Investigation of pirina combustion in a test boiler for energy production

Dünya genelinde enerji ihtiyacının büyük bir kısmı fosil yakıtlardan sağlamaktadır. Bu yakıtların kaynaklarının tükenecek olması ve bunların kullanımından kaynaklanan hava kirliliğinin önemli bir problem olması nedeniyle alternatif enerji kaynaklarına büyük önem kazanmaktadır. Alternatif enerji kaynakları arasında biyomas kullanımı oldukça yaygındır. Zeytinyağı üretimi sonucunda oluşan bir atık olan pirina, özellikle Akdeniz ülkelerindeki üretiminin fazla olmasına bağlı olarak biyomasa iyi bir örnektir. Pirinanın alternatif bir enerji kaynağı olabileceği düşünülerek bu çalışmada; pirinanın yakıt özelliklerinin belirlenmesi ve emisyon seviyelerini azaltacak yanma koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Zeytinyağı üretim proseslerine bağlı olarak pirinanın yağ, su ve katı madde içerikleri farklı olmaktadır. Bu değerler ortalama olarak 4-8% yağ, 20 -60% su ve 40 -70% çekirdek ve et kısmıdır. Pirinanın yakıt özelliklerini belirlenmesi için yağlı ve yağsız pirina örneklerinin yaklaşık analizleri yapılmıştır. Yağlı pirina örneklerinde nem, kül, uçucu madde, sabit karbon ve üst ısıl değerleri sırasıyla %25.8-69.3, %2.5-3.1, % 67.9- 70.6, % 25 .8-28.7, 18225- 20413 kj/kg arasında değişmiştir. Yağsız pirinalarda ise sırasıyla %6.3-16.7, %2.7-7.1, %57.5-68.2, %22.1-28. 6 ve 19196- 19860 kj/kg arasında değişmiştir. Yağlı pirina içerdiği yüksek nem ve ekonomik değere sahip yağ nedeniyle doğrudan yakıt olarak kullanılmamalıdır, bu nedenle çalışmada yağsız pirinanın yakıt olarak kullanımı incelenmiştir. Pirina, yüksek uçucu madde içeriğine sahiptir. Uçucu maddelerin düşük sıcaklıkta gazlaşması ve yanmadan bacadan atılmaları pirinanın yakıt olarak kullanımında olumsuz bir etkendir. Yanma denemeleri, laboratuvarda kurulan 70 KW ısıl kapasiteli bir kazanda yapılmıştır. Kazandaki yakıt besleme sistemi sonsuz vidalı ve yakıt besleme miktarı 40 gr/sn'dir. Yanma denemelerinde yakıt besleme süreleri 1-3 sn arasında ve duruş süreleri 30 -60sn arasında değişmektedir. Pirinanın elementer analizine göre yanma için gerekli stokiometrik oksijen ihtiyacı 4.15 ile 4.5 Nm3/kg arasında değişmektedir. Yakma denemelerinde, düşük karbon monoksit emisyonları hava fazlalık katsayısının 2.0-2. 2 olduğu aralıkta elde edilmiştir. Denemelerde farklı yakıt besleme debileri için uygun yanma koşulları belirlenmeye çalışılmış ve CO emisyonlarının değişimi incelenmiştir. Ortalama olarak beslenen yakıt miktarı birinci ve ikinci denemelerde 7.5 kg/h; üçüncü ve dördüncü denemelerde 10 kg/h'tir. Ortalama CO emisyonları sırasıyla 1451, 1341, 1664, 1723 mg/Nm3'tür. Hava fazlalık katsayısı ortalamaları ise 2.6, 2.7, 2.2, 2.2 olmuştur. Yakma denemelerin sonuçlarına bakıldığında, test kazanında elde edilen elde edilen CO emisyonları sınır değerin üzerindedir (460mg/Nm3, %6 02'ye göre düzeltilmiş). Kullanılan kazanda yanma sırasında karşılaşılan en büyük problem hava/yakıt oranının tam olarak ayarlanamamasıdır. Bu problem yanma havasını kazana veriliş şeklinden kaynaklanmaktadır. Hava/yakıt oranının tam olarak ayarlanaması tam yanmanın sağlanamamasına neden olmaktadır. Yakma denemelerinde hava fazlalık katsayısı arttğında CO emisyonlarının da arttığı gözlenmiştir. Hava fazlalık latsayısının yüksek olduğu sırada yanma bölgesine fazla hava gelmekte bu ortamın sıcaklığını düşürmekte ve CO emisyonları artmaktadır. Yanma bölgesinde sıcaklık 650 -800 C arasında değişmektedir. Yapılan yanma denemeleri sonucunda; düşük CO emisyonlarına ulaşmak için yakıt otomatik olarak ve sürekli beslenmeli ve yanma sistemine ikinci hava beslemesi yapılmalıdır. Yanma bölgesinde uçucu maddelerin yüksek sıcaklıkta yeterince kalabilecekleri şekilde dizayn edilmelidir. Elde edilen bu sonuçlar doğrultusunda yakma sistemleri geliştirilecek ve denemelere devam edilecektir.