Termodinamik ve eksergoekonomik yöntemlerle çimento endüstrisinde verimliliğin arttırılması ve emisyonların düşürülmesi

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