Kâğıt endüstrisinde yakıt olarak kullanılan biyokütle atıklarının nem içeriğinin yanma üzerine etkileri
Effects of biofuel moisture content on combustion in a pulp and paper industry
Yazar: FATİH ÖZKÜTÜK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA EYRİBOYUN
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Kurutma = Drying ; Yanma = Combustion

Özet:
Sunulan çalışmada, OYKA Kâğıt Ambalaj Sanayi ve Ticaret A.Ş. Çaycuma fabrikasında bulunan Biyokütle kazanında yakıt olarak kullanılan, selüloz üretim prosesi hammaddesi olan odunun işlenmesi sonucu açığa çıkan çam kabuğunun değişik nem oranlarında yakılarak, nemin yanma üzerindeki etkileri incelenmiştir.Öncelikle biyokütle enerjisi, biyokütle yakıtlar, biyokütle yanması, biyokütle yakma sistemleri ve biyokütle kurutma sistemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Çalışmanın deneysel kısmında ise yakma sisteminin özellikleri ve yapılan deneysel çalışma hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir.Deneylerde OYKA Biyokütle kazanında yaş bazda %20.5, %36.2 ve %51.0 nem içeren yakıtlar farklı zamanlarda ve her bir yakma esnasında 40 ton olarak yakılmıştır. %36.2 ve %51.0 nem içerikli yakma deneyi sadece çam kabuğu ile yapılmış, %20.5 nem içerikli yakma deneyi ise çam kabuğu ile fındık kabuğunun karışımından yapılmıştır. Miktarın fazla olması ve iklim koşulları nedeniyle çam kabuğunun güneş altında doğal kurutulması ile en fazla yaş bazda %30.0 nem içeriğine ulaşılabilmiştir. Çözüm olarak yaş bazda %11.0 nem içeriğine sahip kuru fındık kabuğu yakıtı ile karıştırılmıştır. Deneylerde yakma esnasındaki kazan işletme parametreleri (sıcaklık, basınç, debi, fan basınçları, %O2) ve grafikleri kazan üzerine monte edilmiş ölçü aletlerinin kumanda bilgisayarındaki kayıtlarından alınmış, grafikler ve değerler çalışmaya eklenmiştir.Direkt hesaplama yöntemi baz alınarak kazan verimi; %20.5 nem içerikli yakıt yakılması durumunda %72.6, %36.2 nem içerikli yakıt yakılması durumunda %67.7 ve %51.0 nem içerikli yakıt yakılması durumunda ise %62.3 hesaplanmıştır. 1 ton kuru yakıt başına üretilen buhar miktarları da; %20.5 nem içerikli yakıt yakılması durumunda 5.1 ton, %36.2 nem içerikli yakıt yakılması durumunda 4.6 ton ve %51.0 nem içerikli yakıt yakılması durumunda ise 4.0 ton olarak gerçekleşmiştir. Nem içeriği artışı ile sadece kazan verimi değil, aynı zamanda kazanda ton yakıt başına üretilen buhar miktarı da belirgin bir şekilde düşmektedir. Bu durum aynı buhar üretimi için kazana daha fazla yakıt beslendiğini göstermektedir. Nem içeriği artışının kazan işletmeciliği üzerindeki etkileri ise grafikler üzerinden açıklanmıştır. Kazan veriminin yakıtın nem içeriğindeki artış ile belirgin bir şekilde düşmesi ve grafiklerden elde edilen işletmesel bulgular, sonuçların literatürde verilenlerle uyumlu olduğunu göstermiştir.Nem içeriğinin yakıt alt ısıl değeri üzerindeki etkisi de literatürdeki bağıntılar ve TÜBİTAK MAM analiz sonuçları kullanılarak hesaplanmıştır. Yakıt alt ısıl değerinin, yakıt nem içeriğinin artışı ile birlikte belirgin bir şekilde düştüğü ve bununda literatürde verilenlerle uyumlu olduğu görülmüştür.Biyokütle kazanının mevsimsel şartlardan ve yakıt nem içeriği değişiminden asgari seviyede etkilenmesi için yakıtın nem içeriğinin kontrol edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle gerçekleşen ve hesaplanan değerlere göre alınabilecek önlemler ve kurutma sistemi hakkında önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
In the present study, OYKA Paper Packaging Industry & Trade Company, biomass used as a fuel in the boiler plant Çaycuma, cellulose production process as a result of the processing of wood raw material released, the effects of moisture on combustion of different moisture rates by burning pine bark are investigated.First, biomass energy, biomass fuels, biomass combustion, biomass combustion systems and biomass drying systems are explained. Characteristics of the combustion system and information about the experimental work are given detailed in the experimental study.In the experiments of OYKA Biomass Boiler was with %20.5, %36.2 and %51.0 wet basis moisture content during the 40 tons of burning fuels at different times and in each burned. At %36.2 and %51.0 moisture contents combustion experiments made only with pine bark. Pine bark with a moisture content of %20.5, combustion experiments were made with a mixture of hazelnut shell. Because of the more amount and due to climatic conditions, pine bark with natural drying in the sun with a maximum moisture content of %30.0 achieved with wet basis. As a solution, %11.0 moisture content wet basis to fuel mixed with hazelnut shell. In experiments during combustion, boiler operating parameters (temperature, pressure, flow rate, fan pressures, %O2) and boiler mounted on a graphics controller's computer records from the measuring instruments, charts, and values included in the study.Direct calculation method based on the boiler efficiency; combustion of fuel in case of %20.5 moisture content %72.6, %36.2 moisture content in case of burning of fuel moisture content of %67.7 and %51.0 %62.3 calculated in the case of fuel combustion. In the amount of steam produced per 1 ton of dry fuel, the burning of fuel in case of %20.5 moisture content 5.1 tons, 4.6 tons of %36.2 in case of burning of fuel moisture content and moisture content of %51.0 in the case of the burning of fuel was 4.0 tonnes. With increasing the fuel moisture content, not only boiler efficiency and also amount of steam produced per ton fuel, significantly decreases. This situation is indicated that for the same amount of steam production of boiler has fed more fuel. Increasing of moisture content effects in the boiler operations are described on the charts. With increasing the fuel moisture content, boiler efficiency significantly decreases and operational graphics obtained from the findings have indicated that the results are compatible with those given in the literature.Impact of moisture content on fuel lower heating value calculated with the literature relations by using TUBITAK Marmara Research Center analysis results. Lower heating value of the fuel, significantly decreased with increase fuel moisture content and are consistent with those given in the literature.The fuel moisture content should be under control for to ensure biomass boiler affected the minimum level from the seasonal conditions and fuel moisture content. Therefore, according to the actual and calculated values, the measures and suggestions were made about the drying system.