Sabit yatak biokütle gazlaştırma
Fixed bed gasification of biomass
Yazar: AHMET ERDEM
Danışman: DOÇ. DR. MURAT DOĞRU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Bu çalışma ile pilot ölçek sabit yatak yukarı yönlü (updraft) gazlaştırıcı kullanılarak biokütle gazlaştırılması yapılmış ve incelenmiştir. Bu tezde yakıt biokütle zeytin pirinası ve çekirdeği olarak seçilmiştir. Üretilen sentez gazı termal yağ kazanında direk olarak yakılarak organik yağın ısınması sağlanmış ve ORC türbin vasıtasıyla enerji üretiminde kullanımıştır.
Tezde konusu geçen 300kWe/1625kWt pilot projenin sabit yatak yukarı yönlü gazlaştırma sisteminin üretilmesi, dizaynı ve montajlaması hakkında kısmi bilgiler verilmiştir. Yine aynı şekilde kazan hakkında ve ORC tübini hakkında bilgiler içermektedir. Hazırlanmış biokütle yakıtının gazlaştırıcıdaki performansı deneysel çalışmalarda incelenmiş ve literatür ile karşılaştırılmıştır. Üretilen sentez gazın (syngaz) kazan da yakılarak termal yağın ısısını artırması ve ORC türbini ile enerji üretimi incelenmiştir. Biokütlenin yukarı yönlü gazlaştırıcıdaki etkisi, ORC türbinindeki enerji üretimi ve tüm bu ekipmanların bir arada çalışması bu araştırmanın ana konusu olmuştur.
Aynı zamanda gaz analiz cihazı (MRU-Air Swg) bu şartlar altında üretilen sentez gazın kompozisyonunu belirlemede kullanılmıştır. Sentez gazı numunesi gaz kazanda yakılmadan hemen önceki şartlar altında alınmış ve analizi yapılmıştır. Sentez gazı kompozisyonunda H2, N2, CH4, O2, CO, CO2 gazları ölçülmüştür.
Pilot sistem işletimi gerçekleştirilmiş, kütle ve enerji dengesi de bu araştırmada belirtilmiştir. Literatürde biokütleler için belirtilen kütle enerji dengesine yakın bir sonuç elde edilmiştir. Gazlaştırıcı deneyler sırasında mevcut biokütle ile başarılı bir şekilde işletilmiş kanallama veya köprüleme oluşmamıştır. Bunun nedeninin gazlaştırıcı tasarımının etkisi ve aynı zamanda biokütle yakıtın boyut ve hazırlanmasının etkisi olduğu tespit edilmiştir. En uygun kalitede üretilen sentez gazın sistemin %80 kapasite üzerinde dengeli çalıştığı esnada olduğu tespit edilmiştir.
İşletim sırasında updraft gazlaştırıcının kuruma, piroliz, indirgenme ve oksidasyon bölgeleri gözlenmiştir ve değerlendirilmiştir.

Abstract:
This work investigates the performance of a fixed-bed updraft gasifier using two kinds of biomass feed-stocks, which were olive pomace and olive pits, used in order to generate produced gas for direct use in boiler converted to power generation via ORC Turbine.
The pilot project included the fabrication, commissioning and design of a 300kWe/1625kWt fixed-bed updraft gasifier with a swirl burner flaring facility and ORC Turbine. Experiments were carried out on this unit to investigate the effect of dry biomass fuel capacity on gasifier performance. The influence of produced gas (syngas) in boiler for heating up the thermal oil and power generation via ORC Turbine was investigated. The effect of biomass in to the updraft gasifier, and power generation with ORC Turbine, and combination of these equipments were the main concern of this work.
In parallel, gas analyser (MRU-Air Swg) is also used which allows the data on the characteristics of gas composition to be measured under these conditions. The condition of the syngas was chosen before the combustion in boiler. Component analysis of the produced gas were carried out and H2, N2, CH4, O2, CO, CO2 were found.
The pilot unit gasifier runs have been performed and mass and energy balances reported. It was found that good mass and energy balances closures were achieved. The gasifier was found to operate successfully with stated biomass fuel without much evidence of bridging, but this was linked to gasifier design, the other is fuel size and preparation as well. It was also found that the highest quality gas for stable operation was found to be at above 80% of the maximum capacity.
During the operation, updraft gasifier Drying-Pyrolysis-Rerduction-Oxidation zones were observed, and evaluated.