Atık baca gazından elektrik enerjisi üretimi ve ısı değiştiricisi tasarımı

Teknolojinin gelişmesi ve artan nüfus enerjiye olan bağımlılığı arttırmaktadır. Ülkemiz enerji ithalatçısı ülkelerden biri olduğundan enerjinin verimli kullanılması önemlidir. Bu bağlamda enerji tüketiminin fazla olduğu yerlerde enerji verimliliğine yönelik çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bu çalışmanın temel amacı enerji tüketimi yüksek olan bir işletmenin ürettiği atık baca gazını işletme içerisinde faydalı işe dönüştürerek verimliliğe ve çevreye olan etkisini ortaya koymaktır. Bu kapsamda Merzifon Organize Sanayi Bölgesinde yer alan metal sektöründe faaliyet gösteren bir işletme hedef alınarak analizler yapılmıştır. Firma bünyesinde bulunan tav fırınından çevreye salınan baca gazı ile ilgili çalışmalar yapıldı. Firmada bulunan tav fırınının baca gazı verileri firma içerisinde yapılan ölçümlerle elde edilmiştir. Atık baca gazının debisi 28.229,1 m3/saat, çıkış sıcaklığı ise 122,36 °C olarak ölçülmüştür. Elde edilen veriler ışığında baca kesitine uygun ısı değiştirici tasarımı yapılmış ve daha sonra baca gazı sıcaklığından elektrik üretecek bir sistem tasarımı yapılmıştır. Tasarım çalışmasında firma bünyesinde bacada kullanılacak ısı değiştiricisi gövde-borulu ısı değiştiricisi olarak belirlendi. Sistemde baca gazı sıcaklığından elektrik üretimi için Organik Rankine Çevriminin kullanılması öngörülmektedir. Çalışmada mühendislik çözümleri için yaygın olarak kullanılan Engineering Equation Solver (EES) paket programı kullanılmıştır. Çalışmada R290, R245fa, R134a, R600, R1234yf ve R1234ze soğutucu akışkanları için ayrı ayrı hesaplamalar yapılmıştır. Altı farklı akışkan için termodinamik ve ekonomik analizler yapıldı. Sonuç olarak tasarlanan sistem sonucunda maksimum 42,796 kW elektrik enerjisi üretilebileceği gösterilmiştir. Ayrıca sistemin geri ödeme süresi 3 yıl 3 ay olarak hesaplanmıştır.