Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu

Başakçılardan Kabakcı, Sibel; Genç Çelikçi, Gizem

Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu

Sibel BAŞAKÇILARDAN KABAKCI, (Yalova Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği, 77200 Yalova, Türkiye)

Gizem GENÇ ÇELİKÇİ (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06570 Ankara, Türkiye)

Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi

6 2

Yıl: 2019 Cilt: 8 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 604 - 616 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 25-11-2020

Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu

Öz:

Çalışma, atıktan türetilmiş yakıtın (ATY) yapısındaki kül oluşturan elementlerin su ve farklı konsantrasyonlardaasit çözeltileri ile özütlenerek yakıtın modifiye edilmesini ve bu demineralizasyon işleminin yakıtın temelözelliklerine (elementel analiz, ısıl değer, piroliz ve yanma karakteristikleri) etkisinin incelenmesini içermektedir.Su, HCl (%2, %5 ve %10) ve HNO3 (%2, %5 ve %10) çözeltileri ile yapılan özütlemelerden sonra kurutulanATY'ların yakıt özelliklerine bakıldığında, özütlemenin, yakıt özelliklerinden kül içeriğini, elementel bileşimini,piroliz kademelerini, tutuşma sıcaklığı ve tükenme sıcaklığını etkilediği görülmüştür. Özütleme işleminingerçekleştiği karıştırma süresinin etkin bir parametre olmadığı belirlenmiştir. Fakat özütlemenin su, HCl ya daHNO3 çözeltileri ile gerçekleştirilmesinin ve özellikle asit konsantrasyonunun yakıtın özelliklerinde etkin birparametre olduğu gözlemlenmiştir. Özütleme işleminde kullanılan asit çözeltisinin türüne ve konsantrasyonunabağlı olarak kül içeriğinin %34’ten %14’e kadar indiği (%5 HCl çözeltisi); ısıl değerin %13 oranında arttığı (%5ve %10 HCl çözeltisi); karbon yüzdesinin ise %38 oranında arttığı (%10 HCl çözeltisi) gözlemlenmiştir. Asitçözeltileriyle yapılan özütleme sonrası ATY'ların pirolizinin iki adımda gerçekleştiği, tutuşma sıcaklıklarının 4-24°C ötelendiği, tükenme sıcaklığının ise 32-140°C azaldığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelime:

Konular: Kimya, Uygulamalı Enerji ve Yakıtlar Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Demineralization of Refuse-Derived Fuel

Öz:

The study involves the modification of Refuse-Derived Fuel (RDF) by leaching the ash-forming elements in the structure of fuel with water and different concentrations of acid solutions and investigation of the effect of this demineralization on the basic properties (elemental analysis, heating value, pyrolysis and combustion characteristics) of the fuel. As the fuel properties of RDF, which was leached with water, HCl (2%, 5% and 10%) and HNO3 (2%, 5% and 10%) examined, it was seen that leaching affected fuel properties including ash content, elementary composition, pyrolysis steps, ignition temperature and burnout temperature. It was determined that the mixing period during which the leaching was carried out was not an effective parameter. However, it was observed that leaching either with water, HCl or HNO3 solution and especially the acid concentration was an effective parameter in the properties of fuel. Depending on the type and concentration of the acid solution used in the leaching process, it was observed that the ash content decreased from 34% to 14% (5% HCl solution); heating value increased by 13% (5% and 10% HCl solution); carbon content increased by 38% (10% HCl solution). After leaching with acid solutions, it was determined that the pyrolysis of RDF carried out in two steps, the ignition temperatures were shifted by 4-24°C, and the burnout temperatures decreased by 32-140°C.

Anahtar Kelime:

Konular: Kimya, Uygulamalı Enerji ve Yakıtlar Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Garg A., Smith R., Longhurst P.J., Pollard S.J.T., Simms N., Hill, D. 2007. Comparative Evaluation of SRF and RDF Co-combustion with Coal in a Fluidized Bed Combustor. Proceedings of the Eleventh International Waste Management and Landfill Symposium, paper 411, 1-5 October, Cagliari, Italy.
[2] Porteous A., 2005. Why Energy from Waste Incineration is an Essential Component of Environmentally Responsible Waste Management. Waste Management, 25: 451-459.
[3] Fodor Z., Klemes J.J. 2012. Waste as Alternative Fuel-Minimising Emissions and Effluents by Advanced Design. Process Safety and Environmental Protection, 90: 263-284.
[4] Lombardi L., Carnevale E., Corti A. 2015. A Review of Technologies and Performances of Thermal Treatment Systems for Energy Recovery From Waste. Waste Management, 37: 26-44.
[5] Usón A.A., López-Sabirón A.M., Ferreira G., Sastresa E.L. 2013. Uses of Alternative Fuels and Raw Materials in the Cement industry as Sustainable Waste Management Options. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 23: 242-260.
[6] Rocca S., Zomeren A., Costa G., Dijkstra J.J., Comans R.N.J., Lombardi F. 2012. Characterisation of Major Component Leaching and Buffering Capacity of RDF Incineration and Gasification Bottom Ash in Relation to Reuse or Disposal Scenarios. Waste Management, 32: 759-768.
[7] Vekemans O., Chaouki J. 2016. Municipal Solid Waste Cofiring in Coal Power Plants: Combustion Performance. Developments in Combustion Technology. Chapter 5, INTECH Publishing, 117-142.
[8] Chang N., Chang Y., Chen W.C. 1997. Evaluation of Heat Value and Its Prediction for RefuseDerived Fuel. The Science of the Total Environment, 197: 139-148.
[9] Velis C., Wagland S., Longhurst P., Robson B., Sinfield K., Wise S., Pollard S. 2012. Solid Recovered Fuel: Influence of Waste Stream Composition and Processing on Chlorine Content and Fuel Quality. Environmental Science & Technology, 46: 1923-1931.
[10] Marsh R., Griffiths A.J., Williams K.P., Wilcox S.J. 2007. Physical and Thermal Properties of Extruded Refuse Derived Fuel. Fuel Processing Technology, 88: 701-706.
[11] Krüger B., Mrotzek A., Wirtz S. 2014. Separation of Harmful Impurities from Refuse Derived Fuels (RDF) by a Fluidized Bed. Waste Management, 34: 390-401.
[12] Ollila H.J., Moilanen A., Tiainen M.S., Laitinen R.S. 2006. SEM-EDS Characterization of Inorganic Material in Refuse-Derived Fuels. Fuel, 85: 2586–2592.
[13] Davidsson K.O., Korsgren J.G., Petterson J.B.C., Jaglid U. 2002. The Effects of Fuel Washing Techniques on Alkali Release from Biomass. Fuel, 81: 137-142.
[14] Baernthaler G., Zischka M., Haraldsson C., Obernberger, I. 2006. Determination of Major and Minor Ash-forming Elements in Solid. Biofuels, Biomass and Bioenergy, 30: 983-997.
[15] Deng L., Zhang T., Che D. 2013. Effect of Water Washing on Fuel Properties, Pyrolysis and Combustion Characteristics and Ash Fusibility of Biomass. Fuel Processing Technology, 106: 712-720.
[16] Jensen P.A., Frandsen F.J., Hansen J., Dam-Johansen K., Henriksen N., Horlyck S. 2004. SEM Investigation of Superheater Deposits from Biomass-Fired Boilers. Energy & Fuels, 18: 378-384.
[17] J enkins B.M., Bakker R.R., Wei J.B. 1996. On the Properties of Washed Straw. Biomass and Bioenergy, 10 (4): 177-200.
[18] Hsisheng T., Chou W.Y. 1998. Thermogravimetric Studies on the Kinetics of Rice Hull Pyrolysis and the Influence of Water Treatment. Industrial & Engineering Chemistry Research, 37: 3806- 3811.
[19] Raveendran K., Ganesh A., Khilar K.C. 1995. Influence of Mineral Matter on Biomass Pyrolysis Characteristics. Fuel, 74: 1812-1822.
[20] Blasi C.D., Branca C., D'Errico G. 2000. Degradation Characteristics of Straw and Washed Straw. Thermochimica Acta, 364: 133-142.
[21] Lv D., Xu M., Liu X., Zhan Z., Li Z., Yao H. 2010. Effect of Cellulose, Lignin, Alkali and Alkaline Earth Metallic Species on Biomass Pyrolysis and Gasification. Fuel Processing Technology, 91: 903-909.
[22] Fang X., Jia L. 2012. Experimental Study on Ash Fusion Characteristics of Biomass. Bioresource Technology, 104: 769-774.
[23] Caputo A.C., Pelagagge P.M., 2002. RDF Production Plants: I Design and Costs. Applied Thermal Engineering, 22: 423-437.
[24] Bessi C., Lombardi L., Meoni R., Canovai A., Corti A. 2016. Solid Recovered Fuel: An Experiment on Classification and Potential Aapplications. Waste Management, 47: 184-194.
[25] Efika, E.C., Onwudili, J. A., Williams, P.T., 2015. Products from the high temperature pyrolysis of rdf at slow and rapid heating rates. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 112: 14-22.
[26] Miskolczi, N., Borsodi, N., Buyong, F., Angyal, A., Williams, P.T., 2011. Production of Pyrolytic Oils by Catalytic Pyrolysis of Malaysian Refuse-Derived Fuels in Continuously Stirred Batch Reactor. Fuel Processing Technology, 92: 925-932.
[27] Wagland, S.T., Kilgallon, P., Coveney, R., Garg, A., Smith, R., Longhurst, P.J., Pollard, S.J.T., Simms, N., 2011. Comparison of Coal/Solid Recovered Fuel (SRF) with Coal/Refuse Derived Fuel (RDF) in a Fluidised Bed Reactor. Waste Management, 31: 1176-1183.
[28] Manya, J.J., Garcia-Ceballos, F., Azuara, M., Latorre, N., Royo, C., 2015. Pyrolysis and Char Reactivity of a Poor-Quality Refuse-Derived Fuel (RDF) from Municipal Solid Waste. Fuel Processing Technology, 140: 276-284.
[29] Montane, D., Abello, S., Farriol, X., Berrueco, C., 2013. Volatilization Characteristics of Solid Recovered Fuels (SRFs). Fuel Processing Technology, 113: 90-96.
[30] Shi L., Yu S., Wang F., Wang J. 2012. Pyrolytic Characteristics of Rice Straw and Its Constituents Catalyzed by Internal Alkali and Alkali Earth Metals. Fuel, 96: 586-594.
[31] Yang H., Yan R., Chen H., Lee D.H., Zheng C. 2007. Characteristics of Hemicellulose, Cellulose and Lignin Pyrolysis. Fuel, 86: 1781-1788.
[32] McKendry P. 2002. Energy Production from Biomass (Part 1): Overview of Biomass. Bioresource Technology, 83: 37-46.
[33] Rao T.R., Sharma A. 1998. Pyrolysis Rates of Biomass Materials. Energy, 23: 973-8.
[34] Grammelis P., Basinas P., Malliopoulou A., Sakellaropoulos G. 2009. Pyrolysis Kinetics and Combustion Characteristics of Waste Recovered Fuels. Fuel, 88: 195–205.
[35] Skreiberg A., Skreiberg Ø., Sandquist J,. Sorum L. 2011. TGA and Macro-TGA Characterisation of Biomass Fuels and Fuel Mixtures. Fuel, 90: 2182-2197.
[36] Lai Z., Tang X., Ma Y., Lin H. 2012. Thermogravimetric Analysis of the Thermal Decomposition of MSW in N2, Co2 and CO2/N2 Atmospheres. Fuel Processing Technology, 102: 18-23.
[37] Li X.G., Lv Y., Ma BG., Jian S.W., Tan H.B. 2011. Thermogravimetric Investigation on CoCombustion Characteristics of Tobacco Residue and High-Ash Anthracite Coal. Bioresource Technology, 102: 9783-9787.
[38] Idris S.S., Rahman N.A., Ismail K. 2012. Combustion Characteristics of Malaysian Oil Palm Biomass, Sub-Bituminuous Coal and Their Respective Blends via Thermogravimetric Analysis (TGA). Bioresource Technology, 123: 581-591.
[39] Jayaraman K., Gökalp I. 2015. Pyrolysis, Combustion and Gasification Characteristics of Miscanthus and Sewage Sludge. Energy Conversion and Management, 89: 83-91.
[40] Qin K., Thunman H. 2015. Diversity of Chemical Composition and Combustion Reactivity of Various Biomass Fuels. Fuel, 147: 161-169.
[41] Haykırı-Açma H. 2003. Combustion Characteristic of Different Biomass Materials. Energy Conversion and Management, 44: 155-162.

APA	Başakçılardan Kabakcı S, Genç Çelikçi G (2019). Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. , 604 - 616.
Chicago	Başakçılardan Kabakcı Sibel,Genç Çelikçi Gizem Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. (2019): 604 - 616.
MLA	Başakçılardan Kabakcı Sibel,Genç Çelikçi Gizem Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. , 2019, ss.604 - 616.
AMA	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. . 2019; 604 - 616.
Vancouver	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. . 2019; 604 - 616.
IEEE	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G "Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu." , ss.604 - 616, 2019.
ISNAD	Başakçılardan Kabakcı, Sibel - Genç Çelikçi, Gizem. "Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu". (2019), 604-616.

APA	Başakçılardan Kabakcı S, Genç Çelikçi G (2019). Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 604 - 616.
Chicago	Başakçılardan Kabakcı Sibel,Genç Çelikçi Gizem Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 8, no.2 (2019): 604 - 616.
MLA	Başakçılardan Kabakcı Sibel,Genç Çelikçi Gizem Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.8, no.2, 2019, ss.604 - 616.
AMA	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019; 8(2): 604 - 616.
Vancouver	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2019; 8(2): 604 - 616.
IEEE	Başakçılardan Kabakcı S,Genç Çelikçi G "Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu." Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8, ss.604 - 616, 2019.
ISNAD	Başakçılardan Kabakcı, Sibel - Genç Çelikçi, Gizem. "Atıktan Türetilmiş Yakıtın Demineralizasyonu". Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 8/2 (2019), 604-616.