6_yakitlar

7/30/2019 6_yakitlar

1/24

1

6. YAKITLAR

(Ref. e_makaleleri)

Yanma Kontrolnde CO O2 CO2likisi

Yanma gazlarnda bulunan oksijen (O2) miktar, yanma ileminde kullanlan fazla

havann bir ls olarak kabul edilmektedir. Yanma gazlar zirkonyum oksit

proplu bir analizre gnderilerek oksijen, bundan yararlanlarak da fazla hava

miktar hesaplanr.

Yakn zamanda yanma gazlarndaki oksijen yerine karbon monoksit (CO) miktar

zerinde durulmaya baland. Analiz yntemi olarak da infrared absorbsiyon

analizrleri seildi. Bylece k gazlarndaki SO2, CO2, azot oksitleri, v.s. gibi

tm gazlarn saptanmas mmkn olabildi.

Yanma veriminin arttrlmasna ynelik olarak gerek CO ve gerekse O2 analizine

dayanan ok sayda yaz yazlmtr. Burada, yanma prosesi kimyasal ve pratik

ynlerden incelenerek, O2 ve CO analizrlerinin yanma kontrolndeki fonksiyonla-

rnn aklanmasna allacaktr.

Yanma Kimyas

Yanma, bir yaktn hava ile oksitlenmesi sonucu snn aa kt kimyasal birilemdir. Yaktn bileiminde esas olarak karbon (C) ve hidrojen (H2) bulunur.

Karbonun yanmas, iki kademede tamamlanr. lk kademede karbon monoksit

(CO), ikinci kademede ise karbon dioksit (CO2) oluur. Yanma olay, O2 veya

hava ile yaplabilir.

O2 ile yanma,

2C + O2 2CO

2CO + O2 2CO2

veya,

C + O2 CO2

Hava ile yanma,

C + 5 Hava CO2 + 4N2


2/24

2

Reaksiyonlar, zel koullarda tersinirdir.1 lb C un CO2 vermek zere yand zaman 14 100 Btu aa kt bilindiine

gre, C u gaz olarak dndmzde, 1 ft3 CO in CO2 e dnmesinde ise 340

Btu enerji elde edilir. Bu durumda 1 ft3 C un CO e dnmek zere yanmas so-

nucu ancak 130 Btu aa kt grlr.

Bu basit rnek, C un tam yanmamas halinde gerek enerjinin ancak te birinden

faydalanlabileceini gstermektedir. Hidrojenin yanmas,

2H2 + O2 2H2O

veya,

2H2 + 5 Hava 2H2O + 4N2

eklindedir. Her iki denklemde de tam yanma olay gsterilmitir. 1 ft3 hidrojenin

yanma enerjisi 290 Btu dur. Reaksiyon, C un yanmasnda olduu gibi tersinirdir.

Gaz Hesaplar

Wp V = RT

M

Genel gaz denklemi yukardaki eitlikle verilir. Basn (p) psia olarak llrse

hacim (V) ft3, mutlak scaklk (T) Reomr cinsindendir. R = 10,73 sabittir. W/M,

gazn arlnn molekl arlna blmdr ve birimi pound-moldr.

Bileimlerin molekl arl, bileimi oluturan elementlerin molekl arlklarnn

toplanmasyla elde edilir. yle ki; C = 12, H2 = 2, O2 = 32, N2 = 28, S = 32 oldu-

una gre, yanma rnlerinin molekl arlklar,

2 Karbon Monoksit (CO): 12 + 16 : 28

Su (H2O): 2 + 16 : 18

2 Karbon Dioksit (CO2): 12 + 32 : 44

2 Slfr Dioksit (SO2): 32 + 32 : 64

Slfr Trioksit (SO3): 32 + 48 : 80

Metan (CH4): 12 + 4 : 16

Arlklar pound olarak ifade edildiinde, 12 pound C, 28 pound N2, 44 pound CO2

ve 16 pound metann her biri 1 pound-mol dr.


3/24

3

Herhangi bir gazn 1 pound-mol nn 320

F (00

C) derecede ve 760 mm. Hg ba-sncndaki hacmi sabit olup 359 ft3 tr.

14.7 x V = 10.73 x (32 + 459)

V = 359 ft3

V nin deeri, doal olarak scaklk ve basnla deiir. Karmdaki gaz maddele-

rin oran ise T ve P ye baml deildir. Bu nedenle gaz hesaplamalarnda temel

referans p ve T deerlerini kullanmak yanl olmaz.

Yakt-Hava Hesaplar

Burada, tamamyla yanabilen ve tamamyla yanabilen fakat bir miktar inert gazieren iki rnek gaza ait yakt-hava hesaplamalar verilecektir.

1. Tamamyla Yanabilen Gaz

rnek olarak metan gaznn yanma olayn izleyelim:

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

CH4 + 10 Hava CO2 + 2H2O + 8 N2

Yakma ilemi, hacimce %10 hava fazlasnn bulunduu ortamda yaplrsa, ilave

%10 hava (0.2 O2 + 0.8 N2) olduundan k gazndaki oksijen, % 1.7 bulunur.

CH4 + 11 Hava CO2 + 2 H2O + 0.2 O2 + 8.8 N20.2

O2 % = x 100 = 1.7 (hacimce)1 + 2 + 0.2 + 8.8

"Fazla hava" yanma rnlerine (yani baca gazna) gre deil, yaklan yakta gre

ifade edilen bir kavramdr. Uygulamada k gazndaki O2 tayini, havann giri

scaklndan ok yksek scaklkta yaplr. Ancak % hacim hesab yapldndan

scaklk ve basn fark, sonucu nemli derecede etkilemez. Bir gaz yaktta kulla-

nlan fazla hava miktar, k gaznda bulunan % O2 miktarn, 5-6 gibi bir faktrle

arparak yaklak olarak hesaplanabilir. Burada, gaz yaktn inert ve O2 ierme-

mesi esastr.

Metan gaznn yanmas sonucu %1.7 O2 bulunduundan,

fazla hava = 1.7 x 5 - 1.7 x 6 = % 8.5 - 10.2


4/24

4

arasndadr Gerekte ise %10 fazla hava kullanlarak yakma ilemi gerekletiril-miti. ekil-1(a)da yakt gazndaki oksijenin fazla hava ile olan ilikisi grlmek-

tedir.

2. Yanabilen Gaz ve nert Gaz Karm

Gaz yakt, yanabilen ve inert (yanamayan) gazlar karm olabilir. rnein CO

yanabilen, CO2 ise yanamayan bir gazdr. Hacimce (% 30 CO + % 70 CO2 ve (%

10 CO + % 90 CO2) bulunan iki ayr bileimdeki gaz yaktn %10 fazla havayla

yaklmasn inceleyelim. CO in temel yanma denklemi,

2 CO + O2 2 CO2 veya,

2 CO + 5 Hava 2 CO2 + 4 N2

(a) %30 CO + %70 CO2 gaz karmnda, 2 hacim CO iin 4.7 hacim CO2 vardr.

Buna gre karm gazn yanma denklemi aadaki gibidir.

2CO + 4.7 CO2 + 5 Hava 6.7 CO2 + 4N2

% 10 fazla hava olmas durumunda, k gazndaki O2 % 0.9 dur.

2CO + 4.7 CO2 + 5.5 Hava 6.7 CO2 + 0.1 O2 + 4.4 N2

0.1O , % = x 100 = 0.9 (hacimce)2

6.7 + 0.1 + 4.4

(b) % 10 CO + % 90 CO2 gaz karmnda, 2 hacim CO iin 18 hacim CO2 vardr.Karmn normal hava ile yanma denklemleri ve k gazndaki O2 miktar aa-

daki gibidir.

% 10 CO + % 90 CO2 + 5 Hava 20 CO2 + 4 N2

2CO2 + 18 CO2 + 5.5 Hava 20 CO2 + 0.1 O2 + 4.4 N2

0.1O , % = = 0.42

20 + 0.1 + 4.4

Buradaki rneklerde, baca gazndaki O2 miktarlar %0.9 ve %0.4 dr. Oysa her iki

yakt da % 10 hava fazlasnda yaklmtr. Yaktta bulunan yanabilen gaz miktar-

nn azalmas, ayn miktarda fazla hava kullanlmasna ramen baca gaznda dahaaz % oksijen bulunmasna neden olur. Aka grlmektedir ki yanma gazlarnda

saptanan O2 miktar, fazla havann bir ls olamaz. Veya %30 CO ieren yak-

tn %10 fazla hava ile yanmas sonucunda baca gaznda %0.9 O2 saptand iin,


5/24

5

%10 CO li bir yaktn ayn koullarda yanmasnda da k gaznda ayn miktaroksijen bulunmasn beklemek yanltr.

CO + CO2 karm yaktta, CO miktarnn %10 a dmesi durumunda, k ga-

znda % 0.9 O2 bulunmas istenirse, yaktn yaklmasnda kullanlacak fazla hava

miktarnn ne kadar olmas gerektiini hesaplayabiliriz. Normal hava ile yanma

denklemini, fazla havay A ile gstererek yazalm, (1 hacim hava 0.2 hacim O2,

0.8 hacim N2 dur):

2CO + CO2 + (5 + A) Hava 20 CO2 + 0.20 x O2 + (4+ 0.8 A) N2

0.2 AO , % = 0.9 = 2

20 + 0.2A + 4 + 0.8AA = 1.13 (fazla hava)

1.13fazla hava, % = x 100 = %22.6 bulunur.

5

Yanma gaznda % 0.9 O2 bulunabilmesi iin, (% 30 CO + % 70 CO2) karm bir

yakt %10 fazla havaya, (% 10 + % 90 CO2) karm bir yakt ise % 22.6 fazla

havaya ihtiya gsterir. Proseste, iyi bir yanma iin hesaplanan miktarn iki katnn

stnde hava verilmesi gerekir.

Deiik oranlarda CO ieren (CO + CO2) karm yaktn, sabit, %10 fazla hava

ile yaklmasyla k gazndaki %O2 miktar hesaplanarak yakttaki % CO e kargrafie alndnda ekil-1(b)deki eri elde edilir.

inde inert gaz bulunan dier yaktlar iin de benzer eriler izilebilir. Pek ok

yaktn bileimi tam olarak bilinemeyeceinden k gazndaki CO2 miktar yerine,

yakma havasndaki % fazla havann sabit tutulmas tercih edilmelidir.

Yakt iindeki yanabilen maddeler miktarnn uygun ekipmanlarla saptanabilmesi

durumunda, k gazndaki O2 ayar-noktasnn otomatik olarak ayarlanabilmesi

de mmkn olmaktadr.


6/24

6

(a) (b)

A: KmrB: YaC: Doal gaz ve

kok gazD: Blast frn gaz

A

BC

D

y1220

200

180

160

140

120

100

y2120

100

80

60

40

20

0

Yakmahavas

,%

%O21.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.8

0.4

0.2

00 2 4 6 8 10 12 yakt gazndaki oksijen, % (hac.)

0 10 20 30 40 50 60 70 CO (CO + CO2 karmnda), %

ekil-1: (a) eitli yaktlar iin yakt gazndaki oksijenin fazla hava ile ilikisi(y1:toplam hava, y2: fazla hava), (b) % 10 fazla hava olduunda k gazndaki %

O2in, karmdaki % CO ile ilikisini, gsteren grafikler.

Btu Hesaplar

1 pound karbonun yanmas ile 14100 Btu s aa kar. Karbonu gaz olarak

dnrsek, 1 pound-mol karbonun hacmi 359 ft3 tr; yani 1 pound karbon 359/12

= 30 ft3 tr. 1 ft3 karbon ise 14100/30 = 470 Btu enerjiye sahiptir.

Gazn ismi Btu deeri (1 ft3 iin)

. Gerek Hesaplanm

Hidrojen (H2) 290 -

Karbon (C) 470 -

Benzen (C6H6) 3774 3690

Karbon Monoksit (CO) 341 -

Btan (C4H10) 3180 3330

Etan (C2H6) 1703 1810Metan (CH4) 963 1050

Propan (C3H8) 2440 2570

Etilen (C2H4) 1631 1420

Slfr (S) 360 -


7/24

7

eitli gaz yaktlarn yanma slar, C iin 470, H2 iinde 290 Btu alnarak kolaylk-la hesaplanabilir. rnein benzenin yanma ss: C6H6 = 6 x 470 + 6 x 290/2 =

3690 Btu bulunur. Bu ekilde hesaplanan Btu deerleri yaklaktr. Baz gazlarn 1

atm. ve 32 0F deki gerek ve hesapla bulunmu olan Btu deerleri yukardaki

tabloda verilmitir.

k Gazndaki Yanabilen Maddeler

Verimli bir yanma iin uygun hava/yakt orannn seilmesi dnda etkin olan

faktr: (1) frndaki yakt ve havann iyi bir ekilde kartrlmas, (2) yakt-hava

karmnn yanabilecei scakla erimesi, (3) yanma ileminin tam olabilmesi

iin, yakma s

cakl

n

n yeterli zaman srecinde devam ettirilebilmesidir. Zaman,scaklk ve kartrma olay da nemli olan faktrlerdir.

Genel olarak mkemmel denilebilecek bir yakt hava karm yoktur. Keza, m-

kemmel yanmay salayacak ekilde karmn scakln yanma scaklnn

stnde yeterli sre tutmak her zaman mmkn olamaz. Bu sebeplerden frn

k gazlarnda ounlukla yanmam maddeler bulunur. Yanmann kontrol altn-

da srdrlebilmesi, iyi bir yanma olaynda zerinde durulacak en nemli husus-

tur. Yanmadaki temel faktr olan zaman, scaklk ve kartrmann yannda,

k gazlarndaki yanabilen madde miktarnn minimum, yanma olaynn da eko-

nomik olmas nemlidir. Yakma havasndaki fazla havay bir miktar arttrmakla,

k gazndaki yanabilen madde miktarn azaltmak mmkndr. Byle bir yol

izlenirken, yanma sonucu aa kan yanma ssndan ne ekilde yararlanld

da dikkate alnarak, enerji kaybna neden olmayacak ekilde dengenin salanma-

s gerekir.

Gaz yaktn hava ile kartrlmas, fuel oiln hava veya buharla iyi bir ekilde

atomize edilmesine ramen yanma olay, damlacklarn sv yzeylerinde gerek-

leir. Keza, kmrn yanmasnda da aynekilde pulverize edilen kmr tanecik-

lerinin kat yzeyleri zerinde yanma balar. Kmr ve dier kat yaktlarn yakl-

mas olduka zordur. ri taneler halindeki kmrn toplam yzey alan, pulverize

kmre gre ok az olacandan yanmas daha da zorlar. Baca gazndaki CO

miktar, uygun yakma koullar altnda 100-500 ppm. seviyelerinde olabilmektedir.

Yanma prosesi srasnda ve sonrasnda, temel yanma reaksiyonlarndan baka

reaksiyonlar da olur. rnein, indirgen bir ortamda doal gazn yaklmasyla ta-

mamyla karbon olan lamba isi meydana gelir ve frnda karbonlamaya neden

olur.


8/24

8

k gaznda bulunabilecek az miktardaki yanabilen maddeler gerekte fazlanemli deildir. Bunu bir rnekle aklayalm: 100 000 lb/saatlk buhar jeneratr-

nn doal gaz yaktn varsayalm; verim %100 kabul edilirse kazan yaklak

olarak 1000 ft3/sa 1000 Btu luk gaz ister. Bu miktarda gazn yaklabilmesi iin de 1

000 000 ft3/sa havaya ihtiya vardr. Yakma ilemi %10 hava fazlas ile yapld-

nda gerekli hava 1 100 000 ft3/sa dir. Bu koullarda baca gazndaki CO in 200

ppm. (%0.02) olduunu kabul edelim. ve CO in 500 ppm e ykselmesi halinde

enerji kaybnn % ka olduunu hesaplayalm.

CO in 200 ppm den 500 ppm e ykselmesiyle baca gaz nda 300 ppm lik (%0.03)

bir CO art olacaktr. Bu miktar CO, ft3/saat cinsinden hesaplarnsa,

0.03 x 1 000 000 = 330 ft3/saat CO dir.

100

Enerji = 330 x 340 = 112 200 Btu

112 200 Btu, 112.2 lb/saat buhar retildiine gre, k gaznda CO in 200 ppm

den 500 ppm e ykselmesi sadece,

112.2 x 100= % 0.1 enerji kaybna neden olur.

100 000

k gazndaki CO in 500 ppm den 200 ppm e drlmesi iin %1 fazla hava

kullanlmas dnldnde, bu miktar hava, 1 000 000 x 0.01 = 10 000 ft 3/sa

olacaktr. 10 000 ft3/sa hava, ortam ss 70 0F dan, baca gaz k scakl olan

600 0F e stlacana gre, ne kadar enerjiye ihtiya vardr. Havann z ss 0.25

Btu/1b.hava.0F alndnda, 1 lb. havann hacmi 359/28.8 = 12.5 ft3,

10 000 x 0.25 x (600-70) = 106 000 Btu

12.5

bulunur. Bu miktar enerji, 112 200 Btu ile kyaslanabilecek dzeydedir.

Bir yanma ileminde, k gazlarndaki CO veya yanabilen maddelerin kontrolne

gre yaplacak toplam hava ak ayarlamas olduka riskli bir yntemdir. k

gazndaki CO, ou zaman atomizasyonun iyi yaplamamas, yakclarn kirlen-

mesi ve frndaki kaaklar gibi nedenlerden kaynaklanr. CO in sadece yakmahavasnn yetersizliinden ileri geldii varsayldnda, otomatik olarak hava mik-

tar arttrlrsa da ayar noktasnn stnde hala CO grlr. Byle hallerde hava

fazlas verimin dmesine neden olabilir.


9/24

9

yi bir verim elde edilmesi, baca gazndaki yanabilen madde miktarndaki bykdeiikliklerin, kk miktarlarda hava art yaplarak salanmasyla elde edilir.

Bir frn iin genel kural, sistemin test artlar altnda kontrol edilmesi ve kullanlan

yakta gre optimum yakt/hava orannn saptanmasdr. Test sonular, u bilgile-

ri kapsamaldr: (1) buhar retim kapasitesi, (2) relatif hava ak miktar, (3) k

gazndaki % O2 miktar, (4) k gazndaki % yanabilen maddeler miktar.

k gazndaki CO, ou hallerde yanabilen maddeler olarak kabul edilebilir; tam

doru ifade ise CO + H2 toplamdr. Yukardaki bilgilerden baka baca gaznn

scakl, yakcnn tipi ve yaktn Btu deeri de bilinmelidir. Bir buhar retim fabri-

kasndaki mhendis, test artlarnn daima yaklak deerler olduunu bilir, gn-

lk al

malarda kar

la

lan eitli zorluklara ramen buhar jeneratrn testkoullarna en yakn deerlerde altrabilmek iin gerekli tm nlemleri alr.

Yakma Havas

ou zaman, havann bileiminin sabit olduu kabul edilir; kuru havann bileimi,

aadaki tabloda verildii gibidir. Oysa havada, bulunduu yere ve mevsime gre

bir miktar nem vardr. Ayrca ok az miktarlarda neon, helyum, kripton, ksenon ve

ozon (O3) bulunur. Bunlara ilaveten havada yine az miktarlarda hidrokarbonlar,

hidrojen peroksit, kkrt bileikleri, klorrler, slfrik asit ve toz vardr. Anlald

gibi hava heterojen bir karmdr. Havadaki toz miktar, temiz deniz havasnda

250 tanecik/cm3 iken, tozlu bir ortamda 2 000 000 tanecik/cm3 seviyesindedir.

Havada CO de bulunur ve temiz da havasnda sfr olan bu gaz, ehir havasnda

50 - 100 ppm, endstri blgelerinde ise 200 - 400 ppm e kadar ykselir. Havada

bulunan hidrojen, en temiz havada bile 100 ppm seviyesindedir.

Bileenin ismi % (hacimce)

Nitrojen (N2) 78.03

Oksijen (O2) 20.99

Argon (A) 0.93

Karbon dioksit (CO2) 0.03

Hidrojen (H2) 0.01

Toplam (Kuru Hava) 100.00


10/24

10

Hava SzntlarGenellikle, frndaki basn atmosfer basncna yakn deerdedir. Yakma gazlar

niteye girdii zaman basn dmeye balar ve ekici fana yakn ksmlarda 10

in su stununa kadar debilir. Frndaki basn ile k negatif basnc arasn-

daki farktan kaynaklanan hava sznts, yakma scaklnn altnda bulunan kazan

knda meydana gelir. Hava sznts ile beraber gelen baca gazndaO2 bulun-

duu halde, esas yanmann meydana geldii frnda yeterli yanma havas olma-

yabilir. Bu durumda yakt gaz hem O2 ve hem de CO ierir.

Baca gazndaki CO in hava szntsna bal olmadn sylemek doru deildir.

Yakma havasnda sabit olmayan miktarlarda CO bulunur. Szan havada CO ol-

mamas halinde, baca gazndaki CO azalacak ve buna bal olarak kontrol siste-mi yakma havasnn miktarn azaltacaktr. Benzer ekilde eer sznt havada

fazla miktarda CO bulunuyorsa, sistem hava akn arttracak, frna gereken

miktardan fazla yakma havas ekilmi olacaktr.

Uygulamada karlalan sorunlar balca yakclarn kirlenmesi ve uygun olma-

yan biimde yerletirilmeleri, hava stclarnn delinmesi, yakt pskrtclerinin

tkanmas ve frn bafllarnn arzalanmasndan ileri gelmektedir.

Yksek scaklk zirkonyum oksit problar 2800 0F gibi scaklklarda hem O2 ve hem

de yanamayan maddeleri alglayabilmektedir. Bu tip analizrler halen elik, cam,

aliminyum ergitme frnlarnda kullanlmakta olup, buhar retiminde henz uygu-

lamaya alnmamtr. Normal zirkonyum oksit problar ise 1400-1500 0F da alr-lar ve kazan frn ksmna en yakn yere monte edilirler.

Yanma prosesinde, k gazndaki O2 miktarn tayin eden zirkonyum oksit problu

analizrler son yllarda yaygn olarak kullanlmaktadr. Ayrca, eser miktarda CO

tayini yapan nfrared analizrler de yanma kontrolnde kullanlmaya balanmtr.

Ancak her iki sistem de tek bana yanma prosesinde karlalan sorunlar z-

mekte yeterli olamamaktadr.

Zirkonyum oksit O2 analizr ile infrared CO analizrnn fonksiyonlarn bir

arada toplayan mikroprosesser kontrol sistemleri ile, flue gazdaki O2 ve CO mik-

tarlar tayin edilerek frn havasnn kontrol altnda tutulmas mmkn olabilmekte-

dir. Oksijen kontrolne dayanan yksek ve dk ayar noktalaryla yakt-hava

oran, CO 1000 ppm i gemeyecek ekilde ayarlanabilmektedir.


11/24

11

Kat YaktlarKat yaktlar balca kmr, kok, odun ve odun kmrdr. Ayrca baz kat kaln-

tlar da yakt olarak kullanlabilmektedir.

Kmr: Kmrn kayna bitkilerdir; milyonlarca yl ncesinin aa, al, erelti,

turba (yosun trleri) asma kt gibi bitkilerinin paralanmasyla olumutur.

Kmr, metamorfizm (bakalam) derecesine gre snflara ayrlr. Snflamada

kmrdeki nem, karbon, kl, kkrt miktarlar dikkate alnr. %98-86 karbon, %2-

14 uucu madde ieren snf "antrasitik" olarak tanmlanr; balca meta-antrasit,

antrasit ve semiantrasitlerdir. Karbon miktarnn % 75 - 69, uucu bileenlerin %

14-31 arasnda deitii snf "bitml" maddelerdir; dk, orta, yksek uucu

btnl kmr olarak bilinirler; kalorifik deerleri 14000 - 11500 Btu/lb dolayndadeiir. Subbitml ve lignitik snflarda karbon ve uucu madde miktarlar dei-

kendir; kalorifik deerler birinci grup iin 11500-9500 Btu/lb, ikinci grup iin 8300-

6300 Btu/lb arasnda deiir.

Kok: Kmr, zift, petrol kalntlar ve dier karbonlaabilen maddelerin

karbonizasyonundan elde edilen kat, gzenekli ve ergimeyen ksma kok denil-

mektedir. Koklar yksek scaklk, dkme, dk ve orta scaklk koku olarak snf-

landrlr. Kmr katranndan elde edilene "katran (veya zift) koku", petrolden elde

edilene "petrol koku" denir.

Odun: Reine aalar dndaki deiik aalarn s deeri, kuru haldeki arlk-

laryla orantldr. Reineli aalarn s deerleri dierlerinden daha yksektir.

Pulverizrler (Eziciler, tcler)

Kat yakt sspansiyon yakma sisteminin kalbi pulverizrdr. Kmrn kurutulma-

s, pulverizre tanmas, snflandrlmas ve istenilen incelikteki taneciklerin beke

gnderilmesi hava ile salanr; bu hava, yakmada kullanlan havann bir ksmdr.

Pulverizrler positif veya negatif basnta almalarna ve hzlarna (dk, orta,

yksek) gre gruplandrlr.

Pulverizasyon darbe, anma veya paralamayla olur. Bir pulverizrn kapasitesi

kmrn istenilen incelikte tlmesine bal

d

r. (ekil-2a). Ayr

ca, kmrdekinem miktar da kapasiteyi etkiler. Nemin fazla olmas durumunda primer havann

scakl arttrlr (ekil-2b). Pulverize kmrn 200 mesh elek (74 mikron) boyu-

tunda olmas gerekir.


12/24

12

kan1800Fkar

mi

in

pulvarizeregereklihavagiri

s

cakl

,0F

700

600

500

400

300

200

1001 2 3 4 5 6

lb hava / lb pulvarize kmr

16-214-212-2

10-28-26-1.54

-1.5

2

-1

pulvarizre giren, kankmrdeki nem, %

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.60.4

0.2

Kapasitefaktr

30 40 50 60 70 80 90 100tlme indeksi, ASTM

(a) (b)

Kmr-incelik erileri, %,200 meden geen nominal kapasite B8Wbilyal pulverizr, %70 i 200 me elekten geer

ekil-2: (a) Kmrn tlebilme zelliine ve tlen

kmrn inceliine gre pulverizr kapasitesinin deimesi, (b) pulverizr kapasi-

tesine nemin etkisi

Kmrn tlmesinde en ok kullanlan tcler bilyal, darbeli, merdaneli vetoplu pulverizrlerdir.

Bilyal deirmen, uzunluu apndan daha byk olan ve yatay dnen bir silindir-

dir. i (yardan biraz az) 1-2 in apnda bilyelerle doldurulmutur. Deirmen

dnerken bilyeler ve kmr karm da hzla dner. lemde darbe, anma ve

paralama biraradadr. Byk kmr paralar darbeyle krlr, sonra bilyelerin

yuvarlanma ve kaymasyla ince tanecikler oluur. ekil-3(a)da konik bir bilyal

deirmen 3.3(b)de deirmendeki bilyelerin hareketi grlmektedir.

Darbeli deirmen kapal bir odackta dnen bir dizi ekitir. tme iri tanelerin

paralanmas ve kklerin anmasyla olur (ekil-4).

Merdaneli ve toplu pulverizatrlerde kmr iki yzey arasnda tlr; biri dieri

zerinde dner. Dnen eleman bir merdane veya top (bilye) olabilir, yakalanan

kat taneler bu iki eleman arasnda sktrlarak paralanr..


13/24

13

dili

konik ksm

rn k

kkbilyeler

bykbilyeler

beslemegirii

(a) (b)

ekil-3: Konik bir bilyal deirmenin, (a) ematik grnm,(b) bilyelerin hareketekli

besleme

rsler

boaltma

milstndedvme

ekil-4: Darbeli deirmen


14/24

14

Brlrler (Yakclar)Buhar retiminde pulverize kmr kullanlmas, uygun frn dizaynyla salanr. En

nemli konu yakt ve havann frna dzenli birekilde verilebilmesidir. yi bir da-

lma ve gelen yaktn hzla yanmas, ayrca srekli olarak oksijen takviyesi

trblensle salanr. Bunlar bek seimi ve kullanmnda balca zelliklerdir.

Pulverize kmr yakma, yaktn frna injeksiyon ekline gre snflandrlr: (1)

dikey, (2) tanjantsal (teetsel), (3) yatay, (4) siklon (hortum), (5) zt-eimli, yakma-

lar.

Buhar retim nitelerindeki frnlarda olduu gibi, bu yntemde eitli modifikas-

yonlar ve ksmen birletirmeler yaplabilir. Yakma yntemleri ve frn

konfigrasyonlarekil-5de grlmektedir.

Dikey yakmada U eklinde alev oluturulur (ekil-5a). Bu tip alev, yaklmas zor

olan kat yaktlar iin olduka uygundur. Bu konfigrasyon merkezi g nitelerin-

de fazla kullanlmaz. Modern nitelerde kmr ve havann hzla brlrde kart-

rld sistemler kullanlr. Birincil (primer) hava toplam yakma havasnn %10-20

sini oluturur. kincil hava (secondary) kalan ksmdr ve brlrde primer hava ve

kmrle kararak hzl bir yanma salar. Brlrden kan karmn hz, primer

hava-kmr borusunda geri pskrmemesi iin yeteri kadar yksek olmaldr.

Primer hava-kmr borusunda hz, pratikte 50 ft/sn dolayndadr.

Teetsel yakma ileminde (ekil-5b) yakclar, kare eklindeki bir frnn herbirkesinde dikey konumdadr ve frnn merkezindeki hayali bir daireye doru yn-

lendirilmitir. Byle bir dizayn dikey merkez hatt zerinde byk bir vorteks (gir-

dap) olumasna yol aar.

Yatay yakmada byk miktardaki yakt akm geni bir alanda abuk ve dzgn

birekilde datlr. ok tpl ve dairesel dizaynlar vardr (ekil-3.5c).

Siklon yakma teetsel ve yatay dizaynlarn bir karmdr (ekil-3.5d). Daha ince

tanecikler sspansiyonda yanarken, kalnlar santrifj kuvvetle siklon frnn d

duvarna atlr. Duvar yzeyinde yapkan bir kaplama vardr ve yanncaya kadar

tanecikleri brakmaz.

kincil hava siklon frnn stnden teetsel olarak verilir; kaba taneciklerin yan-

mas bu havann katksyla tamamlanr.


15/24

15

(D) SIKLON YANMA (E) ZIT YANMA

birincil havave kmr

siklon

ikincil havabirincil havave kmr

ikincil hava

(C) YATAY YANMA

birincil havave kmr

ikincil hava

oklu tp

birincil havave kmr

ikincil hava

Dairesel

Vantilatr Tip oklu Tp Frnn Plan Grnm

birincil havave kmr

ikincil hava

nclhava

birincil havave kmr

ikincilhava

birincil havave kmr

(B) TEETSEL(A) DIKEY YANMA

ekil-5: Pulverize kmr yakmada kullanlan brlr ve frn konfigrasyonlar.


16/24

16

Akkan Yatakta Yakma lemi:Kmrn akkan-yatak yntemiyle yaklmas son yllarda ok rabet edilen bir

yntemdir. Yntemin avantajlar: (1) Yakt-yatak scaklklar dktr (1800 0F

~980 0C). Scakln dk olmas, azot oksitlerin ve baz kmrlerde kkrtl

kalntlarn az olmasn salar. Keza, kmrden buharlaan sodyum ve potasyu-

mun daha az miktarda olmasyla kalnt ve s transfer yzeylerindeki korozyon

azalr. (2) Is-absorbsiyon yzeylerine s-transfer hzlar yksektir (100 Btu/sa. ft.

0F dolaynda); tpler, dorudan yatak iine daldrlabilir. (3) Baarl bir akkan-

yatak uygulamas, ayn kapasitedeki bir pulverize-kmr yakan buhar jeneratr-

ne gre, %10 ekonomi salar. ekil-6da bir akkan-yatakl yakma sistemi grl-

mektedir.

yanma rnleri

siklon toz toplayc

kmr ve kl akkanyata

kmr

basn kasas

s absorbsiyon tpleri

hava datc

kalnthava

ekil-6: Basnlandrlm akkan yatakl bir frnn ematik grnm.

Sv Yaktlar

Petrolden uucu bileenler ayrldktan sonra kalan ksma fuel oil denilmektedir.

Ham petrol bazan olduu gibi yaklabilir; bu haliyle hafif fraksiyonlar (benzin ve

daha hafifler) nedeniyle alevlenme noktas deceinden tehlikelidir. Endstriyel

amalarla kullanlan fuel oil, ham petrolden benzin, gazya, gaz oil ve hafif fuel

oil ayrldktan sonra kalan ar fuel oildir.

Fuel oil'in nemli zellikleri z arlk (spesifik gravite), stma deeri, viskozite,

alevlenme ve yanma noktas, kkrt, kl ve donma noktasdr.


17/24

17

Fuel oil sat hacim baznda yapldndan younluk ok nemli bir zelliktir.Standart younluk 60 0F da llr ve 60 0F daki suya gre verilir; ounlukla API

(American Petroleum Instutute) derecesiyle tanmlanr.

141.5API = 131.5

z arlk, 60 0F/60 0F

Tm petrol rnlerinin z arl ile en yksek s deeri arasnda bir bant var-

dr; U.S. Standart Bro tarafndan verilen bant,

Sabit hacimde yanma ss, Btu/lb = 22320 3780 x (z a, 60 0/60 0F)

Fuel oil NBS (Natiolan Bureau of Standards) ye gre be grupta standardize edi-

lir: (1) uucu, (2) orta uuculukta, (3) dk viskoziteli, (4) orta-viskoziteli,(5)yksek viskoziteli. Detayl bilgi tablo-5 te verilmitir.

Ar fuel oil (veya No.6) balca viskozitesiyle tanmlanr. Karbon % 87.3, hidrojen

% 10.8, kkrt % 1.2, azot % 0.2, oksijen ve dierleri % 0.5 ve en yksek s de-

eri 18 500 Btu/lb dolayndadr.

Fuel oilin depo tanklarndan alnp brlr nozullarna verilmesi iin filtreler (sz-

ge), ya stclar, pompalar, otomatik reglatrlerden ve gerekli yardmc ba-

lantlardan oluan kalabalk bir sistem kullanlr.

Scaklk ve basn

Yaktn depo tanklarna pompalanmas veya tanktan stclara verilmesi srasnda0F da olmas yeterlidir. Buhar-atomizer (sislendirme) brlrler kullanldnda 1850F dolaynda bir scaklk gerekir. Mekanik atomizasyonda yaktn akcl daha

fazla olmaldr, bu nedenle 220 0F gibi bir scaklk uygun olur.

Buhar-atomizr bekler iin ya pompalama basnc 2125 psi arasnda deiir.

Basn, yakt pompalama sistemine baldr, brlr kapasiteleri atomizasyonda

kullanlan buhara gre deiir.

Mekanik atomizasyonda, atomizasyona yeterli olacak miktarda ya basnc uygu-

lanr. Bu nedenle gerekli basn yke ve kullanlan pskrtc (sprayer) levhaya

bal olup 50 250 psi aralnda deiir.


18/24

18

BrlrlerYa brlrleri atomizasyon tipine gre snfta toplanr: (1) hava- atomizrl, (2)

buhar-atomizrl, (3) mekanik-atomizrl.

Hava-Atomizrl Brlrler: Bu tip brlrlerin kullanm fazla yaygn deildir, bu

nedenle detaya girilmeyecektir. Dk, orta ve yksek basnl tipleri vardr.

Buhar-Atomizrl Brlrler: Yakt ve havann, bek nozulundan dnda veya

iinde karmasna gre, (a) dta kartrmal ve (b) ite kartrmal nozullar ol-

mak zere iki gruba ayrlr.

Dta kartrmal nozullar dz bir alev verir ve doal-ekili brlrlerle kullanlr.

Hava miktar, frn ekiinin deimesiyle ayarlanr. Bu tip brlrler, orta kapasite-lerin istendii kk tesislerde kullanlr.

te kartrmal nozullar, kullanlan kafann dizaynna gre dz veya konik bir alev

verirler. Konik alev veren nozullar endstriyel buhar nitelerinde ok kullanlr.

Doal ekili sistemlerde hava, hem frn ekiiyle, hem de bek nozulundan kan

buharn ekiiyle girer; hava giri kanalndaki klepe, giren havay ayarlar. Giren

havann basnc ve hacmi, nozullarn yakt-injeksiyon kapasitesine baldr.

Buhar-atomizerli zorlamal-ekili bir bek ekil-7(a)da grlmektedir. Hava giri

kanalnda bulunan ok kanatl bir reglatr hava miktarn ayarlar. te-kartrmal

buhar atomizr keskin konik ekilli bir alev verir; alevin ekli ve yakt kapasitesi,

kafann deitirilmesiyle salanr.

Mekanik-Atomizrli Brlrler: Bu tip beklerde drt temel element bulunur;

atomizer, difzer, hava reglatr ve refraktr malzemeden bek-boaz akl.

Atomizer yakt, mekanik olarak ince ve sis gibi dzgn taneciklere ayracak ekil-

de dizayn edilmitir; bu durumda gereken yakma havas minimum dzeyde olur.

Difzr, dnen, delikli, konik ekilde, ii bo metal bir siperdir; mekanik-atomizerin

frn ucu yaknnda bulunur, spray yksek hzdaki havadan korur ve alevin

atomizer kafasndan fazla uzaa yaylmasn engeller. Hava reglatr,

yakt beki sisteminin bir parasdr; stste bulunan bir dizi klepelerden oluur ve

havann frn boaznda doru ynde ilerlemesini salar. Refraktr bek-boaz

akl, havay alevin etrafnda en uygun konumda bulunduracak ekilde dizayn

edilmitir; brlr yaktna sy yanstarak en iyi yanmay gerekletirir. ekil-

7(b)de tipik bir mekanik atomizerli brlr sistemi grlmektedir. ekil-8de eitli

bek tipleri verilmitir.


19/24

19

buhar

atomizeri

buhar

atomizer

buhar

havagirii

atomizerucu

difzer

gaz klar

havagirii gaz

girii(a) (b)

ekil-7: (a) Tipik birer konik-alevli, zorlamal-ekili buhar atomizerli, ve (b) meka-nik atomizerli brlr rnekleri

(c) (f)

(a) (d)

(b) (e)

yakt

hava

buhar vehava

ya

ya

ya

ya

motor

yapompas

hava

ayarlanabilirregisterler

havarzgar

kutusu

ikincil hava(secondary)

birincil hava(primary)

dnen ya 300 - 900

havadeflektrleri

ekil-8: (a) Basnl, hava atomizerli, (b) yksek basnl buhar veya havaatomizerli, (c) yatay dner-kapl atomizerli, (d) dk basnl hava atomizrli, (e, f)

mekanik veya yakt basnl, brlrlerin ematik grnmleri


20/24

20

Gaz YaktlarBuhar retiminde kullanlan gaz yaktlar doal gaz, ocak-frn gaz, kark rafineri

gaz, kok-frn gazdr. Bu yaktlarn zellikleri ierdikleri gazlarn oranlar ve cins-

lerine gre deiir. Ayrca svlatrlm petrol gaz (LPG), oil gazlar, asetilen ve

hidrojen de yakt gazlardr. Yakt gazlarnn en nemli zellikleri tutuma scakl-

, alevlenme scakl ve yanma sonunda elde edilen sdr.

Endstride kullanm en yaygn olan yakt gaz doal gazdr; dierleri retim pro-

seslerinden kan yan rnler olduundan, retildii fabrika dnda, fazla nem

tamazlar.

Doal Gaz: Az hava ile yanar ve hemen hemen hi kal

nt

b

rakmaz, bu nedenleideal bir yakttr. Esas olarak metandr; az miktarda etan, karbon dioksit ve azot

ierir. Bazen ok az hidrojen slfr de bulunabilir. Oksijene, sadece atmosferde

szme yapldnda rastlanr. Baz Teksas kaynakl doal gazlarda eser miktarda

helyum bulunur.

Gaz yaktlar havada kolaylkla daldndan bir n hazla gerek olmaz. Tutuma

scaklna ulaldnda ve uygun bir trblens salandnda yanma sresi k-

sadr. Yanma gaz ve havann kartrlma kouluna gre iki yolla olur. Birincisinde

gaz ve hava tutumadan nce kartrlr (bunzen bekinde olduu gibi); bu durum-

da yanma hidroksilasyonla ilerler. Hidroksillenen hidrokarbonlar ve oksijenden

aldehitler oluur. Is ve ilave oksijen aldehitleri paralar ve H2, CO, CO2 ve H2O

meydana gelir. lk kartrmada karbon, aldehitlere dntnden, alev snse

bile is olumaz.

kinci yol, stlan hidrokarbonlarn oksijen ilave edilerek paralanmasdr (kraking).

Hidrokarbonlar stldnda karbon ve hidrojen vererek bozunur; yeterli oksijen

ilavesi halinde CO2 ve H2O meydana gelir. Oksijenin yeterli olmamas veya yan-

ma ileminin tamamlanmadan kesilmesi halinde is ve karbon siyah oluur. Metan

ve dier hidrokarbonlarn yanma verileri tablolardan bulunabilir.

Brlrler

Gaz yakma brlrleri, (a) n-kar

t

rmal

ve (b) nozul-kar

t

rmal

olarak iki gruptatoplanr.

n-Kartrmal Brlrler: Bunlar hidroksilasyonla yanar, frn koullarna gredoal-ekili veya zorlamal-ekili alr. ekil-9ada doal ekili bir endstriyel


21/24

21

bek grlmektedir; sivri uta ve boazda hava akm bulunur. ekil-9(b)deki br-lrde gaz, yksek basnl hava ile havalandrlr; aspiratre verilen hava bir diyaf-

ram reglatrle kontrol edilir.

basngstergesi

kapak sivri u tutucu

yakc

nozul

gaz hattgaz vanas

tnel

imento

sivri u

boaz

kasa

(a)

diyafram reglatr

reglatr sbab

reglatr gvdesi

karm ksivri u

ince u tutucu tapa

hava girii giri

gaz girii

(b)

ekil-9: n kartrmal brlrler; (a) hava kontroll atmosferik, (b) diyafram kont-roll yksek basnl, gaz bekleri


22/24

22

nert gaz retiminde olduu gibi hava kontrolnn hassas olmas gerektii durum-larda beke giden yakt ve havann ok iyi ayarlanmas gerekir. ekil-10da bu

amala kullanlan tipik bir karbratr sistemi grlmektedir; sistem, gaz ve hava-

nn n-ayar deerlerinde verilmesini salar. ekil-11deki yksek ak hzl bek

eitli gaz yaktlar iin kullanlabilir. Tam bir n-kartrmal bek olmamasna ra-

men, alma scaklklar ve kartrma ekliyle n-kartrmallara benzer sonu

verir.

Nozul-Kartrmal Brlrler: Bunlarda hava ve gaz brlrn son ucunda karr.

Hava-kartrmal brlrler, ekil-12de grld gibi drt ynteme gre yerleti-

rilir. Brlr standart zorlamal-ekilidir; gaz, giri borusunun sonundaki delikler-

den emilir. Bu yntem kolayd

r, fakat byk delikler kullan

ld

ndan gaz kar

t

r-ma sorunlar yaratr; sk sk parlak gaz alevi meydana gelir (ekil-12a). Bunu n-

lemek iin brlrn merkezine kk apl borular konulur veya brlr ucunun

dna geni apl emberler taklarak k yaylr. emberlerde ok kk delik-

ler bulunur ve kolayca tkanmasna ramen gaz hava iinde daha iyi datr (e-

kil-12 b,c). Bek giriine bir rmcein yerletirildii sistemlerde gaz birka radyal

kol yoluyla verilir. rmcek deliklidir, ubuklarn kenarlarndan kan yksek ba-

snl gazn etkisiyle dner. rmcek bir fana baldrve hareketi sonucu zorla-

mal eki oluur (ekil-12d). Bu tip bir yerleim fazla havann yakndan kontrol-

n salayan bir trblens yaratr.

ekil-10: Bir karbratrn ematik grnm


23/24

23

yakthava

ekil-11: Yksek hzl brlr

(c) Trbin (d) Byk ember

(a) Dz boru (b) Kk ember

hava registeri hava registeri

gaz kdelikleri

gaz kdelikleri

gaz kdelikleri

gaz kdelikleri

yakma tp

gaz emberi

gaz girii

gaz girii

gaz girii

gaz girii

yakma tp

yakmatp

yekpare

fan

spider

havahava registeri

gazemberi

ekil-12: Gaz ve havann brlrde eitliekillerde kartrlmas.


24/24

24

HAVA KRLENMES

Yakt cihazlar, meydana gelen kirlenmelerin ounu kaynanda etkisiz hale geti-

recek ekilde dizayn edilmelerine ramen, yine de atmosfere verilen atklar vardr.

Atmosfer kendi kendini temizleyen bir ortamdr, ancak bu ilem saatler ve hatta

bazen gnler alr. Yksek nfus younluu, ar trafik ve yaygn endstriyel tesis-

ler, atmosferin hzla kirlenmesine yol amaktadr. Hava kirlilii yapan maddeler

olarak gazlar (NO2, SO2), asl tanecikler, zel tanecikler (benzende znen or-

ganik maddeler, benzopren, amonyum tuzlar, nitratlar, slfatlar) saylabilir.

yanmal motorlardan kan karbon monoksit ve azot oksitleri, slfrl yaktlardan

oluan kkrt dioksit, otomobil eksozlarndan ve endstriyel proseslerden oluanhidrokarbonlar hava kirliliinin balca kaynaklardr. Hava kirliliinin askari dze-

ye indirilmesi iin pek ok nlem alnmaktadr. G nitelerinde 1200 ft (365 m) e

varan bacalar kullanlarak kan SO2 nin dalmas salanr. Gaz atklar, yaktn

nceden temizlenmesiyle azaltlr; kimyasal reaksiyonlarla yanabilen ve zararsz

atklara dntrlr, absorberlerde tutulur. Tozlu atklar uygun toz tutuculardan

geirilir.

Kat, sv, gaz atklarn uymas gereken standart artnameler bulunur. Gnm-

zn en nemli konularndan olan evre korumacl zerinde tm dnya hassasi-

yetle durmakta ve modern teknolojilerle desteklenmektedir.

6_yakitlar

Documents

Transcript of 6_yakitlar