Sentez gazlarının oksi-yakıt yanması: Deneysel karakterizasyon ve sayısal modelleme

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ABDULKADİR BEKTAŞ

Danışman: MUSTAFA İLBAŞ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Enerji açısından dışa bağımlı olan ülkemiz için daha ucuz enerji kaynağı durumunda bulunan ve yaklaşık 200 yıllık rezervi olduğu varsayılan kömür, en önemli enerji kaynağıdır. Ancak, kömürün doğrudan kullanımı, içerdiği bağıl-azot, kükürt ve kül gibi kirleticilerden dolayı, hava kirliliği ve sağlık üzerinde etkili olan sera gazı emisyonları gibi bazı olumsuzlukları da beraberinde getirebilmektedir. Bu nedenle, kömür gazlaştırılarak, daha temiz ve kalorisi yüksek sentez yakıtlar elde edilmektedir. Bu tez kapsamında kömürlerin gazlaştırılması ya da koklaştırma yan ürünü olarak elde edilen, yanabilir ve yanamayan farklı bileşenlerden oluşan düşük kalorili sentez gazları (Yüksek fırın gazı ve Jeneratör gazı) saf oksijenle yakılarak, yanma ve emisyon karakteristikleri deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Ayrıca, yerli kaynak olan kömürün gaz yakıt olarak kullanımının farklı endüstriler için yaygınlaştırılması ve böylelikle yanmanın saf oksijen kullanılarak gerçekleştirildiği metal ve cam endüstrisi, kesme, kaynak vb. işlemlerde de bu gazların entegrasyonunun sağlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla, çalışmanın ilk kısmında düşük kalorili kömür gazlar (sentez gazlar), düşük kalorili kömür gazı yakıcısında saf oksijenle yakılmış, yanma performansları ve emisyon ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, oksi-yanmada yüksek sıcaklıktaki (2000 K civarı) alevin yanma odası girişinde mevcut yakıcı içine doğru toplandığını ve yakıcı duvarının aşırı ısındığını göstermiştir. İstenilmeyen bu durum mevcut yakıcının oksitleyici kesitinin, saf oksijen geçişine daha uygun olmasını sağlamaya dönük iyileştirme yapılmasını gerektirmiştir. Bunun için hava/oksijen debileri arasındaki 4/1'lik oran göz önünde bulundurularak mevcut yakıcının oksitleyici kesiti yaklaşık dört kat azaltılmış ve oksi-yakıcı elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında bu iyileştirmenin düşük kalorili sentez gazlarının yanma özellikleri üzerine etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı ile sayısal olarak araştırılmıştır. Hesaplanan sıcaklık verileri ile deneysel ölçüm sonuçları karşılaştırılmış ve sayısal tahmin ile deneysel ölçüm sonuçları arasında yeterli düzeyde tutarlılık olduğu tespit edilmiştir. Yapılan çalışmalarla ülkemizde düşük kalorili kömürlerin etken bir şekilde kullanılabilirliği gösterilmiştir.