Endüstriyel bir yem tesisindeki atık ısı kaynaklı orç sisteminin enerji ve ekonomik analizi
Energy and economic analysis of waste heat sourced orc system in an industrial feed mill plant
Yazar: EMİN SERHAT AKYÜZ
Danışman: PROF. DR. ALİ KAHRAMAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Atık ısı = Waste heat ; Elektrik üretimi = Electricity generation ; Enerji geri kazanımı = Energy recovery ; Enerji verimliliği = Energy efficiency

Özet:
Bu tez çalışmasında, Konya bölgesinde yer alan ve yem üreten bir tesisteki buhar kazanı bacasının atık ısısının geri kazanımı incelenmiştir. Isı kaynağı olarak endüstriyel hayvan yemi tesisinde kullanılan buhar kazanı bacasından 200 – 210 °C sıcaklık aralığında çıkan atık gazın ısısı kullanılmıştır. Çalışmada, atık ısı kaynağı sıcaklığına bağlı olarak 5 farklı organik akışkan türü seçilmiş ve termodinamik analizler sonucunda optimum iş akışkanı belirlenmiştir. Organik akışkanlar arasında belirlenen tasarım koşullarında en optimum akışkanın Benzen olduğu sonucuna varılmıştır. Sistem için yapılan hesaplamalarda endüstriyel yem fabrikasının buhar kazanından elde edilen gerçek işletme verileri kullanılmıştır. Kazan sistemine entegre edilecek ORÇ sistemi için termodinamik ve  ekonomik analizler yapılmıştır. ORÇ sisteminin termodinamik analizinde Engineering Equation Solver (EES) programı kullanılmıştır. Yapılan ekonomik analiz ve hesaplamalar sonucunda atık ısı kaynağından değerlendirilebilecek maksimum güç değeri 135,71 kW olarak hesaplanmıştır. Bu değerden, %15.94 ısıl verimle Benzen akışkanı kullanılarak tasarlanan ORÇ sisteminden 21.63 kW gücün geri kazanılacağı sonucuna varılmıştır. Tasarlanan ORÇ sistemi ile yıllık 71.386,17 kWh elektrik üretilebileceği hesaplanmıştır. Tüm bunlara ek olarak Benzen akışkanlı ORÇ sisteminin yıllık maddi kazancının 142.058,49 TL ve geri ödeme süresinin 4,6 yıl olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the recovery of the waste heat of the steam boiler chimney in a facility located in the Konya region and producing animal feed plant has been studied. As the heat source, the heat of the waste gas that comes out of the steam boiler chimney used in industrial feed plant at a temperature range of 200 – 210 °C has been used. In this study, 5 different organic fluids type has been selected depending on the waste heat source temperature and the optimum working fluid has been determined as a result of thermodynamic analysis. It has been finalized that Benzene is the most optimum fluid in the design conditions has been determined among the organic fluids. Real operating data from the steam boiler of the industrial animal feed plant were utilized in the calculations for the system. Thermodynamic and economic analyses have been carried out for the ORC unit to be integrated into the boiler system. During the study, the Engineering Equation Solver (EES) program was helped in the thermodynamic analysis of the ORC system. As a result of the economic analysis and calculations, the maximum power value that can be evaluated from the waste heat source is calculated as 135.71 kW. From this value, it was concluded that 21.63 kW of power would be recovered through the ORC system using benzene fluid with a thermal efficiency of 15.94%. It has been calculated that 71,386,17 kWh electricity can be produced annually, through the designed ORC system. In addition to all these, it has been concluded that the annual financial gain of the ORC system with benzene fluid will be 142,058.49 TL and the payback period will be 4,6 years.