Yüzeyde (Izgaralı Sistemler) Yakma

Izgara üzerinde yakma işlemi, yapısal olarak sabit karbon oranları yüksek, yanıcı uçucu madde oranları düşük yakıtların yakılması için uygundur. Bu tür yakma sistemlerinde, verimli ve temiz bir yanmanın temin edilmesi için uygun biçim ve tane büyüklüğüne, taşınabilirlik ve depolanabilme özelliklerine yanma yönünden uygun ısıl değer ve içeriğe sahip standart özellikte yakıtlara ihtiyaç duyulmaktadır (Düzcan, 2014).

Bu özellikteki yakıtlar standart yakıt olarak adlandırılır. Bu tür yakıtlar yerine, yanıcı uçucu nem, kül ve kükürt oranı yüksek, ucuz yakıtların kullanılması, yakıt ile yakma sistemi arasında uyumsuzluğa sebebiyet vermektedir. Sonuç olarak bu durum yanma veriminin düşmesine ve hava kirletici emisyonların aşırı biçimde artmasına yol açmaktadır (Durmaz, 1998).

3.1.1. Sabit ızgaralı yakma sistemleri

Izgaralı kömür yakma sistemleri olarak da bilinen sabit veya kesikli yatak sistemleri klasik sistemler olarak adlandırılır. Özellikle 1950 ile 1970’li yıllar arasındaki 20 yıllık süre içerisinde sıvı ve gaz yakıtlarla rekabet edemedikleri için bu sistemler ticari kullanımdan geniş ölçüde çekilmişlerdir. Ancak 1970’li yıllardaki petrol krizinin patlak vermesiyle kömür kullanımı yeniden popüler olmaya başlamıştır, özellikle küçük kapasiteli alanlarda, geniş bir kullanım alanı bulmuşlardır (Deveci, 1994).

Genellikle parça halinde kömürlerin yakıldığı sabit yataklı kazanlarda tercih edilen büyüklük 5’den 50 mm’ye kadar olan bölge içerisindedir. Sabit yataklı kazanlarda yanma süresi tanecik boyutlarına bağlı olarak dakikalardan saatlere kadar değişkenlik gösterebilir. Her ne kadar yatak bağımsız parçalardan oluşmuş olmasına rağmen, ahenkli bir gözenekli blok gibi bir davranış sergilemektedir. Matematiksel formulasyon ve fiziksel modeller için düz veya eğri kanallara sahip bir sistem ya da gözenekli bir katı olarak tanımlanır. Bu yakma sistemlerinde yanma reaksiyonlarında difüzyon kontrolü olduğu ileri sürülmektedir (Deveci, 1994).

Sabit yatakta yakma sistemlerinin üst bölümüne yerleştirilen hava jetleri ile beslemesi yapılan kömürün üniform ateşlenmesini sağlanmaktadır. Çapraz beslemenin yapıldığı veya titreşimli sabit yataklarda (ızgaralarda) kekleşen kömürün yanması sırasında kok oluşması sonucu bazı problemler ortaya çıkabilmektedir. Bu problemlerin ızgara çubuklarının uygun arayla yerleştirilmesi veya kullanılan kömürün su ile karıştırılmasıyla önüne geçilebilir (Deveci, 1994).

Sabit ızgaralı yakma sistemlerinde, yakıt hareketsiz bir şekilde ızgara üzerinde durmaktadır. Alttan yakma tekniğinde, yanma ızgara üzerinde başlar. Ortaya çıkan ısı ise, iletim ile yanma odasına taşınır. Yatak sıcaklığındaki değişim, öncelikle yatak kalınlığına bağlıdır. Belli bir yatak kalınlığı üzerinde, ızgara üst yüzeyinin sıcaklığı külün ergime sıcaklığının üzerine çıkması durumunda, külün ergimesine sebebiyet verir. Bu durum birincil havanın azalmasına ve yanmanın bozulmasına neden olur. Uygun ızgara tasarımı, ızgara boyutlandırılması ve uygun yatak kalınlığı ile kül ergimesi engellenerek bu tür durumların önüne geçilir. Kül ayrıştırılması ise genellikle yatak şişleme işlemi ile sağlanır (Düzcan, 2014; Demirbaş, 2009; Durmaz, 1998).

Kül ergimesinin önlenebilmesi için yakma havasının ön ısıtma sıcaklığı, 100-120C aralığında tutulmalıdır. Üstten yakma durumlarında ise sırasıyla; ızgaradan başlayarak yakıt kurur, yanıcı uçucu gazlaşır, oluşan yanıcı gazlar yatak üzerinde uygun ikincil hava verilmesi ile oluşturulan bir oksijen ve alev perdesinden geçirilerek tam yanma sağlanmaya çalışılır. Uçucuların ayrışması sonucunda ortaya çıkan kok, ızgara üzerinde alttan yakma mekanizması ile

yanmasını sürdürür. Yanmanın bozulmasının, emisyonların ve bacadan duyulur ısı kayıplarının büyük boyutlara ulaşmasının önlenmesi için, elle kömür besleme yerine mekanik besleme tercih edilmelidir. Kömür besleme ve kül ayrıştırma işlemlerinin birlikte yapıldığı ızgaralar, mekanik ızgara olarak adlandırılmaktadır (Çürüksulu, 2006).

3.1.2. Hareketli ızgaralı yakma sistemleri

Döner ızgaralı yakma sistemleri; uçucu madde yönünden fakir kömürlerin yakılması imkân tanıyan, sonsuz zincirli döner ızgaralı ve paralel beslemeli bir yakma sistemidir. Hareketli ızgaralı bir yakma sisteminin iki boyutlu görünümü Şekil 3.2’de verilmiştir.

Şekil 3.2. Hareketli ızgaralı yakma sisteminin iki boyutlu görünümü.

Bu yakma sisteminde, yakıt ızgara üzerinde bir karışıma uğramadığından dolayı etken bir kül ayrışımı sağlanamaz. Kurutma bölgesinde kömürün nemi, uçucu gazlaştırma bölgesinde ise yanıcı uçucular ayrışmaktadır. Kor tabakası ve alevin ışıma etkisi ile de kok, kok yakma bölgesinde, CO biçiminde gazlaşmakta ve yanmaktadır. Bu bölgeler için, klape kontrollü hava bölmeleri üzerinden birincil yakma havası dağıtımı sağlanır. Böylece yanma verimi ve emisyonlar yönünden uygun ortam oluşturulmuş olur. Yanıcı uçucu gazlar, döş tuğlalarından ve kor yatağından ışıma yoluyla sağlanan ısı ile yanma odasında tutuşturulması sağlanır ve yanma odası çıkış ağzında bir gaz alevi oluşumu ile doldurulmaya çalışılmaktadır. Tam yanmanın sağlanması için gerekli oksijen ise, ikincil hava ile temin edilmektedir. Sonsuz zincirli döner ızgaralı yakma sistemine, geri fırlatmalı kömür besleme uygulanması yapılarak kömür taneleri boyutlarına göre farklı yörüngeler çizdirilir. Böylece kömür taneleri daha uzun süre yanma odasında kalabilmektedir. Bu durum ise nem ve yanıcı uçucu oranı daha yüksek kömürlerin daha uygun biçimde yakılmasına olanak tanımaktadır (Çürüksulu, 2006).

3.1.3. Eğik ızgaralı yakma sistemi

Bu başlık altında incelenebilecek eğik ızgaralı yakma sistemlerinde, ızgara eğik biçimde konumlandırılır ve ızgara dilimlerinin bazılarına ileri itme hareketi veya geri itme hareketi verilerek yatak gevşetilmektedir. Bunun yanı sıra kül ayrıştırmada yatak şişleme uygulamasında kullanılmaktadır (Demirbaş, 2009). Böylece kül ayrıştırılarak, O2‘nin difüzyonu kolaylaştırılmış olunur. İleri-geri hareketli ızgaralarda, yatak gevşetme işlemi ile yakıt nemi, yanıcı uçucu ve kül ayrışımları aktif hale getirilmektedir. Kurutma, yanıcı uçucu gazlaştırılması, tutuşturma, kok yakma bölümleri kısmen de olsa birbirinden işlevsel olarak ayrılmaktadır. Alttan kor geri besleme, üstten ışıma ile yanma iç tüketim ısısının daha kolay aktarıldığı bu sistemlerde linyitin yakılması daha uygundur (Çürüksulu, 2006).

Şekil 3.3. Eğik ızgaralı yakma sisteminin iki boyutlu görünümü.