Akışkan yataklı kömür yakma sistemlerinde otomatik kontrol tasarım ve uygulaması

Bu yüksek lisans tezinin amacı, dolaşımlı akışkan yataklı laboratuar ölçekli kömür yakma sisteminde belirlenmiş bir algoritmayı kullanarak verimli ve düşük emisyonlu yanmayı sağlamaktır. Akışkan yatakta verimli bir yanma sağlanabilmesi için hava ve kömür oranının; yatak malzemesine, yatak sıcaklığına ve emisyonlara bağlı hesaplanması gerekmektedir. Yanma odasına verilmesi gereken hava miktarı öncelikle hidrodinamik özelliklere, yakıtın özelliklerine, havadaki nem miktarına, dış sıcaklığa ve hava basıncına göre değişebilmektedir. Genellikle yanma sırasında, fazla miktarda hava yanma sıcaklığının düşmesine neden olur. Düşük hava miktarı ise tamamlanmamış yanmaya ve böylece CO ve hidrokarbon oluşumuna neden olur. Kömür yakma sistemlerinde, özellikle Akışkan Yatakta otomatik kontrol en önemli proseslerdendir. İyi tasarımlanmış bir otomatik kontrol sistemi, sistemin devrede kalmasını ve istenen verimi sağlamasını garanti altına alır. Laboratuar ölçekli dolaşımlı akışkan yataklı sistem reaktörüne ve bacaya yerleştirilmiş sensörler yardımı ile reaktörden ve baca gazından gerekli verileri toplayarak elde edilen sinyaller ile önceden belirlenmiş bir algoritmaya bağlı olarak, geri bildirim sinyalleri oluşturmak ve böylece, kömür besleme motorunu ve hava akış fanını kontrol etmek amaçlanmıştır. Yanma verimini etkileyen parametrelerin tespit edilmesi ve incelenmesi algoritmayı oluşturmada öncelikli işlerdendir. Yakıt kaynaklı ve yakma sistemi kaynaklı etkiler yanmayı doğrudan etkilemektedir. Doğru çalışmakta olan bir sistem kurulduktan sonra yakıt boyutlu engeller aşıldığında sistem verimli yanma yolunda çalışmaktadır. DAY yakma sistemlerinin verimi oldukça yüksektir. Yanmanın 3 koşulunu gerektiği gibi sağlayabilecek yapıya sahip olan bu yakma sistemleri, emisyon değerlerini belirtilen sınırlar dahilinde tutmak için ilave filtre tesislerine ihtiyaç göstermezler. Dolayısı ile kurulum maliyeti açısından sağlanan bu avantaj, sistemi diğer yakma sistemleri ile kıyaslandığı zaman ön plana çıkaran en büyük faktörlerden biridir. Bu tez kapsamında üzerinde çalışılan sistem, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Isıl Güç Laboratuarında bulunmakta olan laboratuar ölçekli, son yenilemeler ile birlikte kapasitesi 250kW'a yükseltilmiş olan DAY yakma sistemidir. Reaktör üzerinde 2 adet diferansiyel basınçölçer, 3 adet termo eleman ve bacada bulunan bir Zirkonyum Oksijen Sensörü ile gerekli ölçümler sürekli olarak yapılmaktadır. Sonrasında algoritmanın yüklü olduğu işlemciye ulaşan bu değerler işlenerek gerektiğinde kömür besleme motorunun frekansı, gerektiğinde hava besleme fanını kontrol eden motorun frekansı, yükseltilerek veya azaltılarak; sıcaklık, basınç düşümü ve baca gazındaki fazla oksijen miktarı set değer aralığında tutulacak şekilde kontrol sağlanmaktadır.