Akışkan yatakta gazlaştırma

Abstract

Bugün, Türkiye, tükettiği enerjinin %50'sini dış alımla karşılayan, pek az petrolü ve doğalgazı bulunan, buna karşılık bol miktarda düşük ısı değerli (6200-12500 kJ/kg) ve bol kükürtlü linyiti bulunan bir ülkedir. Öte yandan, başta akışkan yataklı kazanlarda, düşük ısıl değerlikli yakıtlar kolaylıkla yakılabilmekte, uygun seçilmiş yatak malzemesi ile, yanma sonucu ortaya çıkan kükürt oksitleri tutulabilmekte, yanma ve sıcaklıklar denetim altında tutulabildiği için, yanma sıcaklığı 1000°C'nin altında tutularak havanın azotunun yanması engellenerek çevre kirlenmesi önlenebilmektedir. Bu özellikleri ile akışkan yataklı kazanlar ülkemiz için iyi bir çözüm olmaktadır. Küçük taneciklerden oluşmuş bir ortam içinden herhangi bir gaz aşağıdan yukarıya doğru geçirildiğinde, gaz tanecikler arasından geçip gider. Fakat gazın hızı belli bir değere ulaşınca, ortamdaki basmç düşümü birim kesitteki taneciklerin ağırlığına eşit olur ve tanecikler hareket etmeye başlar. Bu tip bir ortam kaynayan sıvı akışkana benzediği için akışkanlaşmış yatak olarak adlandırılır. Taneciklerin harekete başladıkları kritik hız değerine ise "min. akışkanlaşma hızı" denir. Belli bir çaptaki reaktörde, belli tane eriliğine sahip kömür için akışkan yatağın oluşması için gerekli min. akışkanın yatağa verilmesi gerekir. Bu akışkan, hava (oksijen ve azot) ve buhar karışımıdır. Yalnız bu çalışmada, yatağa azot beslenmediği varsayılıyor. Buna göre, oksijen ve buhar debileri, oksijen/kömür ve buhar/kömür oranları için hesaplanır. Kütle denkliği kullanılarak gazlaştırma esnasmda oluşan reaksiyonlardan çıkan ürün gazların miktarları belirlenir. Ancak bu miktarlar bilinebilirse - ki bu çalışmada A. Koyun'un doktora tezi ile biliniyor - kimyasal reaksiyona giren sürekli akışlı açık sistemlere termodinamiğin birinci yasası uygulanarak gazlaştırma yatak sıcaklığına ulaşmak için tepken gazlara verilmesi gereken ısı miktarları bulunur. Ürün gazın bileşenleri de bilindiğine göre, çıkan gazın alt ısıl değeri ve gazlaşma verimi hesaplanabilir. Son zamanlarda yapılan araştırma ve gelişmeler, kömürün gazlaşmasıyla özellikle hidrojence zengin gazların verimli olarak elde edilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir.