Biomas Yakıtlı Kazanlar

İkinci dünya savaşı zamanlarında Güney Amerika ülkelerinde yaşanan petrol sıkıntısı nedeni ile bölge ülkeleri, enerji ihtiyaçlarını karşılayabilmeleri için biokütlelerin yakılması yoluna gitmişlerdir. Fosil kaynaklı enerji hammaddesi bulunamamasının getirdiği bu mecburiyet, bu ülkelerde öncelikle tarım ve orman atıklarının yakılması ile enerji üretiminde önemli yol kat edilmesini beraberinde getirmiştir.

Tarımın çok ve yaygın bir şekilde yapıldığı Arjantin, Uruguay, Brezilya, Şili gibi ülkelerde biokütle yakımı ile ilgili alınan yolda son derece verimli yakma sistemleri geliştirilmiştir. Torsiyonel Yakma Sistemi bu gelişim sürecinin sonucu olarak karşımıza çıkmaktadır.

Özellikleri

Torsiyonel Yakma Sistemi Çıkış Noktası

Çeşitli arayışların şekillendirdiği AR-GE çalışmaları neticesinde torsiyonel yakıcılar aşağıdaki ihtiyaçların tümüne tek başına cevap verebilmiştir.

• Biokütle yakıtların yakılabilmesi

• Yatırım maliyetlerini düşürme

• Emisyonları düşürme

• Yakma verimini arttırma

• Bakım maliyetlerini düşürme

• Sistemin kesintisiz çalışma koşullarını sağlama

• Geniş kapasite aralığı elde etme

• Tekniğin sisteme kolay uygulanabilmesini sağlama

• İşletme kolaylığı sağlama

Neden Torsiyonel Yakma Sistemi?

Biomass yakıtların yanması sonucu açığa çıkan küllerin kimyasal bileşimine bakıldığında, alkali oksitlerin yüksek olduğu görülmektedir. Bu durum, yakıtın kül ergime sıcaklığının da düşük olmasını beraberinde getirir. Torsiyonel yakma sisteminde, hücre sıcaklığı 1100 – 1150°C civarında olmasına rağmen, su soğutmalı cidarlarda sıcaklık yaklaşık 600-650°C civarındadır ve kül, dönmeden kaynaklı merkezkaç kuvvetin etkisi ile cidardan ayrılamamaktadır. Bu sayede kül ergime sıcaklığı düşük olan biomass yakıtlar için çok elverişli yanma ortamı oluşmaktadır. Kül ergime sıcaklığı 900°C’ye kadar biomass yakıtlar bu sistemde yakılabilmektedir.

Torsiyonel Yakma Sistemi

• Torsiyonel yakma hücresi, yatık silindirik olarak dizayn edilir ve kazana bağlandığı noktada içe doğru kıvrılan ve daralan bir boğaz bulunur.

• Silindirik yanma hücresi cidarı boyunca teğetsel verilen enjeksiyon havası sayesinde sürtünmesize yakın bir ortam oluşturulmaktadır.

• Yakma hücresinin cidarından merkezine doğru gidildikçe radyal dönme hızı artarken, tam tersine eksenden cidara doğru gidildikçe radyal dönme hareketi yapan yakıt akışkanının debisi artmaktadır. Bu iki tabaka arasında akış debisi ve hızın eşitlendiği ve mükemmel yanma koşullarına ulaşılan türbülans bölgesi bulunmaktadır.

•Yakıt parçacıkları da yanma hücresine teğetsel olarak basınçlı hava ile püskürtülmektedir ve dış cidardan dönme hareketine başlamaktadır.

•Yanma hücresine giren yakıt sadece eksen boyunca dönme hareketi yapmasının yanında, tabakalar arası sürtünme etkisi ile, kendi etrafında da kuvvetli spin hareketi yapmaktadır.

•Yanma tabakaları arasındaki sürtünme ile gerçekleşen kuvvetli spin hareketleri ile birlikte yanan biokütle parçalanarak hava ile temas yüzey alanı artmakta ve hava-yakıt karışımı mükemmel seviyelere ulaşmakta ve nihayetinde mikron mertebelerinde partikül boyutuna ulaşarak yanmasını tamamlamaktadır.

Yakma hücresine teğetsel giriş yapan yakıt cidar boyunca hareket ederek çıkış boğazına doğru hareket eder. Özel dizayn edilen boğazdan kapalı tarafa doğru ters istikamette hareket eden yakıt, en iç tabakada eksenele yakın bir hareket ile çok hızlı ve çok küçük dönme hareketi yaparak boğazdan çıkış yapar. Yanma hücresi içerisinde bu kadar fazla kalarak yanmasını tamamlayan biokütle, tam yanma reaksiyonlarını tamamlayarak torsiyonel hücreyi terk etmektedir.

•Biokütle partiküllerinin yakma hücresinde kalma süresi, toz halindeki yakıtın alev üzerine direkt püskürtüldüğü sistemlere nazaran 60 kat daha fazla olmaktadır.

•Yakma hücresinin altında ve üzerinde konumlandırılmış kollektörler arasında kalan torsiyonel hücrede doğal ve ya cebri sirkülasyon gerçekleşmektedir. Cidarda dolaşan akışkan sayesinde torsiyonel hücre soğutulmakta ve yakma hücresi sıcaklıkları istenilen mertebelerde tutulabilmektedir.

•Yakma hücresi komple gaz sızdırmaz bir şekilde “membrane wall” su duvarı olarak imal edilmektedir.

•Borular arasındaki plakalara konumlandırılmış nozullar ile torsiyonel hareket sağlanmaktadır.

Yakıt Özellikleri

• Pnömatik olarak taşınabilen biomass yakıtlar yakılabilmektedir.

• Yakıt yoğunluğuna bağlı olarak parçacık boyutu 1-30 mm. aralığında olabilmektedir.

• Gazlaştırıcı ünitesinde elde edilen ve temizleme işlemine tabi tutulmayan gaz yakıtlar yakılabilir. Bu yakıtın içerisine katı partikül karıştırılıp tek hücrede karışım yakıtı da yakılabilir.

• Bünyesinde %20’ye kadar nem ihtiva eden biomass yakıtlar direkt olarak torsiyonel hücreye beslenebilir.

• %20 – %30 nemliliğe sahip olan yakıtlarda torsiyonel hareket havası 100 – 150°C sıcaklığa kadar ısıtılmalıdır.

• %30’dan daha nemli olan yakıtlar ön kurutma işlemine tabi tutulmalıdır.

Torsiyonel Yakma Sisteminin Avantajları

• Izgaralı kazanlar ile kıyaslanabilir bir fiyatı olmasına karşılık, akışkan yataklı tesislere nazaran yatırım maliyetleri daha düşüktür.

• Çok düşük kapasiteden (750 kW), çok yüksek kapasitelere kadar (30.000 kW)dizayn edilip, uygulanabilmektedir.

• 30.000 kW kapasiteden büyük sistemlerde birden fazla torsiyonel sistem aynı kazan sistemine bağlanabilmektedir.

• Bazı uygulamalarda torsiyonel yakma sistemi, eğer dizayn uygunsa, mevcut kazan sistemlerine akuple edilebilmektedir.

• Torsiyonel yakma sistemi hem su borulu, hem de duman borulu kazanlara uygulama yapılabilmektedir.

• %15-20 gibi çok düşük hava fazlalık katsayısı ile (hemen hemen doğalgaza eşdeğer) biokütle yakılabilmektedir.

• Egzoz gazlarındaki CO miktarı çok düşük olmaktadır.

• Yakıt bünyesinde kükürt bulunmadığı için SOx emisyonu vermemektedir.

• Toz emisyonlarını düşürmek için basit hassas filtrasyon sistemleri kurularak önlem alınabilmektedir.

• Yanma sıcaklıkları çok yüksek olmadığı için NOx emisyonlarını düşük vermektedir.

• Yakma hücresinde sürekli kararlı durumda bir alev bulunmaktadır.

• Ani yük değişimlerine çok hızlı cevap verebilmektedir.

• % 20 – 100 kapasite aralığında çalışabilmektedir.

• Bazı uygulamalarda direkt olarak zemin kaide üzerine yerleştirilebildiği için inşaat maliyetlerini çok fazla düşürmektedir.

• Sistem tamamen otomatik olarak çalışabilmektedir.

• Sistem devreye alınmasından itibaren 10.000 saat (bir yıldan fazla) kesintisiz çalışabilmektedir.

• Yakma hücresinde ve kazan içerisinde mekanik aksam bulunmamaktadır.

• Sistemde arıza yapma ihtimali olan mekanik parçalar, yedek parçası çok kolay temin edilebilecek ekipmanlardır. (Fan, helezon, döner kilit v.s.)

• Çalışan sistemlerde rapor edilen ciddi bir arıza kaydı olmamaktadır.

• Bakım maliyetleri düşüktür.

• Elektrik tüketimleri ve diğer işletme maliyetleri düşüktür.

Torsiyonel Yakıcı Dizayn

Torsiyonel yakıcının mukavemet, akışkan ve termal analizleri bilgisayar ortamında yapılarak, en sağlıklı neticeye ulaşılmaktadır. Netice tam yanmasını mükemmel seviyede tamamlamış olan biokütledir.

TORSİYONEL YAKMA SİSTEMİNDE YAKILARAK TECRÜBE EDİLMİŞ ÇEŞİTLİ TARIM ATIKLARI

• Ayçiçeği kabuğu

• Pamuk şifti

• Yerfıstığı

• Arpa

• Soya fasulyesi

• Kestane

• Testere talaşı

• Zımpara talaşı

• Kahve çekirdeği yan ürünleri

• Üzüm posası

• Zeytin posası

• Parçalanmış ağaç artıkları

• Keten samanı

• Tahıl samanları

• Mısır samanı