Menu
Fosil yakıt kullanan iç yanma motorları, brülörler, gaz türbinleri vs. gibi yanma sistemleri karbon dioksit yayarlar. Bunun sonucunda ise iklim değişikliği ve küresel ısınma meydana gelir. Dekarbonasyon, temiz bir endüstriyel çözüm olarak, daha iyi bir çevreye ulaşmak için bizim üretim prosedürlerimizi geliştiren temel bir yöntemdir. Yakıt değiştirme, bu sorunu ele almanın yollarından biridir.
Hidrojen, ulaşım, endüstriyel, ticari ve konut sektörlerinde karbonsuzlaştırmada büyük potansiyele sahiptir. Değişik yenilebilir enerji kaynaklarından elde edilebilen hidrojenin kapasitesi, onu yenilebilir enerji sisteminin ayrılmaz bir parçasına dönüştürmüştür. Bu yöntem mühendislere karbon emisyonu ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için doğal gaz hatlarını hidrojen ile değiştirme imkânı vermektedir.
Bu hidrojenin son kullanımı son yıllarda araştırma konusu olmuştur.. Fiziksel özellikleri nedeniyle, yanma davranışı geleneksel gazlı yakıtlara kıyasla birçok özellik gösterdiği için hidrojen alevleri üzerine kapsamlı araştırma literatürü bulunabilir. Hidrojen havada geniş aralıkta yanma sınırlaması (4-75 vol%), düşük ateşleme enerjisi (0.019 mJ), düşük yoğunluk (0.0899 kg/m3) ve yüksek adyabatik alev sıcaklığına (2380 K) sahiptir.
Dolayısıyla değişik sektördeki çeşitli yanma cihazların hidrojeni yakıt olarak kullandıklarında güvenliliği ve verimli çalışması için yeniden uyarlanması veya yeniden tasarlanması için daha derin araştırmalara gerek duyulmaktadır.. Karşılaşmamız gereken önemli bir zorluk, mevcut tesisleri kullanmak ve onları yeni tesisler inşa etmek yerine hidrojen yakıtlara uyumlu hale getirmektir.
Fosil yakıt kullanan bu cihazları hidrojen ile değiştirmek, daha az kirlilik üreten bir yakıta geçmek gibi bir kazanç olacaktır. Verimli ve yakıttan en az kirliliği üreten bir yanma teknolojisi geliştirmek gereklidir.
Teknik açıdan bazı faktörlerin dikkate alınması gerekmektedir ki bu, mevcut tesisi hidrojenle yanmaya dönüştürmede özellikle elektrik üretim tesis kazanlarına uygulanmasında hayati öneme sahiptir.
Hidrojenin gaz şeklindeki özellikleri aşağıda yazılmıştır:
| Anlam | Değerler |
|---|---|
| Yoğunluk | 0.0899 [kg/Nm3] (gas) / 0.0708 [kg/l](liquid) |
| Düşük kalorifik değer [Kcl/Nm3] | 2580 |
| Yüksek kalorifik değer [Kcl/Nm3] | 3050 |
| Havada Tutuşabilirlik sınırları %Vol | 4-75% |
| Havada Patlama sınırları %Vol | 18.3-59% |
| Özgül ısı kapasitesi [KJ/ (kg. K)] | Cp=14.199 / Cv=10.074 |
| Difüzyon katsayısı [cm2/s] | 0.61 |
| Maksimum alev hızı [m/s] | 2.8 |
| kendiliğinden tutuşma sıcaklığı [C] | 571 |
Hidrojen yanmasında alev hızı yaklaşık olarak 1.7 m/s iken, doğal gazın alev hızı belirgin bir şekilde daha düşüktür ve yaklaşık olarak 0.4 m/s civarındadır.
Pre-mix ve kısmen pre-mix hidrojen alevlerindeki alev ve akış hızlarında dengesizlik, alevin yüksek hızı nedeniyle güvenlik sorunlarına yol açabilir.
Hidrojen alevinin adyabatik alev sıcaklığı yaklaşık olarak 2182 °C iken, doğal gazın adyabatik alev sıcaklığı 1937 °C’dir.
Hidrojendeki alev sıcaklığını artırmak
Hidrojen yanmasında alev sıcaklığını doğal gaz veya sıvı yakıt yanmasına göre artırmak, daha yüksek sıcaklıklar için kullanılan malzemelerin nozul, alev stabilizatörü ve yanma odasını yükseltme gerektirir.
Hidrojenin doğal gaz gibi geleneksel yakıtlardan daha yüksek alev sıcaklığına sahip olması nedeniyle, NOx kirletici emisyonu üç katına kadar artabilir. Bu nedenle, NOx kirliliğini azaltmak için FGR, buhar enjeksiyonu ve aşamalı yanma gibi çeşitli yaklaşımların kullanılması gereklidir.
Metan ve hidrojenin stokiyometrik denklemine göre, metan ve hidrojen için her Megajoule enerjide 0.31 ve 0.24 kg hava gereklidir. Bu miktar %30 kadar metan yanmadan daha azdır. Hidrojenin yüksekliği yanıcılık sınırı nedeni ile daha az hava fazlalığı gereklidir.
Hidrojen alevi ultraviyole yerine kızılötesi aralıkta düşük radyasyona sahiptir; alev tespiti için ultraviyole dalgaları ölçebilen tarayıcılar kullanılmalıdır. Güvenliği artırmak için frekans tarayıcıları önerilmektedir.
Not: FGR kullanıldığında alevin görünmezliği azalır.
ATEX kanununa göre hidrojen IIC grubu gazı olarak sınıflandırılır. Bu yüzden kullanılan ekipmanlar Zone 1/IIC grubu gerekçelerine uygun seçilir. EEXD patlamaya dayanıklı ekipmanlar hidrojen gazı sızıntılarından meydana gelecek tehlikelere karşı yeterli olacaktır.
Hidrokarbon moleküllerinin ısıtılması, hidrojen “dönüşümü” adı verilen bir süreçte hidrojen üretebilir. Bu süreçte, hidrojen doğal gazdan elde edilir. Elektrik akımıyla, elektroliz sürecinde su oksijen ve hidrojene ayrılır. Algler ve bakteriler, belirli koşullarda hidrojen üretmek için güneşi bir enerji kaynağı olarak kullanır.
Genel olarak hidrojen çıkarma yöntemleri fosil ve fosil olmayan kaynaklar olarak sınıflandırılırlar.
1- fosil olmayan kaynaklardan hidrojen üretimi
2- fosil kaynaklardan hidrojen üretimi
Bugünlerde dünyadaki hidrojen üretiminin %98’i fosil yakıtlardan elde edilir.
Ekstraksiyon yöntemlerine göre hidrojen aşağıda yazıldığı kategorilerde yer alır:
Yenilenebilir enerjiler ile su elektroliz edilir ve su molekülleri hidrojen ve oksijene ayrılırlar. Bu yöntem dolaysız elektrik akımı ve iki elektrot kullanarak katotta hidrojen ve anotta oksijen üretir. Bu işlemde üretilen hidrojen gazı oksijenin iki katıdır. Ayrıca elde edilen hidrojen biraz nem ve yabancı madde (1-2%) içerir. Bu yüzden hidrojeni saflaştırmak ve oksijen konsantrasyonunu azaltmak için hidrojeni platin katalizörden geçirerek oksijen miktarını 1 ppm kadar azaltabiliriz.
Gazın içinden hidrojen gazındaki nemin uzaklaştırılması için gazın moleküler süzgeçlerden geçirilerek çiğ noktası en aza indirilebilir. Bu yöntemle üretilen hidrojen yenilenebilir kaynaklardan elde edildiği ve yan ürünleri çevreye risk oluşturmadığı için bu yöntemle üretilen hidrojene yeşil hidrojen denir.
Doğalgazın buhar ile dönüştürme işleminden üretilen Hidrojen üretimi dünyanın en yaygın ve en ekonomik hidrojen üretim yöntemidir. Dönüştürme sırasında doğalgaz katalizör ve buhar eşliğinde ısıtılır. Bu işlemin sonucunda metan molekülleri karbon monoksit ve hidrojene ayrılır.
Karbon monoksit su-gaz değişim reaksiyonu ile (WGSR) hidrojenden ayrılabilir.
WGSR karbon monoksitin Fe2O3 gibi oksitlerden geçerek elde edilebilir. Buhar değiştirme metodunun sorunu sera gazı olan karbon monoksit ve karbon dioksit gibi ürünlerinin olmasıdır. Doğalgazın kalitesine göre her ton hidrojen için 9-12 ton karbon dioksit üretilir.
Hidrojen üretiminde karbon dioksit atmosfere girdiğinde gri hidrojen olarak geçecektir. Eğer karbon dioksit ayırtılıp saklanırsa, üretilen hidrojen, mavi hidrojen olarak geçecektir.
Kahve hidrojen kahve kömür veya petrolden üretilir (turba yakıtlarından kahve kömürün oluşması milyon seneler sürer.). Siyah hidrojen ise bitümlü kömürden üretilir (zifte benzer bir madde).
Günümüzde araştırmalar cebri çekişli, Nozzle mix, premix ve postmix brülörlerinde %20 hidrojen %80 doğalgaz karışımına ulaştılar. flashback fenomeni daha yüksek oranlardaki yanmalarda meydana gelebilirler. Yanma bilimindeki en üst teknolojisine giden yolda, flashback problemi olmadan güveilir saf hidrojen yanması sağlamak için araştırmaları Ar-Ge departmanımıza taşıdık. Bunu sonucunda yüksek teknoloji, hidrojene hazır brülörlerimizin standatlara göre en düşük emisyon ile çalıştıklarından onur duyarız.
kullanışlı bağlantılar
PACKMAN Şirketi Şubat 1975’te kurulmuştur. Şirket, 1984 yılından itibaren Kızgın Su Kazanları, Buhar Kazanları, Havuz Bataryalı Tankları, Yumuşatıcılar ve Eşanjörler gibi Yüksek Basınçlı Kapların üretimi alanında faaliyetine başlamıştır.
Bülten