Kangal linyiti ile fındık kabuğu karışımlarının sabit yatakta yakılması
Combustion of blends of Kangal lignite and hazelnut shells in a fixed bed
Yazar: SEDA YILDIRIM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MELEK YILGIN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Kömürün günümüzde ve gelecekte elektrik üretiminde etkili bir yakıt olacağı açıktır.  Ancak kömürün yanma sırasında hava kirliliğini oluşturan kükürt oksitler ile azot oksitlerin yanı sıra sera gazı emisyonları da (CO2, CH4 gibi) önemli bir sorun oluşturmaktadır. Çevre kirliliğine sebep olan bu gazların azaltılmasında daha az maliyetli yöntem kömürün biyokütle ile birlikte yakılmasıdır. Çevre kirliliği yönünden bu gazların azaltılması ve kömür rezervleri göz önüne alındığında biyokütlenin mevcut potansiyeli de dikkate alındığında alternatif bir yakıt olarak kullanılabilir.
Ülkemizde düşük değerli linyit rezervlerinin fazla olması nedeni ile yakma sistemlerinde bu kömürlerin kullanımı kömürden enerji üretim verimini düşürmekte ve çevre kirliliğine neden olmaktadır. Türkiye'nin tarım ülkesi olması nedeni ile biyokütle potansiyeli göz önüne alındığında biyokütle ile düşük değerli linyitlerin birlikte yakılması çevre kirliliğinin ve linyit rezervlerimizin korunması açısından gereklidir. Yakma sistemlerinin ticari boyutta tasarımı için kömür-biyokütle karışımlarının yanma davranışlarının ve baca gazı emisyonlarının incelenmesi önemlidir. 
Bu çalışmada, Kangal linyiti ile fındık kabuğunun karışım halinde sabit yatak yakma sisteminde birlikte yakılması araştırıldı. Linyite belirli oranlarda biyokütle ilave edilerek hazırlanan karışımların sabit yatak yakma sisteminde yanma davranışı üzerine sıcaklığın ve biyokütlenin etkisi ortaya konuldu. Birlikte yakma deneylerinde uçucu maddenin ve karbonun yanma süreleri ile yanma hızları belirlendi. Aynı zamanda yanma sırasında karon dioksit, kükürt dioksit ve azot oksit emisyonları da ölçüldü. 
Ham yakıtlar (%100 linyit ve %100 biyokütle) ile karışımların (%25, %50 ve %75 biyokütle içeren) alev görülme sürelerinin sıcaklık ile azaldığı belirlendi. Karışımların tutuşma sürelerinin karışım içerisindeki biyokütle oranına bağlı olarak azaldığı görüldü. Ham yakıtlar ile karışımların uçucu madde yanma süresi ile uçucu madde yanma hızları arasında ilişki olmadığı ve bu iki yakıtın uçucu madde ayrılma periyodunda biri birini etkilediği sonucuna varıldı. Ham yakıtlar ile karışımların karbon yanma sürelerinin sıcaklık ile azaldığı, karbon yanma hızlarının sıcaklık ile arttığı ve karışımların karbon yanma hızlarının ham yakıtlardan yüksek olduğu görüldü. Karışımdaki linyit oranındaki artışa bağlı olarak yanmamış karbon miktarının yüksek olduğu tespit edildi. 
Ham linyitin tek başına yakılması sırasında SO2 emisyonun biyokütleden yüksek olduğu, biyokütle ile birlikte yakıldığında bu gazın emisyonun biyokütleden dolayı azaldığı görüldü.  Yanma sırasında CO2 emisyonun ham biyokütlede ve karışımlarda  yüksek olduğu belirlendi. Biyokütle ile linyitin yapısal farklılıkları nedeni ile NO emisyonunun biyokütlede ve karışımlarda ham yakıtlardan yüksek olduğu gözlendi.

Abstract:
It is clear that coal will be an effective fuel in electricity generation today and in the future. However, apart from sulphur oxides and nitrogen oxides which cause air pollution during coal combustion, greenhouse gas emissions (such as CO2, CH4) are also important problems. The cost effective method in decreasing these gases which cause air pollution is combustion of coal together with biomass. Decreasing these gases due to air pollution, biomass can be an alternative fuel considering its potential in regard of coal reserves.
Since there are a lot of low value lignite reserves in our country, using these coals in combustion systems decrease energy generation efficiency and causes air pollution. Considering biomass potential of Turkey as an agricultural country, combustion of low value lignite together with biomass is necessary for preventing air pollution and protecting lignite reserves. For commercial design of combustion systems, it is important to analyze combustion behaviours of coal-biomass blends and flue gas emissions.
In this study combustion of Kangal lignite together with hazelnut shell in fixed bed combustion system was analyzed. The effect of temperature and biomass on fixed bed combustion was analyzed when a specific amount of biomass is included in lignite. In co-combustion experiments, combustion times and rates of volatiles and carbon were determined. At the same time, carbon dioxide, sulphur dioxide and nitrogen oxide emissions were also measured during combustion.
It was observed that flame times of raw fuels (100% lignite and 100% biomass) and blends (including 25%, 50% and 75% biomass) decreased with temperature. It was observed that ignition times of blends decreased depending on the biomass ratio. It was concluded that there was no relation between volatiles combustion times and combustion rate of raw fuel and blends and these two fuels have effected each other in volatiles evolusion period. It was observed that carbon combustion times of raw fuels and blends decreased with temperature, carbon combustion rates increased with temperature, and carbon combustion rate of blends were higher than raw fuels. Depending on the increase of in lignite ratio in the blend, it was determined that unburned carbon amount is high.
It was observed that SO2 emissions were higher than biomass during combustion of single raw lignite, and this decreased due to when it is burned together with biomass. It was determined that CO2 emissions were high in raw biomass and in blends during combustion. It was observed that NO emissions were higher in biomass and blend compared to raw fuel due to structural differences of biomass and lignite.