Kömür Kalori Analizi

Kömür Nedir?

 

Kömür, endüstride yüzlerce yıldır kullanılan enerji kaynakları grubunda fosil yakıtlar içerisinde yer alan ve ekonomik değer taşıyan tortul bir kayaçtır. Kömür çoğunlukla karbondan oluşmakla beraber içeriğinde değişen miktarlarda farklı elementler (başlıca hidrojen, kükürt, oksijen ve nitrojen) barındırmaktadır. Serbest veya bileşik karbon içeren kömür, dünya üzerinde yaygın bulunması, taşıma kolaylığı, depolama imkanlarının rahatlığı, kullanım güvenilirliği, diğer fosil yakıtlara göre düşük maliyeti ve benzeri özellikleri sayesinde en çok tercih edilen enerji kaynaklarındandır.

kömür nedir.png

Kömüre Yapılan Analizler Nelerdir?

 

Kömürün kullanıldığı alanlarda belirli kalite standartlarının sağlanması gerekmektedir. Aynı zamanda bazı uygulamalar için kömürün fiziksel özelliklerinin de analiz edilmesi gerekebilir. Kömür, genellikle kullanılmadan önce belirli testlerden geçirilir. Kömüre uygulanan testler ve uygulamalar, uluslararası standart organizasyonları (örneğin ASTM, ISO, DIN) tarafından belirlenmektedir.

 

Kömüre yapılan başlıca analiz ve testler şunlardır:

 

  • Kül Ergime Analizi: Endüstriyel bir fırın veya kazanda ısıtıldığında kömür külünün nasıl davranacağını belirler.

  • Kül Miktarı Analizi: Bir kömür numunesindeki yanmaz malzeme miktarını belirler.

  • Isıl Değer Analizi: Kömürün kalorifik değerini yani ısıl değerini ölçerek kömürün kalitesini belirler. Kömür analiz cihazları olarak da bilinen bomba kalorimetre kullanılarak ölçülür.

  • Sabit Karbon Analizi: Yanmadan sonra bir kömür numunesinde kalan uçucu olmayan karbon miktarını belirler.

  • Yüzdürme-Batırma Testi: Bağlı kaya ve minerallerden ayrılabilen bağıl kömür miktarını belirler.

  • Hardgrove Öğütülebilirlik İndeksi: Kömürün ne kadar kolay ezilebileceğini belirler

  • X-Ray floresansıyla ana ve küçük elementlerin analizi: Kömür ve kömür külünün ögesel bileşimini belirler.

  • Petrografik Analiz: Kömürün mikroskobik bileşenlerini inceler.

  • Proksimate Analiz: Kömürdeki nem, uçucu madde, kül verimi ve sabit (bağıl) karbon içeriğini belirler.

  • Kükürt Formları: Kömürdeki farklı kükürt türlerini belirler.

  • Eser Element Analizi: Kömür ve kömür külünün ögesel bileşimini belirler.

  • Ultimate Analiz: Kömür numunesindeki ana elementlerin miktarını yani karbon, hidrojen, azot, kükürt ve oksijen miktarını belirler.

Kömür Rankı Nedir?

 

Kömür rankı kömürlerin kömürleşme derecesine göre sıralanmasına verilen isimdir. En düşük kömür rankına sahip olan kömür türüne turba adı verilir. En yüksek kömür rankına sahip olan kömür türü ise antrasitlerdir. Tam olarak kömür rankı şöyledir:

 

  • Turba

  • Linyit

  • Alt Bitümlü Kömür

  • Taşkömürü

  • Antrasit

 

Kömürün Isıl Değeri Nasıl Ölçülür?

 

Kömür gibi yanıcı maddelerin ısıl değeri bomba kalorimetre kullanılarak ölçülebilir. Bomba kalorimetre katı ve sıvı yanıcı maddelerin kalorifik değer analizinin yapılması için kullanılan bir laboratuvar cihazıdır. Kömürün ısıl değeri yandığı zaman vereceği enerjiyi gösterir. Kömürün kalitesini ölçmek için ısıl değerinin belirlenmesi gerekmektedir. Bir kömürün ısıl değeri kömürün içerdiği oksijen ve karbon haricinde hidrojen miktarı, kül, nem, uçucu miktarı gibi birçok parametreden de etkilenmektedir.

 

Kömürün ısıl değerinin ölçülmesi için belirli bir miktar kömür numunesi bomba kalorimetrenin analiz haznesine yerleştirilir. Numunenin bulunduğu analiz haznesinin etrafı su ile dolu bir analiz bölmesi ile çevrilidir. Analiz bölmesinin içerisindeki kömür numunesinin yakılmasıyla analiz haznesinde ısı ortaya çıkar ve hazneyi çevreleyen su ısınır. Suyun başlangıç sıcaklığı ile yanma sonucu ortaya çıkan ısı ile suyun ısındıktan sonraki sıcaklığı arasındaki farkın ölçülmesi ve yapılan hesaplamalar  ile kömürün ısıl değeri belirlenir. Bu ısıl değer kömürün üst (brüt) ısıl değeridir.

 

Üst (Brüt) Isıl Değer Nedir?

 

Kömür numunesinin bomba kalorimetre ile tam yanması sonucu açığa çıkan enerji değeridir. Üst ısıl değer hesaplanırken, analiz esnasında yanma işlemi gerçekleşirken açığa çıkan nitrik asit, sülfür miktarı, ateşleme teli enerjisi ve katalizör enerjisi ile ilgili doğrulama hesaplaması yapılmalıdır. Kömür içinde bulunan diğer elementlerin etkisi brüt ısıl değer hesaplamasında dikkate alınmaz. Dolayısıyla, brüt veya üst ısıl değer (HCV: higher calorific value), bir yakıtın tam yakıldığında ortaya çıkan ısıl değeridir. Diğer parametrelerin etkisi hesaplanmadığı için üst ısıl değer alt ısıl değerden her zaman daha yüksektir. Bomba kalorimetre ile ölçülen kalorifik değer üst ısıl değerdir.

 

Alt (Net) Isıl Değer Nedir?

 

Kömür numunesinin tam yanması sonucu içeriğinde bulunan suyun tamamen buhar haline geldiğindeki enerji değeridir. Kömür üst ısıl değerinden, alt ısıl değeri hesaplanırken toplam nem, hidrojen, oksijen ve azot kütle oranının bilinmesi gereklidir. Kömür içeriğindeki bu oranlar farklı cihazlar kullanılarak analiz edilir ve bomba kalorimetre ile yakma işlemi yapıldıktan sonra hesaplamaya dahil edilir.

 

Kömür Numunelerinde Üst ve Alt Isıl Değer

 

Kömürün ısıl değeri hesaplanırken kömür numunesinin hangi bazda olduğu önemlidir. Bu nedenle bomba kalorimetre ile ısıl değer analizi yapılırken kömür numunesinin hangi bazda olduğu bilinmelidir ve uygun hesaplama yapılmalıdır. Kömür numunelerinde doğru üst ve alt ısıl değer hesaplamaları için “Kömür Numunesi Üst ve Alt Kalori Değeri Hesaplanması Aplikasyon Notu” nu inceleyebilirsiniz.

Kömür Isıl Değeri Hangi Cihaz ile Ölçülür?

 

Kömür ısıl değeri bomba kalorimetre cihazı ile ölçülür. Bomba kalorimetre veya izoperibol kalorimetre, numunelerin ısıl değerini belirlemek için kullanılan bir kalorimetre çeşididir. Kömür numunesinin ısıl değeri kalorimetre bombası ile kolayca hesaplanabilir. Bomba kalorimetresi kullanarak bir kömür numunesinin üst ısıl değeri hesaplanabilir. Bomba kalorimetre ile alakalı detaylı bilgi almak için izoperibol kalorimetre sayfamızı ziyaret edebilirsiniz. Aynı zamanda bomba kalorimetre ile kömür kalori analizi hakkında detaylı bilgi almak için bize ulaşabilirsiniz!

                  IC210 İzoperibol Kalorimetre ile kömür ısıl değer analizi yapabilirsiniz!

Calorimeter_IC210.jpg