Katı
yakıtlar başlıca kömür, kok, odun ve odun kömürüdür. Ayrıca bazı katı kalıntılar
da yakıt olarak kullanılabilmektedir.
Kömür: Kömürün kaynağı bitkilerdir;
milyonlarca yıl öncesinin ağaç, çalı, eğrelti, turba (yosun türleri) asma
kütüğü gibi bitkilerinin parçalanmasıyla oluşmuştur. Kömür, metamorfizm
(başkalaşım) derecesine göre sınıflara ayrılır. Sınıflamada kömürdeki nem, karbon,
kül, kükürt miktarları dikkate alınır. %98-86 karbon, %2-14 uçucu madde içeren
sınıf "antrasitik" olarak tanımlanır; başlıca meta-antrasit, antrasit
ve semiantrasitlerdir. Karbon miktarının % 75 - 69, uçucu bileşenlerin % 14-31
arasında değiştiği sınıf "bitümlü" maddelerdir; düşük, orta, yüksek
uçucu bütünlü kömür olarak bilinirler; kalorifik değerleri 14000 - 11500 Btu/lb
dolayında değişir. Subbitümlü ve lignitik sınıflarda karbon ve uçucu madde
miktarları değişkendir; kalorifik değerler birinci grup için 11500-9500 Btu/lb,
ikinci grup için 8300- 6300 Btu/lb arasında değişir.
Kok: Kömür, zift, petrol kalıntıları ve
diğer karbonlaşabilen maddelerin karbonizasyonundan elde edilen katı, gözenekli
ve ergimeyen kısma kok denilmektedir.
Koklar
yüksek sıcaklık, dökme, düşük ve orta sıcaklık koku olarak sınıflandırılır.
Kömür katranından elde edilene "katran (veya zift) koku", petrolden
elde edilene "petrol koku" denir.
Odun: Reçine ağaçları dışındaki değişik
ağaçların ısı değeri, kuru haldeki ağırlıklarıyla orantılıdır. Reçineli
ağaçların ısı değerleri diğerlerinden daha yüksektir.
Pulverizörler (Eziciler,
Öğütücüler)
Katı yakıt
süspansiyon yakma sisteminin kalbi pulverizördür. Kömürün kurutulması,
pulverizöre taşınması, sınıflandırılması ve istenilen incelikteki taneciklerin
beke gönderilmesi hava ile sağlanır; bu hava, yakmada kullanılan havanın bir
kısmıdır. Pulverizörler positif veya negatif basınçta çalışmalarına ve
hızlarına (düşük, orta, yüksek) göre gruplandırılır.
Pulverizasyon
darbe, aşınma veya parçalamayla olur. Bir pulverizörün kapasitesi kömürün
istenilen incelikte öğütülmesine bağlıdır. (Şekil-1a). Ayrıca, kömürdeki nem
miktarı da kapasiteyi etkiler. Nemin fazla olması durumunda primer havanın
sıcaklığı arttırılır (Şekil-1b). Pulverize kömürün 200 mesh elek (74 mikron)
boyutunda olması gerekir.
Kömürün
öğütülmesinde en çok kullanılan öğütücüler bilyalı, darbeli, merdaneli ve toplu
pulverizörlerdir.
Bilyalı
değirmen, uzunluğu çapından daha büyük olan ve yatay dönen bir silindirdir. İçi
(yarıdan biraz azı) 1-2 inç çapında bilyelerle doldurulmuştur. Değirmen
dönerken bilyeler ve kömür karışımı da hızla döner. İşlemde darbe, aşınma ve
parçalama biraradadır. Büyük kömür parçaları darbeyle kırılır, sonra bilyelerin
yuvarlanma ve kaymasıyla ince tanecikler oluşur. Şekil-2a da konik bir bilyalı
değirmen 10b de değirmendeki bilyelerin hareketi görülmektedir.
Şekil-1: (a) Kömürün öğütülebilme
özelliğine ve öğütülen kömürün inceliğine göre pulverizör kapasitesinin
değişmesi, (b) pulverizör kapasitesine nemin etkisi
Şekil-2: Konik bir bilyalı
değirmenin, (a) şematik görünümü, (b) bilyelerin hareket şekli
Darbeli değirmen kapalı bir odacıkta dönen bir dizi çekiçtir. Öğütme iri tanelerin parçalanması ve küçüklerin aşınmasıyla olur (Şekil-3).
Merdaneli ve toplu pulverizatörlerde kömür iki yüzey arasında öğütülür; biri diğeri üzerinde döner. Dönen eleman bir merdane veya top (bilye) olabilir, yakalanan katı taneler bu iki eleman arasında sıkıştırılarak parçalanır.
Şekil-3: Darbeli değirmen
Brülörler (Yakıcılar)
Buhar
üretiminde pulverize kömür kullanılması, uygun fırın dizaynıyla sağlanır. En
önemli konu yakıt ve havanın fırına düzenli bir şekilde verilebilmesidir. İyi
bir dağılma ve gelen yakıtın hızla yanması, ayrıca sürekli olarak oksijen
takviyesi türbülensle sağlanır. Bunlar bek seçimi ve kullanımında başlıca
özelliklerdir.
Pulverize
kömürü yakma, yakıtın fırına injeksiyon şekline göre sınıflandırılır: (1)
dikey, (2) tanjantsal (teğetsel), (3) yatay, (4) siklon (hortum), (5)
zıt-eğimli, yakmalar.
Buhar
üretim ünitelerindeki fırınlarda olduğu gibi, bu yöntemde çeşitli modifikasyonlar
ve kısmen birleştirmeler yapılabilir. Yakma yöntemleri ve fırın konfigürasyonları
Şekil-4 de görülmektedir.
Dikey
yakmada U şeklinde alev oluşturulur (Şekil-4a). Bu tip alev, yakılması zor
olan katı yakıtlar için oldukça uygundur. Bu konfigürasyon merkezi güç
ünitelerinde fazla kullanılmaz. Modern ünitelerde kömür ve havanın hızla
brülörde karıştırıldığı sistemler kullanılır. Birincil (primer) hava toplam
yakma havasının %10-20 sini oluşturur. İkincil hava (secondary) kalan kısımdır
ve brülörde primer hava ve kömürle karışarak hızlı bir yanma sağlar. Brülörden
çıkan karışımın hızı, primer hava-kömür borusunda geri püskürmemesi için yeteri
kadar yüksek olmalıdır. Primer hava-kömür borusunda hız, pratikte 50 ft/sn
dolayındadır.
Teğetsel
yakma işleminde (Şekil-4b) yakıcılar, kare şeklindeki bir fırının herbir
köşesinde dikey konumdadır ve fırının merkezindeki hayali bir daireye doğru yönlendirilmiştir.
Böyle bir dizayn dikey merkez hattı üzerinde büyük bir vorteks (girdap)
oluşmasına yol açar.
Yatay
yakmada büyük miktardaki yakıt akımı geniş bir alanda çabuk ve düzgün bir şekilde dağıtılır. Çok tüplü ve
dairesel dizaynları vardır (Şekil-4c).
Şekil-4: Pulverize kömürü yakmada
kullanılan brülör ve fırın konfigürasyonları.
Siklon
yakma teğetsel ve yatay dizaynların bir karışımıdır (Şekil-4d). Daha ince
tanecikler süspansiyonda yanarken, kalınlar santrifüj kuvvetle siklon fırının
dış duvarına atılır. Duvar yüzeyinde yapışkan bir kaplama vardır ve yanıncaya
kadar tanecikleri bırakmaz.
İkincil hava
siklon fırının üstünden teğetsel olarak verilir; kaba taneciklerin yanması bu
havanın katkısıyla tamamlanır.
Akışkan Yatakta Yakma İşlemi
Kömürün
akışkan-yatak yöntemiyle yakılması son yıllarda çok rağbet edilen bir
yöntemdir. Yöntemin avantajları: (1) Yakıt-yatak sıcaklıkları düşüktür (1800 0F
~980 0C). Sıcaklığın düşük olması, azot oksitlerin ve bazı
kömürlerde kükürtlü kalıntıların az olmasını sağlar. Keza, kömürden buharlaşan
sodyum ve potasyumun daha az miktarda olmasıyla kalıntı ve ısı transfer yüzeylerindeki
korozyon azalır. (2) Isı-absorbsiyon yüzeylerine ısı-transfer hızları yüksektir
(100 Btu/sa. ft. 0F dolayında); tüpler, doğrudan yatak içine
daldırılabilir. (3) Başarılı bir akışkan-yatak uygulaması, aynı kapasitedeki
bir pulverize-kömür yakan buhar jeneratörüne göre, %10 ekonomi sağlar. Şekil-5
de bir akışkan-yataklı yakma sistemi görülmektedir.
Şekil-5: Basınçlandırılmış akışkan yataklı bir fırının
şematik görünümü
GERİ (proje çalışmaları)
