Biyokütle kaynaklarının proximate bileşimleri ile üst ısı değerleri arasında yeni bir denklem geliştirilmesi ve denklemin başarısının araştırılması

Bu çalışmada, biyokütle kaynaklarının üst ısı değerlerinin (ÜID) tahmini için proximate analizlerinedayanan yeni bir denklem geliştirilmiştir. Bu amaçla, termal dönüşüm süreçlerinde hammadde olarakkullanılabilecek biyokütle kaynaklarını temsilen on farklı biyokütle örneği seçilmiştir. Bu örneklerinkalori tayinler ve proximate analizleri yapılmış ve bir denklem geliştirilmiştir. Geliştirilen denklemkullanılarak biyokütle kaynaklarının hesaplanan ÜID değerleri ve deneysel ÜID değerlerikarşılaştırılmıştır. Ayrıca mutlak sapma ve yüzde hata değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra, biyokütlekaynaklarının proximate analiz verileri ile kalorifik değerleri arasında bir ilişki kurulmaya çalışılmıştır.MATLAB 2019A programı ile elde edilen denkleminin başarısı, literatürde bulunan 17 farklıdenklemlerle kıyaslanmıştır. Geliştirilen denklemin başarısının diğer eşitliklerden yüksek olduğu,regresyon katsayısının 1 ve mutlak sapma değerlerinin sıfır olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, geliştirilendenklemin literatürdeki farklı biyokütle örneklerinin kalorifik değerlerinin tahminindeki başarısı daaraştırılmıştır. Bu aşamada da 18 farklı biyokütle kaynağı kullanılmıştır ve denklemin mutlak sapma,yüzde hata ve regresyon katsayıları tespit edilmiştir. Bu değerler sırasıyla 0.91 kJ/g(max.), % 4.3 (max.)ve 0.91 olarak belirlenmiştir. Geliştirilen denkleminin diğer biyokütle kaynakları içinde oldukça başarılısonuçlar verdiği sonucuna varılmıştır.

Developing a new equation between proximate contents and upper heat values of biomass sources and investigating the success of the equation

In this study, a new equation was developed based on proximate analysis for estimation of higher heat values (HHV) of biomass sources. For this purpose, ten different biomass samples that can represent biomass resources that can be used as raw materials in thermal conversion processes have been selected and characterized. Then, a relationship was tried to be established between proximate analysis data of biomass sources and calorific values. For this purpose, data analysis was done with MATLAB 2019A program and an equation was developed. HHV values and experimental HHV values of biomass sources calculated using the equation were compared. Also, the absolute deviation and percent error values were calculated. In addition, the success of the equation was compared with 17 different model equations in the literature. It has been determined that the success of the developed equation is higher than the other equations, the regression coefficient is 1 and the absolute deviation values are zero. In addition, the success of the developed equation in the estimation of calorific values of different biomass samples in the literature was investigated. At this stage, 18 different biomass sources were used and absolute deviation, percent error and regression coefficients of the equation were determined. These values are determined as 0.91 kJ/g (max.), 4.3% (max.) and 0.91, respectively. It is concluded that the developed equation gives very successful results as also for other biomass sources.

___

  • Adiletta G, Brachi P, Riianova E, Crescitelli A, Miccio M, Kostryukova N (2020). A Simplified Biorefinery Concept for the Valorization of Sugar Beet Pulp: Ecofriendly Isolation of Pectin as a Step Preceding Torrefaction. Waste and Biomass Valorization 11: 2721– 2733.
  • ASTM-E 872 (1982). Volatile matter in the analysis of particulate wood fuels. Annual Book of ASTM Standards.
  • ASTM-E 1755 (1995). Ash in biomass. Annual Book of ASTM Standards.
  • ASTM E870 – 82 (2006). Standard Test Methods for Analysis of Wood Fuels.
  • Boylu F, Karaağaçlıoğlu İE (2018). Evaluation of Coal Components-Coal Calorific Value Relationship. Yerbilimleri 39 (3):221-236.
  • Caglar A (2009). Valorization of tea wastes by pyrolysis. Energy Education Science and Technology Part A: Energy Science and Research 23(2):135-144.
  • Callejón-Ferre AJ, Carreño-Sánchez J, SuárezMedina FJ, Pérez-Alonso J, Velázquez-Martí B (2014). Prediction models for higher heating value based on the structural analysis of the biomass of plant remains from the greenhouses of Almería (Spain). Fuel 116: 377– 387.
  • Channıwala SA, Parıkh PP (2002). A unified correlation for estimating HHV of solid, liqÜID and gaseous fuel. Fuel 81:1051-1063.
  • Cordero T, Marquez F, Rodriguez-Mirasol J, and Rodriguez J (2001). Predicting heating values of lignocellulosic and carbonaceous materials from proximate analysis. Fuel 80:1567–1571.
  • Demirbas A (2002). Relationships Between Heating Value and Lignin, Moisture, Ash and Extractive Contents of Biomass Fuels. Energy Exploratıon & Exploıtatıon 20(1):105-111.
  • Demırbas A (2001). Relationships between lignin contents and heating values of biomass. Energy Conversion & Management 42: 183-188. Demırbas A 1997). Calculation of higher heating values of biomass fuels. Fuel 76: 431-434.
  • Demirbas A (2004). Combustion characteristics of different biomass fuels. Prog Energy Combust Sci 30: 219–30.
  • Demirbaş A (2003). Sustainable cofiring of biomass with coal. Energy Convers Manag 44: 1465–1479.
  • Demirbas A (2017). Higher heating values of lignin types from wood and non-wood lignocellulosic biomasses. Energy Sources, Part A: Recovery, Utılızatıon, and Envıronmental Effects 39(6):592–598.
  • Demirbas A (2005). Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Prog Energy Combust Sci 31:171–192.
  • Dilek A (2005). Aspir (Charthamus Tinctorius L.) Tohumu Pres Küspesinin Alternatif Enerji Kaynagı Olarak Değerlendirilmesi, Doktora tezi, Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
  • Duranay N, Yılgın M (2018). Kısa Analiz Verileri Kullanılarak Biyokütlenin Üst Isı Değerinin Hesaplanması. Academic Platform Journal of Engineering and Science 6-2:103-108.
  • Erol M, Haykiri-Acma H, Kucukbayrak S (2010). Calorific value estimation of biomass from their proximate analyses data. Renewable Energy 35:170–73.
  • Fernandez Lorente MJ, Carrasco Garcıa JE (2008). Suitability of thermo-chemical corrections for determining gross calorific value in biomass. Thermochimica Acta 468:101-107.
  • Frıedl A, PadouvaS E, Rotter H, Varmuza K (2005). Prediction of heating values of biomass fuel from elemental composition. Analytica Chimica Acta 544:191-198.
  • García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL (2014). Spanish biofuels heating value estimation. Part II: Proximate analysis Data. Fuel 117:1139– 1147.
  • Gharagheız F (2008). A simple equation for prediction of net heat of combustion of pure chemicals. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 91:177-180.
  • Gonzalez JF, Gonzalez-Garcıa C, Ramıro A, Gonzalez J, Sabıo E, Ganan J, Rodrıguez M (2004). Combustion optimisation of biomass residue pellets for domestic heating with a mural boiler. Biomass & Bioenergy 27/2:145-154.
  • Goutam SG, Monoj KG, Mondal K (2019). Slow pyrolysis of chemically treated walnut shell for valuable products: Effect of process parameters and in-depth product analysis. Energy 181:665-676.
  • Gómez-Martína JM, Castaño-Díaz M, Cámara-Obregón A, ÁlvarezÁlvarez P, Folgueras-Díaz MB, Diezc MA (2020).On the chemical composition and pyrolytic behavior of hybrid poplar energy crops from northern Spain. Energy Reports 6:764–76.
  • Gürleyik E (2006). Fosil Kaynakların Yağlı Tohumlar ile Birlikte Pirolizi ve Ürünlerin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen bilimleri Enstitüsü.
  • Jenkins BM, Baxter LL, Miles Jr TR, Miles TR (1998). Combustion properties of biomass. Fuel Processing Technology 54:17–46.
  • Jiménez L, and Gonzalez F. (1991). Study of physical and chemical properties of lignocellulosic residues with a view to the production of fuels. Fuel 70:947–950.
  • Khan A, De Jong W, Jansens P, Spliethoff H (2009). Biomass combustion in flÜIDized bed boilers: potential problems and remedies. Fuel Process Technol 90:21–50.
  • Kırveli Ş (2007). Biyokütle Enerji Kaynağı Olarak Pirinanın Doğrudan Yakılmasında Klinoptilolit Kullanımının Isıl Davranış ve Emisyon Değerlerine Etkilerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans, Ege Üniversitesi, Tezi, Fen bilimleri Enstitüsü.
  • Lapuerta M, Hernandez JJ and Rodriguez J (2004). Kinetics of Devolatilization of Forestry Wastes From Thermogravimetric Analysis. Biomass and Bioenergy 27:385-391.
  • Meraza L, Oropeza M, Domınguez A (2002). Prediction of the Combustion Enthalpy of Municipal Solid Waste. Chem. Educator 7:66-70.
  • Meraza L, Domınguez A, Kornhauserb I, ROJas F (2003). A thermochemical concept-based equation to estimate waste combustion enthalpy from elemental composition. Fuel 82:1499- 1507.
  • Naik S, Goud VV, Rout PK, Jacobson K, Dalai AK (2010). Characterization of Canadian biomass for alternative renewable biofuel. Renew Energy 35:1624–1631.
  • Obernberger I, Brunner T, Barnthaler G (2006). Chemical properties of solid biofuels-significance and impact. Biomass and Bioenergy 30:973-982.
  • Özyuğuran A, Yaman S (2017). Prediction of Calorific Value of Biomass from Proximate Analysis. Energy Procedia 107:130 – 136.
  • Parikh J, Channiwala S, Ghosal G. (2007). A correlation for calculating elemental composition from proximate analysis of biomass materials. Fuel 86:1710–1719.
  • Parikh J, Channiwala SA and Ghosal GK (2005). A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel 84:487–494.
  • Perea-Moreno MA, Manzano-Agugliaro F, Hernandez-Escobedo Q, Perea-Moreno AJ (2018). Peanut Shell for Energy: Properties and Its Potential to Respect the Environment. Sustainability 10:3254.
  • Plis A, Kotyczka-Moran M, Kopczyn M, Labojko G (2016). Furniture wood waste as a potential renewable energy source: A thermogravimetric and kinetic analysis. J Therm Anal Calorim DOI 10.1007/s10973-016-5611-7.
  • Sheng C, Azevedo JLT (2005). Estimating the higher heating value of biomass fuels from basic analysis data. Biomass and Bioenergy 28: 499-507.
  • Taşar Ş (2011). Mobilya Fabrikası Atık Tozunun Pirolizi. Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Elazığ.
  • Telmo C, Lousada J, Moreira N (2010). Proximate analysis, backwards stepwise regression between gross calorific value, ultimate and chemical analysis of wood. Bioresour Technol 101:3808–3815.
  • Thıpkhunthoda P, Meeyoob V, Rangsunvıgıta P, Kıtıyanana B, Sıemanonda K, Rırksomboon T (2005). Predicting the heating value of sewage sludges in Thailand from proximate and ultimate analyses. Fuel 84:849-857.
  • Toscano G, Pedretti EF (2009). Calorıfıc Value Determınatıon Ofsolıd Bıomass Fuelbysımplıfıed Method. J. of Ag. Eng. - Riv. di Ing. Agr. 3:1-6.
  • Türe S (2001). Biyokütle Enerjisi, Tübitak Matbaası, Ankara.
  • Yin CY (2011). Prediction of higher heating values of biomass from proximate and ultimate analyses. Fuel 90:128–1132.
Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2146-1880
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2000
  • Yayıncı: Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Mor Çiçekli Ormangülünün (Rhododendron ponticum L.) günümüz ve gelecekteki iklim koşullarına göre yayılış alanlarının modellenmesi

Derya GÜLÇİN, İrem ÖZÇİFÇİ, Ömer Kamil ÖRÜCÜ, Emine Seda ARSLAN

Mekansal tasarımda doğadan esinlenme: Armadillo’dan acil durum barınağına dönüşüm

Latif Gürkan KAYA, Cengiz YÜCEDAĞ, Rumeysa KESKİN

Sahilçamı (Pinus pinaster Ait.) plantasyon alanlarında el vincinin odun üretim çalışmalarında kullanımı

Tolga ÖZTÜRK, Necmettin ŞENTÜRK

Crataegus monogyna ve Crataegus azarolus türlerinde morfolojik fidan özellikleri

Yunus ESER, Samet DİRLİK

Amasya kenti turizm planlamasının GZFT analizi ile değerlendirilmesi

Sultan Sevinç KURT KONAKOĞLU, Banu Çiçek KURDOĞLU

Hatay ili şimşir alanlarında yeni bir zararlı, Cydalima perspectalis (Walker, 1859) (Lepidoptera: Crambidae)

Kibar AK, Kaan ALTAŞ, Halil YAŞAR, Ömer SARI

Farklı orijinli kızılçam (Pinus brutia Ten.) fidanlarının morfolojik özelliklerinin karşılaştırılması

Mahmut ÇERÇİOĞLU, Durmuş ÇETİNKAYA

Biyokütle kaynaklarının proximate bileşimleri ile üst ısı değerleri arasında yeni bir denklem geliştirilmesi ve denklemin başarısının araştırılması

Şeyda TAŞAR

Kılıçkaya (Yusufeli/Artvin, Türkiye)’nın florası

Özgür EMİNAĞAOĞLU, Hayal AKYILDIRIM BEĞEN, Güven AKSU

Hatay (Türkiye) ilinin bazı doğal ve kültürel sit alanları florası üzerine bir çalışma

Ahmet Zafer TEL, İshak ORTAÇ, Ahmet İLÇİM