Zonguldak havzası kömür damarlarına uygulanabilecek bir kendiliğinden yanmaya doğal yatkınlığı değerlendirme tekniğinin geliştirilmesi
Development of a technique to evaluate the natural liability of coal seams to spontaneous combustion in Zonguldak coal basin
Yazar: ERDOĞAN KAYMAKÇI
Danışman: PROF.DR. VEDAT DİDARİ
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Kendiliğinden yanma = Spontaneous coubustion ; Kömür = Coal ; Zonguldak kömür havzası = Zonguldak coal basin

Özet:
ÖZET Doktora Tezi ZONGULDAK HAVZASI KÖMÜR DAMARLARINA UYGULANABİLECEK BİR KENDİLİĞİNDEN YANMAYA DOĞAL YATKINLIĞI DEĞERLENDİRME TEKNİĞİNİN GELİŞTİRİLMESİ Erdoğan KAYMAKÇI Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Maden Mühendisliği Anabilim Dalı Tez Danışmanı: Prof. Dr. Vedat D1DAR1 Ağustos 1998, 148 sayfa Bu çalışmanın ilk 5 Bölümünde kömürün kendiliğinden yanmasının mekanizması, olayı etkileyen faktörler, bünyesel yatkınlığın saptanması amacıyla uygulanmakta olan laboratuvar yöntemleri ve çeşitli araştırmacılarca geliştirilmiş olan risk indeksleri ayrıntılı bir biçimde tanıtılmaktadır. Bölüm 6'da laboratuvar yöntemlerinin birbirlerine göre üstünlük ve sakıncaları gösterilerek seçilen "kesişme noktası" tekniği ve bu tekniğe uygun biçimde tasarımlanarak kurulan deney 111ÖZET (devam ediyor) düzeneği ile örnekleme ve analiz yöntemleri kapsamlı bir şekilde tanıtılarak deney ve analiz sonuçları topluca verilmektedir. Zonguldak Havzası kömür damarlarından alınan 150 örnek üzerinde gerçekleştirilen deneyler sonucunda, elde edilen zaman-sıcaklık eğrilerinden türetilen kendiliğinden yanma parametreleri ile aynı örneklerin kaba, elementer ve petrografik analizleri sonucunda elde edilen kömür özellikleri arasındaki ilişkilerin araştırılması için uygulanan basit doğrusal regresyon ve çoklu doğrusal regresyon analizi çalışmalarının sonuçları Bölüm 7'de yer almaktadır. Kömür özellikleri birer birer ele alındıklarında, yani basit doğrusal regresyon uygulandığında; kül, uçucu madde (UM), karbon (C), hidrojen (H), eksinit (E), inertinit (I) ve mineral maddenin (MM) kendiliğinden yanmayı etkileyen en önemli kömür özellikleri olduğu saptanmıştır. Özellikle uçucu madde, eksinit ve inertinit miktarı arttıkça kömürün kesişme noktası sıcaklığı belirgin bir şekilde azalma göstermektedir. Kendiliğinden yanma parametreleri ile kömür özellikleri arasındaki ilişkiler çoklu doğrusal regresyon analizi yöntemiyle incelendiğinde; kömürün uçucu madde, karbon, hidrojen, azot (N), oksijen (O) ve kükürt (S) içerikleri ile inertinitin yanmaya yatkınlığı etkileyen önemli özellikler olduğu görülmüştür. Kendiliğinden yanmaya yatkınlığın göstergesi olan parametrelerle (kesişme noktası [KN], ortalama sıcaklık artışı [OS A], yatkınlık indeksi [FCC] gibi) kömürün yukarıda sözü edilen özellikleri arasında aşağıdaki modeller oluşturulmuştur. KN = 227,09 + 0.33 O - 0.89 1 - 7.61 N - 1.23 S -1.29 H -0.04 C - 0.87 UM FCC = 1.87 + 0.46 N + 0.21 H +0.06 UM + 0.13 I - 0.43 S - 0.04 O - 0.01 C OSA = 0.47 + 0.02 1 + 0.06 N + 0.04 H + 0.006 UM - 0.08 S - 0.004 O - 0.002 C ivÖZET (devam ediyor) KNE = 0.43+0.003 1+0.001 N + 0.02 S + 0.004 O + 0.007 UM + 0.002 C-0.01H Böylece, deneye gerek kalmadan sadece, kömür analizlerinin yapılmasıyla bir kömürün bünyesel yatkınlığı saptanabilecektir. Deney setine ilave edilen bir gaz kromatografi yardımıyla, kendiliğinden yanma deneyleri sürdürülürken aynı örneğin gaz analizleri de yapılmıştır. Karbon monoksitin (CO) kendiliğinden yanmanın izlenmesinde çok önemli bir gaz olduğu (sıcaklık artışı ile birlikte büyük oranda artış göstermesi nedeniyle) bir kez daha vurgulanmıştır. Etilen ve propilenin de 100 °C'den sonra sıcaklık artışı ile büyük bir uyum içinde olduğu saptanmıştır. Bu gazların, karbon monoksit ile çok sıkı bir ilişki içinde olması, kendiliğinden yanmanın izlenmesinde çok iyi göstergeler olarak kullanılabilecekleri anlamına gelmektedir. Tek salanca; bu gazların 100 °C'den sonra izlenmeye başlamaları, düşük sıcaklıklarda saptanamamış olmalarıdır. Bu çalışmada incelenen kömür örneklerinin genel olarak kendiliğinden yanmaya düşük ya da orta yatkınlıkta oldukları görülmüştür. Anahtar Sözcükler: Kömürün kendiliğinden yanması, yatkınlık (risk) indeksleri, kesişme noktası, gaz ürünler Bilim Kodu: 607.01.04

Abstract:
ABSTRACT Ph. D. Thesis DEVELOPMENT OF A TECHNIQUE TO EVALUATE THE NATURAL LIABILITY OF COAL SEAMS TO SPONTANEOUS COMBUSTION IN ZONGULDAK COAL BASIN Erdoğan KAYMAKÇI Zonguldak Karaelmas University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mining Engineering Thesis Advisor: Prof. Dr. Vedat DIDAR1 August 1998, 148 pages In the first 5 chapters of this study; the mechanism of the spontaneous combustion of coal, affecting factors, the laboratory methods used to determine the natural liability of coal and the risk indices developed by several researchers have been introduced. In chapter 6; the laboratory set-up design based on the "crossing point" technique which have been selected by comparing several laboratory methods, the sampling strategy and methods of coal analyses have been explained in detail; and total results of tests and analyses have been given. VIABSTRACT (continued) The results of the linear and multiple regression analyses aiming to determine the relations between the spontaneous combustion parameters derived from the time- temperature curves obtained from the laboratory tests and the coal parameters obtained from the proximate, ultimate and petrographic analyses have been explained in Chapter 7. The linear regression analyses have shown that ash, volatile matter (VM), carbon (C), hydrogen (H), eksinite (E), inertinite (I) and mineral matter (MM) are the major factors affecting the spontaneous combustion. It is quite clear that the crossing point temperature decreases by the increases in volatile matter, eksinite and inertinite. The multiple regression analyses have shown that volatile matter, carbon, hydrogen, nitrogen (N), oxygen (O), sulphur (S) and inertinite are the major affecting factors. The following relations have been established between the spontaneous combustion parameters (like crossing point temperature [CPT], average heating rate [AHR] and liability index [FCC]) and above mentioned coal constituents: CPT = 227,09 + 0.33 O - 0.89 1 - 7.61 N - 1.23 S -1.29 H -0.04 C - 0.87 VM FCC = 1.87 + 0.46 N + 0.21 H +0.06 VM + 0.13 I - 0.43 S - 0.04 O - 0.01 C AHR = 0.47+ 0.02 I + 0.06 N + 0.04 H + 0.006 VM - 0.08 S - 0.004 O - 0.002 C CPS = 0.43+0.003 1+ 0.001 N + 0.02 S + 0.004 O + 0.007 VM + 0.002 C-0.01 H Using these equations it will be possible to determine the natural spontaneous combustion liability of a coal sample evaluating the results of the coal analyses.ABSTRACT (continued) Also gas analyses have been carried out for some samples by means of a gas chromatograph added to the laboratory set-up. Carbon monoxide (CO) have been appeared as the most suitable monitor gas for early detection of the phenomenon. Also, ethylene and propylene may be used as alternative gases but they can not be detected in low temperatures during the limited tests carried out in this study. Key Words: Spontaneous combustion of coal, liability (risk) indices, crossing point, gaseous products Science Code: 607.01.04