Sap ve saman yakıcıların işletim ve tasarım parametrelerinin belirlenmesine yönelik model çalışması

Abstract

Bu çalışmada, Türkiye'de büyük üretim potansiyeline sahip, buğday ve ayçiçeği ürünlerinin, hasat artığı olan saplarının enerjiye dönüştürülmesi üzerinde çalışılmıştır. Bu amaçla 6 m2 ısıtma yüzeyli, sıcak su ısıtmalı, duman borulu yaran silindirik bir katı yakıt kazam kullanılmıştır. Üretilen sıcak su ile, iç hacmi 388 m3 olan Tarım Makinaları Bölümü atölyesi ısıtılmıştır. Buğday sapları; balya dilimleri (I.form), gevşek saman (II.form) ve torbalanmış saman (IIl.form), ayçiçeği sapları da aynı şekilde tarla hasat artığı (I.form), parçalanmış halde gevşek olarak (II.form) ve parçalanarak torbalanmış (III.form) şeklindeki üç değişik formda, yuvarlak, oblong ve karışık (yuvarlak+oblong) delikli üç değişik ızgara üzerinde yakılmışlardır. Yakıtlar ızgaralarda, önden ve alttan doğal emişli ve alttan tan üflemeli olarak yakılmıştır. Bu çalışmanın amacı, buğday ve ayçiçeği saplarının değişik yakıt formlarında, değişik ızgaralarda ve değişik yakma koşullarındaki kazan verimlerini bularak, en uygun yakma şeklim belirlemektir. Ayrıca, çevre kirliliği açısından, yakıtların değişik yakma koşullarındaki baca gazı emisyon değerleri (CO, SO2 ve NO*) belirlenerek, bunlar hem kendi aralarında hem de yönetmelik sınır değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sapların yakılması sırasındaki en uygun hava fazlalık sayılan belirlenmiştir. Çalışmada, buğday ve ayçiçeği saplarının yakma deneyleri sonuçlarına göre, yakıt ve işletme maliyeti analizi yapılarak, alışılagelmiş kazan yakıtı olan kömür ve fuel-oil ile karşılaştırılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre, buğday ve ayçiçeği saplarının I. formları için en yüksek kazan verimleri sırasıyla % 25,7 ve % 25,1 ile yuvarlak delikli ızgaranın önden yakma şekillerinde bulunmuştur. Buna karşılık gelen anma ısı güçleri de sırasıyla 51 135,5 kJ/h ve 57333,7 kj/h olmuştur. Yakıtların bu formunda en yüksek kazan yanma ısı güçleri 308522,0 kJ/h ve 266445,0 kJ/h değerleri ile karışık delikli ızgaranın alttan doğal emişli ve alttan fan üflemeli denemelerinde olmuş, ancak kazan anma ısı güçlerinin yüksek olmaması kazan verimini düşürmüştür, n. formdaki denemelerde en yüksek kazan verimleri, buğday sapında % 35,8 ve ayçiçeği sapında % 30,5 ile yuvarlak delikli ızgaranın önden yakma koşullarında gerçekleşmiştir, m. formdaki denemelerde ise en yüksek kazan verimleri, buğday sapında % 32,9 ile karışık delikli ızgaranın alttan fen üflemeli yakma şeklinde, ayçiçeği sapında % 30,9 ile yuvarlak delikli ızgaranın yine alttan fan üflemeli yakma şeklinde ulaşılmıştır.11 Buğday ve ayçiçeği saplarının baca gazı ölçümlerinde, yakıtların I. formları için her üç ızgarada (yuvarlak deliklinin alttan yakma koşulu hariç) önden ve alttan yakma koşullarında düşük CO değerleri elde edilmiştir. Buna karşın, yakıtların II. ve m. formları için önden yakmada yüksek CO gaza çıkması, bu yakma koşulunun uygun olmadığını göstermiştir. Sapların bileşimindeki kükürt içeriğinin çok düşük olması nedeniyle, baca gaza ölçümlerinde birkaç düşük değer dışında S02 gaza çıkmamıştır. Yakıtların, yaklaşık 1 ila 2 hava fazlalık katsayılarında yakılması CO emisyonlarını azaltmıştır. Yapılan hesaplamalarda, buğday ve ayçiçeği saplarının çiftçinin kendi ürünü olması durumunda, yıllık yakıt maliyetleri ortalama 350 $ olmaktadır. Buna karşın, aynı ısıtma sisteminde soma kömürü ve ağır füel-oil yakıtlar yakıldığında, yakıt maliyeti kömürde en az iki kat, fuel-oil'de ise en az dört kat artmaktadır.

In this study, the harvest waste of wheat and sunflower products was studied on their energy conversion which have an important potential in Turkey. The aim of this study is to analyse the convenient burning way of wheat and sunflower stalks by determining of their boiler efficiency in different forms and with different grates. For this purpose a half circle solid fuel boiler which has 6 m2 heating surface, smoke pipe and hot water heating system have been used. The hot water supplied by this system is used to heat department workshop. Wheat stalks in the form of bale slice, straw and sucked straw, sunflower stalks in the form of harvest waste, straw and sucked straw are burned on three different type of grates as circle, oblong and mixed. All this materials are burned in the boiler by natural fore and back drafting and fan blowing from the bottom of systems. In addition, the chimney emission of (CO, SO2, NOx) from different type and burning way are determined and compared to each other and official standards. Furthermore, the cost of different burning ways are calculated and compared with the cost of conventional boiler of fuels such as coal and fuel-oil. It is found that the highest boiler efficiency of the first form of wheat and sunflower stalks are 25.7 % and 25.1 % respectively for circle grate. Reciprocal heating power of both systems are 51135.5 kJ/h and 57333.7 kJ/h.The highest heating power are obtained from mixed grate with the bottom natural draft, and fan blower from the bottom methods as 308522.0 kJ/h and 266445.0 kJ/h respectively, on the other hand the boiler efficiency is lower because of the low boiler useful heat power. The highest boiler efficiencies in the second material form are 35.8 % in with wheat stalk and 30.5 % in sunflower stalk by circle grate from the front burning conditions. The highest boiler efficiencies in the third material form are 32.9 % for the wheat stalk by mixed grate from the bottom blower condition, and 30.9 % for the sunflower stalk by circle grate from the front burning conditions. According to the chimney emission results, the first forms of all materials have lower CO levels, in the front and the bottom burning condition, but for the front burningIV system for second and third form of materials, CO emissions are higher. It can be said that this way of burning system is unconvenient. The SO2 emissions are not found in significant level because of the low level SO2 content of the used materials. On the other hand, CO emission has been decreased by using 1 and 2 air excess coefficients. The average fuel cost is estimated about 350 $ for all wheat and sunflower stalks when these provided by the farmers. The cost of coal and fuel-oil becomes two and four times higher respectively compared with the stalks burning.