Çukurova bölgesindeki tarıma dayalı sanayi atıklarının enerjiye dönüşüm olanaklarının incelenmesi
The research of energy conversion possibilities of agricultural industry wastes in Çukurova region
Yazar: CENGİZ KARACA
Danışman: PROF. DR. ALİ BAŞÇETİNÇELİK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Enerji = Energy ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Biyokütle enerjisi = Biomass energy

Özet:
Bu çalışmada Çukurova Bölgesindeki tarıma dayalı sanayi atıkları briketlenerek alternatif yakıt oluşturulmuş, briketlerin fiziksel özellikleri, ısıl değerleri ve elementel özellikleri belirlenmiştir. Bölgede tarıma dayalı sanayi atıklarından olan; ayçiçeği küspesi, pamuk çırçır atığı (şif), yerfıstığı kabuğu, defneyaprağı ve zeytinyağı işleme atığının (prina) 2,66 PJ (63,6 Btep) enerji potansiyeli oluşturduğu belirlenmiştir. Atıkların briketlenmesi için, 15 kW gücünde elektrik motoruyla çalışan konik kalıplı helezon tip briketleme makinası kullanılmıştır. Briketleme makinasının makina kapasitesi 81-288 kg/h, özgül enerji tüketimi 0,024-0,065 kW/kg arasında değişmiştir. Prina briketlemesi için ayrı bir helezonlu briketleme makinası kullanılmıştır. Bu makinadan 90 mm dış çapında prina briketleri elde edilmiştir. Prina briketleme makinasının iş kapasitesi 1125 kg/h, özgül enerji tüketimi ise 0,0067 kW/kg olarak belirlenmiştir. Atıkların briketlenmesi için en uygun nem içeriğinin %8-12 arasında olması gerektiği belirlenmiştir. Prinanın briketlenmesi için en uygun nem içeriği %30-35 olması gerekmektedir. Elde edilen briketlerin yoğunluklarının 945-1573 kg/m3 arasında değiştiği görülmüştür. Briketleme sonucunda atıkların yoğunlukları 2,5 ile 19 kat arasında artış göstermiştir. Böylece atıkların depolanması için gerekli alan ihtiyacı azalmıştır. Briketlerin kırılma dirençlerinin 275-4700 N arasında değiştiği belirlenmiştir. Analiz sonuçlarında briketlerin üst ısıl değerlerinin 17,66-20,69 MJ/kg, kül içeriklerinin %4,10-10,72 ve uçucu madde içeriklerinin %74,5-87,8 arasında olduğu belirlenmiştir. Yanma sonucunda atıkların baca gazı emisyonlarının odununkinden daha düşük olduğu görülmüştür. Ayrıca briketlerin maksimum yanma verimlerinin %63-85 arasında değiştiği belirlenmiştir. Bölgedeki atıkların enerjiye dönüştürülmesi için kurulabilecek olan 5 MWel kapasiteli bir birleşik ısı ve güç santralinin yapılan ekonomik analizleri sonucunda yatırımın kârlı olabileceği belirlenmiştir. Santralde elde edilecek elektriğin maliyeti 0,0264 $/kWh olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
The purpose of this study was to determine the conversion possibility of the agricultural based industrial wastes in to briquettes as an alternative fuel in Çukurova region. The physical properties, calorific values, proximate analysis and ultimate analysis of briquettes were also elaborated on. The total energy amount of the wastes, which were sunflower oil cake, cotton ginning residues, groundnut shell, laurel leaf and olive oil cake, created a potential energy in sum of 2.66 PJ in this region. In this study, a conical screw briquetting machine with 15 kW electrical motor and heated dies was used to briquette raw waste materials. Average briquette production capacity and specific energy consumption of briquetting machine for waste briquettes were between 81 and 288 kg/h and 0.024 and 0.065 kW/kg respectively. Another conical screw briquetting machine with 15 kW electrical motor and without heated dies briquetting machine was used for olive oil cake briquetting. Average capacity and specific energy consumption of olive oil cake briquetting machine for residue briquettes were 1125 kg/h and 0.0067 kW/kg respectively. The ideal moisture content of raw material was found between 8-12% for briquetting. For olive oil cake ideal moisture content of raw material was determined between 30-35%. The densities of briquettes were found in the 945-1573 kg/m3 range. After briquetting process, densities of the wastes increased between 2.5 and 19 times. Ultimate strength of briquettes was determined between 275 and 4700 N. In result of analysis, higher heating values, ash contents and volatile contents of briquettes were found between 17.66-20.69 MJ/kg, 4.10-10.72% and 74.5-87.8% respectively. Maximum combustion efficiencies of the briquettes were measured between 63 and 85%. Additionally, the economic analysis of 5 MWel capacity combined heat and power station will be set up for energy conversion of the residues in region was done. The investment will become profitable at the economic analysis result was determined. The cost of electricity produced from the power station was calculated 0,0264 $/kWh.