiklerden elde edilen işletmesel bulgular, sonuçların literatürde verilenlerle uyumlu olduğunu göstermiştir. Nem içeriğinin yakıt alt ısıl değeri üzerindeki etkisi de literatürdeki bağıntılar ve TÜBİTAK MAM analiz sonuçları kullanılarak hesaplanmıştır. Yakıt alt ısıl değerinin, yakıt nem içeriğinin artışı ile birlikte belirgin bir şekilde düştüğü ve bununda literatürde verilenlerle uyumlu olduğu görülmüştür. Biyokütle kazanının mevsimsel şartlardan ve yakıt nem içeriği değişiminden asgari seviyede etkilenmesi için yakıtın nem içeriğinin kontrol edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle gerçekleşen ve hesaplanan değerlere göre alınabilecek önlemler ve kurutma sistemi hakkında önerilerde bulunulmuştur.