Çelik üretiminde açığa çıkan atık ısının değerlendirilme yöntemleri
Evaluation methods of waste heat in steel production
Yazar: AYTAÇ AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. EMRAH DENİZ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, Entegre Demir Çelik Fabrikaları Çelik Üretim Tesisleri Bazik Oksijen Fırınlarında (BOF) açığa çıkan atık ısının geri kazanımı ve tekrar kullanımı konusunda bir farkındalık oluşturmak hedeflenmiştir. Ayrıca bu tesislerde ısı geri kazanım uygulamaları ile sağlanabilecek faydalar tespit edilmiştir. Atık ısının mevcut durumda değerlendirilmeden doğrudan atmosfere salınım yoluyla atıldığı göz önünde bulundurularak, kullanımlarının uygun olacağı belirlenen yöntemler için; termodinamik, ekonomik ve çevresel analizler yapılmıştır. Hazırlanan yöntemlerin ilkinde söz konusu atık ısının absorbsiyonlu soğutma sistemi vasıtasıyla değerlendirilerek, soğutma kapasitesi tespit edilmiştir. İkinci yöntemde atık ısının nemlendirme nem alma yöntemi ile değerlendirilerek demineralize su üretim kapasitesi tespit edilmiştir. Üçüncü ve son yöntemde ise, atık ısının Organik Rankin Çevrimi (ORÇ) ile değerlendirilerek, elektrik üretim kapasitesi tespit edilmiş, söz konusu ORÇ için seçilen çalışma akışkanlarının kıyaslamaları doğrultusunda, örnek  
ünite seçimi yapılmıştır. Belirlenen üç yöntem içinde ayrı ayrı teorik analizler yapılarak ısı geri kazanımı ile sağlanabilecek faydaların potansiyeli gösterilmiştir. Her bir yöntem için yapılan teorik analizler ve atık ısıdan elde edilebilecek katma değerler göz önüne alındığında, mevcut durumda göz ardı edilebilen düşük sıcaklıklı atık ısı kaynaklarının yüksek potansiyelli kullanım alanlarının olabileceği anlaşılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, absorbsiyonlu soğutma sistemi uygulamasının, geri ödeme süresi, yatırım şartları ve kullanım durumu göz önünde bulundurulduğunda en yüksek oranda fayda sağlayabilecek sistem olduğu belirlenmiştir. İkinci yöntem olarak, nemlendirme nem alma yöntemi ile demineralize su üretimi, son olarak ORÇ ile elektrik üretimi yöntemi gelmektedir.

Abstract:
In this study, it is aimed to make awareness on the recovery and utilization of the waste heat from Basic Oxygen Furnace (BOF) used in Integrated Iron-Steel Factories and to determine the potential benefits that can be obtained by heat recovery applications in these plants. Thermodynamic, economical and environmental analyses are made for the methods considered suitable for the recovery of this waste heat which is currently released to the atmosphere. First an absorption refrigeration system is designed to use the waste heat as the heat source and its cooling capacity is calculated. In the second method, the heat is used to produce demineralized water by humidification-dehumidification process and water production capacity is calculated. In the third and last method, the waste heat is used for generating electricity by organic rankine cycle (ORC) and its generation capacity is calculated. Various working fluids for this ORC is compared to each other to choose the best sample unit. By performing the theoretical analyses separately done for all three methods determined, potential benefits of each method by heat recovery are shown. Theoretical analyses of these methods and added  
values that can be obtained from the waste heat indicate that there is a high potential of these low-temperature waste heat sources which may be neglected currently. Analyses showed that absorption refrigeration system is the best option among the others in terms of payback period, investment conditions and usability. Demineralized water production with humidification-dehumidification process and electricity generation with ORC are determined as the second and third best options respectively.