Pulverize kömür yakma kazanında sıcaklık dağılımı üzerine had çözümlemeleri

Türkiye'de termik santrallerde buhar üreten pülverize kömür kazanları yurtdışı firmaları tarafından kurulmaktadır. Türk linyitlerinin özeliklerinin farklı olması nedeniyle uygun olmayan tasarımlar, kazanlarda yapılan revizyonlar ve işletme şartlarının değişmesi gibi birçok neden bu kazanlarda verim, kapasite bakımından istenilen şartlarda enerji üretilmesinde sorunlar oluşturmaktadır. Tunçbilek Termik Santralinde (TTS) 4. ve 5. ünitelerinin kazanlarında alevin yanma odasında istenilen bölgede oluşmaması kazanda verim kayıplarına neden olmaktadır. İthal menşeli bu kazanlar benzer sorunlar nedeniyle geometrisinde revizyonlar yapılmış fakat sorunlar tam olarak çözülememiştir. Bu nedenle söz konusu problemlerin teşhis edilmesi ve öngörüde bulunarak, kazan davranışının belirlenmesini hedefleyen çalışmalara ihtiyaç duyulduğu görülmektedir. Bu amaçla; Tunçbilek Termik Santrali'nde pülverize kömür yakma sistemine sahip bu kazanlardan biri baz alınarak gerçek geometri ve çalışma şartlarında sayısal modelleme çalışmaları ANSYS-FLUENT 15.0 programı kullanılarak yapılmıştır. Kazanın gerçek geometri ve çalışma şartlarında yapılan modelleme çalışmasında; kazanın farklı yüksekliklerinden ölçülen sıcaklık değerleri ile sayısal modelleme sonuçlarının genel olarak % 10 luk bir yaklaşımda olması ve aynı karakteristik özellikleri vermesi nedeniyle sayısal modelin doğrulamasının sağlandığını göstermiştir. Doğrulanmış bu sayısal modelleme çalışmasında bazı bulguların alev oluşumu ve boru yırtılmaları üzerinde etkisi olabileceği yönünde tespitler yapılmıştır. Kazanın enine kesitlerindeki hız dağılımları incelendiğinde köşe brülörlerden çıkan hava ve yakıtın tam olarak merkeze yönlenemediği ve kazan duvarlarına yönlenen kömür partiküllerinin ekran borularına çarparak boru et kalınlıklarının azalmasına neden olabileceği tespit edilmiştir. Kazanın boyuna kesitindeki hız dağılımına bakıldığında; hooper bölgesinde oluşan girdapların bu bölgedeki boruların aşınmasına ve cüruflaşmaya neden olabileceği ve oluşan cüruflaşmanın kazan içindeki akışı etkileyerek alevin kaymasına neden olabileceği değerlendirilmiştir. Kazanda alev oluşum yeri ve boru yırtılmaları üzerinde kazanın işletme şartlarından (kömür hava debisi, partikül çapı vs) daha çok kazanın yapısal faktörlerinin etkili olduğu görülmüştür. TTS kazanında mevcut kazan geometrisinin optimum bir şekilde tasarlanamadığı görülmektedir. Proje süresince söz konusu problemlerin çözümüne yönelik kazan ana boyutları değiştirilmeden bazı küçük ekonomik tasarımlar yapılmış ve kazan içi akışta iyileşmeler görülmüştür. Fakat yine de Tunçbilek Termik Santrali kazanında kömür-kazan uyumunun optimum sağlanması amacıyla kazanın ana boyutlarında radikal değişiklikler yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.