Akademik Veri Yönetim Sistemi
ALTUN N. E. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2016 - 2018
Bu çalışmada
pirina ile linyitin ağırlıkça çeşitli oranlarda (%10-50) karıştırılmasıyla
hibrit bir fosil yakıt-biyokütle enerji kaynağı eldesi hedeflenmiştir.
Çalışmanın en önemli amacı her iki yakıtın olumlu özelliklerinin bir araya
getirilmesiyle, hem pirina hem de linyitin kullanımını olumsuz etkileyen
özelliklerin rehabilite edilmesini sağlamak, yerel iki enerji kaynağımızdan,
yaygın şekilde kullanılabilen, çevreye dost ve sürdürülebilir alternatif bir
yakıt formu elde etmektir. Önerilen hibrit yakıtın eldesinde, Ege Bölgesi’nden
getirilen pirina ile yüksek kül ve kükürt içerikli tüvenan Tunçbilek linyiti
kullanılmıştır. Çalışma iki ana safhadan oluşmaktadır. Bu safhalar; 1-Hibrit
karışımların yakıt özelliklerinin ve yanma davranımlarının belirlenmesi; 2-
Karışımların hibrit bir yakıt formuna dönüştürülmesi amacıyla briketlenmesidir.
İlk safhada pirina
ve linyitin önce ayrı ayrı daha sonra karışım halinde yakıt, yanma, emisyon
özellikleri ve yanmaya olan yatkınlıkları belirlenmiştir. Kısa ve elementer
analizler, TG/DTG, DSC, ve TG-FTIR çalışmaları sonucunda, pirina ve linyitin
bir karışım halinde kullanılmasının, yakıtların tek başlarına kullanılmalarına göre,
yakıt özellikleri, yanma davranımları, SO2 emisyonları ve yanmaya olan yatkınlık bakımından önemli
farklılıklar sağladığı belirlenmiştir. Pirina-linyit karışımlarının
kükürt içerikleri ve SO2 emisyonlarında, tek başına linyit ile
karşılaştırıldığında, belirgin iyileşmeler söz konusudur. Hibrit karışımlardaki
pirina oranı arttıkça, karışımların S içeriği düşmekte, SO2
emisyonları azalmaktadır. Bu durum, kükürt içeriği yüksek linyitlerimizin, pirina
ile karıştırılmasıyla SO2 emisyonlarının azaltılmasına yönelik
rehabilite edilebileceğini ortaya koymaktadır.
Yanmaya olan yatkınlıklar
incelendiğinde linyitin aktivasyon enerjisinin pirinaya göre yaklaşık 2.5 kat
düşük olduğu, yani linyitin pirinaya göre, yanmaya çok daha yüksek yatkınlık
gösterdiği belirlenmiştir. Hibrit yakıt karışımlarının da aktivasyon enerjisi,
tek başına pirinaya göre daha düşük olup karışımlar pirinaya göre yanmaya çok
daha yüksek yatkınlık göstermektedirler. Dolayısıyla, pirinanın yakıt olarak
tek başına kullanılmasındansa, linyit ile birlikte hibrit formda
kullanılmasının çok daha olumlu olacağı, çünkü pirinanın yanmaya olan düşük
yatkınlığının linyit katkısı ile rehabilite edilebildiği belirlenmiştir. Yakıt
ve yanma özelliklerine ilişkin sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde linyit ve
pirinanın bir hibrit yakıt formunda kullanılması halinde hem linyit hem de
pirina için önemli avantajların söz konusu olduğu belirlenmiştir: Her iki
yakıtın tek başına kullanılmaları durumunda geçerli olan olumsuzluklar, bu iki
yakıtın birlikte kullanımı ile önemli ölçüde rehabilite edilmektedir. Önerilen
hibrit yakıt formu, linyit ve pirinanın olumlu özelliklerini öne çıkaran,
olumsuz özelliklerini önemli ölçüde ortadan kaldıran yenilikçi ve faydalı bir
yaklaşımdır.
İkinci aşamada,
yani briketleme çalışmalarında, öncelikle linyitin briketlenebilme davranımı
incelenmiş, bağlayıcı olarak ağırlıkça %10 melas katkısı ile linyit briketleri
elde edilmiştir. Tane boyutu, su ilavesi ve briketleme yükünün briketlerin
dayanım özelliklerine etkileri belirlenmiş olup ideal şartlarda, TS12055 standardında
Sınıf 1 briketler için gerekli kırılma, aşınma ve düşme sağlamlıkları sağlanabilmektedir.
Hibrit pirina-linyit briketlerinin bağlayıcısız briketlenmesi aşamasında
pirinaya ilişkin briketleme parametrelerinin (karışımdaki pirina miktarı,
pirina tane boyutu ve nem içeriği) briketlerin dayanım özelliklerine etkileri
belirlenmiştir. Çalışmalar sonucunda pirinanın sınırlı bağlayıcı etki
gösterdiği ve pirina-linyit karışımlarının bağlayıcısız briketlenebildiği
görülmüştür. Fakat Sınıf 1 için gerekli dayanım koşulları sağlanamamakta, ideal
briketleme koşullarında, pirinanın gösterdiği sınırlı bağlayıcı etki sayesinde,
ancak Sınıf 2 briketler için gereken aşınma sağlamlığı sağlanabilmekte, gerekli
kırılma sağlamlığına önemli ölçüde yaklaşılmaktadır. Son aşamada hibrit
briketlerin, TSE12055’de Sınıf 1 tipi briketler için geçerli dayanım
koşullarını sağlaması amacıyla bağlayıcı ilavesiyle briketleme yapılmıştır. Karışımlar
önce melas daha sonra melas+kireç kullanımıyla briketlenmiş, melas (ağırlıkça
%5-15) ve kireç miktarlarına (ağırlıkça %4-6) göre, briketlerin dayanım
özellikleri belirlenmiştir. %5 melas ilavesinde dahi, Sınıf 1 briketler için
gerekli kırılma ve aşınma sağlamlığı tamamen, düşme sağlamlığı çok büyük ölçüde
karşılanabilmektedir. %5 melas ilavesinde dahi dayanım özelliklerinin iyi
seviyelere gelmesinin, pirinanın -sınırlı da olsa- bağlayıcı etkisinden
kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Yani, pirina varlığı, briketleme için
gerekli bağlayıcı miktarını azaltabilmektedir. Melas ile birlikte kireç ilavesi
ise dayanım özelliklerinde belirgin bir iyileşme sağlayamamaktadır. Öte yandan
çalışmada elde edilen briketler hiçbir koşulda, suya dayanım gösterememektedir.
Bu sorun linyitlerimizin çoğu için geçerli olup, hibrit briketlerin, TSE12055
standardında belirtildiği üzere kapalı ambalajlar içinde satılması bu duruma
çözüm olarak önerilebilir.
Sonuç olarak,
pirina ve linyitlerimizin birlikte, hibrit yakıt formunda kullanılmalarının
yakıt özellikleri, yanma davranımları ve SO2 emisyonları bakımından
önemli faydalar sağlayabildiği belirlenmiştir. Hibrit kullanım sayesinde, iki
yakıtın olumlu özelliklerinin öne çıkması ve olumsuz özelliklerinin rehabilite edilebilmesi
çok önemli bir avantaj olup, her iki yakıtın daha yaygın, sürdürülebilir ve
çevreye dost şekilde kullanımına yönelik önemli bir çözüme karşılık gelmektedir.
Ayrıca, pirina-linyit karışımlarının başarıyla briket formuna dönüştürülebilmiş
olması da, önerilen hibrit yakıtın yaygın şekilde kullanılabilmesini
sağlayabilecek önemli bir husustur.
Anahtar Kelimeler: Fosil Yakıt, Biyokütle, Linyit, Pirina, Briketleme, Emisyon,
Reaksiyon Kinetiği