Alttan ve üstten beslemeli sabit yakma sistemlerinde kömür yanmasının incelenmesi ve modellenmesi

Abstract

Kömürün fiziksel ve kimyasal özellikleri kömür yanmasının değerlendirilmesinde önemlidir. Kömür yanması; kömürün fiziksel ve kimyasal kısımları ile kömür yanmasının parametreleri arasındaki bağımlılık nedeniyle içice geçmiş süreçlerden oluşur. Kömür oksijen bulunan bir ortama girdiğinde oksitlenme başlar. Oksitlenme, oksijenin katı yüzeyine adsorbsiyonu ile başlar. Adsorbsiyon sonucu oksijen kömürle reaksiyona girerek genel olarak, C02, CO, H2 'ye ayrışır. Alttan beslemeli sabit katı yatak için geliştirilen modellerin fiziksel esasını, yakıt ve havanın ızgara üzerine aynı akış yönünde ve aşağıdan yukarıya doğru beslendiği yakma sistemi teşkil etmektedir. Bu sistemde katı yakıt yanması, tutuşma bölgesinden olan ısı geçişi sonucunda reaktif maddede kimyasal reaksiyonun açığa çıkışı ile gerçekleşir. Üstten beslemeli sabit katı yatak için geliştirilen modellerin fiziksel esasını ise, yakıt ve havanın birbirine ters akımlarla yatağa gönderildiği ve yakıt yukarıdan aşağıya doğru hareket ederken, havanın aşağıdan yukarıya doğru beslendiği yakma sistemi teşkil etmektedir. Yakıtın yanma bölgesi üzerinde bulunması nedeniyle, gazlaşma sırasında açığa çıkan uçucu madde oksijence fakir gazlar ile karışarak tamamen yanmadan ocağı terk eder. Geliştirilen matematiksel modellerde; kömür taneciklerinin aynı büyüklükte ve küresel formda olduğu, yakıt yatağı porozitesinin yanma sırasında değişmediği kabul edilmiştir. Kömürün sabit karbon, uçucu madde, nem ve külden oluştuğu göz önüne alınmıştır. Uçucu maddeyi oluşturan bileşenlerin açığa çıkışı, birbirinden bağımsız birinci dereceden paralel reaksiyonlar ile modellenmiştir. Tanecik yanması için küçülen tanecik modeli esas alınmıştır. Isının yanma bölgesinden kömüre, iletim, taşınım ve ışınımdan oluşan mekanizma ile geçtiği dikkate alınmıştır. Yanma odası duvarlarından olan ısı kayıpları ihmal edilmiştir. Yanmanın, ince bir yatak elemanı için yukarıda sıralanan kabulleri içeren, enerji, kütle ve bileşenlerin korunumu denklemleri ile matematiksel olarak tariflenmesinin teknikleri verilmiştir.

The physical and chemical properties of coal are important in the evaluation of coal combustion. Coal combustion is made up of some concentric processes because of the relation between the physical and chemical parts of coal and the parameters of coal combustion. An oxidation occurs when coal is put into the peroxide medium. Oxidation begins with the absorption onto the solid surface of oxygen. In the concequence of absorption, the oxygen reacts with coal and generally decomposes to C02,CO and H2. In steady state, one dimentional mathematical models are developed for the combustion condition at underfeed and overfeed fixed solid bed. A combustion system, in which fuel and air are fed in the same flow direction and towards from down to up onto the grate, constitutes physical fundamentals of models, developed for underfeed fixed solid bed. In this system, solid fuel combustion comes true with the observation of chemical reaction in reactive matter in the concequence of heat transfer: Another combustion system in which fuel and air are sent to the fixed bed in countercurrent manner and air is fed from down to up when fuel moves from up to down, constitutes physical fundemantals of models developted for over feed fixed solid bed too. Because of the fact that, fuel exists over the combustion region, volatile matter observed during the gaz state, joins with gases having inadequate oxygen and then leaves wholly unburned from the grate. In developed mathematical models, all the coal particles are assumed to be spherical in shape and dimensionally uniform. It is also assumed that, during the combustion, porosity of fixed bed remains constant. More over, it is taken into consideration that, particles are composed of fixed carbon, volatile matter, moisture and ash. The observation of components forming volatile matter, is modeled with independent parallel first order reactions for particle combustion, shrinking particle model is taken as a base. Heat transfer from combustion region to the coal is considered with the mechanism including conduction, transportation and radiation. Heat loses through the reactor are inorged. The conservation equations for energy, mass and species with the techniques for the mathematical description of combustion including acceptances listed in the above for a thin bed element, were given.