Kok fırınlarında enerji analizi
Energy analyses of coke ovens
Yazar: MURAT ERGÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK SELİMLİ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Enerji kaynaklarının azalması enerji ihtiyacının ve maliyetlerin artması sanayideki rekabetçi koşullar ve çevresel duyarlılık enerji kaynaklarını verimli kullanmayı gerektirmektedir. Dünyadaki nüfus artışıyla doğru orantılı sanayileşmenin artması ve teknolojinin gelişmesi enerjiye olan ihtiyacı artırmaktadır. Entegre demir çelik üretim tesisleri alt birimleri arasında yer alan kok fırınları yüksek fırınların ihtiyacı olan metalürjik kok kömürünü üretmek için kurulmuş tesislerdir. Bu tez çalışmasında bir entegre demir çelik üretim tesisine ait kok fırınında kütle ve enerji balansı kurularak, fırın enerji analizi tesis verilerine dayanılarak gerçekleştirilmiştir. Muhtemel enerji kazanımına dair ön fizibilite çalışması kapsamında değerlendirilmiştir. Mevcut çalışma şartlarında 18 saatlik bir tam yüklü koklaşma sürecinde enerji girdisi yükü 9 048 504,6 kcal olarak belirlenmiştir. Bu ısıl yükün %87,92'lik kısmı olan 7 955 612 kcal ısıl yük koklaşma süreci ürünlerine aktarılmaktadır. Girdi enerjinin %63,85'lik bölümü fırından deşarj edilen koklaşmış kömürün ve %24,08'lik bölümü ise koklaşma ürünü olan kok gazının süreç sonunda soğutulması esnasında kayba uğramaktadır. Koklaşma sürecinde bacadan %8,77'lik kısma tekabül eden 793 213,52 kcal'lik ısıl yük kaybı gerçekleşirken fırın yüzey ve sızıntı kayıp kaçakları ise girdi ısıl yükün %3,31'lik kısmı olan 299 679,12 kcal enerji kayba uğramaktadır. Koklaşmış kömürün su ile soğutulması süreci yerine kuru soğutma teknoloji yatırımı ile %63,85'lik 5 777 028 kcal'lik ısıl yükün %80 verime sahip bir kuru söndürme ünitesi ile 4 620 622,4 kcal'lik kazanım mümkün olması öngörülmektedir. Muhtemel kazanım ile 88,6 kg CO2/GJ emisyon değerliği baz alınarak bir tam şarj koklaşma döngüsü için 1 713,52 kg CO2 emisyonuna eşdeğer enerji kazanımı belirlenmiştir. Ayrıca sulu soğutma sürecinde kullanılan sudan da tasarruf sağlanabilecektir.

Anahtar Sözcükler: Enerji, enerji kazanımı, kok fırınları, kok bataryası, emisyon

Abstract:
The decrease in energy sources, increase in energy requirement and energy costs, competitive conditions in the industry and environmental sensitivity requires the usage of energy sources efficiently. An increase in population in the world directly increases the industrialization and the development of technology increases the energy requirement. Coke ovens, which are among the sub-units of integrated iron and steel production facilities, are the facilities established to produce metallurgical coke required for blast furnaces. In this thesis study, mass and energy balance was established in the coke oven of an integrated iron and steel production facility and the oven energy analysis was performed based on the facility data. It has been evaluated within the scope of the preliminary feasibility study on possible energy recovery. In the current working conditions, the energy input load was determined as 9 048 504.6 kcal within an 18-hour fully loaded coking process. About 87.92% of this heat load that is about 7 955 612 kcal was loaded to coking process end products. 63.85% of the input energy is lost during cooling of the coking coal discharged from the oven and 24.08% of the input energy is lost during cooling of the coke gas, at the end of the process. 8.77% of the energy that is about 793 213.52 kcal, is released from the chimney and also 3.31% that is about 299 679.12 kcal of the heat load is lost from the oven surface and as the leakage. Instead of wet quenching system cooling of hot coking coal by coke dry quenching would enable the saving of stagnant heat that is about 63.85% of input energy that is 5 777 028 kcal and it is predicted that by the 80% efficient dry quenching system make possible the saving potential is approximately about 4 620 622.4 kcal. For a one coking circulation with the possible saving energy is equivalent to approximately about 1 713.52 kg CO2 emissions elimination in the base of 88.6 kg CO2/GJ energy. Additionally, water used at the wet quenching system could be saved.

Key Words : Energy, energy saving, coke ovens, coke battery, emission