-Nuray Kayakol  .....Bu kırıcılar, kömür yakıtlı termik santrallerinin kullanılan kazanlarında performanslarını etkilediği için CFD analizleri önem kazanıyor. Alman enerji sektörüne buna ihtiyaç duyuyor Türk enerji sektörü de buna ihtiyaç duymalıdır... 

Şekil 2 (a)  Pulverize kömür kırıcısınin  meşlenmesi (unstructured meshing) 

Sayın MPB&T üyelerimiz Ayın Röportajı köşemizde bu ay sizlerle Almanya’nın TU Darmstadt Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümünde enerji sektörüyle ilgili çalışan Sayın Dr. Nuray Kayakol ile birlikteyiz. Kendisi cevher hazırlama alanında önem arz eden bir çalışma olan CFD (Computational Fluid Dynamics, bilgisayar hesaplamalı akışkanlar dinamiği) simulasyonları üzerine uzman. (Dr. Kayakol'un özgecmisi için tıklayınız!...

 Yazının devamı için başlığa tıklayınız!...

- MPB&T: Sayın Kayakol bize bu konuyu biraz özetlermisiniz? Cevher hazırlamada CFD modellemesinin önemi nedir?

- Dr. Nuray Kayakol:  Kömürün öğütülmesi, CFD’nin temel uygulamaları arasında olmamasına rağmen CFD'nin endüstriyel uygulamaları özellikle enerji sektöründe başarılı olunca ister istemez sıra kömür kırıcılarının (coal pulverizer) modellenmesine gelmiştir. Buhar kazanlarının (boiler) veya jeneratörlerinin (steam generater), hava ile karıştırılmış mikron seviyesinde öğütülmüş kömür parçacıklarını yakıt olarak hazırlayan kömür kırıcılarının modellemesi, CFD’nin çok fazlı(multiphase) modelleme uygulamalarındandır. Bu tür endüstriyel ekipmanlarda ölçüm yapmak zor ve pahalı olduğu için, CFD uygulamaları, tasarım ve optimizasyon amaçlı projelerde önem kazanmaktadır. 

- MPB&T: Bu çalışma ile ilgili ülkemizde neler yapılabilir ne gibi adımlar atılmalı?

- Dr. Nuray Kayakol: Enerji sektöründe kullanılan kırıcılar veya pulverize kömür hazırlayıcıları, diğer sanayi sektöründe kullanılan kömürün sadece öğütülmesini sağlayan kırıcılardan (crusher) farklıdır. Öğütülmüş kömür parçacıklarının belli bir boyut aralığında (size distribution) ve ortalamasının da 90 mikron olması istenir. Babcock ve Alstom, bilinen üretici firmalar arasındadır. Alstom, ülkemizdeki termik santrallerin yenilenmesini üstelenen firmalardan birisidir. Ülkemizde, bu tür ekipmanların CFD modellemelerini, fırsat verildiğinde üniversitelerimizde başarı ile yapacak araştırma mühendislerinin bulunduğuna inaniyorum. Pulverize kömür hazırlayıcılarınin modelleme calışmaları, gizlilik sebebiyle genellikle şirketlerin kendi bünyesinde yapılır ve uluslararası dergilerde bu konuda yayın az bulunur. CFD modellemesi FLUENT gibi ticari software ile yapılabilir ancak birebir geometrisi mühendislik çizimleri kullanılarak yapılmalıdir. Alman enerji sektörü icin Babcock’un (MPS coal Pulverizer) kömür öğütücüsünü modelledim. Türk enerji sektörü de buna ihtiyaç duyuyordur diyerek MPB&T aracılığı ile yaptiğim calişmaları paylaşmak istedim.

- MPB&T: Umarım Türk firmaları da bu önemli konuya ilgi duyacak ve yeni atılımlar gerçekleşecektir.

- Dr. Nuray Kayakol:  Türkiye, artık Kyoto protokolunu imzalamış bir ülkedir. Fabrikaların baca gazlarindaki NOx gaz emisyonlarının belli limitlerin altına çekilmesi söz konusudur. Türkiye’deki Linyit kömür yataklarından dolayı, özellikle kömürden enerji üretilirken doğanin korunmasi önem kazanmaktadır. Elektrik üretiminde kullanılan buhar kazanlarında (boiler) veya jeneratörlerinde (steam generater) NOx gaz emisyonlarının azaltılmasının en etkin yöntemi, pulverize kömür kırıcılarının optimize edilerek uygun parçacık dağılımına sahip kömür/hava karışımlarının sağlanıp yakılabilmesidir. Kömür yakan termik santrallerde, buhar kazanlarında oluşan yanma problemleri, sorunu başlatan pulverize kömür kırıcılarındaki olumsuzluklar, CFD modelleme çalışmaları ile analiz edilebilir. Türkiye’deki Ar-Ge calışmalarının, özellikle devletin yaptığı yeni teşvikler sayesinde hız kazanacağına inaniyorum. Üniversitelerimizin de endustriyel modelleme calışmaları yapabilecek CFD mühendislerinin yetiştirilmesine öncelik vermesi gerekmektedir.

- MPB&T: Üniversitelerimizin hangi bölümleri bu konuda çalişabilir?

- Dr. Nuray Kayakol:  Pulverize kömür kırıcılarının modellenmesi üzerine Makina (veya kimya) ve maden mühendislikleri birlikte çalişabilir. Makina veya Kimya mühendisleri kömür/hava karışımlarının modellemesinde kullanılan denklemlerin nümerik çözümlerini yapabilirler. Hem hava jetlerinin hem de siklon (cyclone) etkisi ile ile parçacık seperasyonu modelendiğinden makinacılar için ilginç bir çalışmadır. Maden mühendisleri ise katı parçalarının kırılması modelini (crushing model) hazırlayabilir. Bu model, daha sonra CFD’nin bir alt modeli olarak kullanılabilir. Bir silindirik tabla üzerinde dönen üç büyük tekerleğin üzerinden geçerek kırdığı kömürlerin boyut dagilimini hesaplayabilen bir kırılma modeli gelistirmek istiyorum. Bu konuda çalışmak isteyen araştırma mühendisleri ile tanışmak isterim.

- MPB&T: Pulverize kömür kırıcılarını ülkemizde üreten firma var mı? Onlar CFD modellemelerinden nasıl faydalanabilir?

- Dr. Nuray Kayakol:  Bu ekipmanları, Avrupa’nin dışında, çok sayıda Çin firmalarının ürettiğini biliyorum. Ama Türk firmalari da vardır diye düşünüyorum. Uluslararası faliyetlerinin kısıtlı olmasından olsa gerek internetteki tanıtımlarına Çinliler kadar özen göstermiyorlar sanırım. Pulverize kömür kırıcılarının tasarımı, kömür parçacıklarının boyutlarına bağlı olarak hava içindeki değişken davranışlarından dolayı geliştirilmeye açık bir durumdadır. Farklı tasarımların patent çalışmaları sırasındaki öngörülen performans değerlendirmeleri, CFD modelleme calışmaları ile yapılabilir.   

- MPB&T: Pulverize kömür kırıcılarını anlatabilirmisiniz?
- Dr. Nuray Kayakol:  Pulverize kömür kırıcısının temel prensipleri aşağıdaki Şekil 1’ de gösterilmektedir. Ham kömür, pulvarizörün kömür borusu ile üstten beslenir. Yerçekiminin etkisi ile kırma tablasına düşen iri kömür parçaları, öğütme silindirleri arasında pulverize olurlar. Mikron boyutunda küçülmüş parçaları, aşağıda yandan verilen hava akışı ile üstte bulunan hava ayrıştırıcına taşınır. Burada parçacıklar, ağırlıklarına göre, oluşturulan hava girdapları ile sınıflandırılırlar. Büyük parçacıklar yeniden kırılmak uzere kırılma masasına (grinding table) geri gönderilir. Istenilen boyutta olan parçacıklar hava ile birlikte üstten kömür boruları ile yanma yakıtı olarak buhar kazanlarına gönderilir. Şekil 2’ de modelleme çalışmalarından örnekler verilmiştir. Bu konuda yaptığım çalışmaları çok yakında uluslararası dergilerden bir makalede yayınlayacağım.

- MPB&T: Sayın Kayakol çalışmalarınızda başarılar diliyor, bu önemli konunun Türkiye’ de ilgi duyulmasını başlatarak enerji ve cevher hazırlama alanında önemli açılımlar sağlamasıyla ülke ekonomisine katkılar getirmesini temenni ediyoruz. Bize vakit ayırdığınız için teşekkür ediyoruz.

- Dr. Nuray Kayakol:  Ben teşekkür ederim. Yararlı bir site kurmuşşunuz. Umarım diğer araştırmacılar da benim gibi faydalanır. 

Şekil 1. Pulverize kömür kırıcısı (http://www.babcockpower.com/pdf/rpi-06.pdf)

                                     

Şekil 2 (b). Pulverize kömür kırıcısında 45 mikronluk kömür parçalarının hacim fraksiyon dağılımı. 

Şekil 2 (c). Pulverize kömür kırıcısında 45 mikronluk kömür parçalarının hacim fraksiyon dağılımı.