Türk linyitlerine uygun pulverize kömür yakıcısının geliştirilmesi ve modellenmesi
Development and modeling of an appropriate pulverized coal burner for Turkish lignites
Yazar: SEFA YALÇIN
Danışman: PROF. DR. ALPER ŞEVKİ KONUKMAN ; PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma, Türk linyitlerinin özelliklerine uygun, düşük azot oksit (NOx) emisyonlu ve yüksek yakma verimli yakıcı modelinin geliştirilmesi ve modellenmesini amaçlamaktadır. Bu kapsamda; teorik, deneysel ve hidrodinamik odaklı sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler, yakıcı performansına etki eden, maksimum anafor sayısı, minimum basınç düşümü, geri dönüşüm bölgesi oluşumu ve genişleyen akış formu faktörleri dikkate alınarak değerlendirilmiş ve tezin amacına en uygun yakıcı modeli belirlenmiştir. Deneysel ve sayısal çalışmalarda veriler, yakıcı çıkış ağzı merkez kabul edilerek yatay eksendeki ölçüm portu mesafesi (X) ve yakıcı dış çapı (D=200 mm) oranına göre X/D=1-1,75-3,25 ve 4,75' de elde edilmiştir. 
Sonuç olarak, T1 modeline sahip yakıcıda X/D=1–1,75-3,25 ve 4,75'de sırasıyla 0,34-0,34-0,23 ve 0,22 anafor sayıları hesaplanmıştır. T6 modeline sahip yakıcıda ise aynı X/D oranında sırasıyla 0,40-0,45-0,49 ve 0,00 anafor sayıları hesaplanmıştır. Akış boyunca ortalama anafor sayıları T1 ve T6 modeline sahip yakıcılar için sırasıyla 0,282 ve 0,335 olarak hesaplanmıştır. Böylece akış alanı boyunca T1 modeline sahip yakıcıda akışa zayıf anafor etkisi verilirken T6 modeline sahip yakıcıda orta dereceli anafor etkisi verilmektedir. Bununla birlikte, T6 modeline sahip yakıcıda genişleyen akış formu elde edilirken geri dönüşüm bölgesi oluşturulabilmiştir. Ancak, T1 modeline sahip yakıcıda düz bir akış formu oluşturulmuş ve geri dönüşüm bölgesi de elde edilememiştir. T1 modeline sahip yakıcı T6 modeline sahip yakıcı tipine göre akış üzerinde daha az direnç oluşturmuş ve buna bağlı olarak da kanal içerisinde daha az basınç düşümüne neden olmuştur. Elde edilen sonuçlara göre tezin amacına en uygun yakıcı modeli T6 türbülatör modeline sahip yakıcı olarak belirlenmiştir.

Abstract:
This study aims to perform the development and modelling of a suitable burner with low nitrogen oxide (NOx) emission and high combustion efficiency for Turkish lignites. In this regard, this study is conducted in three main sections including theoretical, experimental and numerical studies focusing on hydrodynamical studies. The obtained data are evaluated by taking into consideration the following factors affecting the burner performance: i) maximum number of swirls, ii) minimum pressure drop, iii) formation of the recirculation zone and the expanding flow form factors, and thus, the most suitable burner model is determined. The experimental and numerical data, are obtained in accordance with the ratio of measuring port distance (X) in horizontal axis and burner outer diameter (D=200 mm) at X/D=1-1,75-3,25 and 4,75 by considering the burner outlet to be center. 
As a result, in the burner with T1 model, the swirl numbers are calculated to be 0,34-0,34-0,23 and 0,22 in X/D=1-1,75-3,25 and 4.75, respectively. For the same X/D ratios, the swirl numbers for T6 burner are calculated to be 0,40-0,45-0,49 and 0,00, respectively. The average swirl numbers along the flow field are calculated to be 0,282 and 0,335 for the burners with T1 and T6 models, respectively. Accordingly, the weaker swirl effect is given in the burner with T1 model. However, the medium swirl effect is given in the burner with T6 model along the flow field. Additionally, a recirculation zone could be formed when the expanding flow form was obtained in the burner with T6 model. However, a flat flow form is formed in the burner with T1 model and no recycling zone is obtained. The burner with the T1 model has less resistance to the flow than the burner with the T6 model, resulting in less pressure drop in the duct. Thus, the burner with T6 swirler model is selected to be the most suitable burner model.