Ana Sayfa Teknik Bilgiler Enerji Verimliliği Ark Ocaklı Demir Çelik Tesisinde Enerji Balansı

Ark Ocaklı Demir Çelik Tesisinde Enerji Balansı

0
146 Görüntüleme

Demir çelik sektörünün sanayide en büyük enerji tüketim payına sahip olduğu ve enerji tasarruf potansiyelinin en yüksek sektör olduğu söylenmişti. Ülkemizde üretilen toplam demir-çelik miktarı 22 miyon ton/yıl’dır. Bunun 16 milyon tonu ark ocaklı tesislerde üretilmektedir. Ark ocaklı tesislerde kaliteli çelik ve yassı mamul de üretilebilmesi, ayrıca ilk yatırım maliyetinin düşük olması nedeniyle son yıllarda ark ocaklı tesisler daha çok tercih edilmektedir.

Proseste üretim ve kimyasal reaksiyonlar yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiğinden, ekipmanların atık ısısının kazanılması, reaksiyon ve ısı transfer şartlarının iyileştirilmesi ile tasarruf sağlanabilir. Son yıllarda elektrik ark ocaklarında spesifik enerji tüketimlerinin düşürülmesi yönünde çalışmalar ağırlıktadır. Ergitmenin yoğun kimyasal enerji ile takviye edilmesi ve elektrik arkının verimli kullanılması ile proses süresinin kısalması ve böylece daha düşük birim enerji tüketimi sağlanabilmektedir.

Spesifik enerji tüketiminin düşürülmesi yönünde yapılan çalışmalar şu şekilde özetlenebilir:

  • -Elektrik Ark Ocağının (EAO) gövde ve kapağı su soğutmalı şekle dönüştürülerek ocaklar daha verimli çalıştırılır ve refrakter duruşları azaltılarak verimlilik yükseltilir.
  • Klasik yolluklu ocaklar, EBT ve OBT döküm delikli hale getirilerek curufsuz döküm alınması sağlanır.
  • İkincil metalürji denilen pota ocağı uygulaması ile EAO sadece ergitme ocağı gibi kullanılarak döküm hızları artırılır.
  • Önceden yalnız elektrik enerjisi ile yapılan ergitme ve izabe işlemleri için jet brülörleri kullanılarak kimyasal enerji takviyesi ile döküm hızları artırılarak tüketim azaltılır. Ayrıca atık gazlar içindeki CO gazını yakmak için post-combustion (son yakma) teknikleri geliştirilerek tam yanma sağlanır.
  • Köpüklü cüruf uygulaması ile enerjinin duvarlara ve refraktere yansıması yerine sıvı çeliğe daha etkin geçişi sağlanır.
  • -Atık enerjiden yararlanılarak hurda ön ısıtma tesisi kurulmakta veya şaft tipi ocak tasarımları geliştirilmektedir.
  • Trafo güçleri artırılarak UHP (Ultra High Power) EAO yapılmakta, bu amaçla trafoların sekonder gerilimleri artırılarak uzun ark boyu ile çalışma şartları sağlanır. Bu yeni bir felsefe olan “yüksek empedanslı” ark ocaklarının gelişmesine neden olup, spesifik enerji ve elektrot tüketimlerinin azaltılması sağlanmıştır.

Enerji tasarrufu çalışmaları için öncelikle kütle ve enerji balans hesaplarının yapılması ve mevcut tesis için tasarruf potansiyellerinin belirlenmesi yararlıdır. Yapılan örnek çalışmada, ark ocaklı demir-çelik tesisinde enerji ve kütle denklikleri hesaplanmıştır.
Bu çalışmada; 1000–1400 oC’de çıkan gazların sıcaklıkları ve CO, CO2 ve O2 miktarları ölçülerek toplam atık enerji hesaplanmıştır.

Şekil 1 ve Şekil 2’de EAO’na giren, çıkan malzeme ve enerji değerleri verilmektedir. Enerji girdisi, elektrik ve kimyasal enerjilerin toplamıdır. Toplam giren enerji 700 kwh/ton olarak ölçülmüştür. Burada elektrik enerjisi ölçüldüğü gibi yani sekonder enerji olarak hesaplara dahil edilmiştir. Çeliğe aktarılan enerji toplam girdinin %63 ü olarak hesaplanmıştır. 700 kwh/t enerjinin %7’si gövde ve kapak soğutma suyuna, %7’si cüruf ile atılmakta ve %20’si baca gazları ile atılmaktadır. %3’lük bölüm ise diğer kayıpları oluşturmaktadır.

Görüldüğü gibi yukarıda sıralanan iyileştirmeler EAO’na uygulandıktan sonra bile, yapılan kütle ve enerji denklik hesaplarına göre, kullanılan enerjinin %37’si atılmaktadır. Ön ısıtmanın iyileştirilmesi, baca gazları ve soğutma suyundan elde edilecek ısının başka proseslerde kullanılması gibi uygulamalarla halen oldukça büyük tasarruf potansiyeli olduğu görülmektedir.

37% lik atık enerjinin sadece 15% lik kısmı geri kazanılsa yılda bir milyon ton çelik üreten bir EAO lı tesiste 100 milyon kwh /yıl tasarruf edilebilecektir. Türkiye genelinde ise toplam 1,6 milyar kwh/yıl tasarruf edilmiş olacaktır. Enerjinin verimli kullanılması sonucunda da yaklaşık olarak 2 milyon ton/ yıl daha az CO2 atmosfere bırakılmış olacaktır.

HENÜZ YORUM YOK

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here