KÖMÜR NEDİR?

        Kömür, yanabilen organik bir kayadır. Başlıca karbon, hidrojen ve oksijen gibi elementlerin bileşiminden oluşmuş olup, diğer kaya tabakalarının arasında damar haline uzunca bir süre (milyonlarca yıl) ısı, basınç ve mikrobiyolojik etkilerin sonucunda meydana gelmiştir.

Diğer içerikleri ise kül teşkil eden inorganik bileşikler ve mineral maddelerdir.

Kömürler yakıt hammaddesi oldukları gibi, değişik amaçlarda (kok yapımı, kimyasal madde üretimi gibi alanlarda) da kullanılırlar.

Kömürün Kalitesi ve İçerdiği Safsızlıklar

Kömür kalitesi, kömürün davranışını ve kullanımını etkileyen özelliklerini ve karakteristiklerini ifade etmekte kullanılan bir terimdir.

Bu karakteristikleri bilmek, bu gerekli enerji kaynağını daha etkili, daha verimli ve daha az istenmeyen çevresel etkiyle kullanabilmemize olanak verir.

Kömür alınırken genellikle kalorifik değeri baz alınır; ancak öğütülebilirlik, kül içeriği, aşınma ve kirlilik kontrolü gibi diğer önemli parametreler göz ardı edilir. Bu parametreler de kömür kullanımının maliyetini önemli ölçüde etkiler.

Kül, nem, kükürt gibi safsızlıklar, kalorifik değer, öğütülebilirlik, tane boyutu gibi parametreler kömürün kalitesini belirleyen önemli özelliklerdir.

Kömür Kalorisi

ÜST ISIL DEĞER:(Kalori Değeri) 
Birim miktarda kömür numunesinin tam yakılması sonucu açığa çıkan ısının Kcal/Kg. olarak ifadesidir
ALT ISIL DEĞER:(Kalori Değeri)
Birim miktarda kömür numunesinin tam yakılması sonucu açığa çıkan Üst ısıl değerinden kömürün rutubeti ile kömürdeki Hidrojenin yanması sonucu oluşan suyun kondenzasyon ısıları toplamının çıkarılması ile hesaplanan ısının Kcal/Kg. olarak ifadesidir.

Kömürün İçerdiği Safsızlıklar

Kömürün içerdiği ve gerek kullanım gerekse kömür yıkamada önem taşıyan safsızlıklar üç grupta toplanmaktadır: Nem, Kül, Kükürt.

Nem

Kömür, yerindeyken, kuru ve yağlı gözükmesine karşın, su ile doygundur. Bu nem varlığı, yatak nemi olarak adlandırılır. Nem, kömürün yüzeyinde olduğu gibi, kömür içindeki çatlak ve gözeneklerde de bulunabilir. Taşkömürleri, orijinal bazda, genellikle %10'un altında nem içerirken; linyitler, kalitesine bağlı olarak %55'lere kadar ulaşan oranlarda nem içerebilirler.

Kül

Bütün kömürler organik olmayan maddeler içerirler. Kömürün yanmasından sonra, yanmayan maddelerden oluşan artığa kül denir. Külün büyük bir kısmı kimyasal bileşim olarak silisyum, alüminyum ve demir oksitlerinden ibarettir.

Kömürlerde iki türlü kül bulunur: Bünye külü ve harici kül (istihsal külü – üretim külü). Bünye külü, kömürü oluşturan bitkilerden gelen inorganik maddelerdir ve kömürdeki toplam külün % 2-3' ünü oluştururlar.

Harici kül ise, kömürü oluşturan bitkilerin dışında kömüre karışan yabancı maddelerdir.

Bu maddeler, kömüre, kömürleşme esnasında karışabileceği gibi, kömürleşmeden sonra da kömür damarları içindeki çatlak ve kırıklar boyunca girebilir.

Bu yabancı maddeler kil, şist, kumtaşı, kireçtaşı ve benzerleri olabilir.

Bunlar, kömür içinde mikroskopik parçalar halinde bulunabileceği gibi, damarlar ve/veya tabakalar halinde de bulunabilir.

Yabancı maddeler, tüvenan kömüre, üretim esnasında tavan ve taban yantaşlarından da karışabilir.

Bunların hepsi harici külü oluştururlar. Bünye külü, kömürden, yıkama yöntemleriyle uzaklaştırılamazken, harici kül, kömür yıkama yöntemleriyle belli bir oranda azaltılabilir.

Kükürt

Bütün kömürler az miktarda da olsa, kükürt içerirler. Kömürlerde bulunan kükürt üç formda olabilir: Organik, inorganik ve sülfat kükürtü. Bunlara ek olarak bazı kömürlerde elementer kükürtle karşılaşılmıştır.

Organik kükürt, kömürün organik materyalinin bir parçasıdır. Bu nedenle, kömürden fiziksel yöntemlerle uzaklaştırılması mümkün değildir.

Sülfat kükürtü, kömürde toplam kükürtün çok az bir kısmını oluşturur. Jips (CaSO4) halinde bulunduğu gibi, kömürün hava ile uzun süre teması sonucu FeSO4 olarak da bulunabilir.

Piritik kükürt ise, pirit ve markasit minerallerine bağlı olarak bulunur. Kömür içerisinde bantlar , damarlar, mercekler, küresel tanecikler halinde türlü şekil ve biçimlerde dağılabilirler. İster gözle görülebilir (makroskobik), ister mikroskobik olsun piritik kükürt, kömürden serbestleştiği taktirde flotasyon veya diğer zenginleştirme yöntemleriyle kömürden temizlenebilir.

Kullanım Yerleri Bazında Ürünler (8.BYKP,2001)

YIKANMIŞ KÖMÜR

Kömür Hazırlama, basitçe kömürü öğütüp yerçekimine göre ayırma ve termal kurutma gibi geniş aralıkta kömür proseslerini kapsar. Çoğu kömür prosesi, kömür kalitesini etkiler ve değiştirir.

Kömürün yıkanması, genellikle yüksek yoğunluklu kömür parçacıklarının (kayalar ve yüksek kül içerikli parçacıklar gibi...) su bazlı proseslerle kömürden uzaklaştırılmasını ifade eder.

Kömürler işlem gördükleri zenginleştirme yöntemlerine göre

aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır:

a. Tüvenan Kömür: Hiç bir zenginleştirme işlemine tabi tutulmaksızın, ocaktan üretildiği şekilde piyasaya arz edilen kömürdür.

b. Krible Kömür: Eleme işleminden geçirilerek boyutlandırılmış kömürdür.

c. Lave Kömür: Elenmiş ve yıkama işlemine tabi tutulmuş kömürdür.

Kömürlerin kimyasal özellikleri, üretildikleri ocaklara göre farklılaştığı

gibi, uygulanan zenginleştirme işlemlerine göre de farklılık

göstermektedir. Yıkanmış kömürlerin kalorifik değerleri, krible ve

tüvenan kömürden daha yüksek, kül ve kükürt içerikleri ise daha

düşüktür.

YIKANMIŞ KÖMÜRLERİN KARAKTERİSTİKLERİ

Daha az kül

Daha yüksek nem

Daha düşük tane boyutu

Daha homojen yapı

Daha az korozif

Daha düşük curuflaşma potansiyeli

Kalori değeri başına maliyeti daha yüksek

Daha verimli Termik Santral işletmesi

KÖMÜR İŞLEME

Kömür işleme, iki öğeyi ifade eder:

1) Kömürün tozu ve akışkanlığı

2) Kömürün miktarı

1. öğe, kömürü işleyenin tecrübesine, ekipman dizaynı ve şartlarına ve kömürün özelliklerine göre değişir. Bu özelliklerin ölçümleri görecelidir.

Kömürün tane büyüklüğü, işleme karakteristiklerini etkileyen ana parametredir. Daha küçük partiküllü kömür, genellikle daha fazla tozma eğilimine sahiptir.

Daha iyi kömür, daha fazla yüzey nemini tutma eğiliminden dolayı, daha çok yüzey alanına sahiptir!

Yüzey nemi azsa, kömür tozlu; çoksa yapışkan olur!

Kömürdeki kil içeriği, kömürün değişen nem seviyelerine karşı gösterdiği tepkiyi etkiler!

Yıkanmış kömürlerden kilin uzaklaştırılmaması, kömürün ıslak haldeyken yapışık olmasına sebep olabilir!

Yıkanmış kömürün %10-25 daha yüksek kalorifik değere sahip olduğu düşünülürse bu, % 10-25 oranında daha az kömürün işlenmesine karşılık gelir. Kömür miktarındaki büyük düşüş, buna ek olarak daha iyi tane boyutu ve daha yüksek nem sağlar!

Kömürün yıkanmasıyla birlikte artan ısı değeri, toplam kükürt emisyonunun azalmasını sağlar!

Güç santralleri, tonlarca yakıta değil; yakıttan elde edilen ısıya gereksinim duyar. Kömürü yıkamak, sadece külü azaltmakla kalmayıp kalorifik değeri de artırır.

Değirmen kapasitesi, kömürlerin Öğütülebilirlik İndeksinden(HGI), nem seviyesinden, kalori değerinden ve tane boyutundan etkilenir.

Kömürün yıkanması, HGI’yı büyük miktarda etkilememelidir!

Kalorifik değerdeki artış, saat başına öğütülen kömür tonu olarak ifade edilen değirmen kapasitesinde artışa karşılık gelir.

Yıkanmış kömürdeki nem artışı, değirmenin kurutma kabiliyetini etkileyebilir.

Kömürün yıkanması esnasında, özellikle silis gibi korozif bir kül içeriği uzaklaştırılmışsa değirmen verimi artacaktır.

Değirmen kapasitesi, kömürlerin Öğütülebilirlik İndeksinden(HGI), nem seviyesinden, kalori değerinden ve tane boyutundan etkilenir.

Kömürün yıkanması, HGI’yı büyük miktarda etkilememelidir!

Kalorifik değerdeki artış, saat başına öğütülen kömür tonu olarak ifade edilen değirmen kapasitesinde artışa karşılık gelir.

Yıkanmış kömürdeki nem artışı, değirmenin kurutma kabiliyetini etkileyebilir.

Kömürün yıkanması esnasında, özellikle silis gibi korozif bir kül içeriği uzaklaştırılmışsa değirmen verimi artacaktır.

KÜL KİMYASI VE CURUFLAŞMA

Kül, mineral oksitlerden oluşur.

Asit Oksitler

Silikon dioksit SiO2

Aluminyum oksit Al2O3

Titanyum dioksit TiO2

Bazik Oksitler

Demir oksit Fe2O3

Kalsiyum oksit CaO

Magnezyum oksit MgO

Potasyum oksit K2O

Sodyum oksit Na2O

Bazın Asite Oranı

Bazların toplamı/Asitlerin Toplamı (Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O)/

(SiO2+Al2O3+TiO2)

B/A oranı, ergime sıcaklığını etkiler!

Bu oran arttığında, ergime sıcaklığı düşer, curuflaşma artar!

Curuflaşma Indeksi:

Kuru Kükürt x B/A

Demir (Fe2O3 > %7)

Kuru yapışma sonucu, kazanda kül birikmesi meydana gelir!

Kuru yapışmayı kolaylaştıran alkaliler:

Na ve K

SONUÇ

Kömürün yıkanması, kömür maliyetinde artışa sebep olur; ancak santralin bütün maliyetleri göz önüne alındığında yıkanmış kömür KAZANÇ sağlar! Şöyle ki:

-Gereken kömür miktarı azalır

-Kömürün korozif etkisi azalır

-Değirmen kapasitesi artar

-Kül birikintisi azalır

-Partikül madde emisyonu azalır

-Kükürt emisyonu azalır

YIKANMIŞ KÖMÜR, TERMİK SANTRALLER İÇİN AVANTAJLIDIR!

KÖMÜRLE İLGİLİ TERİMLER

TÜVENAN KÖMÜR:
Tüvenan kömür, bir kömür ocağından tabii olarak çıkarılıp hiçbir işleme tabi tutulmayan ham kömürdür.
KRİBLE KÖMÜR:
Krible kömür, ayıklama ve eleme işlemine tabi tutulmuş tüvenan kömürdür.
ELENMİŞ KÖMÜR: 
Elenmiş kömür, belli delik aralıklı eleklerden elenmiş ve belli boyut sınırları arasında sınıflandırılmış kömürdür.
TEMİZLENMİŞ KÖMÜR:
Temizlenmiş kömür, yaş veya kuru bir sistemle temizleme işlemi görmüş kömürdür.

YIKANMIŞ KÖMÜR:
Yıkanmış kömür, yaş bir temizleme işlemi görmüş kömürdür.
TOPLAM RUTUBET (NEM):
Numune olarak alınmış olan kömürde standart şartlar altında bertaraf edilebilen rutubet miktarıdır.
BÜNYE RUTUBETi (Bünye Nemi - Higroskopik Nem):
Havada kuru kömür numunesinin 105 C sıcaklıkta oksijensiz bir ortamda sabit bir ağırlığa ulaşıncaya kadar kaybettiği rutubettir.
SERBEST RUTUBET (Yüzey Rutubeti - Kaba Nem):
Tüvenan kömürün, havada kuru kömür haline dönüşünceye kadar kaybettiği rutubet olup buna kaba nem adıda verilir.

HAVADA KURUMUŞ KÖMÜRDE RUTUBET (NEM): 
Maruz kaldığı havada yaklaşık bir dengeye ulaşan kömür numunesindeki rutubettir.
TOPLAM KÜL :
Bir kömür numunesinin tam yakılması sonucu arta kalan mineral maddelerin toplam ağırlığının % olarak ifadesidir.
BAĞIL KÜL : 
Fiziksel yollarla kömürden uzaklaştırılamıyan mineral maddelerdir.
GAZ :
Kömürün havasız ( oksijensiz) ortamda ısıtılması ve damıtılması sırasında kaybettiği kütledir. Uçucu madde ve Rutubet toplamından oluşur.

UÇUCU MADDE :
Kömürdeki gaz miktarından rutubet miktarının çıkarılmasıyla bulunan değerdir.
SABİT KARBON : 
Kömürdeki ; Rutubet, Kül ve Uçucu Madde toplamlarının 100'den çıkartılması ile bulunan değerdir.
ELEMENTEL KARBON :
Kömürün bileşiminde bulunan sabit(serbest) ve bağlı karbon toplamından oluşan değerdir.

SAF KÖMÜR :
kömürde faydalanılan kısım olup, Uçucu madde ve Sabit karbon toplamından oluşur. KOK :
Kömürdeki Sabit karbon ve Kül miktarının toplamıdır.
KOK HASSASI:
Gaz tayini sonucu kalan kömürün şekil ve renginin ifadesidir.
TOPLAM KÜKÜRT :
Kömür numunesi içerisindeki tüm kükürt bileşiklerinin ( sülfat,organik, serbest,pirit, kalkopirit v.b.) ihtiva ettiği kükürdün % de olarak ifadesidir.
KÜLDE KALAN KÜKÜRT: ( Yanmaz Kükürt)
Kömür numunesinin en fazla 850 C 'da tam yakılması sonucu elde edilen kül içerisinde sülfatlı bileşikler halinde kalan kükürdün % de olarak ifadesidir.

YANAR KÜKÜRT:
Kömür numunesinin en fazla 850 C 'da tam yakılması sonucunda yanma gazlarında kükürt bileşiği halinde bulunan kükürdün % de

olarak ifadesidir.
YUKARI ( ÜST ) ISI DEĞERİ:(Kalori Değeri)
Kömür numunesinin kalorimetre bombasında tam yakılması sonucu açığa çıkan ısının Kcal/Kg. olarak ifadesidir

ALT ( AŞAĞI ) ISI DEĞERİ:(Kalori Değeri)
Kömür numunesinin kalorimetre bombasında tam yakılması sonucu açığa çıkan Üst ısı değerinden kömürün rutubeti ile kömürdeki

Hidrojenin yanması sonucu oluşan suyun kondensazyon ısıları toplamının çıkarılması ile hesaplanan ısının Kcal/Kg. olarak ifadesidir.

                                                                                                                            Duygu Durgun

                                                                                                                          Kimya Mühendisi

                                                                                                                   ÇATES İşletme Müdürlüğü