Hide/Show Apps

Türkiye' de biyokütleden temiz enerji eldesinin araştırılması

2004
Atımtay, T. Aysel
Topal, Hüseyin
Bu çalışmada, Türkiye'de orman endüstrisi, gıda endüstrisi ve tarım artıklarından kaynaklanan biyokütlenin bir envanteri çıkarılmış, ve bu artıkların 1990-2000 yılları arasında nasıl bir değişiklik gösterdiği ortaya koyulmuştur. Daha sonra seçilen artıkların kabarcıklı ve dolaşımlı akışkan yatakta yanma karakteristikleri incelenmiş, özellikle emisyonları en aza indirecek yanma koşullarının ne olduğu tesbit edilmiştir. Yakılması denenen biyokütleler zeytinyağı endüstrisi artığı olan prina, meyve suyu endüstrisi artığı olan kayısı ve şeftali çekirdekleri, ayçiçeği ve pamuk yağı endüstrisi artıkları olan ayçiçeği posası ve pamuk çiğidi posasıdır. Bu artıkların yanma özellikleri, Türkiye' de en çok kullanılan linyit kömürlerinden biri olan ve ağırlıkça %1.8 kükürt içeren kömürün aynı sistemde yanması ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, artık olarak kullanılan biyokütlenin tek olarak yakılması yanında, kömürle değişik oranlarda karışımları hazırlanmış, yine bu karışımların değişik koşullar altında yanma özellikleri ve emisyonları incelenmiştir. Biyokütlenin yanma özelliklerinin incelendiği Kabarcıklı Akışkan Yataklı (KAY) yakma sistemi 102 mm iç çapında ve 900 mm yüksekliktedir. Yakma deneyleri sırasında sürekli olarak $CO, CO_2, SO_2, NO_x$ ve toplam hidrokarbon $(C_mH_n)$ emisyonları ölçülmüştür. Deney parametreleri (fazla hava oranı, akışkanlaşma hızı ve yakıt besleme hızı) değiştirilerek farklı kirleticilerin emisyonlarındaki değişimler izlenmiştir. Emisyon değerleri standartlarla karşılaştırılmış ve yanma verimleri hesaplanmıştır. Deneylerde kullanılan Dolaşımlı Akışkan Yatak (DAY) sistemi ise 125 mm çapında, 1800 mm yüksekliğindedir. Bu sistemde de KAY sisteminde kullanılan parametrelerin emisyonlar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yakma testleri sonunda, biyokütle içindeki uçucu maddelerin çok kısa sürede uçuculaştığı ve bu uçucuların çoğunlukla yatağın üst kısmında yandıkları gözlenmiştir. Yatakta ve yatağın üst kısmında ölçülen sıcaklık profilleri bu olayı doğrulamaktadır. Biyokütlenin kömür ile karıştırılarak beraberce yakıldığı deneylerde de, karışımdaki biyokütle oranı arttıkça yanma daha çok yatağın üst kısımlarındaki hacimde (freeboard) gerçekleşmektedir. Karışımdaki biyokütle oranı arttıkça, yanma gazlarındaki CO ve $(C_mH_n)$ emisyonlarında da önemli bir artış gözlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, KAY sisteminde yanma verimleri kömür için %98.8-%99.1, şeftali çekirdekleri için %96.0-%97.5, kayısı çekirdekleri için ise %93.4-%96.3 arasında değişmektedir. Kömür yakıldığında CO emisyonu çok az olmasına rağmen biyokütle yakıldığında ikincil hava ihtiyacını ortaya çıkaran yüksek CO ve $(C_mH_n)$ emisyonları oluşmuştur. Kömürün SO2 emisyonu 2400-2800 mg/Nm3 civarında iken çalışmada kullanılan biyokütle yakıtları için SO2 emisyonu sıfırdır. Yapılan tüm yakma deneylerinde $NO_x$ emisyonları, Türk Hava Kalitesi Kontrolü Yönetmeliği (1986) tarafından belirlenen sınır değerlerin altındadır. Biyokütlenin linyit kömürü ile beraber yakılmasında, karışıma ağırlıkça %0'dan %100'e kadar değişen oranlarda biyokütle katılmıştır. Yakıt karışımına ağırlıkça %25, %50 ve %75 biyokütle eklenme oranları için DAY sisteminde elde edilen verimler sırası ile %96.6-98.7, %94.9-98.5, %92.6-98.7 değerleri arasında değişmektedir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar biyokütle olarak tanımlanabilen gıda ve meyve suyu endüstrisinden çıkan artık maddelerin kömürle karıştırılarak kabarcıklı ve dolaşımlı akışkan yatakta yakılabileceğini, ve küçük ve orta ölçekli fabrikalarda temiz enerji eldesi için kullanılabileceğini göstermiştir. Yakılan artıkların biyokütle enerjisi olarak linyit kömürü ile rekabet edebilecek bir enerjiye sahip olduğu ve bu maddelerin yakılması için akışkan yatak sisteminin, özellikle Dolaşımlı Akışkan Yatak sisteminin biyokütleden yakılarak enerji elde edilmesi için çok uygun bir sistem olduğu gösterilmiştir.