Kömürün özellikleri
İçerdiği kükürt uçucu madde, nem, kalorifik değeri, kül oranı ve yoğunluğu kömürün kalitesini belirleyen temel özellikleridir.
Kömürün sınıflandırılması
Kömür, kolay bulunabilir olması, fiyatlarındaki düzenli değişim nedeniyle sanayide enerji ve elektrik üretimi ile ısınma amaçlı yaygın olarak kullanılmaktadır. Kullanım amacına göre kömür kalitesi belirlenmektedir.
Kömürün sınıflandırılması kaynağına bağlı olarak değişiklik göstermesine karşın birbirine benzemektedir. Temel sınıflandırma kömürün kalorifik değeri üzerine yapılmaktadır.
Antrasit kömürler, kalorifik değerleri aynı olmasına karşı içerdiği sabit C ve uçucu oranına göre kendi içinde "meta-antrasit", "antrasit" ve "semi-antrasit" olarak üç alt gruba ayrılmaktadır.
Kömürün kırılması
Kömürün üretildikten sonra içindeki safsızlıklardan iyi temizlenebilmesi için öncelikle serbestleşme boyutuna kırılması gerekmektedir.
Kömürün kırılmasında kullanılacak kırıcı çeşidi, kırılacak kömür miktarına, kömürün yapısına, kırma sonrası istenilen boyuta göre değişmektedir. Özellikte kömür kırma için özel üretilmiştir.
Şekil 6’da kömürün kırılmasında kullanılan tek rulolu (Dresser) ve çekiçli kırıcı (Pennsylvania Crusher Corp.) gösterilmiştir.
Şekildeki çekiçli kırıcılarla kok kömürü 3 mm'nin altına, -100 µ 'a kadar az toz çıkaracak şekilde kılabilmektedir. Kırıcı rotoru iki yönlü çalışabilmekte, gövdedeki plakalar ile rotor üzerindeki çekiçler arasındaki mesafe ayarlanabilmektedir. Bu kırıcılar kömürün -100 µ 'un altına öğütülmesi olanağı da vardır.
Şekil 7’de Bradford ve Bradpactor olarak isimlendirilen ve yaygın olarak kullanılan kömür kırma değirmenleri gösterilmiştir.
Bradford tipi kömür kırıcılarda ocaktan üretilmiş kömür kırılıp boyutlandırılırken, kömür olmayan daha az kırılgan kısımlar da temizlenmektedir. Bu kırıcılarda elek şeklindeki gövde 12-14 devir dakika hız ile dönerken kırıcı içindeki paletler kırılacak malzemeyi yükseltmekte ve malzeme belirli yükseklikten kendi ağırlığı ile aşağı düşerek kılmaktadır. Kırılan malzeme gövdeyi oluşturan elek boyutunda elenerek alınırken kömür olmayan daha az kırılgan malzemeler de kırıcı ağzından çıkarak kömürden ayrılmaktadır. Bu kırıcıların aşındıkça elek değiştirilmektedir. Kırıcılarda istenilen açıklıkta elek kullanma olanağı da vardır. Kırıcıların ömürleri oldukça uzundur.
Bradpactor kömür kırıcılarda gövde iç merkezine, üzerine kinci paletler taşıyan döner bir mil yerleştirilmiştir. Hızı değiştirilebilen bu mil gövde ile ters yönde dönerken kırıcı içindeki kömür de kırılmaktadır. Kırıcıda milin dönüş hızı değiştirilerek kırma boyutu ve kırma kapasitesi ayarlanabilmektedir.
Kömürün öğütülmesi
Kömürü brülörle yakmak için pülverize hale getirmesi gerekmektedir. Öğütmede bilyalı ve rulolu değirmenler ile havalı sınıflandırıcılar kullanılmaktadır.
Kömür öğütmede kurutma amaçlı olarak değirmene gönderilmesi gereken hava miktarı:
- Kömür içindeki nemi kurutacak,
- Ortamda açığa çıkacak nemi taşıyabilecek,
- Öğütülmüş kömürü sürükleyebilecek hız ve debide olmalıdır.
Uygun bir atmosfer ortamında kömürün yüzey nemini uzaklaştırma olanağı vardır. Ancak kömürün kılcal bünye sularının alınabilmesi için öğütme ortamına dışarıdan ısı verilmesi gerekmektedir.
Değirmenden çıkan havanın sıcaklığı değirmen içinde kömürün nemini bıraktığı sıcaklıktan 15-20°C daha yüksektir. Öğütmede gerekli sıcaklık değerleri grafiğe dönüştürülmüştür. Örneğin uygun şartlarda çalışan bir değirmende çıkış hava sıcaklığı 70°C ise, değirmen içinde %10 nem içeren kömürün nemi, 55°C civarında bünyeden uzaklaşmaktadır. Bu şartlar altında kurutma amaçlı değirmelere verilen hava sıcaklığının yaklaşık 350°C olması gerekmektedir. Hava sıcaklığı bu değer üzerine çıkartılmamalıdır.
Değirmene 300°C sıcaklıkta kurutma için hava verildiğinde, %10'dan daha düşük nem içeren kömürü kurutmak için ton başına 1.2kg hava gerekmektedir.
Grafik 1’de 10°C sıcaklığında değirmene beslenen %5-30 arasında nem içeren bir kömürün kurutulması için gerekli kurutma havası ve sıcaklığı grafik olarak gösterilmiştir. (UTM)
Yapılan gözlemlerden %10 nem içeren bir kömürün bilyalı değirmenlerde kurutulması için kurutma hava sıcaklığı 300°C olduğunda 1kg kömür için 1.5kg hava, rulolu dik değirmenlerde de 2.0kg hava gerektiği belirlenmiştir.
Devrede istenilen boyuta öğütülmemiş kömür değirmene geri dönmektedir. Öğütme devresindeki makinelerin ve öğütülmek için beslenen kömür boyutu doğru seçilmediğinde devrenin kapasitesi düşmektedir.
Kömürün öğütülmesinde bilyalı, valsli, rulolu, sarkaç, jet değirmenler kullanılmakta, boyut kontrolü için de değirmenler değişik sınıflandırıcılarla kapalı devre çalıştırılmaktadır. Öğütücü değirmen kapasite, ilk yatırım, işçilik, güç, bakım gibi işletme maliyetlerine, öğütülecek malzeme cinsine ve gerekli öğütme ortamına göre seçilmektedir.
Kömür kalitesine göre -300 µ 'un altında brülörler ile yakılabilmektedir. İyi bir yanma için kömürün 100 µ elek üstü en fazla %5 olacak şekilde, ideal bir yanma için de d80 = -75 µ olacak şekilde öğütülmesi gerekmektedir İnce öğütülerek özgül yüzey alanı artırılmış kömürün tamamı daha hızlı yanabilmektedir. İnce boyutta öğütülmüş kömür kendinden yanmaya meyilli olup içerdiği sülfür ve nem kömür stoklarının içten oksitlenerek yanmasına neden olmaktadır.
Bilyalı değirmenler öğütme için pahalı, montajı zordur. Bu değirmenlerin diğer değirmenlere göre öğütme etkinliği ve kurutma kapasiteleri düşüktür. Öğütme ortamının çevre ile ilişkisini kesmek ve sızdırmazlığım sürdürülmesini sağlamak zordur. Bilyalı değirmenlerle Hard Grove İndeksi 30'dan yüksek olan kömürlerin öğütülmesinde iyi sonuç vermektedir.
Dik rulolu ve sarkaç değirmenler dinamik sınıflandırıcılarla çalıştırıldığında çok iyi boyut kontrolü sağlanmaktadır. Öğütme etkinliği ve kurutma kapasiteleri bilyalı değirmenlere göre daha yüksektir. Bu değirmenlerin iyi bir bakım sonrası 1-2 yıl olağan bakımlarla arızasız olarak çalıştırma olanağı vardır.
