Yerli kaynaklardan biyogaz üretimi ve oksi biyogaz yanması
Biogas production from local sources and oxy biogas combustion
Yazar: NURHAN ÜREGEN GÜLER
Danışman: PROF. MUSTAFA İLBAŞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ŞAHİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Biyokütle enerjisi = Biomass energy

Özet:
Fosil yakıtların tükenebilir olması ve çevreye zararlı emisyon salınımı sonucu küresel ısınmaya yol açması insanoğlunu alternatif enerji kaynakları arayışı içine sokmuştur. Yenilenebilir enerji kaynakları çevre dostu olmaları ve hammadde maliyetinde dışa bağımlılığı azaltması nedeniyle en verimli alternatif enerji kaynaklarıdır. Biyogaz bitkisel kaynaklar ve hayvansal atıklardan üretilebilen metan içeriğine sahip doğalgaza altenatif olabilecek bir gazdır. Bu çalışmada Ankara Sincan'da yer alan bir biyogaz tesisinde biyogaz üretimi, biyogazın metan içeriği ve yıllık üretilen elektrik miktarı hesaplaması gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışmada deneysel olarak % 40 O2 içeren oksitleyici ve biyogazın yanma deneyi gerçekleştirilerek tasarlanan yanma odasındaki sıcaklık dağılımı sonuçları ile sayısal modelleme sonucu elde edilen tahmini sıcaklık profilleri karşılaştırılmışır. Karşılaştırma sonucunda deneysel sonuçların sıcaklık değerlerinin daha düşük olduğu ancak eksenel ve radyal yöndeki eğilimlerin sayısal modelleme tahminleriyle benzer olduğu görülmüştür. Deneysel olarak gerçekleştirilen yanmanın sıcaklık değerleri 1100 K'den 359 K'e kadar düşerken, sayısal modelleme tahminlerinde 1400 K'den 600 K'e düşüş olduğu görülmüştür. Ayrıca tasarlanan yanma odasına göre % 100 O2 içeren oksitleyici ve biyogaz ile oksi yanma gerçekleştirilmiş ve % 40 O2 içeren oksitleyici kullanılarak yapılan sayısal modellemenin sıcaklık ve emisyon dağılımları ile karşılaştırılmıştır. Sıcaklık profilleri incelendiğinde yakıt girişine yakın olan alev bölgesinde oksi yanmanın daha yüksek sıcaklığa sahip olduğu görülmüştür. Emisyon dağılımlarında ise CO, CO2, NOx ve O2 kütle oranı dağılımları incelenmiş ve NOx ve O2 değerlerinin % 100 O2 içeren oksitleyici ile yapılan oksi yanma için daha yüksek olduğu görülmüştür.

Abstract:
Fossil fuels are consumable, harmful to the environment and cause global warming therefore humankind are in search of alternative energy sources. Renewable energy sources are the most efficient alternative energy sources because they are environmentally friendly and reduce the dependency on foreign materials for raw materials. Biogas can be produced from plant waste and animal waste. Biogas is a gas that may be an alternative to natural gas with a methane content. In this study, biogas production, methane content of biogas and the annual amount of electricity produced were calculated for a biogas plant which is located in Ankara Sincan. In addition, in this study, 40 % O2 containing oxidizer and biogas combustion was tested experimentally and temperature distribution values was compared with numerical modelling. As a result of the comparison, it was observed that the experimental results had lower temperature values but the axial and radial trends were similar to the numerical modeling estimates. While the temperature values of the experimental combustion decreased from 1100 K to 359 K, it was observed that the numerical modeling estimates decreased from 1400 K to 600 K. Additionally, the biogas oxy fuel combustion numerical modelling with 100 % O2 containing oxidizer was made and the temperature and emission distributions were compared to combustion with 40 % O2 containing oxidizer. When the temperature profiles are examined, it is seen that oxy combustion has a higher temperature in the flame region close to the fuel inlet. CO, CO2, NOx and O2 mass fraction distributions were examined and oxy fuel combustion with 100 % O2 containing oxidizer predictions had higher NOx and O2 emission values.