Geliştirilen bir yakıcıda kömür gazlarının yanma karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SERHAT KARYEYEN
Danışman: MUSTAFA İLBAŞ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kömürün uzun yıllar yetecek kadar rezervlerinin bulunduğu ve ülkemiz için yerli kaynak olduğu bilinmektedir. Ancak kömürün doğrudan kullanımı, gerek yakma zorlukları gerekse çevre kirliliği açısından çok uygun olmamaktadır. Bu nedenle, kömürlerin gazlaştırılması veya koklaştırma yan ürünleri ile elde edilen kömür gazlarının kullanımı oldukça yaygın bir hal almaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, farklı ısıl değerlere sahip kömür gazlarını yakabilecek yeni tip yakıcılar geliştirilmiş ve imal edilmiş olup, kömür gazları bu yakıcılar ile başarılı bir şekilde yakılmış ve kömür gazlarının, doğalgaza (metan) alternatif olabileceği değerlendirilmiştir. Geliştirilen yakıcılardan düşük kalorili kömür gazları için olan yakıcının merkezine bir boru yerleştirilerek aleve hidrojen beslemesi yapılmış ve böylece düşük kalorili kömür gazlarının yanma performanslarının arttırılması sağlanmıştır. Deneysel çalışmanın yanı sıra, yeni geliştirilen yakıcılar kullanılarak kömür gazları, bir HAD kodu yardımı ile sayısal olarak da modellenmiş, yanma ve emisyon karakteristikleri belirlenmiştir. Çalışmadan elde edilen ilk bulgu, en yüksek alev sıcaklığına metan alevi ile ulaşıldığıdır. Ancak, hidrojence zengin kömür gazları için yapılan alev sıcaklık ölçümleri de metana oldukça yakın sonuçlar vermiştir. Düşük kalorili kömür gazlarının yanma performanslarının mevcut halleri ile oldukça düşük oldukları belirlenmiş olup, yapılan hidrojen beslemesi ile alev sıcaklıklarının yaklaşık % 13 civarında arttığı deneysel çalışma ile ortaya konulmuştur. Deneysel çalışmadan elde edilen emisyon verileri değerlendirilecek olursa, hidrojence zengin kömür gazlarının içerdikleri serbest azottan dolayı, alevlerindeki NOX emisyon seviyeleri metana göre daha yüksek ölçülmüştür. Kömür gazlarının içerdikleri CO ve CO2, yanma sonu CO ve CO2 emisyonlarının yüksek olmasına sebep olurken, düşük kalorili kömür gazlarının alevlerine yapılan hidrojen beslemesi sayesinde su gazı değişim reaksiyonu ile CO daha hızlı reaksiyona girmiş ve CO2'e dönüşmüştür. Çalışmanın sayısal bölümünde ise, kömür gazlarının yanma ve emisyon karakterlerinin belirlenmesi için The PDF/Mixture Fraction yanma modeli, P-1 radyasyon modeli ve standard k-Ɛ türbülans modeli kullanılmıştır. Sıcaklık ve emisyon tahminleri ile deneysel sıcaklık ve emisyon ölçüm sonuçlarının birbirleri ile oldukça uyumlu oldukları görülmüştür. Yapılan hız tahminleri ile de yanma odası içerisindeki resirkülasyon (girdap) bölgeleri, yanma sonu ürünlerinin hızları ve yönleri tespit edilmiştir.