Bir ferrokrom tesisinin eksergoekonomik analiz yöntemiyle verimliliğinin değerlendirilmesi

Demir-çelik endüstrisi, dünyanın en büyük enerji tüketen üretim endüstrisidir. Doğalgaz ve elektrikte, tekel konumundaki tedarikçilere bağımlılık sektörün zayıf yönleri arasında yer almaktadır. Bu sektörde enerjinin daha verimli kullanılması, endüstrinin rekabetçiliğini güçlendirmek ve sera gazı emisyonları gibi çevresel etkileri en aza indirmek için oldukça önemlidir. Bu tez kapsamında, yüksek karbonlu ferrokrom üretimi yapan bir tesiste maden ergitme işlemlerinin yapıldığı elektrik ark fırınının termodinamik analizleri ile maliyet bazlı kütle optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Enerji, ekserji ve eksergoekonomik analiz yöntemleri, söz konusu işletmede bulunan elektrik ark fırınına uygulanmıştır. Bu analizlere ilave olarak, elektrik ark fırınının çevresel etki analizleri de gerçekleştirilmiştir. Tesiste bulunan elektrik ark fırınının enerji verimi %50,69, ekserji verimi ise % 46,49 olarak hesaplanmıştır. Elektrik ark fırınında meydana gelen enerji kayıpları, kontrol hacmine giren toplam enerjinin % 5,85'ini, ekserji kayıpları ise toplam giren ekserjinin ise % 20,39'ni oluşturmaktadır. Literatürde ferrokrom üretim sürecine uygulanan benzer çalışmalar bu tip fırınların ekserji veriminin % 40 ila % 60 arasında değiştiğini göstermektedir. Ferrokromun birim ekserji maliyeti 125,74 $/GJ, kayıp ekserjinin birim ekserji maliyeti ise 69,32 $/GJ olarak belirlenmiştir. Çevresel etki analizleri sonucunda, kaynak geri kullanım oranı %84,26, karbondioksit üretim oranı ferrokrom ton başına 958,12 kg, sürdürülebilirlik indeksi ise 1,86 olarak elde edilmiştir. Elektrik ark fırınının ekserji analizlerinden elde edilen sonuçlar, eksergoekonomik analizden elde edilen sonuçlar ve çevresel etki analizi sonuçları ile de desteklenmiştir. Eksergoekonomik analiz ile elektrik ark fırınının ekserji ve maliyet kavramları birleştirilerek, iyileştirmeye yönelik çalışmaların hangi alanda yoğunlaşması gerektiği hakkında fikir sunulmuştur. Elektrik ark fırın enerji verimliliği açısından ele alındığında yapılan analizler sonucunda iyileştirmeye yönelik alanlar olduğu açıkça görülmektedir.