Özet
Çimento, demir-çelik ve cam gibi enerji yoğun endüstriyel proseslerde üretilen toplam ısının sadece bir kısmı proses ihtiyacı için kullanılabilmekte, geri kalan ısı genellikle baca gazları yoluyla atmosfere atılmaktadır. Waste Heat Recovery (WHR) sistemleri, bu atık sıcak gazların değerlendirilerek elektrik enerjisi üretilmesini sağlamakta; hem ekonomik kazç hem de çevresel fayda sunmaktadır. Bu yazıda WHR sistemlerinin çalışma prensibi, çimento sektöründeki uygulamaları ve klasik mekanik temizleme yöntemlerine alternatif olarak sonic kurum üfleyici sistemlerin teknik ve ekonomik avantajları detaylandırılmıştır.
1. WHR Sistemlerinin Temel Prensibi ve Endüstriyel Uygulama Alanları
Çimento sektörü, ısıl ve elektrik enerjisi tüketimi açısından en yoğun sanayi dallarından biridir. Üretim maliyetlerinde enerjinin payı %60-70’e kadar çıkabilmektedir. Bu nedenle, ısının geri kazanımı kritik bir öneme sahiptir. WHR sistemleri, ön ısıtıcı ve klinker soğutucu çıkışlarından elde edilen baca gazını SP Boiler ve AQC Boiler adı verilen kazanlara yönlendirerek buhar üretir. Üretilen buhar, bir türbine gönderilerek jeneratör yardımıyla elektrik üretilir.
SP Boiler’da üretilen buhar, gaz çıkışından sonra tekrar ID fan üzerinden farin değirmenine yönlendirilir. AQC Boiler’da ise üretilen buhar doğrudan türbin sistemine girerken gaz çıkışı elektrofiltre yoluyla atmosfere salınır.
SP Boiler’da üretilen buhar, gaz çıkışından sonra tekrar ID fan üzerinden farin değirmenine yönlendirilir. AQC Boiler’da ise üretilen buhar doğrudan türbin sistemine girerken gaz çıkışı elektrofiltre yoluyla atmosfere salınır.
2. WHR Sistemlerinde Kirlilik ve Temizlik Problemleri
Atık ısı kazanlarında yer alan boru demetleri, baca gazı ile birlikte taşınan pudra formundaki klinker ve mikronize partikül birikimine maruz kalmaktadır. Bu birikimler şu sorunlara neden olur:
- Isı transfer veriminin düşmesi,
- Buhar üretim kapasitesinin azalması,
- Baca gazı sıcaklığının artması,
- Sistemde tıkanmalar ve ani duruşlar.
Temizlik genellikle yıllık genel bakımlarda yapılmakta, çoğu zaman elle temizlik uygulanmaktadır ki bu da uzun süreli duruşlar ve işgücü kaybı anlamına gelir.
3. Geleneksel Temizlik Sistemleri: Mekanik Çekiçlerin Sınırları
Bazı kazan üreticileri, boru hatlarına mekanik çekiçleme sistemleri (hammering systems) entegre etmektedir. Bu sistemler:
- Otomatik döngülerle borulara darbeler uygulayarak üzerindeki partikülleri silkelemeyi amaçlar,
- Ancak uzun boru demetlerinde yetersiz temizlik etkisi yaratabilir,
- Zamanla boru aşınmalarına, delinmelere ve buhar kaçaklarına yol açabilir,
- Buharla temas eden klinker tozu sertleşerek bunker tıkanmalarına neden olur,
- Bu gibi vakalarda 7-10 gün sürebilen zorunlu duruşlar yaşanabilir.
4. Akustik Temizleyici (Sonic Horn) Sistemlerinin Avantajları
Sonic horn sistemleri, WHR kazanları için en uygun temizlik alternatiflerinden biridir. Bunun temel nedenleri:
- Kazan içi sıcaklıklarının görece düşük olması,
- Oluşan birikimlerin genellikle mikronize ve pudra formunda olması,
- Ses dalgalarının özellikle kanatlı borular arasına nüfuz edebilmesi,
- Düzenli ses darbeleriyle birikimlerin proses sırasında da temizlenebilmesi.
Teknik parametreler:
- Frekans: 75-300 Hz
- Vuruş süresi: 5-15 saniye
- Periyot: 7-12 dakikada bir
Bu sistemler boru demetleri arasında şok etkisi yaratmadan, rezonans yolu ile partikülleri gevşeterek gaz akımına katar. Temas gerektirmediği için boruların mekanik ömrüne zarar vermez.
5. Ekonomik Değerlendirme ve Yatırım Geri Dönüşü
- Sonic sistemlerin kurulum maliyeti düşüktür,
- Proses sırasında temizlik sağladığı için üretim kaybı oluşmaz,
- Bakım ve temizlik personel ihtiyacı azalır,
- 6 ila 10 ay içinde kendini amorti edebilir,
- CO2 emisyonunun azaltılması ile karbon kredisi geliri sağlayabilir.
6. Sonuç ve Öneriler
WHR sistemlerinde akustik temizlik teknolojileri;
- Enerji verimliliği,
- Emisyon kontrolü,
- Proses sürekliliği,
- Bakım maliyetlerinin azaltılması
Alanlarında çimento ve benzeri enerji yoğun sanayiler için çağdaş ve ekonomik çözümler sunar.
Kaynakça
- Hasanbeigi, A., Price, L., Lin, E. (2012). Emerging Energy-efficiency and CO2 Emission-reduction Technologies for Cement and Concrete Production: A Technical Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews.
- KEMA. (2010). Waste Heat Recovery in Industrial Facilities. European Commission Report.
- USER Mühendislik. (2023). Sonic Kurum Temizleyici Sistemler Kataloğu.
International Finance Corporation (IFC). (2014). Waste Heat Recovery for the Cement Sector: Market and Supplier Analysis.
