Çeltik saplarının gazlaştırılması için mekanik karıştırıcılı aşağı akışlı prototip bir gazlaştırıcı tasarımı

Abstract

Çeltik sapı, biyokütle gazlaştırma teknolojileri ile değerlendirilebilecek Trakya bölgesindeki en önemli tarımsal atıklardan biridir. Bu çalışmada çeltik sapı gazlaştırması için, boğazsız tip sabit yataklı aşağı akışlı mekanik karıştırıcılı bir prototip gazlaştırıcı tasarlanmıştır. Çeltik sapları farklı katkı maddeleri katılarak peletlenip gazlaştırılmıştır. Bu amaçla katkısız (PRF), %3 PVA katkılı (PVA3), %5 Melas katkılı (PM5), %5 kömür tozu katkılı (PC5) ve %15 kömür tozu katkılı (PC15) peletler kullanılmıştır. Gazlaştırma işleminde hava giriş şeklinin, hava fazlalık katsayısının, karıştırma işleminin gazlaştırma verimi üzerine etkisi araştırılmıştır. Ayrıca, reaktör içerisinde kor bölgesindeki sıcaklığın camlaşma ve aglomerasyon üzerine etkileri gözlenmiştir. Araştırmanın sonucunda kor bölgesindeki sıcaklığın 800°C'yi aşması durumunda camlaşma olayının başladığı saptanmıştır. Gazlaştırma işleminde üstten hava girişi ve 0,20 hava fazlalık katsayısı en iyi sonucu vermiştir. Karıştırma işleminin çeltik sapının gazlaştırılmasında olumlu sonuç vermediği gözlenmiştir. Pelet örnekleri belirlenen en uygun yöntemle gazlaştırılmış ve elde edilen sentez gazı analiz edilerek ısıl verimler karşılaştırılmıştır. Sentez gazı için en yüksek alt ısıl değer 4,430 MJ.Nm-3 ile yalnızca çeltik sapı kullanılan (PRF) peletlerle, en düşük alt ısıl değer 3,899 MJ.Nm-3 ile %15 kömür tozunun kullanıldığı (PC15) peletlerle yapılan gazlaştırma işleminde elde edilmiştir. En yüksek gazlaştırma verimi katkısız pelet (PRF) örneklerinde %64,8 değeri ile elde edilmiştir. En düşük gazlaştırma verimi %59,6 ile %15 kömür karışımında olmuştur. Pelet örneklerinin gazlaştırma verimleri arasındaki fark istatistiki olarak önemli bulunmuştur.

Rice straw is one of the most important agricultural residue in Trakya region that can be evaluated by biomass gasification technologies. In this research, a throathless type fixed bed downdraft gasifier prototype with mechanical stirrer has been designed for rice straw gasification. Rice straw was pelleted by using different additive materials and these pellet samples were gasified. For this purpose, pure (PRF), 3% PVA doped (PVA3), 5% molasses doped (PM5), 5% charcoal powder doped (PC5) and 15% charcoal powder doped (PC15) pellets were used. Experiments were conducted using throathless type reactor. The effects of air inlet direction, air excess coefficient and mixing process the gasification efficiency during the gasification process were investigated. In addition to these, effects of temperature in the reactor core zone on glass transition and agglomeration have been observed. According to research results, it was determined that glass transition started when the temperature in core zone exceeds 800°C. The best result was obtained in gasification process with upper air intake and excess air coefficient of 0,20. It was observed that the mixing process have not positive result during the gasification of rice straw. Pellet samples were gasified using most appropriate method that was determined by experiments and obtained synthesis gas yields were compared. The maximum lower heating value of syngas was determined for gasification process that was performed using pure rice straw pellets (PRF) as 4,430 MJ.Nm-3 while the minimum lower heating value was determined for gasification process that was performed using 15% coal dust doped pellets (PC15) as 3,899 MJ.m-3. The highest gasification efficiency was determined using pure rice straw pellets (PRF) as 64,8 % and the lowest gasification efficiency was determined using 15% coal dust doped pellets (PC15) as 59,6%. Difference between gasification efficiency of pellet samples was found statistically significant.