Review

Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme

Volume: 9 Number: 4 July 15, 2026
TR EN

Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme

Abstract

Düşük sıcaklıklarda gerçekleşen kömür oksidasyonu, kömürün kendi kendine ısınmasına ve nihayetinde kendiliğinden yanmasına (spontaneous combustion, sponcom) yol açan temel ekzotermik süreçtir. Bu olgu; kömürün üretimi, depolanması ve taşınması sırasında önemli güvenlik riskleri oluşturmakta, çevresel etkiler ve ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Kendiliğinden yanma; ısı üretimi, oksijen difüzyonu ve konvektif taşınımı, gözenek ölçeğinde reaksiyon kinetiği ve gaz oluşumunu içeren çok ölçekli bir fizikokimyasal süreçtir. Son yıllarda matematiksel modelleme ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) alanındaki gelişmeler, kömür yığınlarında meydana gelen ısı birikimi, oksijen taşınımı ve gaz üretim mekanizmalarının daha bütüncül ve gerçekçi biçimde analiz edilmesine olanak sağlamıştır. Bu derlemede, kömürün kendi kendine ısınma ve kendiliğinden yanma eğilimini açıklamak ve öngörmek amacıyla geliştirilen deneysel yöntemler, analitik modeller ve sayısal simülasyon yaklaşımları sistematik olarak değerlendirilmiştir. Modellerin temel varsayımları, çözüm stratejileri, güçlü yönleri ve sınırlılıkları karşılaştırmalı biçimde analiz edilmiştir. Değerlendirme sonuçları, kendiliğinden yanma riskinin yalnızca makroskobik sıcaklık artışı ile açıklanamayacağını; atomik ölçekte başlayan oksidasyon reaksiyonlarının gözenek ve parçacık ölçeklerinde gelişerek yığın ölçeğinde kritik ısı birikimi ve termal kaçışa yol açtığını göstermektedir. Elde edilen bulgular, saha ölçeğinde erken risk tahmini ve etkin yangın yönetimi için geliştirilecek bütünleşik ve öngörücü dijital kömür yığını modellerine güçlü bir bilimsel temel sunmaktadır.

Keywords

Project Number

1889118

References

  1. Arisoy, A. & Beamish, B. (2015). Reaction kinetics of coal oxidation at low temperatures. Fuel, 159, 412-417. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.06.054
  2. Bateman, R., (2016). Prevention of spontaneous combustion in coal stockpiles. Doctoral Thesis, University of Pretoria, Pretoria.
  3. Batugin, A.S., Kobylkin, A.S. & Musina, V.R. (2021). Investigation of the influence of the geodynamic position of coal-bearing dumps on their endogenous fire hazard. Journal of Mining Institute, 250, 526-533. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.4.5
  4. Bhat, S. & Agarwal, P.K. (1996). The effect of moisture condensation on the spontaneous combustibility of coal. Fuel, 75(13), 1523-1532.
  5. Chang, X. (Ed.). (2019). Proceedings of the 11th International Mine Ventilation Congress. Springer Nature Singapore Pte Ltd, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-13-1420-9
  6. Chen, B., Diao, Z.J. & Lu, H.Y. (2014). Using the ReaxFF reactive force field for molecular dynamics simulations of the spontaneous combustion of lignite with the Hatcher lignite model. Fuel, 116, 7-13. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.07.113
  7. Chen, X., Shi, X., Zhang, Y. & Ma, Q. (2023). Numerical simulation study on coal spontaneous combustion: Effect of porosity distribution. Combustion Science and Technology, 195(3), 472-493. https://doi.org/10.1080/00102202.2021.1961760
  8. Chen, Y., Wang, H., Liu, Y., Wang, G., Niu, H., Tian, F., Xing, S. & Tang, J. (2024). Mechanism study of replacing adsorbed O2 molecules in different pore sizes under different CO2/N2 inert gas conditions. Fuel, 378, 132747. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2024.132747

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Coal

Journal Section

Review

Publication Date

July 15, 2026

Submission Date

February 14, 2026

Acceptance Date

March 17, 2026

Published in Issue

Year 2026 Volume: 9 Number: 4

APA
Adigüzel, D., Tüylü, S., & Demir, İ. (2026). Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme. Black Sea Journal of Engineering and Science, 9(4), 2108-2121. https://doi.org/10.34248/bsengineering.1889118
AMA
1.Adigüzel D, Tüylü S, Demir İ. Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme. BSJ Eng. Sci. 2026;9(4):2108-2121. doi:10.34248/bsengineering.1889118
Chicago
Adigüzel, Deniz, Serkan Tüylü, and İsmail Demir. 2026. “Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel Ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme”. Black Sea Journal of Engineering and Science 9 (4): 2108-21. https://doi.org/10.34248/bsengineering.1889118.
EndNote
Adigüzel D, Tüylü S, Demir İ (July 1, 2026) Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme. Black Sea Journal of Engineering and Science 9 4 2108–2121.
IEEE
[1]D. Adigüzel, S. Tüylü, and İ. Demir, “Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme”, BSJ Eng. Sci., vol. 9, no. 4, pp. 2108–2121, July 2026, doi: 10.34248/bsengineering.1889118.
ISNAD
Adigüzel, Deniz - Tüylü, Serkan - Demir, İsmail. “Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel Ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme”. Black Sea Journal of Engineering and Science 9/4 (July 1, 2026): 2108-2121. https://doi.org/10.34248/bsengineering.1889118.
JAMA
1.Adigüzel D, Tüylü S, Demir İ. Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme. BSJ Eng. Sci. 2026;9:2108–2121.
MLA
Adigüzel, Deniz, et al. “Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel Ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme”. Black Sea Journal of Engineering and Science, vol. 9, no. 4, July 2026, pp. 2108-21, doi:10.34248/bsengineering.1889118.
Vancouver
1.Deniz Adigüzel, Serkan Tüylü, İsmail Demir. Kömür Yığınlarında Kendiliğinden Yanma Sürecinin Çok Ölçekli Matematiksel ve Sayısal Modellemesine İlişkin Bir Derleme. BSJ Eng. Sci. 2026 Jul. 1;9(4):2108-21. doi:10.34248/bsengineering.1889118

                            24890