Pirinanın yüksek kükürtlü linyitlerle birlikte kabarcıklı akışkan yatakta yakılması ve sinterleşme probleminin incelenmesi

Öz

Yatak malzemesinin topaklaşması, alkali içeriği yüksek biyokütlelerin akışkan yatak yakma sistemlerinde yakılması sırasında görülen bir işletme problemidir. Çalışmada biyokütle olarak yüksek alkali içeriği nedeniyle pirina kullanılmıştır. Topaklaşmayı önlemek amacıyla pirina Türk linyitleri ile birlikte yakılmıştır. Yanma deneyleri, 100 mm iç çapa, 1800 mm yüksekliğe sahip laboratuvar ölçekli kabarcıklı bir akışkan yatak yakma sisteminde gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda dip külleri, dip küllerinin elementel içeriği ve fazlarının belirlenmesi için X-Işını Floresans (XRF), Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (SEM-EDS), Elektron Prob Mikro Analiz (EPMA) ve X-Işını Dağılımı (XRD) analizlerine tabi tutulmuştur. Birlikte yakma deneylerinde herhangi bir işletme problemi görülmemiştir. Birlikte yakma deneylerinden elde edilen dip küllerinde erime noktası düşük bileşiklere rastlanmamıştır. Bu durum, kullanılan linyitlerin yüksek kükürt içerikleri (Tunçbilek: %1,64; Çan: %4,51) ile açıklanmaktadır. Yüksek alkali içeriğine sahip pirinanın kükürt içeriği yüksek linyitlerle birlikte yakılması Potasyum Silikat oluşumunu engellemiş ve akabinde dip külünün topaklaşmasına mani olmuştur. Pirina ve Çan linyiti karışım deneyi için dip külünde potasyum elementi KAlSiO4 formunda görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Pirina
• Topaklaşma
• Birlikte yakma
• Linyit
• Kabarcıklı akışkan yatak

Kaynakça

1. T.C. Ticaret Bakanlığı. Ekonomik Görünüm, Mart 2020. www.ticaret.gov.tr. Yayın Tarihi Nisan 03, 2020. Erişim tarihi Nisan 19, 2020.
2. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Türkiye Enerji Denge Tablosu 2018. https://enerji.gov.tr/enerji-isleri-genel-mudurlugu-denge-tablolari. Erişim tarihi Eylül 19, 2020.
3. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, 2019-2023 Stratejik Planı. https://sp.enerji.gov.tr/ETKB_2019_2023_Stratejik_Plani.pdf. Erişim tarihi Eylül 19, 2020.
4. Türkiye İstatistik Kurumu. Katı Yakıtlar, Haziran 2020: Tablo 1. http://www.tuik.gov.tr/PreHaberBultenleri.do?id=33641. Yayın Tarihi Ağustos 24, 2020. Erişim tarihi Eylül 19, 2020.
5. Türkiye Kömür İşletmeleri, Kömür Sektör Raporu (Linyit), Ankara, 2019.
6. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Türkiye Biyokütle Enerjisi Potansiyeli Atlası. http://bepa.yegm.gov.tr. Erişim tarihi Mayıs 8, 2020.
7. Türkiye İstatistik Kurumu. Bitkisel Üretim İstatistikleri: Zeytin. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn=92&locale=tr. Erişim tarihi Mayıs 8, 2020.
8. Akpulat O., Varol M., Atimtay A. T., Effect of freeboard extension on co-combustion of coal and olive cake in a fluidized bed combustor, Bioresour. Technol., 101(15), 6177–6184, 2010.

9. Varol M., Atimtay A. T., Effect of biomass-sulfur interaction on ash composition and agglomeration for the co-combustion of high-sulfur lignite coals and olive cake in a circulating fluidized bed combustor, Bioresour. Technol., 198, 325–331, 2015.
10. Basu P., Combustion and Gasification in Fluidized Beds, Taylor & Francis, Boca Raton, FL, A.B.D., 2006.
11. Werther J., Saenger M., Hartge E.-U., Ogada T., Siagi Z., Combustion of agricultural residues, Prog. Energy Combust. Sci., 26(1), 1–27, 2000.
12. Singh A., Sharma V., Mittal S., Pandey G., Mudgal D., Gupta P., An overview of problems and solutions for components subjected to fireside of boilers, International Journal of Industrial Chemistry. 9, 1–15, 2018.
13. Khan A. A., De Jong W., Jansens P. J., Spliethoff H., Biomass combustion in fluidized bed boilers: Potential problems and remedies, Fuel Process. Technol., 90(1), 21–50, 2009.
14. Situmorang Y. A., Zhao Z., Yoshida A., Abudula A., Guan G., Small-scale biomass gasification systems for power generation (<200 kW class): A review, Renewable Sustainable Energy Rev., 117, 109486, 2020.
15. Yu C., Qin J., Nie H., Fang M., Luo Z., Experimental research on agglomeration in straw-fired fluidized beds, Appl. Energy, 88(12), 4534–4543, 2011.
16. Arvelakis S., Vourliotis P., Kakaras E., Koukios E. G., Effect of leaching on the ash behavior of wheat straw and olive residue during fluidized bed combustion, Biomass Bioenergy, 20, 459–470, 2001.
17. Hupa M, Ash-related issues in fluidized-bed combustion of biomasses: Recent research Highlights, Energy Fuels, 26(1), 4–14, 2012.
18. Scala F, Particle agglomeration during fluidized bed combustion: Mechanisms, early detection and possible countermeasures, Fuel Process. Technol., 171, 31–38, 2018.
19. Bhui B., Vairakannu P., Prospects and issues of integration of co-combustion of solid fuels (coal and biomass) in chemical looping technology, J. Environ. Manage., 231, 1241–1256, 2019.
20. Akram M., Tan C. K., Garwood D. R., Fisher M., Gent D. R., Kaye W. G., Co-firing of pressed sugar beet pulp with coal in a laboratory-scale fluidised bed combustor, Appl. Energy, 139, 1–8, 2015.
21. Lundholm K., Nordin A., Marcus O., Bostro D., Reduced bed agglomeration by co-combustion biomass with peat fuels in a fluidized bed, Energy Fuels, 19, 2273–2278, 2005.
22. Duan F., Chyang C.-S., Zhang L., Yin S.-F., Bed agglomeration characteristics of rice straw combustion in a vortexing fluidized-bed combustor, Bioresour. Technol., 183, 195–202, 2015.
23. Solimene R., Cammarota A., Chirone R., Leoni P., Rossi N., Salatino P., Combustion of lignin-rich residues with coal in a pilot-scale bubbling fluidized bed reactor, Powder Technol., 316, 718–724, 2017.
24. Montes A., Hamidi M., Briens C., Berruti F., Tran H., Xu C., Study on the critical amount of liquid for bed material agglomeration in a bubbling fluidized bed, Powder Technol., 284, 437–442, 2015.
25. Billen P., Creemers B., Costa J., Van Caneghem J., Vandecasteele C., Coating and melt induced agglomeration in a poultry litter fired fluidized bed combustor, Biomass Bioenergy, 69, 71–79, 2014.
26. Ren Q., Li L., Co-combustion of agricultural straw with municipal sewage sludge in a fluidized bed: Role of phosphorus in potassium behavior, Energy Fuels, 29(7), 4321–4327, 2015.
27. Ma X., Li F., Ma M., Fang Y., Investigation on blended ash fusibility characteristics of biomass and coal with high silica–alumina, Energy Fuels, 31(8), 7941–7951, 2017.
28. Kassman H., Broström M., Berg M., Åmand L.-E., Measures to reduce chlorine in deposits: Application in a large-scale circulating fluidised bed boiler firing biomass, Fuel, 90(4), 1325–1334, 2011.
29. Masnadi M. S., Grace J. R., Bi X. T., Lim C. J., Ellis N., From fossil fuels towards renewables: Inhibitory and catalytic effects on carbon thermochemical conversion during co-gasification of biomass with fossil fuels, Appl. Energy, 140, 196–209, 2015.
30. Steenari B. M., Lundberg A., Pettersson H., Wilewska-Bien M., Andersson D., Investigation of ash sintering during combustion of agricultural residues and the effect of additives, Energy Fuels, 23(11), 5655–5662, 2009.
31. Aho M., Silvennoinen J., Preventing chlorine deposition on heat transfer surfaces with aluminium-silicon rich biomass residue and additive, Fuel, 83(10), 1299–1305, 2004.
32. Öhman M., Nordin A., The role of kaolin in prevention of bed agglomeration during fluidised bed combustion of biomass fuels, Energy Fuels, 14(3), 618–624, 2000.
33. Roberts L. J., Mason P. E., Jones J. M., Gale W. F., Williams A., Hunt A., Ashman J., The impact of aluminosilicate-based additives upon the sintering and melting behaviour of biomass ash, Biomass Bioenergy, 127, 105284, 2019.
34. Shao Y., Wang J., Preto F., Zhu J., Xu C, Ash deposition in biomass combustion or co-firing for power/heat generation, Energies, 5(12), 5171–5189, 2012.