YAKITLAR

Yakıldıkları zaman ortama ısı veren maddelere yakıt denir.

Yakıtlar cinsine göre 3’e ayrılır:

1.) Katı
2.) Sıvı
3.) Gaz

Katı Yakıtlar

Antrasitler : Yoğun ve serttir, parlak siyah renklidir, tabakalar taşımaz ve homojendirler.
Taş kömürleri
Linyitler
Turbalar
Odunlar
Katı artıklar gibi doğal olanlar ile doğal yakıtların karbonlaştırılması ile Kok ve semikok
Taş kömürü ve linyit briketleri

KÖMÜR
Buhar kazanlarında birinci enerji kaynağı olarak kullanılan fosil yakıtlar arasında kömür yer almaktadır. Kömürü meydana getiren bileşenler pratikte iki farklı analizyöntemine göre ifade edilir.

1-Elementer analiz: karbon(%72) hidrojen(%5) oksijen(%6,7) kükürt(%2,3) kül(%7) su(2,5) azot (%4,5)

2-Endüstriyel analiz: karbon(%52,9) uçucu madde(%37,6) kül(%7) su(%2,5)

Kömürün Fiziksel Özellikleri

1-Isıl değer: 1 kg kömürün yakılmasından elde edilen ısıdır.
2-Kül yumuşama sıcaklığı: Kül ısıtıldığında önce yumuşar, sonra yapışkan duruma gelir. Sonunda da ergir. Bu değerler standart büyüklükte, külden yapılan konilerin veya piramitlerin ısıtılan bir ortamda gözlenmesi saptanır.
3-Kömürün tepkime şiddeti: Kömürün tutuşma sıcaklığı üzerinde oksijenle birleşme hızıdır.
4-Serbest genleşme indisi: kapalı bir kapta belirli koşullarda ısıtılan kömürün hacminde oluşan büyümeyi anlatır.
5-Öğütebilme: Kömürün tozlaştırma kolaylığının standart bir ölçüsüdür.

Kömürün Depolanması
Dış ortamdan en az etkilenecek şekilde muhafaza edilir. Saklanacak kömür kuru olmalı, içersinde kuru tahta, yanıcı maddeler olmamalıdır. Çeşit kömürler kendi aralarında depolanmalı, yığma; trapez veya üçgen şeklinde olmalıdır. Yığma yüksekliği 1,5-2 m olmalıdır.

Sıvı Yakıtlar

Buhar üretimi için en yaygın kullanılan sıvı yakıt, yakıt yağı (fuel-oil)’dir. Sıvı yakıtlar genelde ham petrolün damıtılmasıyla elde edilen ürünlerdir. Ham petrol bitki ve hayvan fosillerinin milyonlarca yıl toprak altında kalması ve bu arada bir takım bakteriyolojik etkilerle değişime uğraması sonucu oluşmuş siyah renkli yanıcı bir sıvıdır. Sıvı yakıtlara teknikte yakıt yağları da denir.

Kükürt; İstenmeyen bir maddedir. Çevreye zarar verir. Atmosferde su buharıyla tepkimeye girerek asit yağmuruna sebep olur.
Alev alma sıcaklığı: sıvı yakıtlar, üzeri açık bir kapta ısıtılırken bili bir sıcaklıkta alev yaklaştırılırsa bir an için alev alırlar. Alev çekilirse sönerler. Bazı kaynaklar, sıvıların yanmaları ile ilgili bu en küçük sıcaklığı, parlama sıcaklığı olarak adlandırırlar.
Yanma sıcaklığı: sıvı yakıt bir miktar daha ısıtılırsa bir alev yaklaştırıldığında yine alev alır. Yaklaştırılan alev çekilse bile kendi kendine en az 5 sn daha yanmasını sürdürür. Bu duruma yanma sıcaklığı veya yanma noktası denir.
Kendi kendine tutuşma sıcaklığı: Üzeri açık kapta bulunan sıvının ısıtılması sürdürülürse öyle bir sıcaklığa erişir ki hiçbir alev yaklaştırılmasa bile kendiliğinden yanmaya başlar. Bu sıcaklığa yakıtın kendi kendine tutuşma sıcaklığı denir.

Gaz Yakıtlar

Gaz yakıtlar, kontrol kolaylığı, hemen hiç katı atık bırakmayışı ve çok az hava fazlalığına gerek duyulması sebebiyle ideal yakıtlardır. Bu yakıtların en önemli bilinmesi gereken özellikleri, bileşimleri, ısıl değerleri ve yoğunluklarıdır. Eğer kullanım yerinde var ise; denetim kolaylıkları, hiç katı atık bırakmayışları, çok az hava fazlalık katsayısına gerek duymaları, kullanım yerlerinde kükürt içermeyişleri gibi nedenlerden dolayı en uygun yakıttır. Hava gazı, su gazı gibi yapay olanları ile ham petrolün damıtılmasından üretilen sıvılaştırılmış petrol gazı(LPG) ve doğal gaz çeşitleri vardır.

Doğalgaz: esas içeriği metan ve etan gazıdır. Kükürt miktarı olmayan tek yakacaktır. Çevreci bir yakıttır. Renksiz ve kokusuzdur. Doğal gaz; metan, etan, propan gibi hafif moleküler ağırlıklı karbonlardan oluşan renksiz, kokusuz ve havadan hafif bir gazdır. Petrol ve gaz yataklarınn üst kısmından toplanır. En önemli özelliği temiz bir yakıt olması ve çevreyi kirletmemesidir. Gaz halinde olması nedeniyle hava ile daha iyi bir karışım oluşturarak kolay yanar, tam yandığında mavi bir alev oluşturur. Pratikte yakacak olarak kullanılan doğal gazın bileşimi: metan CH4 (%70-96), etan C2H6 (%1- 14), propan C3H8 (%0-4), bütan C4H10(%0-2), pentan C5H12 (%0-0,5), hekzan C4H14 (%0-2), karbon dioksit CO2 (%0-2), oksijen O2 (%0-1,2) ve azot N2 (%0,4-17) gazlarından oluşur.

Doğalgazın özellikleri

• %80-95 metan, %5-19 etan ve propan ile azottan oluşur.
• Renksiz ve kokusuzdur. Emniyet açısından doğal gazın koku ile anlaşılabilmesi için bunlara koku verici elemanlar ilave edilir.
• %5 ile %15 oranında havaya karıştığında patlayıcı özelliği vardır. Bu yüzden yapay olarak kokulandırılmıştır.
• Mavi bir alev ile yanar.
• Hidrojen miktarı katı ve sıvı yakıtlara göre daha yüksektir. Karbon miktarı ise daha azdır. • Kül ve nem içermez.
• Havadan daha hafiftir.

LPG: sıvılaştırılmış petrol gazıdır. İçersinde bütan ve propan bulunur. atm basıncında gaz halinde olup yüksek olmayan basınç altında sıvı hale geçerler. Havadan daha ağır bir gazdır.

YANMA

Yakıt içinde yer alan yanabilir bileşenlerinin havanın oksijeni ile kimyasal olarak hızla birleşmesi şeklinde tanımlanır. Bu yanabilir maddeler; Katı yakıtlarda: C, H, S Sıvı yakıtlarda: C, H ve az miktarda S Gaz yakıtlarda: C ve H elementleridir. Yanmanın olabilmesi için yanıcı ve yakıcı madde arasındaki tepkime hızlı ve ısı enerjisi açığa çıkmalıdır. Yanma hızlı fakat ısı enerjisi açığa çıkmazsa patlama olur. Yanma sonucu karbondioksit(CO2) ve su buharı (H2O) oluşur.

Tam yanma: yanma sonucu meydana gelen gazlarda hiçbir yanıcı madde bulunmuyorsa buna tam yanma denir. Tam yanma sonucu hava(oksijen) fazla olduğundan bir kısmı tepkimeye girmeden çıkar.

Eksik yanma: yanma sonucu C,H gibi maddeler bulunuyorsa bu yanmaya eksik yanma denir. Yanma gazlarında CO vardır. Alev rengi sıvı ve katılarda koyudur. İs ve kurum birikmesine neden olur.

Eksik yanmayı doğuran nedenler;

• Yetersiz hava ve yakacak ile havanın iyi karışmaması
• Aleve yetersiz hava sağlanması
• Alev içinde reaksiyon zamanının yetersiz olması
• Alevin soğuk yüzeyler ile temas etmesi
• Çok düşük alev sıcaklığı

Eksik yanmada yanma verimi ve kazan verimi düşer, çevre kirliliği oluşur ve yakacak miktarı artar.

C + O2 → CO2

2H + ½ O2 → H2O

Stokiyemetrik yanma: yanma sonucu yanıcı ve yakıcı maddelerin hepsi tepkimeye girerek karbondioksit ve su buharı oluşturmaları olayıdır.

Tam yanma sonucu su buharı ve karbondioksit gazı meydana gelir. Yanmada yakacağın yanması için daha fazla hava olması gerekir. İdeal miktardan daha fazla verdiğimiz havaya hava fazlalığı, verilen hava miktarının ideal hava miktarı oranına da hava fazlalık katsayısı denir.

Isıl Değer

1 kg veya 1 m³ yakıtın tam yanması sonucu açığa çıkan ısı enerjisine denir. Birimi kj/kg, kcal/kg, kj/Nm³

Alt ısıl değer: yanma ürünlerinin çevre sıcaklığının üstünde bir değerde atılması sonucu elde edilen ısıl değerdir

Üst ısıl değer: baca gazları çevre sıcaklığına getirilip atmosfere atılırsa elde edilen ısıl değerdir

Pratikte, hesaplamalarda alt ısıl değer kullanılır.

EMİSYON:

Havaya salınan her türlü baca gazına emisyon gazları denir. Emisyon gazları hava ve çevre kirliliğine yol açar. Başlangıçta bölgesel olarak görülen birçok hava kirliliği problemi, ozon tabakası, asit yağmurları, sera etkisi gibi olayların ortaya çıkması ile uluslar arası sorun haline gelmiştir. Hava kirliliğinin oluşumu ve çözümü çok sayıda mühendislik dalını yakından ilgilendirmektedir. Hava kirliliğinin daha başlangıçta oluşumu ve giderilmesi özellikle makine ve tesisat mühendisliği açısından önem kazanmaktadır. Pratik açıdan bakıldığında hava kirliliği konusunda çalışan makine mühendisleri esas olarak;

- Endüstriyel bir işlem için hava kirliliği yönetmelik ve kanunlarını ön gördüğü koşulları gerçekleştirmek;
- Tozların çevrede bulunan canlılar, cihazlar, tesisatlar ve yapılar üzerine yaptığı olumsuz etkileri azaltmak,
- Çeşitli işlemler için gerekli olan temiz gaz veya havanın hazırlanmasını sağlamak, - Yararlı madde, ısı veya enerji geri kazanmak,
- Yangın, patlama veya diğer tehlikeleri azaltmak, Fonksiyonlarından bir veya birkaçı için endüstriyel gaz temizleme tesisatları ile ilgilenirler. Ülkemizde hava kirliliği ile ilgili uygulama 2 Kasım 1986 tarihinde Resmi Gazetede yayınlanan yönetmelik ile sağlanmaktadır ( Hava Kalitesini Koruma Yönetmeliği, 1986) bu yönetmelikle endüstri tesisleri için;
- Kirletici vasfı yüksek tesisler, - İzne tabi tesisler, -

İzne tabi olmayan tesisler, Olmak üzere 3 kaynak grubu tanımlanmıştır. izne tabi olan ve olmayan tesisler için emisyon kısaltması bakımından bir fark yoktur. Emisyon sınır değerleri yakıt ve emisyon cinsine bağlı olarak farklı referans değerlerinde hacimsel olarak verilir. Bir kazandaki yanma sonucu açığa çıkan gazların analizi kazanın bacasından yapılır. Farklı gaz analiz sonuçlarında elde edilen emisyon değerlerinin karşılaştırılması için emisyonların aynı oksijen konsantrasyonu bazına getirilmesi gerekmektedir. Referans olarak seçilen oksijen konsantrasyonu değeri yakıt ve emisyon cinsine göre değişmektedir.

Buhar Kazanı yazısına buradan ulaşabilirsiniz.

Bir önceki yazımız olan DEGAZÖRLER başlıklı makalemizi de okumanızı öneririz.