Investigation of emissions of fruit stones combustion in a fluidized bed combustion system
Akışkan yataklı yakma sisteminde meyve çekirdeklerinin yakılmasıyla oluşan emisyonların incelenmesi
- Tez No: 143553
- Danışmanlar: PROF. DR. AYSEL ATIMTAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biyokütle yakılması, Yenilenebilir enerji, Akışkan yatak, Kömür ve biyokütlenin beraber yakılması, Meyve çekirdekleri yakılması, Biomass combustion, Renewable energy, Fluidized bed combustion (FBC), Co-combustion of coal and biomass, Combustion of fruit stones
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 155
Özet
Bu çalışmada, meyve suyu endüstrisinden atık olarak ortaya çıkan şeftali ve kayısı çekirdeklerinin yakılmasını araştırmak için akışkan yataklı bir yakma sistemi kullanılmıştır. Ayrıca bu atıkların kömürle birlikte farklı karışım oranlarında yakılması da incelenmiştir. Kayısı ve şeftali çekirdeklerinin yanma özelliklerinin incelendiği kabarcıklı akışkan yataklı yakma sistemi 102 mm iç çapında ve 900 mm yüksekliktedir. Yakma deneyleri sırasında sürekli olarak CO, CO2, SO2, NOx ve toplam hidrokarbon (CmHn) emisyonları ölçülmüştür. Deney parametreleri (fazla hava oranı, akışkanlaşma hızı ve yakıt besleme hızı) değiştirilerek farklı kirleticilerin emisyonlarındaki değişimler izlenmiştir. Emisyon değerleri standartlarla karşılaştırılmış ve yanma verimleri hesaplanmıştır. Ayrıca, aynı sistemde Türkiye'de yaygın olarak kullanılan bir linyit kömürü olan Tunçbilek linyiti de yakılmış ve emisyonları, şeftali ve kayısı çekirdeği yakıldığı zaman oluşan emisyon değerleri ile karşılaştınlmıştır. Yakma testleri süresince, şeftali ve kayısı çekirdeklerindeki uçucu maddelerin çok kısa sürede uçuculaştığı ve bu uçucuların çoğunlukla yatağın üst kısmında yandıkları gözlenmiştir. Yatakta ve yatağın üst kısmında ölçülen sıcaklık profilleri bu olayı doğrulamaktadır. Şeftali ve kayısı çekirdeklerinin kömür ile karıştırılarak yakıldığı deneylerde de, karışımdaki biyokütle oranı arttıkça yanma daha çok yatağın üst kısımlarındaki hacimde (freeboard) gerçekleşmektedir. Karışımdaki biyokütle oram arttıkça, yanma gazlarmdaki CO ve CmHn emisyonlarında da artış gözlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, yanma verimleri kömür için %98.8- %99.1, şeftali çekirdekleri için %96.0-%97.5, kayısı çekirdekleri için ise %93.4- %96.3 arasında değişmektedir. Kömür yakıldığında CO emisyonu sıfır olmasına rağmen şeftali ve kayısı çekirdekleri yakıldığında ikincil hava ihtiyacını ortaya çıkaran yüksek CO emisyonu oluşmuştur. Kömürün SO2 emisyonu 2400-2800 mg/Nm3 civarında iken çalışmada kullanılan biyokütle yakıtları için SO2 emisyonu sıfırdır. Yapılan tüm yakma deneylerinde NOx emisyonları, Türk Hava Kalitesi Kontrolü Yönetmeliği (1986) tarafından belirlenen sınır değerlerin altındadır. Şeftali ve kayısı çekirdeklerinin linyit kömürü ile beraber yakılmasında, karışımda ağırlıkça %0'dan %100'e kadar değişen oranlarda biyokütle (şeftali ve kayısı çekirdeği) katılmıştır. Şeftali çekirdekleri ile beraber yakma deneylerinde yakma verimleri, yakıt karışımına ağırlıkça %25, %50 ve %75 biyokütle eklenme oranlan için sırası ile %96.6-98.7, %94.9-98.5, %92.6-98.7 değerleri arasında değişmektedir. Kayısı çekirdeği ile beraber yakma deneylerinde elde edilen yakma verimleri ise, ağırlıkça %25, %50 ve %75 biyokütle ekleme oranlan için sırası ile %95.6-98.8, %95.3-97.2, %93.3-96.5 değerleri arasında değişmektedir. Şeftali ve kayısı çekirdeklerinin aynı koşullarda yanma ve birlikte yanma deneylerinden elde edilen sonuçlar karşılaştınldığmda, şeftali çekirdeklerinin kayısı çekirdeklerinden daha düşük CO ve NOx emisyonlan verdiği, SO2 emisyonlannın ise kayısı çekirdeklerine göre bir miktar daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Şeftali çekirdeklerinin yanma verimleri de, kayısı çekirdeklerine göre daha yüksek bulunmuştur. Bu sonuçlara göre, şeftali çekirdeğinin kabarcıklı akışkan yataklı yanma sistemlerinde kayısı çekirdeğine göre daha iyi yakılabileceği sonucuna vanlmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar meyve suyu endüstrisinde bir atık madde olan şeftali ve kayısı çekirdeklerinin kömürle kanştınlarak kabarcıklı akışkan yatakta yakılabilecek bir yakıt olduğunu ve küçük ölçekli meyve suyu fabrikalannda temiz enerji eldesi için kullanılabileceğini göstermiştir. Avrupa Birliğinde geçerli olan emisyon sımr değerlerinin elde edilebilmesi için, yakıt kanşımındaki şeftali veya kayısı çekirdekleri oranının ağırlıkça %50'den az olması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study a bubbling fluidized bed combustor (BFBC) was used to investigate the combustion of peach and apricot stones produced as a waste from the fruit juice industry. Also co-combustion of these wastes with coal for different mixing ratios was studied. A bubbling fluidized-bed (BFB) of 102 mm inside diameter and 900 mm height was used to determine the combustion characteristics of apricot and peach stones. On-line concentrations of O2, CO, C02, SO2, NOx and total hydrocarbons (CmHn) were monitored during combustion experiments. By changing the operating parameters (excess air ratio, fluidization velocity, and fuel feed rate) the variation of emissions of various pollutants was observed. Emission levels were compared with the standards and combustion efficiencies were calculated. A lignite coal that is most widely used in Turkey, Tunçbilek lignite, was also burned in the same combustor and the emissions were compared with that of peach and apricot stones. During the combustion tests, it was observed that the volatile matter from peach and apricot stones quickly volatilizes and mostly burn in the freeboard. The temperature profiles along the bed and the freeboard also confirmed this phenomenon. For the co- combustion with coal, it was found that as the fruit stone content in the fuel increases, the combustion takes place more in the freeboard region. Also CO and total hydrocarbon emissions in the flue gas increase as the fruit stone content in the fuel increases. The results of this study have shown that the combustion efficiencies ranged between 98.8-99.1% for coal, 96.0-97.5% for peach stone and 93.4-96.3% for apricot stones. The coal has zero CO emission, but biomass fuels have very high CO emission which indicates that a secondary air addition is required for the system. SO2 emission of the coal is around 2400-2800 mg/Nm, whereas the biomass fuels have zero SO2 emission. NOx emissions are all below the limits set by the Turkish Air Quality Control Regulation of 1986 (TAQCR) for all tests. For co-combustion of apricot and peach fruit stones with a lignite coal, various ratios of biomass to coal ranging from 0 to 100 wt% were tested. For the peach stone co- combustion tests, efficiencies ranged between 96.6-98.7%, 94.9-98.5%, 92.6-98.7%) for 25 wt%, 50 wt%, and 75 wt% of biomass addition to the fuel mixture, respectively. For the apricot stone co-combustion tests, efficiencies ranged between 95.6-98.8%, 95.3-97.2%, 93.3-96.5% for 25 wt%, 50 wt% and 75 wt% of biomass additions, respectively. As the results of combustion of two biomass fuels are compared with each other for combustion and co-combustion tests, peach stones gave lower CO and NOx emissions but the SO2 emissions are a little higher than for apricot stones. Also the combustion efficiencies of peach stones are higher than that of apricot stones at the same conditions. With these findings it can be concluded that peach stones are more suitable for combustion than apricot stones in a BFBC especially because of CO emissions. These results suggest that peach and apricot stones are potential fuels that can be utilized for clean energy production in small-scale fruit juice industries by using BFBC. The percentage of peach stones or apricot stones in the fuel mixture is suggested to be below 50 wt% in order to obtain the emission limits of EU.
Benzer Tezler
- Bi-fonksiyonel Schiff bazı ligandlarının ve komplekslerinin hazırlanması, karakterizasyonu, katalitik ve fotofiziksel özelliklerinin araştırılması
Investigation of preparation, characterization, catalytic and photophysical properties of bi-functional Schiff base ligands and complexes
BÜŞRA GENÇOĞLU
- Lignoselülozik biyokütlenin inorganik bileşenlerinin uzaklaştırılmasının kül özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect on ash properties of removal of inorganic components from lignocellulosic biomass
ÖVÜL HALİL ÇÖP
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA
- Gilaburu (Viburnum opulus L.) posasının clostridium beijerinckii ile biyobütanol üretiminde kullanım olanaklarının araştırılması
Investigation of cranberry bush (Viburnum opulus L.) pomace usage possibilities on biobutanol production by clostridium beijerinckii
MARİYE NUR ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiAnkara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVGİ ERTUĞRUL KARATAY
- Toplam flavonoid miktarının geliştirilen spektrofotometrik yöntem ile tayini
The determination of total flavonoid amount by a modified spectrophotometric method
DİLEK ÖZYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRSEN DEMİRATA ÖZTÜRK
- Farklı özellikteki meyve sularının element içeriklerinin ICP-OES yöntemi kullanılarak belirlenmesi ve sağlığa olan etkilerinin araştırılması
Investigation of the element contents of different types of fruit juices using ICP-OES method and determination of their health effects
FUNDA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMEK MÖRÖYDOR DERUN