Özet: Bu teknik inceleme, Avrasya A.Ş. tarafından geliştirilen ML34 MULTIBURN pulverize yakma sisteminin temel tasarım felsefesini, termodinamik prensiplerini ve operasyonel üstünlüklerini detaylandırmaktadır. Makale, sistemin yanma kinetiği, ısı transferi mekanizmaları ve emisyon kontrol stratejilerini, endüstrideki mevcut alternatif teknolojilerle (stokerli, akışkan yataklı) karşılaştırmalı olarak analiz etmektedir. Amaç, ML34 sisteminin, özellikle düşük kalorifik değerli ve heterojen katı yakıtların verimli ve çevreyle uyumlu bir şekilde enerjiye dönüştürülmesinde sunduğu mühendislik çözümlerini teknik bir perspektiften açıklamaktır.

1. Giriş: Endüstriyel Yanma Teknolojilerinde Paradigma Değişimi

Endüstriyel ısı ve buhar üretimi, artan enerji maliyetleri, sıkılaşan emisyon regülasyonları (NOx​, SO2​, partikül madde) ve yakıt tedarik zincirindeki dalgalanmalar nedeniyle kritik bir mühendislik meydan okumasıyla karşı karşıyadır. Geleneksel stokerli (ızgaralı) sistemlerin düşük verimliliği ve yüksek emisyonları, akışkan yataklı sistemlerin ise yüksek ilk yatırım ve operasyonel karmaşıklığı, endüstriyi yenilikçi çözümlere yöneltmektedir.

Bu bağlamda Avrasya A.Ş., yıllar süren temel bilimler ve uygulamalı mühendislik Ar-Ge'sinin bir ürünü olarak ML34 MULTIBURN sistemini geliştirmiştir. Bu sistem, katı yakıtların yanma kinetiğini temelden değiştiren pulverize yakma tekniğini, gelişmiş hava kademelendirme ve yüksek sıcaklıkta ışınımla ısı transferi prensipleriyle birleştirerek, maliyet-performans-çevre üçgeninde optimum bir çözüm sunar.

2. Karşılaştırmalı Teknoloji Analizi: Yanma Verimliliği ve Operasyonel Sınırlar

ML34'ün mimarisini anlamadan önce, hitap ettiği teknolojik boşluğu tanımlamak esastır.

• Stokerli (Izgaralı) Sistemler: Bu sistemlerde yanma, katı yakıt yatağının yüzeyinde gerçekleşen heterojen bir reaksiyondur. Hava-yakıt karışımı ve ısı dağılımı homojen değildir. Bu durum, %15-25'lere varan yanmamış karbon (kül içinde kayıp) ile sonuçlanan düşük yanma verimliliğine, yüksek CO ve is emisyonlarına ve cüruf oluşumuna zemin hazırlar. Yük değişimlerine tepki süreleri oldukça yavaştır.
• Akışkan Yataklı Yakma (FBC) Sistemleri: FBC sistemleri, yatak malzemesi sayesinde mükemmel bir ısı transferi ve yakıt esnekliği sunar. Düşük yanma sıcaklıkları (~850-900 °C) sayesinde termal NOx​ oluşumu doğal olarak düşüktür ve yatağa kireçtaşı (CaCO3​) gibi sorbentlerin eklenmesiyle in-situ kükürt tutma (CaCO3​+SO2​+21​O2​→CaSO4​+CO2​) mümkündür. Ancak, ilk yatırım maliyetleri yüksektir, operasyonları daha karmaşıktır ve ısı transferi büyük oranda konveksiyona dayalıdır.
• Pulverize Yakma (PC) Sistemleri (ML34): Yakıtın 30-100 mikron aralığına öğütülmesi, yüzey alanı/hacim oranını astronomik ölçüde artırır. Bu, yakıtın yanma odasında neredeyse bir gaz gibi davranmasını sağlar. Yanma, homojen bir gaz fazı reaksiyonu olarak gerçekleşir. Bu temel fark, ML34'e aşağıdaki üstünlükleri kazandırır.

3. ML34 MULTIBURN Sistem Mimarisi ve Termodinamik Prensipleri

ML34'ün performansı, "Üç T" kuralını (Temperature, Time, Turbulence) optimize eden bütüncül bir tasarıma dayanır.

3.1. Yüksek Sıcaklıklı Yanma Odası ve Işınımla Isı Transferi ("Güneş Işığı Teknolojisi")

Sistem, yanma odasında 1200°C – 1400°C aralığında, adyabatik alev sıcaklığına yakın değerler hedefler. Termodinamiğin Stefan-Boltzmann yasasına (P=ϵσAT4) göre, ısı transferinin gücü sıcaklığın dördüncü kuvvetiyle orantılıdır. Bu ultra yüksek sıcaklık aralığında, ısı transferi büyük oranda ışınım (radyasyon) ile gerçekleşir.

• Teknik Avantajları:
1. Tam Yanma: Yüksek sıcaklık, en kararlı hidrokarbon bağlarının bile kırılmasını (cracking) ve tam oksidasyonunu garanti eder. Bu, yanmamış hidrokarbon (HC) ve karbonmonoksit (CO) emisyonlarını neredeyse sıfırlar.
2. Yakıt Esnekliği: Düşük kalorili yakıtların tutuşması ve yanma reaksiyonunun sürdürülebilirliği için gereken aktivasyon enerjisi fazlasıyla sağlanır.
3. Hızlı Isı Transferi: Işınım, kazanın su veya yağ borularına anında ve homojen bir ısı akısı (heat flux) sağlayarak sistemin verimini ve tepki hızını artırır.

3.2. Hava Kademelendirme (Air Staging) ve Türbülans Yönetimi

ML34, NOx​ oluşumunu kontrol altında tutarken tam yanmayı sağlamak için gelişmiş bir hava kademelendirme stratejisi kullanır.

• Primer Yanma Bölgesi (Yakıt Zengin Bölge): Pulverize yakıt, yanma için gereken teorik (stokiyometrik) havanın bir kısmıyla (%70-80) yanma odasına beslenir. Bu yakıt zengin (sub-stokiyometrik) ortamda, yakıtın devolatilizasyonu (uçucu maddelerin ayrışması) başlar. Oksijenin sınırlı olması, bu ilk ve en sıcak bölgede termal NOx​ oluşumunu minimize eder.
• Sekonder Yanma Bölgesi (Hava Zengin Bölge): Primer yanma sonucu oluşan yanmamış gazlar (CO, H2​ ve HC'ler), yanma odasının ikinci kademesinde, reküperatörden gelen ön-ısıtılmış ve yüksek türbülansla püskürtülen sekonder hava ile karşılaşır. Yüksek türbülans, moleküler düzeyde mükemmel bir karışım sağlarken, ön-ısıtılmış hava alev sıcaklığını düşürmeden reaksiyonu tamamlar. Bu kademede, kalan tüm yanıcı bileşenler CO2​ ve H2​O'ya dönüşerek yanma tamamlanır.

Bu strateji, yüksek yanma verimliliği ile düşük NOx​ emisyonu arasındaki klasik çelişkiyi çözen en etkin mühendislik yaklaşımıdır.

4. Malzeme Bilimi ve Konstrüksiyon: Zorlu Koşullar İçin Tasarım

Sistemin uzun ömürlü ve güvenilir olması, malzeme seçimi ve konstrüksiyon detaylarında yatmaktadır.

• Gövde: Yüksek sıcaklık ve potansiyel korozyon ortamına maruz kalan gövde, CS/CrNi (Karbon Çeliği / Krom-Nikel) alaşımlı malzemelerden imal edilir. Bu, hem yapısal mukavemeti hem de yüksek sıcaklık oksidasyonuna karşı direnci garanti eder.
• Refrakter: Yanma odası, Yüksek Alümina Silikat (Al2​O3​−SiO2​) bileşimli refrakter tuğla ve monolitiklerle kaplıdır. Bu malzemenin seçilme nedenleri:
• Yüksek Erime Noktası: 1400°C'ye varan çalışma sıcaklıklarına dayanım.
• Düşük Termal İletkenlik: Isıyı yanma odası içinde tutarak verimi artırma ve dış gövdeyi koruma.
• Termal Şok Direnci: Sistemin dur-kalk çalışmalarında oluşan ani sıcaklık değişimlerine karşı çatlama ve dökülmeye direnç gösterme.
• Kimyasal Direnç: Külün kimyasal yapısına ve aşındırıcı (abrasive) etkisine karşı yüksek dayanıklılık.

5. Sonuç ve Stratejik Değerlendirme

ML34 MULTIBURN pulverize yakma sistemi, sadece bir brülör veya kazan ünitesi değildir; temel yanma bilimini, akışkanlar mekaniğini ve malzeme bilimini entegre eden bütüncül bir termal enerji çözümüdür.

Sistem, atık veya düşük nitelikli yerli kaynakları, sıvı/gaz yakıtların operasyonel esnekliğine ve verimliliğine yakın bir performansla değere dönüştürme kabiliyeti sunar. Geleneksel stokerli sistemlere kıyasla radikal bir verimlilik artışı ve emisyon azalması sağlarken, FBC sistemlerine göre daha düşük yatırım maliyeti ve operasyonel basitlik sunar.

Avrasya A.Ş. tarafından geliştirilen bu teknoloji, endüstriyel tesisler için sadece anlık bir maliyet avantajı değil, aynı zamanda artan çevresel baskılar ve enerji arz güvenliği sorunları karşısında uzun vadeli stratejik bir rekabet gücü ve operasyonel bağımsızlık sağlamaktadır.