Pyrolysis and combustion behaviour of various fuels in oxygen-enriched air and CO2 atmospheres
Oksijence zengin hava ve CO2 ortamında çeşitli yakıtların piroliz ve yanma özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 286207
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Kömürün, oksijen ve geri dönüşümlü baca gazı (RFG) karışımında yanmasına daya- nan oksi-yakıt yanma teknolojisi, enerji santrallerinden CO2 gazının yakalanması için günümüzde umut vaat eden yeni teknolojilerden biri olarak önerilmektedir.Bu tez çalışmasında, ithal kömür, petrokok, yerli linyitler, pirina ve bu yakıtları içeren çeşitli karışımların, hava ve oksi-yakıt koşullarında piroliz ve yanma davranışları termogravimetrik analiz yöntemi (TGA) ve buna bağlı olan Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometresi (FTIR) kullanılarak incelenmiştir.Piroliz testleri hava ve oksi-yakıt koşullarının seyreltici gazları olan sırasıyla azot ve karbon dioksit ortamlarında gerçekteştirilmiştir. Piroliz testlerinde elde edilen sonuçlara göre, kütle kayıp profillerinin her iki piroliz ortamında da yüksek sıcaklıklara kadar benzer davranışlar sergilediği görülmüş ve bu durum CO2 gazının bu sıcaklık aralığında inert bir gaz şeklinde hareket ettiğini göstermiştir.Ancak karbon dioksit ortamında 700oC'den sonra kömür-CO2 gazlaşma reaksiyonu sebebiyle kütle kaybının devam ettiği görülmüştür.Yakma testleri ise hava, oksijence zengin hava ortamı (30 % O2 ? 70 % N2), oksi-yakıt ortamı (21 % O2 ? 79 % CO2) ve oksijence zengin oksi-yakıt ortamı (30 % O2 ? 70 % CO2) olmak üzere dört farklı atmosferde yapılmıştır. Yakma testlerinde elde edilen sonuçlar yanma atmosferindeki azot gazının, aynı hacimdeki karbon dioksit gazıyla yer değiştirilmesi sonucunda yanma prosesinin belirgin bir şekilde etkilenmediğini; ancak CO2 gazının yanmada bir miktar gecikmeye (kütle kayıp hızında düşüş ve tam yanma sıcaklığında artış) yol açtığı göstermiştir. Kütle kayıp profillerinin karşılaştırılması sonucunda, yanma prosesine N2 gazının CO2 ile yer değiştirmesinden ziyade, en baskın etkenin yanma atmosferindeki yüksek oksijen konsantrasyonu olduğu anlaşılmıştır. Oksijen konsantrasyonunun artmasıyla yanma profilleri daha düşük sıcaklıklara doğru kaymış, maksimum kütle kayıp hızları artmış ve bu noktaya denk gelen maksimum sıcaklıklar düşmüş, tam yanmaya daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa sürede ulaşılmıştır.Yapılan çalışmada üç farklı çeşit yakıt karışımının da piroliz ve yanma özellikleri incelenmiştir. Buna göre karışımı oluşturan yakıtların tüm ortamlardaki yanma testleri sırasında etkileştiği (sinejik etki) görülmüştür.Piroliz ve yanma testleri sonucunda, baca gazında CO2, CO, H2O, CH4, SO2 ve COS tespit edilmiş ve FTIR yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Piroliz testlerinde, CO2 ortamında gerçekleşen gazlaşma reaksiyonu sonucunda CO ve COS gazlarının yüksek sıcaklıklarda belirgin bir şekilde arttığı görülmüştür. Yakma testlerinde yakıtların yapısına göre farklı oluşum profilleri elde edilmiştir. Yanma sırasında tespit edilen gazların yüksek oksijen konsantrasyonuna sahip ortamlarda daha düşük sıcaklıklarda oluştuğu söylenebilir.
Özet (Çeviri)
Oxy-fuel combustion technology, which is based on burning coal in a mixture of oxygen and recycled flue gas (RFG), is suggested as one of new promising technologies for capturing CO2 from power plants.In this thesis study, the pyrolysis and combustion behaviour of various fuels including imported coal, petroleum coke, two different types of indigenous lignites, olive residue and their blends with different proportions in air and oxy-fuel conditions were investigated by using non-isothermal thermogravimetric method (TGA) coupled with Fourier-transform infrared (FTIR) spectrometer.Pyrolysis tests were carried out in nitrogen and carbon dioxide environments, which are the main diluting gases of air and oxy-fuel environment, respectively. Pyrolysis results reveal that weight loss profiles are similar up to high temperature zone in both pyrolysis environments, indicating that CO2 behaves as an inert gas in this temperature range. However, further weight loss takes place in CO2 atmosphereafter 700oC due to CO2-char gasification reaction which is observed in pyrolysis of all fuel samples.Combustion experiments were carried out in four different atmospheres; air, oxygen-enriched air environment (30 % O2 ? 70 % N2), oxy-fuel environment (21 % O2 ? 79 % CO2) and oxygen-enriched oxy-fuel environment (30 % O2 ? 70 % CO2). Combustion experiments show that replacing nitrogen in the gas mixture by the same concentration of CO2 does not affect the combustion process significantly but leads to slight delay (lower weight loss rate and higher burnout temperature) in combustion. Overall comparison of weight loss profiles shows that higher oxygen content in the combustion environment is the dominant factor affecting the combustion rather than the diluting gas. As O2 concentration increases profiles shift through lower temperature zone, peak and burnout temperatures decrease, weight loss rate increases and complete combustion is achieved at lower temperatures and shorter times.Pyrolysis and combustion behaviour of three different fuel blends were also investigated. Results reveal synergistic interactions in combustion tests of all blends in all combustion environments.During pyrolysis and combustion tests gaseous products CO2, CO, H2O, CH4, SO2 and COS were identified in flue gas and analyzed by using FTIR. Results indicate that higher CO and COS formation take place during pyrolysis tests due to gasification reaction in CO2 atmosphere at high temperature zone. Gaseous species evolution trends in combustion tests are found specific for each fuel. However, evolution trends slightly shift to lower temperatures in oxygen-enriched conditions.
Benzer Tezler
- Development of combustion tube experimental setup for underground coal gasification
Yer altı kömür gazlaştırması için yanma tüpü deney düzeneği geliştirilmesi
İSMAİL HAKKI SARIÇAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇINAR
- Kömürün mineral içeriğinin yanma özelliklerine etkisi
The Effect of mineral matter content of coal on its combustion properties
HANZADE AÇMA
- Bıyokütle-kömür karısımlarının yanmasının incelenmesi
Investigation of co-firing coal and biomass blends
CANSU DENİZ CANAL
Doktora
Türkçe
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM
- Oksitleyici kükürt giderme yöntemlerinin bazı Türk Linyitlerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerine etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
ELÇİN ÇİNPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDAR YAMAN
- Farklı biyokütle numunelerinden torrefaksiyon işlemi ile kaliteli yakıt peleti üretimi
Producing high quality fuel pellets by torrefaction of different biomass samples
YAĞMUR IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANZADE AÇMA