Increasing efficiency and reducing pollutants in cement industry by thermodynamic and exergoeconomic methods
Termodinamik ve eksergoekonomik yöntemlerle çimento endüstrisinde verimliliğin arttırılması ve emisyonların düşürülmesi
- Tez No: 372042
- Danışmanlar: DOÇ. DR. RECEP YUMRUTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Çimento endüstrisi 1850'li yıllardan beri yüksek miktarlarda enerji tüketmektedir. Enerji tüketim değerlerinin düşürülmesi için on yıllardır kullanılmakta olan çimento üretim yöntemlerinin gözden geçirilerek, esaslı önlemlerin alınması gerekmektedir. Çimento üretim tekniklerinde kayda değer ilerlemelerin olmaması, bu sektörü sera gazları salınımlarına en çok neden olan ilk iki sektörden biri haline getirmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada özgül enerji tüketim (ÖET) değerlerinin düşürülmesi amacıyla, çimento endüstrisinde üretim tekniklerini iyileştirecek yöntemler ve uygulamalar üzerinde odaklanılmıştır. Modern bir çimento fabrikasında enerji tüketimi açısından dört önemli işlem bulunmaktadır. Bu işlemler sırasıyla, öğütme, prekalsinasyon, tam kalsinasyon ve soğutma işlemleridir. Termodinamik ve eksergoekonomik analizleri esas alan EES (Mühendsilik Denklemleri Çözücü) programının kullanımıyla, özgül enerji tüketim değerleri, emisyonlar, ısı transferi oranları, birinci ve ikinci kanun verimleri gibi performans parametreleri hesaplanmıştır. Çalışmalarımız sırasında, termodinamik ve eksergoekonomik yöntemler kullanılarak, geleneksel bir çimento fabrikasında bulunan, enerji tüketiminin yüksek olduğu ana üniteler incelenmiş ve performans parametreleri her ünite için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Teorik ve deneysel analizler sonucu elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve çimento üretimi için en uygun performans verileri belirlenmiştir. Fabrika üniteleri arasında toplam ekserjinin %59.82'sinin döner fırında tüketilerek, ünitede 54.85 MW'lık enerji kaybının yaşandığı tespit edilmiştir. Üretilen farin, klinker ve çimento için özgül ekserji fiyatlarının sırasıyla 50.52 USD/GJ, 126.41 USD/GJ ve 170.55 USD/GJ olduğu hesaplanmıştır. Farin, klinker ve çimento imalat fiyatları ise 3.8 USD/ton, 33.11 USD/ton ve 41.84 USD/ton olarak bulunmuştur. Ekserji performans sonuçları döner fırının en yıkıcı ünite olduğunu göstermiştir. Çalışmalarımızın sonucunda, değişik yöntemlerin uygulamasıyla çimento üretiminde ÖET ve emisyon değerlerinin düşürülebileceği görülmüştür
Özet (Çeviri)
Cement industry consumes large amounts of energy since 1850's. The current processes which have been used for decades are really need to be revised, and very important precautions and innovations are needed to decrease the energy consumption. There are no considerable improvements in processing techniques and that makes the cement industry one of the top two manufacturing industry sources of greenhouse gases. Thus, this research focuses on the methods and applications to improve the cement production process by reducing specific energy consumption and emissions. A modern cement production factory has four main energy consuming processes which are milling, precalcination, complete calcination and cooling. A program in EES (Engineerin Equation Solver) was prepared to calculate all performance parameters for the processes such as specific energy consumption (SEC), emissions, heat transfer rate, first law and second law efficiency values of each unit. The program was based on thermodynamic and exergoeconomic methods. During this research, the performance parameters of each main energy consuming unit for a cement factory are calculated. The performance parameters of a conventional cement production plant are investigated. Comparing the results obtained from theoretical analysis with the experimental data taken from Gaziantep Cement Factory, the most suitable performance parameters for cement production are determined. It is found that, among of the plant components, the maximum energy consumption rate occurs in the rotary kiln as 54.85 MW that is 59.82 % of total exergy consumption in the plant. The specific exergetic cost of the farine, clinker and cement produced by the cement plant are calculated to be 50.52 USD/GJ, 126.41 USD/GJ and 170.55 USD/GJ respectively. The total manufacturing costs for farine, clinker and cement are calculated to be 3.8 USD/ton, 33.11 USD/ton and 41.84 USD/ton, respectively. The exergetic performance results indicate that the rotary kiln is by far the most destructive unit in the plant. As a result of the implementation of this study, the SEC values and emission rates should be reduced by the application of different methods.
Benzer Tezler
- Çimento bağlayıcılı kompozitlerde, karbonatlaşma ve hidratasyon reaksiyonlarının fotokatalitik verimliliğe etkilerinin belirlenmesi
Determination of carbonation and hydration reactions on photocatalytic efficiency and its effects in cement binding composites
SELDA ZOR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriKırıkkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞULE BAKIRCI ER
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN
- Oksi yanma şartlarında oluşan karbondioksidin soğutma/sıkıştırma yöntemiyle tutulması üzerine deneysel çalışmalar
Experimental studies on cooling/compressing of carbon dioxide captured from oxy combustion
BERK ÇELİKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Meteorolojik parametrelerin atıksu stabilizasyon havuzu (ASH) arıtma verimine etkisinin matematiksel modelleme çalışması: Türkiye örneği
Examining the effect of meteorological parameters with mathematical models on treatment efficiency of wastewater stabilization pond: A case study of Turkey
HAFIZ QASIM ALI
Doktora
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN ÜÇÜNCÜ
- Odun talaşı ve tozundan pelet biyoyakıt üretilmesi ve yanma analizi
Production of pellets biofuel from wood shavings and dust and combustion analysis
ALİ TÜPLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FARUK KÖSE
- Dinamik manevralarda motora giren temiz hava debisi kontrolünün emisyonlara olan etkileri
Emission effects of decreasing intake airflow during transient maneuvers
OĞUZ ŞAFAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR