Türk linyitlerinin pilot ölçekli sürüklemeli akış tipi bir reaktörde gazlaştırılmasının incelenmesi
Gasification of the turkish lignites in a pilot scale entrained flow reactor
Yazar: ALPER ÜNLÜ
Danışman: PROF. DR. HAYATİ OLGUN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Linyit kömürü = Lignite coal

Özet:
Bu çalışmada seçilen Türk linyitleri (Tunçbilek, Soma, Çan, Saray, Orhaneli) Kütahya Tunçbilek konumlu Türkiye'nin tek pilot ölçekli sürüklemeli akış gazlaştırma tesisinde, gazlaştırma testlerine tabi tutulmuştur. Deneylerde kullanılan sürüklemeli akış gazlaştırma sistemi; 1 m iç çapa,  2.5 metre yüsekliğe sahip bir gazlaştırıcının yanısıra kömür kırma ve kurutma ünitesi, yakıt besleme sistemi, şok soğutucu, yıkama kulesi, damla tutucu, kül uzaklaştırma sistemi, durultma kulesi ID fan ve flare'dan oluşan entegre bir sistemdir. Gazlaştırıda mevcut olarak bulunan bileşenlere ilaveten tez çalışması kapsamında deneysel metodlar ve cfd optimizasyon yöntemleri kullanılarak gazlaştırıcıya kömür ve oksijen akımlarını birbirinden ayrı olarak beslenmesini sağlayan patentli yeni bir yakıt püskürtme sistemi de geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yakıt püskürtme sistemi kullanılarak gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda hedef sıcaklık olarak çalışmada kullanılan kömür kül ergime sıcaklığının en az 100°C üstü hedeflenmiştir. ER değerinin 1 değerinden başlanarak 0.5 değeri civarına kadar düşürüldüğü deneysel çalışmalar sonucunda 6.6-10.5 MJ/Nm3 değerleri arasında değişen alt ısıl değere sahip sentez gazı elde edilmiş ve çalışmalar sonucunda elde edilen sentez gazı kompozisyonları, ısıl değer, soğuk gaz verimlerinin karşılaştırmalı grafikleri sunulmuştur. Ayrıca deneysel sonuçlar ASPEN HYSYS yazılımında aynı çalışma şartlarında altında Gibbs reaktörü kullanılarak oluşturulan denge simülasyonu sonuçları ile de karşılaştırılmıştır. Tesisin tasarımında baz alınan Tunçbilek kömürünün gazlaştırılması esnasında karşılaşılan gazlaştırıcı boğaz bölgesinde tıkanma ihtimalini ortadan kaldırmak için kömür içerisine ağırlıkça % 6 kireçtaşı eklenmesi yolu ile kül ergime noktasının düşürülmesi gibi işletmeyi iyileştirici önlemler ile dökülen refrakterin yerine kromoksit (Cr2O3) bazlı tuğlalı refrakter kullanılması gibi emreamadeliği arttırıcı önlemlere de değinilmiştir.

Abstract:
In this dissertation, five selected Turkish lignites (Tunçbilek, Soma, Çan, Saray, Orhaneli) were gasified at the unique pilot scale entrained flow gasifier of Turkey. The gasification system consists a gasifier which had 1 m internal diameter, 2.5 meter height along with coal crushing and drying unit, fuel feeding system, quencher, spray tower, mist eliminator, ash removal system, water treatment tower, ID Fan and a flare. A novel, patented fuel spray feeder which seperates the oxygen and coal streams were also developed by using the experimental and CFD optimization tools.  The experimental studies were performed by using this novel fuel spray feeder and aimed a operation temperature above 100 °C of the coal ash fusion temperature. Syngas lower heating values were achieved between 6.6-10.5 MJ/Nm3 by adjusting the ER between 1-0.5 and the comparative graphics of the syngas compositions, the lower heating values and the cold gas efficiencies were given. The experimental results were also compared with an equilibrium model based on Gibbs reactor developed in ASPEN HYSYS software. Precautions for improving the gasifier operation such as % 6 limestone addition to the Tunçbilek coal to prevent the reactor throat stucking and precautions to improve reliability such as replacement the existing high alumina based refractory with the brick type high crom oxide (Cr2O3) contant refractory type to improve the reliability were also given in scope of this thesis.