GELENEKSEL ENERJİ KAYNAKLARI

Kömüre uygulanan ısıl süreçler; kömürün yakılması, koklaştırılması, gazlaştırılması, sıvılaştırılması ve pirolizdir. Piroliz, kömürlerin yüksek sıcaklıkta ve havasız ortamda ısıtılması ile katı, sıvı ve gaz ürünler elde edilmesidir.

Kömürün tamamen yanabilmesi için gerekli olan oksijen miktarına teorik oksijen miktarı denir. Yanma tepkimeleri ekzotermik olup reaksiyon sırasında ısı açığa çıkar.

Kömür yakma sistemleri, kömürün tane büyüklüğüne ve yanma esnasında yakıta bağlı olarak 5 ana başlık altında değerlendirilir. Bunlar;

• Sabit yataklı yakma sistemleri

• Toz kömür ocakları

• Toz kömür-sıvı karışımlarının yanması

• Siklon ocaklar

• Akışkan yataklı yakma sistemleridir.

Siklon Ocaklar

Partikül çapı 6 mm olan kömür partiküllerinin yakma işleminde kullanılan siklon ocaklar, yatay silindir görünümündedir. Siklon ocaklara teğetsel olarak beslenen kömür, hava ile birlikte yakılır. Yüksek sıcaklığın etkisi ile kömür tanecikleri ince tabaka hâlinde siklonun iç çeperlerine yapışır ve yanma işlemi gerçekleşir.

Koklaşma sürecinin basamakları aşağıdaki gibidir:
• 50-150°C arasında kömür kurur ve ısının etkisiyle bir miktar genleşir.

• Kritik sıcaklık olarak kabul edilen 350°C’ye kadar ısıtılan kömürde yumuşama başlar. Taneleri birbirine yapışan kömür, plastikleşir. Bunun sonucunda ise hacim küçülmesi meydana gelir.

• 450-500°C arasında katran ve uçucu maddeler kömürden uzaklaşmaya başlar. Fakat plastik hâldeki kömürün gözenekliliği ve geçirgenliği düşük olduğu için, uçucu maddeler dışarıya atılmakta zorlanır ve oluşan basınçtan dolayı kömür şişmeye başlar. Şişmeye başlayan kömürün gözenekliliği ve hacmi artar. Sertleşen bu kütleye yarı kok adı verilir.

• Artan sıcaklık etkisiyle kömür yeniden sertleşir. Bu sırada ortamda karbondioksit(CO2) ve hidrojen (H2) gazları oluşur.

• 900-1200°C arasında içten dışa doğru sırasıyla kuru kömür, ergime, yarı kok vekok bölgelerini içeren metalurjik kok elde edilir.

• Elde edilen kok kömürü uzun süre boyunca soğuması için suda bekletilir. Koklaşma fırınından çıkan gazlar, soğutma kulesinden geçirilerek yoğunlaştırılır ve sıvı ürün olarak katran oluşur. Yoğuşmadan çıkan gazlar ise yakıt olarak kullanılır.

Türkiye’de koklaşabilir kömür rezervleri Zonguldak havzasının Karadon, Üzülmez ve Kozlu bölgelerinde yer almaktadır. Koklaşabilir taş kömürü rezervlerinin toplam kömür rezervleri içindeki payı %67’dir.

Yerüstünde, kok fırınlarında ya da gazlaştırma tesislerinde kömür gazları elde edilir. İlk olarak 1684 yılında İngiltere’de taş kömürü damıtılarak kömür gazı elde edilmiştir.

Sentez gazı: Kömürün yerüstünde ve yeraltında yüksek sıcaklık ve basınç altında gazlaştırılması ile elde edilen hidrojen (H₂) ve karbonmonoksit (CO) gaz karışımıdır.

İlk yeraltında gazlaştırma denemeleri, 1930’lu yıllarda eski Sovyetler Birliği’nde başlamıştır.

Yeryüzünün ve atmosferin en alt katmanının ısınmasına sera etkisi adı verilmektedir. Milyonlarca yıldır devam eden ve insan faaliyetlerine bağlı olmayan durum doğal sera etkisi olarak adlandırılır. Yeryüzünde kömür üretim ve tüketiminin artması ile yeşil alanların oranı gün geçtikçe azalmaktadır. Bunun sonucunda atmosferdeki karbondioksit (CO₂), metan (CH₄) gibi sera gazlarının derişimi artmaktadır ve ozon tabakası incelmektedir. Bu olaya küresel ısınma denir.

Piroliz, kömürlerin yüksek sıcaklıkta ve havasız ortamda ısıtılması ile
katı, sıvı ve gaz ürünler elde edilmesidir. Doğru cevap C seçeneğidir.

Yanma, kömürün içerisinde bulunan organik maddelerin havadaki oksijen ile gerçekleştirdiği kimyasal tepkimelerdir. Kömürün yakılması uygulamaları, günlük yaşantımızda sıkça karşımıza çıkmaktadır. Kömürün yakılması, konutların ısıtılmasından elektrik üretimine kadar çok çeşitli alanlarda kullanılır. Doğru cevap A seçeneğidir.

Koklaştırma, koklaşma özelliğine sahip kömürlerin, oksijensiz ortamda uzun süre ısıtılması sonucu elde edilen, sabit karbon oranı yüksek katı ürün elde edildiği ısıl süreçtir. Doğru cevap B seçeneğidir.

Tam yanma sonucundaki ürünlerin toplam ısıl değeri sıfırdır. Doğru cevap A seçeneğidir.

Sabit yataklı kömür yakma sistemleri, sabit karbon oranları yüksek, yanıcı madde oranları düşük olan 150-5 mm tanecik boyutundaki kömür türlerinin yakılmasında kullanılır. Bu sistemlere ızgaralı yakma sistemleri adı da verilir. Doğru cevap A seçeneğidir.

Çok ince partiküller hâline getirilen kömür, hava ile birlikte yanma odasına püskürtülerek yakılır. Kömür partikülleri, yanma odasında askıda meydana gelen türbülans etkisi ile hızlı bir şekilde kurur, gazlaşır, tutuşur ve yanma işlemi tamamlanır. Doğru cevap B seçeneğidir.

Koklaşma sürecini ve oluşacak kokun özelliklerini belirleyen parametreler;
• Kömürün fiziksel, kimyasal ve petrografik özellikleri,
• Kömürün cinsi,
• Proses koşulları
olarak sıralanabilir. Ön işlemler bunlardan biri değildir. Doğru cevap E seçeneğidir.

Bir ton çimento üretmek amacıyla yakıt olarak yakıt yağı yerine kömür kullanıldığında üretim maliyeti %50 azalır. Doğru cevap C seçeneğidir.

Ülkemizde nüfusun artması ile birlikte yakacak olarak kullanılan kömüre ihtiyaç artmaktadır. Ülkemizin iklim koşulları nedeniyle ısıtmaya olan ihtiyaç devam edecektir. Nem ve kül içeriği yüksek, düşük kaliteli linyitlerin kullanılması çevreye zarar vermektedir. Evsel amaçlı kullanılan kömürün içerisinde bulunan nemin  uzaklaştırılması için çok fazla miktarda enerji harcanmaktadır. Isıtma amacıyla yakılan kömürlerden zararlı gazlar oluşur.
Bu gazlar da çevre ve insan sağlığı için büyük tehdit oluşturmaktadır. Doğru cevap E seçeneğidir.

Atmosferde bulunan ve sera etkisine neden olan gazlar aşağıda verilmektedir:
• Su buharı (H2O)
• Karbondioksit (CO2)
• Metan (CH4)
• Azotprotoksit (N2O)
• Kloroflorokarbonlar (CFC), Hidroflorokarbon (HFC), Perflorokarbon (PFC), Kükürt hekzaflorür (SF6) gazları
• Troposfere ait ozon (O3)

Doğru cevap A seçeneğidir.