Abstract:
Ulusal ekonomilerin temel endüstrilerinden biri olan demir-çelik endüstrisi, dünya
enerji tüketiminin %6-7’sini oluşturmaktadır. Tüketilen enerjinin bir kısmı, yüksek fırın
cürufunda ısı enerjisi olarak depolanmakta ve bu enerji geri kazanılmamaktadır. Son
yıllarda artan enerji ihtiyacı sebebiyle yüksek fırın cürufunun taşıdığı yüksek atık ısı
enerjisi ile araştırmacılar tarafından iyi bir potansiyel bir enerji kaynağı olarak
görülmektedir.
Bu çalışma kapsamında yüksek fırın cürufunun, çimento üretiminde hammadde olarak
kullanılması ve atık ısı enerjisini geri kazanılması için santrifüj kuru granülasyon
yöntemi incelenmiştir. Cürufun sahip olduğu enerjinin geri kazanımı ile elektrik üretim
potansiyeli teknik ve ekonomik olarak araştırılmıştır. Cüruftan enerji geri kazanımı için
santrifüj kuru granülasyon yöntemi dikkate alınırken elektrik üretimi için dört farklı
sCO2 Brayton çevrimi incelenmiştir. sCO2 Brayton çevrimleri, belirlenen tasarım
aşamalarına göre parametrik performans ve ekonomik analizleri yapılmıştır. Analiz
sonuçlarına göre, birim elektrik üretim maliyetleri minimize edilerek çevrimlerin uygun
çalışma koşulları belirlenmiştir. Bu koşullar altında S-sCO2 çevriminin birim elektrik
üretim maliyeti 0,02048 dolar /kWh ile en düşük çıkarken, en yüksek olan KI-sCO2 çevrimi
ile arasında fark sadece 0,00085 dolar /kWh‘tır.
Son olarak, yüksek fırın cürufundan santrifüj granülasyon sistemiyle atık ısı enerjisini
geri kazanarak sCO2 güç çevrimleri ile elektrik üretecek entegre sistemler
tasarlanmıştır. Sistemlerin cüruf işleme kapasitesi 35 t/sa olarak belirlenmiştir.
Belirlenen çalışma koşulları altında ÇGK-sCO2 çevriminin kullanıldığı entegre sistemde,
2509 kW ile en fazla güç çıkışı elde edilmiştir. Belirli bir geri ödeme süresinde yapılan
ekonomik analizler sonucunda, entegre sistemler ve santrifüj granülasyon sistemi için
yapılabilecek yatırımın en üst limitleri belirlenmiştir. Bu noktada yıllık gelir miktarı en
yüksek olan ÇGK-sCO2 entegre sistemine, geri ödeme süresi 3 ve 5 yıl olması
durumunda yapılabilecek yatırımın en üst değerleri 8.037.000 $ ve 12.919.000 $ olarak
hesaplanmıştır. Santrifüj granülasyon sistemine yapılabilecek yatırımın en üst değerleri
ise 4.112.000 $ ve 8.994.000 $ olarak belirlenmiştir.
