Beypazarı ve Çan linyitlerinin soğuk akışkan yatakta sürüklenmesi

Abstract

Yakma sistemlerinde, özellikle akışkan yataklı yakma sistemlerinde, kömürün sürüklenmesi yanma veriminin düşmesi ve partikül yayınımının artması gibi sorunlara yol açmaktadır. Akışkan yataklarda sürüklenme, kömür taneciklerinin bir kısmının, tam yanmadan hava ile taşınarak yatağı terk etmesi olayıdır. Sürüklenmeye etki eden en önemli faktörler kömürün cinsi, tanecik boyutu, içerdiği nem, akışkanlaştırıcı gaz hızı, akışkanlaştırma süresi ve operasyon sıcaklığıdır. Bu çalışmada, Beypazarı ve Çan bölgesi linyitlerinin soğuk akışkan yatakta sürüklenmesi incelenmiştir. Sürüklenme deneylerinde, linyitlerin tanecik boyutu, linyitlerin nem içeriği, akışkanlaşma hızı ve akışkanlaşma süresi sürüklenmeyi etkileyen parametreler olarak seçilmiş ve incelenmiştir. Deneyler, 6 cm çapında pleksiglas malzemeden yapılmış bir akışkan yatak kullanılarak oda sıcaklığı koşullarında gerçekleştirilmiştir. Deneylerde linyitlerin 1.0- 1.9, 1.9-2.7 ve 2.7-3.3 mm boyutlarındaki fraksiyonları kullanılmıştır. Akışkanlaşma hızı 3.8 - 7.5 m/s arasında değiştirilmiştir. Deneylerde kömür tanecikleri oda sıcaklığında, 5-50 dakika süre ile akışkanlaştırmaya tabi tutulmuştur. Kullanılan kömürlerin nem oranı % 12.5 - 25.3 arasında değişmiştir. Oda sıcaklığındaki deneylerin yanı sıra, hızlı ısınmanın linyitlerin sürüklenmesini nasıl etkilediğini belirlemek amacıyla, linyit tanecikleri hızlı bir şekilde belirli sıcaklılara kadar ısıtılmış ve bunlarla bir seri deney yapılmıştır. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, sürüklenen kömür miktarının hava hızı ile orantılı olarak arttığını ortaya koymuştur. Hava debisinin artırılması -nem oranının da yükselmesine paralel olarak- başlangıçta yüksek miktarda sürüklenmeye neden olmuş; zamana bağlı olarak kömürün nemini kaybetmesiyle sürüklenen kömür miktarı gittikçe azalmıştır. Bunun bir nedeni de, yüksek akışkanlaştırma hızlarında nemin kömürden hızla ayrılması ve bundan dolayı orijinal kömürün ağırlık kaybına uğramasıdır. Hem Beypazarı hem de Çan linyiti için, tanecik boyutunun küçülmesine paralel olarak sürüklenen kömür miktarında artış meydana gelmiştir. İncelenen kömürlerden Beypazarı linyitinin aynı koşullarda, Çan linyitine kıyasla daha fazla sürüklendiği gözlenmiştir. Şok ısıtma deneylerinde, kömür numuneleri 1-5 dakika süre ile 300-700 °Cda ısıtılmış ve daha sonra bunların akışkan yatakta sürüklenmeleri incelenmiştir. Beypazarı linyitindeki sürüklenmenin, hem ısıtma süresine hem de ısıtma sıcaklığına bağlı olarak arttığı gözlenmiştir. Çan linyitinde ise, ısıtmanın sürüklenme davranışında önemli bir değişiklik yaratmadığı görülmüştür. Akışkan yataklı yakıcıda söz konusu kömürlerle yapılan yakma çalışmalarından elde edilen sonuçlar, bu çalışmanın sonuçlarını doğrular nitelikte olmuştur.In coal combustion systems, especially in fluidized bed combustors, elutriation of coal particles causes problems like the decrease of the burning efficiency and increase of particle emission. Elutriation in fluidized beds is the process in which, the coal particles leave the bed without complete combustion. The most important factors that affect elutriation are the coal type, particle size, particle moisture, lluidizing gas velocity, the duration of fluidization and the operation temperature. In this study, the elutriation of two lignites from Beypazarı and Çan regions, in a fluidized bed was investigated at ambient temperature. Lignite particle size, lignite moisture content, fluidization velocity and fluidization duration were chosen as the operation parameters in experiments. Experiments were carried out in a plexiglass fluidized bed of 6 cm i.d. Lignites were crashed and sieved into 1.0-1.9, 1.9-2.7 and 2.7-3.3 mm fractions and used into experiments. Fluidization velocity varied between 3.8-7.5 m/sec. In the experiments, coal particles were fluidized at room temperature for 5-50 minutes. Moisture content of the particles ranged from % 12.5 to % 25.3. A series of experiments were also performed with lignite particles previously heated to various temperatures in order to investigate the effect of rapid (shock) heating on the elutriation of the lignites in a fluidized bed combustor. Results obtained showed that the elutriation of both lignites increases with increasing velocity. Elutriation is fast at the beginning of fluidization then becomes very slow after 10 minutes. The behaviour is partly due to the decrease in the moisture of lignite particles. For both lignite samples, elutriation increases as lignite particle size decreases. Generally, in all operation conditions applied in this study, elutriation of Beypazarı lignite has been higher than that of Çan lignite. A coal particle entering in a fluidized bed combustor running at high temperature experiences a very fast heating and reaches to the operation temperature in a period of seconds. A series of experiments were carried out with flash heated lignite particles. Flash heating of particles was examined using a Muffle furnace in the 300- 700 °C temperature range. Duration of heating was 1-5 minutes. Experimental results showed that elutriation of Beypazarı lignite increases with increase in both flash heating duration and temperature while no considerable change occurs in the elutriation behaviour of Çan lignite.