HADDEHANE TAV FIRININDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ ANALİZİ

Abstract

Endüstriyel fırınlar, sanayi tesislerinde en çok enerji tüketen sistemlerdir. Enerji maliyeti, endüstriyel fırınların olduğu sistemlerde hammaddeden sonra en büyük girdidir. Endüstriyel işletmelerde, yüksek sıcaklıkta çalışan tavlama fırınları, yakıt tüketimi ve atık gazlarının çevreye yaptığı kirliliği azaltma açısından mümkün olduğunca verimli çalıştırılması gerekir. Enerji maliyetlerindeki artış, sanayi tesislerinde atık ısının enerji yönetiminde önemli bir konusu yapmıştır. Atık ısıdan ısı geri kazanımı ve önemli enerji tasarrufu elde etmek için ekonomizer, reküperatör, Organik Rankine Çevrimi (ORC) ve Brayton çevrimi gibi sistemler ve güç çevrimleri kullanılabilir. Sistemlerin doğru seçimi ve uygun çalışabilmesi için öncelikle atık ısının olduğu yerlerin belirlenmesi ve sistemlerin enerji ve ekonomik analizlerinin yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, bir yassı yapısal çelik üretim tesisinde bulunan endüstriyel tav fırınının atık baca gazından yararlanarak güç üretimi sağlamak için Brayton, BraytonRankine ve ORC Çevrimlerinin enerji analizleri yapılmıştır. Analizlerde sistem ısıl verimi, net güç üretimi ve atmosfere salınımı engellenen CO2 miktarları hesaplanmıştır. Analizlerdeki tüm hesaplamalar Engineering Equation Solver (EES) paket programı yardımı ile yapılmıştır. Analizlerde, en yüksek verim ve güç çıktısı %46.64 ısıl verim, 3524 kW net güç ve saate 1555 kg-CO2 ile salınım ile tav fırını sonrası Brayton-Rankine birleşik güç çevrimine ait olduğu belirlenmiştir. Reküperatör sonrası ORC’nin çevriminde n-pentan, siklo-hekzan ve Tolüen akışkanları kullanılması durumunda en uygun akışkanın siklo-hekzan olduğu görülmüştür. Reküperatör sonrası ORC güç çevriminde çalışma akışkanı olarak siklo-hekzan kullanımında %21.68 ısıl verim, 518.2 kW güç ve 228 kg-CO2 salınımı elde edilmiştir. Tav Fırını reküperatör sonrası ORC güç çevrimlerinde basit geri ödeme süresi 2.5 yıl olarak hesaplanmıştır