Doğal gaz yanması ve emisyon oluşumur

Abstract

Bu çalışmada, yaklaşık 35 kW kapasiteli TS 11392 Pr EN 676 standardında brülör testi için tasarlanmış doğal gaz yakıtlı bir deney kazanına cebri brülör monte edilerek laboratuvar şartlarında doğal gaz yakılmıştır. Doğal gazın yanması esnasında kazan içerisinde oluşan alev özellikleri ve ortaya çıkan emisyonlar incelenmiştir. Emisyon oluşumunda üzerinde çeşitli değişiklikler yapılmasına imkan tanıyan kazan yanma hücresi değişimi ve kullanılan cebri brülörün gaz hattı üzerinde yapılan bir takım ayarlama ve değişikliklerin ve ayrıca kazan yanma odası içine yerleştirilen farklı özelliklerdeki kovanların etkileri incelenmiştir. Bu amaca yönelik kullanılan deney kazam, yanma hücresi küçültülüp büyültülebilen alev geri dönüşlü (karşı basınçlı) ve üzerinde brülör alevinin şeklini ve özelliklerim gözleme imkanı tanıyan belli aralıklarla yerleştirilmiş gözetleme ve aynı zamanda termoeleman yerleşimine imkan tanıyan prizler ihtiva eden bir özelliğe sahiptir. Bu deneylerde, ocak içerisinde farklı noktalara yerleştirilmiş termoelemanlar ile sıcaklık değişimleri, atık gaz çıkış borusuna yerleştirilen gaz analizörü, termoeleman ve basınç ölçer gibi ölçü aletleri ile hava fazlalık katsayısı, verim, O2, CO, CO2, NOx, baca sıcaklığı ve basmcı ölçülmüştür. Ortaya çıkan bu değerler üzerinde brülör gaz hattı üzerinde yapılan bir takım değişikliklerin ve özellikle ocak içerisinde kullanılan kovanların etkileri izlenmiş, tablo ve karşılaştırmalı grafikler olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada İstanbul'da kullanımı yaygın bir hale gelmiş olan doğal gaz yakıtlı cihazların çevreye olan zararlanndaki kazan ve brülör ilişkisinin tespiti vurgulanmaya çalışılmıştır. Araştırma ve deneyler sonunda elde edilen bir takım tesbitlerin ışığında doğal gaz dağıtım şirketlerinin büyük tüketimli cihazlar olan merkezi ısıtma santrallerinde, sanayi yakıcılarında ve kalorifer kazanlarında brülör- kazan uyumunu da dikkate almaları ve kontroller esnasında nelere dikkat etmeleri gerekeceği de belirtilmiştir.

In this study, a 35 kW heat capacity draught natural gas burner was used on a boiler that is described in Turkish Standard TS 1 1392 Pr EN 676. This type of boiler gives the opportunity to define the effects of the construction changes of the combustion chamber on emissions and temperatures. The natural gas pressure, excess air ratio and flame temperature can also effect the emissions. Taking these magnitudes and the volume of combustion chamber as parameters, a group of experiment was carried out. During the examinations, combustion chamber temperature and pressure, flue gas temperature at the inlet and outlet of the tubes, boiler water flow, natural gas consumption, flue gas emissions (O2, CO2, CO, NO, NO2) and gas draught were measured. In view of widespread of natural gas burners, natural gas combustion properties are also covered. The basic combustion reactions are discussed but the detailed mechanism of combustion is a little bit treated in any depth. The main properties of natural gas relating to flame structure and development are described in detail with particular emphasis on burner and boiler design. To determine combustion performance, O2, C02, CO, NO, NO2 emissions in flue gases are calculated and presented in a series of tables and graphs. Techniques for the determination of flue gas loss on central heating systems and power plants are also highlighted. Outputs of these studies shows us in which conditions the emissions can be minimised. These results will be a database to decrease the emissions caused by the domestic heaters. At the end of this thesis, which rules and controls should be made up by natural gas distribution companies in Türkiye.