Paralel akışlı önkalsinasyonlu çimento fabrikasında enerji ve ekserji analizi modellemesi

Anahtar kelimeler : Çimento üretimi, Enerji analizi, Paralel akışlı önısıtıcı, Matematik modelleme Çimento klinkeri üretimi sırasında, hammaddenin sisteme siklonlu önısıtıcıdan beslenmesi ile başlayan ve klinkerin soğutucudan çıkması ile tamamlanan işlemler sırasında oluşan ısı ve madde taşınım olaylarını formülize etmek için matematiksel denklik yapılması mümkündür. Bu çalışmada, bunun için enerji ve madde denklikleri esas alınarak, her bir ünite için (önısıtıcı, kalsinetör, by-pass, döner fırın ve ızgaralı soğutucu gibi) ayrı denklikler geliştirilmiştir. Denkliklerin her biri fırın beslemesi, gaz ve toz akışı şeklinde matematiksel olarak birbirine bağlıdır ve tüm sistem için kararlı hal koşulunu hesaplamak mümkündür. Bu çalışmada, paralel akışlı kalsinatörlü dört siklon kademeli çimento üretim sistemlerinde enerji ve kütle denkliklerinin birlikte çözümünü öngören bir matematik model geliştirilmiştir. Ayrıca matematik modele uygun bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Hazırlanan bu programda değişik yakıtlar ve değişik işletme koşullarında değişken parametre alınarak her ünitede ayrıntılı olarak sıcaklık, kütle, enerji ve ekserji değerleri elde edilebilmektedir. Enerji denkliği sistemi bir bütün olarak ele alıp hesaplanabildiği gibi önısıtıcı siklon, kalsinatör, döner fırın ve soğutucu ünite için ayrı ayrı hesaplanabilmektedir. Bu modelin temeli, fabrika birimleri ile önısıtıcı, kalsinatör, gaz çıkışı, döner fırın ve ızgaralı soğutucu uyum içinde olan enerji ve materyal dengesine dayanmaktadır. Matematik modelin önemli bir kısmını oluşturan kütle denklikleri, CaCÛ3, CaO, MgCÛ3 (veya MgO) ve diğer oksitler olmak üzere dört ayrı bileşen üzerine kurulmuştur. Ayrıca çevre ve referans madde tanımı yapılarak ayrıntılı ekserji denklikleri de kurulmuş her bir ünite ve tüm sistem için tersinmezlikler detaylandınlmıştır. Hazırlanan bilgisayar programından elde edilen nümerik sonuçlar ile paralel akışlı önkalsinasyonlu çimento üretim sistemine ait hammadde, baca gazı ve baca tozu sıcaklıkları, kütle, enerji, ekserji miktarları ve tersinmezlikler ile ilgili grafikler çizilerek standart parametrelerle karşılaştırılmıştır. XXIII