Endüstriyel fırınlarda enerji analizi ve verim artırıcı yöntemler

Abstract

Enerji kaynaklarının azalması, enerji ihtiyacının ve enerji maliyetlerinin artması, sanayideki rekabetçi koşullar ve çevresel duyarlılık enerji kaynaklarını verimli kullanmayı gerektirmektedir. Bu çalışmada sanayide enerjinin verimli kullanılması kapsamında Kardemir A.Ş.'nin haddehane I ve haddehane II tav fırınlarında enerji verimliliği çalışması yapılmıştır. Yapılan çalışmada tav fırınlarında verimlilik ölçümleri yapılmış, ölçüm sonuçları her bir tav fırını için ayrı ayrı değerlendirilmiş, ölçüm sonuçları ve kuruluş verileri kullanılarak kütle ve enerji dengesine yönelik hesaplamalar yapılmış ve enerji tasarruf imkanları, boyutları ve geri ödeme süreleri ile birlikte belirlenmiştir. Bu tasarruf imkanlarının hangi sistem ve/veya işletme tedbiriyle sağlanabileceği konusunda önerilerde bulunulmuştur. Çalışma sonucunda yatırım gerekmeksizin yapılabilecek enerji tasarrufu fırınların uygun hava fazlalık katsayıları ile çalıştırılması olarak belirlenmiştir. Fırınlarda yatırım gerektiren enerji tasarrufu imkanları ise reküperatörlerdeki sızıntı hava kayıplarının giderilmesi, fırınlara ekonomizör tesis edilmesi, tufal kaybının azaltılması, FD ve ID fan elektrik motorlarına frekans konvertörü uygulanması ve fırınlardaki yüzey ısı kayıplarının giderilmesi olarak belirlenmiştir. Mevcut durumda, haddehane I tav fırını verimi %61,83, haddehane II verimi ise %60,86 olarak hesaplanmıştır. Yapılabilecek enerji tasarrufları ile haddehane I tav fırını veriminin %76,80, haddehane II tav fırını veriminin ise %77,20'ye çıkabileceği belirlenmiştir. Haddehane I tav fırınında sızıntı hava kaybının önlenmesi, reküperatör ısı transfer yüzey alanının artırılması ve reküperatör boruları üzerindeki kabuk tabakasının giderilmesi için reküperatör değiştirilmiştir. Böylece fırına giren yakma havası sıcaklığında 115 °C artış ve 126 kg/h kömür eşdeğerinde tasarruf sağlanmıştır.

Decrease in energy resources, increase in energy requirement and energy costs, competitive conditions in industry and environmental sensitivity have required energy resources to be used efficiently. In this study, within the scope of efficient use of energy in industry, a study on energy efficiency has been done in reheating furnaces of rolling mill I and rolling mill II in Kardemir Karabuk Iron and Steel Works. Within the study; measurements have been done in reheating furnaces, the measurements have been evaluated separately for each reheating furnace, calculations oriented to energy balance have been done by using measurement results and company data and energy saving opportunities have been specified with their amounts and payback periods. Suggestions on how these opportunities will be applied have been made. As a result of the study, operation of the furnaces with appropriate excess air coefficient has been stated as the energy saving opportunity without any investment. The energy saving opportunities with investments have been specified as prevention of leakage air losses in recuperators, installation of economizers after furnaces, reduction of scale losses in furnaces, frequency converter application on electric motors of FD and ID blowers and insulation application to remove surface heat losses of furnaces. Efficiencies of reheating furnace of rolling mill I and reheating furnace of rolling mill II have been calculated as 61,83% and 60,86% respectively for the current situation. It is determined that efficiencies of reheating furnace of rolling mill I and reheating furnace of rolling mill II will be 76,80% and 77,20% respectively with the energy saving applications. Recuperator of rolling mill I has been changed to prevent leakage air losses, to increase heat transfer surface area and to remove shell layer on pipes of the recuperator. Thus an increase in combustion air temperature about 115 °C and a saving about 126 kg/h coal equivalent have been provided.