Kürlenme ve kurutma fırını baca gazı atık ısısının kazanılması
Recovering waste heat of curing and drying chimneys as recyclable energy
Yazar: SEZGİN ÇAVUŞOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ATMACA
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Enerjinin ekonomik ve sosyal refahın önemli belirtilerinden biri olması, hayat kalitesinin arttırılmasında önemli bir rolü olduğu bilinmektedir.  Özellikle gelişmekte olan ülkelerde artan nüfus, sanayileşme ve teknolojik gelişmelerden dolayı enerjiye olan talep giderek artmaktadır. Bu artış ile ülkeler enerjiye kolay, ucuz ve kesintisiz bir biçimde ulaşmak istemektedirler. Bu çalışmada otomotiv sektöründe kullanılan boyahane tesislerinin boya kurutma ve kürlenme fırını atık ısısından yararlanarak enerji verimliliğini artırarak sıcak su eldesi için bir ısı dönüştürücü sistemi tasarlanmıştır. Sistemin getireceği faydalar değerlendirilmiştir. Literatüre bakıldığında yapılan bu çalışmanın benzerine rastlanmamıştır bu nedenle enerji geri kazanımı sistemleri konusunda literatüre özgün bir çalışma kazandırılacaktır.
Endüstriyel toz boya tesislerinde boyanması istenen metal parçalar, boyama safhasına gelene kadar birçok işlem görmektedir. Parçanın boyanabilmesi için öncelikle parçalar yağ alma banyolarından geçmektedir. Sonrasında metal yüzey üzerinde boyanın tutunabilmesi için çinkofosfat ile kimyasal tepkime sonucu yüzey aşındırma gerçekleştirilmektedir. Tepkime sonlandırılması için pasivasyon banyosundan geçen parçalar DI (deiyonize) su ile yıkanmaktadır. Boyama işlemine tüm parçalar tamamen kuru girmesi gerektiğinden dolayı boya işlemi öncesinde parçalar kurutma fırınından geçirilerek üzerinde kalan su kurutulmaktadır. Bu şekilde boya kabininden geçen ve boyanan parçalar mamul hale gelebilmesi için kürlenme fırınından geçerek toz boyanın pişmesi sağlanmaktadır. Son olarak fırın çıkışında kürlenme operasyonunda parçalar üzerine transfer olan ısının deşarj edilmesi için soğutma bölümünden geçerek montajlamaya uygun hale gelmektedir. Yaptığımız çalışmada bahsi geçen bu prosese ait kurutma ve kürlenme fırını baca gazlarındaki atık ısı, ısı dönüştürücü ile geri kazanılarak çinkofosfat banyosundan çıkan ve doğalgaz kombisine tekrar ısıtılmak üzere dönen su borularına ısının transfer edilerek atık ısıdan enerji kazanımı sağlanmıştır. Bu sayede kombi giriş ve çıkışı arasındaki sıcaklık farkı olan ΔT miktarını düşürmek ve bu yöntem ile doğalgaz tüketim miktarını azaltarak enerji kullanım verimliliğini artırmak amaçlanmaktadır. Sistem doğal kaynakların daha az kullanımı ve enerji verimliliğini artırmanın dışında çevre kirliliği konusunda da karbon salınımını azalttığı için daha temiz bir doğaya katkıda bulunacaktır.

Abstract:
It is known that energy is one of the important indicators of economic and social welfare and has an important role in increasing the quality of life. Especially in developing countries, the demand for energy is increasing due to the increasing population, industrialization and technological developments. With this increase, countries want to reach energy easily, cheaply and without interruption. In this study, a heat exchanger system has been designed to obtain hot water by increasing energy efficiency by using the waste heat of paint drying and curing furnaces used in the automotive industry. The benefits of the system have been evaluated. Considering the literature, this study is not similar to this one. Therefore, an original study on energy recovery systems will be added to the literature.
Parts which are requested to be painted by industrial powder coating facility must have several steps to be able to painted. First of all oil is eliminated from metal by passing inside of oil eliminating baths. To provide good paint sticking onto metal surface, chemical reaction is actualized with zincphospaht to receive corroded surface. For finishing of the reaction parts go inside of passivation bath. Parts is washed with DI (deionized) water to remove chemicals from part. All parts must be totally dry before entering to paint booth therefore one drying oven is used to provide good parts. After painting parts go inside of the curing oven to get final shape. Curing oven cooks the powder and parts go out by passing inside of cooling zone for decharging of transferred heat inside of curing oven. In our study, the waste heat in the drying and curing furnace flue gases of this process is recovered with a heat exchanger, and it is aimed to transfer heat to the water pipes that come out of the zincophosphate bath and return to the natural gas boiler to be reheated. In this way, it is aimed to reduce the ΔT amount, which is the temperature difference between the boiler input and output, and to increase the energy use efficiency by reducing the amount of natural gas consumption with this method. The system will contribute to a cleaner nature as it reduces carbon emissions in terms of environmental pollution as well as using less natural resources and increasing energy efficiency.