İki çeşit biyokütle kullanılarak hazırlanan peletlerin yakıt karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of fuel characteristics of pellets madefrom two types of biomasses
Yazar: MUHAMMET ENES ÖNÜR
Danışman: DOÇ. DR. SEMA YURDAKUL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Bitkisel atıklar = Plant wastes ; Gül posası = Rose pulp ; Katı atıklar = Solid wastes ; Organik atıklar = Organic wastes ; Tarımsal atıklar = Agricultural wastes ; Çam talaşı = Pine sawdust

Özet:
Bu çalışmada, iki çeşit biyokütle; gül posası ve çam talaşı farklı nem ve katkı oranları kullanılarak peletlenmiştir. Daha sonra hazırlanan peletler 270oC'de ve 1 saat süreyle torefiye edilmiştir. Hazırlanan ham ve torefiye peletlerin çeşitli yakıt özellikleri; kütle, çap, uzunluk, yaklaşık analizleri yapılmış, üst ısıl değerleri, kırılma dirençleri ve nem alma dirençleri çalışma kapsamında incelenmiştir.  Çalışma sonucunda, hazırlanan ham ve torefiye peletlerin, torefiye gül peletlerin çap değerleri hariç, standartta verilen çap, uzunluk ve parça yoğunluğu değerleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca, hem ham hem de torefiye çam ve gül peletlerinde nem oranı arttıkça peletlerin dayanımı azalmıştır.  Bununla birlikte, ham peletlerde olduğu gibi artan nişasta oranı ile birlikte torefiye peletlerin gerilme mukavemetleri de bir artış göstermiştir. Genel olarak torefiye olan peletlerin kül içerikleri, sabit karbon içerikleri ve üst ısıl değerleri ham hallerine kıyasla artış göstermiştir. Bununla beraber genel olarak nem ve uçucu madde içerikleri ise azalış göstermiştir. Torefikasyon sonucunda, peletlerin sabit karbon içeriğindeki artışa paralel olarak ham çam peletlerinin kalorifik değeri torefikasyon ile 17,51-18,80 MJ/kg'dan 20,20-21,73 MJ/kg'a, ham gül peletlerinin kalorifik değeri de 17,42-18,54 MJ/kg'dan 19,13-20,92 MJ/kg'a yükselmiştir. Çalışmada torefiye çam ve gül peletleri için nem oranı ile enerji verimi, enerji yoğunluğu ve kütle verimi arasında istatistiksel olarak anlamlı bir değişim bulunamamıştır. Buna karşın enerji yoğunluk oranları genel olarak artan nişasta içeriğiyle birlikte hem torefiye gül hem de torefiye çam peletlerinde bir artış göstermiştir. Aynı nem oranlarında ham çam peletleri 2,4 - 6 kat arasında değişen oranlarda ham gül peletlerine kıyasla daha fazla kırılmaya ve ufalanmaya yatkın bulunmuştur. Torefikasyon işlemi peletlerin kırılma ve ufalanma miktarlarını arttırmıştır. Ancak, torefiye olan peletler ayrıca nem alma konusunda ham peletlere kıyasla daha kararlı bulunmuştur. Hem ham hem de torefiye gül peletlerinin çam peletlerine kıyasla nem alma dirençlerinin daha yüksek olduğu ve torefikasyon işleminin biyopeletlerin nem alma direncini arttırdığı dolayısıyla hidrofilik yapıyı hidrofobik yaptığı görülmüştür. Torefiye edilmiş çam ve gül peletlerinin su alımına ve daha fazla parçalanmaya karşı direndiği ve ham peletlere kıyasla açık havada daha uzun süre depolanabileceği açık olarak çalışmamızda görülmüştür.

Abstract:
In this study, two types of biomasses; rose pulp and pine sawdust were pelleted by using different moisture and additive ratios. Afterwards, the prepared pellets were torrefied at 270oC for 1 hour. Various fuel properties of prepared raw and torrefied pellets; mass, diameter, length, approximate analyses were made, and higher heating values, breakage values and water uptake resistances were examined within the scope of the study. As a result of the study, it was seen that the prepared raw and torrefied pellets were compatible with the diameter, length and particle density values given in the standard, except for the diameter values of the torrefied rose pellets. In addition, the strength of the pellets decreased as the moisture content increased in both raw and torrefied pine and rose pellets. However, as in the raw pellets, the tensile strength of the torrefied pellets increased with the increasing starch ratio. In general, the ash contents, fixed carbon contents and higher heating values of the torrefied pellets increased compared to their raw form. However, in general, moisture and volatile matter contents decreased. As a result of torrefaction, in parallel with the increase in the fixed carbon content of the pellets, the calorific value of raw pine pellets increased from 17.51-18.80 MJ/kg to 20.20-21.73 MJ/kg by torrefaction, and the calorific value of raw rose pellets was increased from 42-18.54 MJ/kg to 19.13-20.92 MJ/kg. In the study, no statistically significant difference was found between moisture content and energy efficiency, energy density and mass yield for torrefied pine and rose pellets. On the other hand, energy density ratios generally showed an increase with increasing starch content in both rose and pine pellets. At the same humidity, raw pine pellets were found to be more resistant to breakage and chipping than raw rose pellets at rates ranging from 2.4 to 6 times. The torrefication process increased the amount of breakage and crumbling of the pellets. However, torrefied pellets were also found to be more stable in water uptake than raw pellets. It has been observed that both raw and torrefied rose pellets have higher moisture absorption resistance compared to pine pellets, and the torrefication process has increased the moisture resistance of the biopellets, thus making the hydrophilic structure hydrophobic. In this study, it has been clearly seen that the torrefied both pine and rose pellets resist water uptake and further degradation. Accordingly, they can be stored in the open air longer than the raw pellets.