Bir Torefikasyon Reaktörünün Geliştirilmesi ve Kızıl Meşe “Quercus Rubra” Kullanılarak Farklı Torefikasyon Sıcaklıklarında Elde Edilen Biyokömür Yakıt Özelliklerinin Saptanması

Development of a Torrefaction Reactor and Determination of Biocoal Fuel Properties Obtained at Different Torrefaction Temperatures using Red Oak “Quercus Rubra”

Özet

Bu araştırmada, geleneksel üretime kıyasla daha kaliteli, hızlı vekontrollü koşullarda biyokömür elde etmek amacıyla bir torefikasyonreaktörünün imalatı ve en uygun torefikasyon sıcaklığınınbelirlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen örneklerin yakıt özellikleriklasik yöntemlerle (torluk oluşturma ve ticari fırın metodu) eldeedilen biyokömür örneklerinin yakıt özellikleri ile karşılaştırılmıştır.Bu amaçla, biyokömür elde etmek için geliştirilmiş reaktörkullanılarak 5 farklı sıcaklıkta (220, 245, 260, 280, 300 °C) kızıl meşe“Quercus Rubra” örnekleri torefiye edilmiş ve elde edilen örneklerinkısa analizleri yapılarak ısıl değerleri ölçülmüştür. Elde edilensonuçlar klasik yöntemlerle elde edilmiş olan ve piyasada satılanticari ürünler ile karşılaştırılmıştır. Analizler sonucu torefiye edilmişürünlerde en yüksek ısıl değer, 7135 cal g-1 ile 300 °C’de elde edilmişörnekte saptanırken, en düşük ısıl değer ise 220 °C’ de elde edilmişolan örnekte 5421.33 cal g-1 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, 300 °C’deelde edilen altı numaralı numune sahip olduğu nem ve kül oranı ileticari anlamda satışı yapılan piyasa ürününü geride bırakmıştır.Numunelerde uçucu madde oranları %70-%80 aralığında, sabitkarbon oranları ise %20-%25 aralığında saptanmıştır. Uygulamasıcaklığı arttıkça ısıl değerin arttığı, nem ve kül oranının düştüğüsaptanmıştır. Nem, kül ve uçucu madde miktarları açısındanreaktörden elde edilen örneklerin, geleneksel yöntemlerle elde edilenörneklere kıyasla daha iyi özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. 300°C' de elde edilmiş olan biyokömür örneklerinin ortalama ısıl değeri(7135 cal g-1) ticari fırından elde edilen biyokömürlerin ısıl değerinden(6003 cal g-1) oldukça yüksek bulunurken, klasik torluk oluşturmayöntemiyle elde edilen örneklerinkine de oldukça yakın olduğusaptanmıştır.

Abstract

In this research, it was aimed to manufacture a torrefaction reactor and determine the optimum torrefaction temperature to obtain biocoal with better quality under faster and controlled conditions compared to traditional production methods (construction wood piles and commercial kiln method). For this purpose, red oak “Quercus Rubra” samples were torrefied at 5 different temperatures (220, 245, 260, 280, 300 °C) using the reactor, proximate analyses of the obtained samples were made and the heat values were measured. According to the results, sample with highest heating value, which was obtained from torrefication system, was the sample having a value of 7135 cal g-1 obtained at 300 ℃ whereas the product obtained at 220 ℃ having the least value of 5421.33 cal g-1. Also, the sixth sample obtained at 300 ℃ was found better in respect of its ash and moisture ratios compare to commercially sold ones. Volatile substance ratios and fixed carbon ratios in the samples were determined between %70-%80 and 20%-25%; respectively. Calorific value increased and the ratio of moisture and ash amount decreased with increasing of temperature. In terms of moisture, ash and volatile matter; the samples obtained from the reactor were determined to have better properties compared to the samples obtained using conventional methods. The heating value (7135 cal g-1) of biocoal obtained at 300 °C were found significantly higher than the heating value (6003 cal g-1) obtained from commercial furnaces while it is rather close to heating value of sample obtained by traditional earth mound creating method.