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
