Biyokütle Yarıkoku-kömür Karışımlarının Yanma Davranımlarının İncelenmesi

Abstract

Ülkemizde enerji arzı ve tüketimi arasındaki fark her yıl artmakta ve buna bağlı olarak enerji kaynakları açısından dışa bağımlılığımız da artmaktadır. Türkiye’nin gelişmesini sürdürebilmesi için ihtiyacı olan enerjiyi zamanında, yeterli miktarda, ekonomik koşullarda ve çevreye zarar vermeden sağlayıp, kullanması gerekmektedir. Türkiye’nin en önemli enerji kaynağı olan kömürlerin çoğu kül, kükürt ve nem içeriği yüksek, ısıl değeri ise az olan düşük kaliteli linyitlerdir. Ayrıca, bir tarım ülkesi olan Türkiye, biyokütle kaynakları bakımından da büyük bir potansiyele sahiptir. Biyokütle kaynakları çevre ile dost sürdürülebilir enerji üretimi için önemli bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Kömür ve bazı biyokütle kaynaklarının doğrudan yakılması yoluyla enerji üretimi, bilinen en eski yöntemdir. Son yıllarda biyokütle-kömür veya biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının birlikte yakıldığı yakma sistemleri geliştirilmektedir. Bu karışımların yakılması yoluyla enerji üretimi; sera gazlarının yayınımında azalma, kükürt dioksit ve azot oksit yayınımlarının da daha düşük seviyelerde olmasını sağlamaktadır. Biyokütle-kömür veya biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının yakılacağı sistemlerin tasarımı için bu karışımların yanma davranımlarının ve kinetiklerinin bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, Tekirdağ Malkara ve Çorum Bayat kömürleri ile vişne ve şeftali çekirdeği numunelerinden düşük sıcaklık karbonizasyonu elde edilen yarıkokları kullanılarak hazırlanan karışımların, yanma davranımları ve kinetikleri incelenmiştir. Termogravimetrik analiz cihazında gerçekleştirilen yanma deneylerinde, biyokütle yarıkoku ve biyokütle yarıkoku-kömür karışımlarının yanmasının tek basamakta gerçekleştiği gözlenmiştir. Biyokütle yarıkokları ve Tekirdağ Malkara kömürü ile hazırlanan karışımlarda, yanma davranımının karışıma ilave edilen biyokütle yarıkokun miktarından belirgin olarak etkilendiği görülmüştür. Çorum Bayat kömüründen hazırlanan karışımlarda ise bu etki görülememiş, biyokütle yarıkoklarının Çorum Bayat kömürünün yanma davranımına çok benzer davranım gösterdiği belirlenmiştir. Bu sonuç; aynı biyokütle yarıkoklarının farklı kömürler üzerinde değişik etkilerinin olabileceğini göstermektedir. Deneysel yanma eğrilerinden elde edilen veriler kullanılarak, BASIC dilinde yazılmış bir bilgisayar programı yardımıyla yanma tepkimesine ait kinetik parametreler hesaplanmıştır. Kinetik paremetrelerin numune cinsine ve hesaplama yöntemine göre değiştiği belirlenmiştir.The difference between energy supply and consumption in our country increases every year and accordingly, our foreign dependence on energy in terms of sources increases as well. In order to continue its development, Turkey must provide and use the required energy as economically, sufficiently and environmentally friendly. Coal is the most important energy source of Turkey and most of the Turkish coal’s are low quality lignites having high ash, sulfur, moisture content and low heating value. In addition, Turkey as an agricultural country, has a great potential in terms of biomass resources. Biomass resources are appeared to be an important alternative for environmentally friendly and sustainable energy production. Energy production through the direct combustion of coal and some biomass resources is the oldest known method. In recent years, combustion systems for burning biomass-coal or biomass char-coal blends together, are being developed. Energy production through the burning of the these blends, provides reduction in emissions of greenhouse gases, and lowers the sulfur dioxide and nitrogen oxide emission levels as well. It is necessary to know the combustion behaviour and kinetics of biomass-coal or biomass char-coal blends for the desining of combustion systems to be used. In this study, combustion behaviours and kinetics of blends prepared by using Tekirdağ Malkara and Çorum Bayat lignites, and peach stone and sour cherry stone chars, obtained by low temperature carbonization, were investigated. In the combustion experiments, which are performed in a thermogravimetric analyzer, it was observed that the combustion takes place in a single step both for biomass chars and biomass char-coal blends. The combustion behaviours of blends prepared from Tekirdağ Malkara lignite and biomass chars are significantly effected by the amount of the biomass chars added to the blends. This effect was not seen for the blends prepared from Çorum Bayat lignite and biomass chars. It was determined that the combustion behaviour of biomass chars are very similar to the Çorum Bayat lignite’s combustion behaviour. This result shows that same biomass chars may have different effects on the different coals. Kinetic parameters for the combustion reaction were calculated by using with the aid the help of a computer program written in BASIC (the data obtained from the experimental combustion curves). It was determined that the kinetic parameters are varied depending on the sample type and the method of calculation.