Atık Isı Geri Kazanım Sistemlerine Yönelik Literatür Araştırması ve Sanayiden Örnek Vaka İncelemesi
Yaşanan hızlı nüfus artışı, sanayileşme oranının yükselmesi ve teknolojideki gelişmeler enerjiye duyulanihtiyacı günden güne arttırmaktadır. Dünya genelinde birçok endüstriyel tesise ait enerji tüketimininyaklaşık olarak dörtte birinin atmosfere atılan atık gazlar ile kaybolduğu varsayılmaktadır. Çok büyükmiktarda olan bu kaybın tekrar kazanılması geri kazanım sistemleri ile mümkün hale gelmektedir. Buçalışmada atık ısı geri kazanım sistemleri üzerine yapılmış olan daha önceki çalışmalar sınıflandırılarakincelenmiştir. Ayrıca örnek bir vaka çalışması yapılarak doğalgaz yakıtlı bir kazan için baca gazı ısı gerikazanım potansiyeli araştırılmış, atık baca gazındaki ısıdan yararlanmak amacıyla ısı geri kazanım sistemi(reküperatör) tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem için; enerji analizleri, ısı transfer analizleri ve ekonomikanalizler yapılmış, sistemin 15 yıllık ekonomik ömrü boyunca sağlayacağı yakıt tasarrufu, Net BugünküDeğer Metodu ile 1.121.410,23 TL olarak hesaplanmıştır .
A Review on Waste Heat Recovery Systems and a Case Study from Industry
Rapid population growth, increase in the industrialization rate and technological developments increase the need for energy day by day. It is assumed that about one-fourth of the energy consumption of many industrial plants throughout the world is lost waste gases discharged into the atmosphere. Recovering this huge waste heat is possible with heat recovery systems. In this study, literature review and classifications on waste heat recovery systems have been investigated. In addition, a case study was conducted to investigate the potential of exhaust gas heat recovery for a natural gas-fired boiler. Results led us design a heat recovery system to utilize the waste heat from the exhaust gas. For this design; energy, heat transfer and economic analysis have been made and the fuel savings of the system was calculated 1.121.410, 23 TL for 15 years economic life with present value method.
___
- Angın, B., 2007. Cam Sanayinde Geleneksel
Yakıtlar Yerine Doğal Gaz Kullanımının Enerji
Ekonomisi Açısından İncelenmesi. Yüksek
Lisans Tezi, Mersin Üniversitesi. Mersin, 1-68.
- Selbaş, R., 1992. Atık Isı Enerjisinden
Yararlanma Yöntemleri ve Uygulamaları,
Akdeniz Üniversitesi F.B.E, Yüksek Lisans
Tezi, Antalya, 1-57.
- Willems, D., 2006. Advanced System Controls
and Energy Savings for Industrial Boilers,
Transactions of the Citrus Engineering
Conference, 52, 11- 22.
- Güngör, A., 1995. İklimlendirmede Enerji Geri
Kazanımında Isı Borulu Isı Değiştiriciler,
Makine Mühendisleri Odası, II.Ulusal Tesisat
Mühendisliği Kongresi ve Sergisi Bildiriler
Kitabı, 639-655.
- Ersöz, M.A., 2002. Baca Gazlarındaki Atık
Isının Isı Borusu ile Geri Kazanımının
Araştırılması, Gazi Üniversitesi F.B.E, Yüksek
Lisans Tezi, Ankara,1- 133.
- Ersöz, M., 2009. Baca Gazlarındaki Atık Isının
Isı Borusu İle Geri Kazanımının Deneysel İncelenmesi, IX. Ulusal Tesisat Mühendisliği
Kongresi, İzmir, 133-141.
- Ürün, E.,2010. Atık Baca Gazlarından Isı Geri
Kazanımının Deneysel Olarak İncelenmesi,
Karabük Üniversitesi F.B.E, Yüksek Lisans
Tezi, Karabük, 1-71.
- Remeli, M., 2015. Simultaneous Industrial
Waste Heat Recovery and Power Generation
Using Heat Pipe Assisted Thermoelectric
Generator, Manufacturing Engineering College
of Science Engineering and Health RMIT
University, Master’s Thesis, Australia, 1-158
- Jouhara, H., 2017. Experimental Investigation
on a Flat Heat Pipe Heat Exchanger for Waste
Heat Recovery in Steel Industry, 1st
International Conference on Sustainable
Energy and Resource Use in Food Chains,
Berkshire-UK, 1-15.
- Ogulata, R. T., Doba, F., & Yilmaz, T. (1999).
Second-law and experimental analysis of a
cross-flow heat exchanger. Heat transfer
engineering, 20(2), 20-27.
- Şahan, A.M., 1999. HVAC Uygulamalarında
Isı Geri Kazanımı, IV. Ulusal Tesisat
Mühendisliği Kongresi, İzmir, 151-161.
- Atalay, B., 1998. Waste Heat Recovery Using
Regenerative Heat Exchanger, Çukurova
University Institute of Natural and Applied
Sciences, Master’s Thesis, Adana,1-96
- Goel, N., 2012. Design and Performance
Analyses of Condensing Heat Exchangers for
Recovering Water and Waste Heat from Flue
Gas, Lehigh University, Department of
Mechanical Engineering, Master’s Thesis, Ann
Arbor, 1-107
- Yamankaradeniz, N., 2007. Tekstil Sanayiinde
Atık Isıdan Yararlanılarak Enerji Tasarrufunda
Klasik
Sistem
ile
Isı
Pompasının
Karşılaştırılması, Uludağ Üniversitesi Müh.
Mim. Fakültesi Dergisi, 12(1), 115-124.
- Yamankaradeniz, N., 2009. Soğutma Tekniği
ve Isı Pompası Uygulamaları, Dora Yayıncılık,
2, 13-14.
- Muslu, M. 2017. Isı pompası destekli ısı geri
kazanım cihazının farklı sıcaklıklardaki
performans analizi, Master's thesis, Balıkesir
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1-72.
- Farshi, L.G., 2018. Thermodynamic Analysis
of a Cascaded Compression Absorption Heat Pump and Comparison with Three Classes of
Conventional Heat Pumps for the Waste Heat
Recovery, Applied Thermal Engineering
Journal, 128, 282–296.
- Gibbs, B.M., 1987. Boiler Fuel Savings by
Heat Recovery and Reduced Stanby Losses,
Heat Rec. Systems and CHP Journal, 7,
151-157.
- Butcher, T.A., Litzke W., 1994. Condensing
Economizers For Small Coal- Fired Boilers and
Furnaces, U.S.mEnergy Pittsburgh Energy
Technology Center, Master’s Thesis, New
York, 1-80.
- Çıtır, H., 2013. Endüstriyel Tav Fırınında
Ekonomizer Tasarımı, Karabük Üniversitesi
Enerji Sistemleri Mühendisliği, Yüksek Lisans
Tezi, Karabük, 1-50.
- He, B., 2014. Thermodynamic Analysis of a
Low-Pressure Economizer Based Waste Heat
Recovery System for a Coal-Fired Power Plant,
Energy Journal, 65, 80-90.
- Kılınç, H., 2016. Endüstriyel Tav Fırını
Bacalarından Atık Isının Geri Kazanımı,
İskenderun Teknik Üniversitesi Mühendislik ve
F.B.E, Yüksek Lisans Tezi, Hatay, 1-56.
- Aras, H., 1991. Doğal Gaz Yakan Sistemlerde
Baca Gazından Isı Geri Kazanımı, Anadolu
Üniversitesi F.B.E, Yüksek Lisans Tezi,
Eskişehir,1-60.
- Selimli, S., 2012. Endüstriyel Tav Fırını için
Reküperatör Tasarımı, Karabük Üniversitesi
F.B.E, Yüksek Lisans Tezi, Karabük, 1-73.
- Willems D., 2006. Advanced System Controls
and Energy Savings for Industrial Boilers,
Transactions of the Cit. Eng. Conference, USA,
11-22.
- Cortina, M., 2006. Flue Gas Condenser for
Biomass Boilers, Lulea University of
Technology Department of Applied Physics
and Mechanical Engineering, Master’s Thesis,
Sweden, 1-76.
- Ünlü, C., 2008. Buharlı Sistemlerde Enerji Geri
Kazanımı, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 108,
53-63.
- Terhan, M., 2010. Atatürk Üniversitesi Isıtma
Sistemi Kazan Bacalarında Isı Geri Kazanım
Potansiyelin Araştırılması, Atatürk Üniversitesi
F.B.E, Yüksek Lisans Tezi, Erzurum, 1-192.
- Wang, D., 2012. Coal Power Plant Flue Gas
Waste Heat and Water Recovery, Applied
Energy Journal, 91, 341–348.
- Görgülü, B., 2013.Atık Isı Kaynaklı Çift Etkili
Absorpsiyonlu
Soğutma
Sisteminin
Termodinamik Analizi, Süleyman Demirel
Üniv, Yüksek Lisans Tezi, Isparta, 1-99.
- Yağlı, H., 2013. Atık Isının Organik Rankine
Çevrimi ile Kullanılabilirliği ve Ekserjisi, 9.
Ulusal Temiz Enerji Semp., Konya, 394-401.
- Peris, B., 2015. Experimental Study of an ORC
for Low Grade Waste Heat Recovery in a
Ceramic Industry, Energy Journal, 85, 534-542.
- Seyedkavoosi, S., 2017. Exergy-Based
Optimization of an Organic Rankine Cycle for
Waste Heat Recovery from an Internal
Combustion
Engine,
Applied
Thermal
Engineering Journal, 126, 447–457.
- Ramirez, M., Epelde, M., de Arteche, M. G.,
Panizza, A., Hammerschmid, A., Baresi, M., &
Monti, N. 2017. Performance evaluation of an
ORC unit integrated to a waste heat recovery
system in a steel mill. Energy Procedia, 129,
535-542.
- Srikanth, S., 2003. Analysis of Failures in
Boiler Tubes Due to Fireside Corrosion in a
Waste Heat Recovery Boiler, Engineering
Failure Analysis Journal, 10, 59–66.
- Yaylacı, Ç., 2015. Konvansiyonel ve Atık Isı
Kazanlarda Buhar Üretimi Sürecinin Enerji ve
Ekserji Analizleri, GTÜ, Yüksek Lisans Tezi,
Gebze, 1-73.
- Sharma, O.P., 2018. Thermodynamic Analysis
of a Supercritical/Transcritical CO 2 Based
Waste Heat Recovery Cycle for Shipboard
Power and Cooling Applications, Energy Con.
and Manag., 155, 262–275.
- Can, M., 2009.Waste-Heat Recovery Potential
in Turkish Textile Industry: Case Study for
City of Bursa, Renewable and Sustainable
Energy Reviews Journal, 13, 663–672.
- Koçlu, A., 2011. Tekstil Endüstrisi Boyama
Prosesinde Plakalı Isı Değiştiricilerle Atık Isı
Geri Kazanım Sistemi Enerji ve Ekserji
Analizi, X. Ulusal Tesisat Mühendisliği
Kongresi, İzmir, 1913-1925.
- Kaşka, Ö., 2014.Energy and Exergy Analysis
of an Organic Rankine for Power Generation
from Waste Heat Recovery in Steel Industry, Energy Conversion and Management Journal,
77, 108-117.
- Eyidoğan, M., 2014. Endüstriyel Tav
Fırınlarında Enerji Tasarrufu ve Emisyon
Azaltım Fırsatları, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak.
Dergisi, 29(4), 735-743,
- Akın, S., 2016. Demir Çelik Endüstrisinde
Ergimiş Cüruftan Elde Edilen Atık Isının Geri
Kazanımı, Bursa Teknik Üniversitesi F.B.E,
Bursa, 1-118.
- Deng, Y., 2017. Investigation on Thermal
Performance of Steel Heat Exchanger for
Ground Source Heat Pump Systems Using
Full-Scale Experiments and Numerical
Simulations, App. Ther. Engineering, 91-98.
- Jouhara, H., Almahmoud, S., Chauhan, A.,
Delpech, B., Nannou, T., Tassou, S. A., ... &
Arribas,
J.
J.
(2017).
Experimental
investigation on a flat heat pipe heat exchanger
for waste heat recovery in steel industry.
Energy Procedia, 123, 329-334.
- Chang, S., 2017. Modeling Thermodynamic
and Techno-Economic Analysis of Coke
Production Process with Waste Heat Recovery,
Energy, 141, 435-450.
- Karellas, S., 2013. Energetic and Exergetic
Analysis of Waste Heat Recovery Systems in
the Cement Industry, Energy Journal, 58,
147-156.
- Tütüncü, G., 2012. Çimento Sektöründe Atık
Isı Geri Kazanım (WHR) Sisteminin
Termodinamik İncelemesi, Ege Üniversitesi
F.B.E, İzmir, 1-98.
- Güneş, M.F., 2001. Energy and Cost Analysis
of A Cogeneration System, Dokuz Eylül
Üniversitesi F.B.E, Yüksek Lisans Tezi, İzmir,
1-138.
- Aneke, M.C., 2012. Optimising Thermal
Energy Recovery, Utilisation and Management
in the Process Industries, University of
Northumbria, Master’s Thesis, 1-210.
- Manno, M., 2017.Adsorbent Materials for
Low-Grade Waste Heat Recovery: Application
to Industrial Pasta Drying Processes, Energy
Journal, 140, 729-745.
- Eyriboyun, M., 2017.Çatalağzı Termik Elektrik
Santrali ile Bölgesel Isıtma Yapılabilirliğin
Enerji Analizi, Isı Bil. ve Tek. Dergisi, 37(1),
139-146.
- Enç, V., Kasırga, M., 2012. Depo Gazı Enerji
Üretim Tesisi Baca Gazı Atık Isısının Seralarda
Değerlendirilmesi: İstanbul Örneği, Tarih
Kültür ve Sanat Araştırmaları Dergisi, 1(4),
298-309.
- Çengel,
Y.A.,
Boles,
M.A.,
2006.Thermodynamics
an
Engineering
Approach, McGraw- Hill, USA, 1-865.
- Terhan, M., Çomaklı, K. 2015. Baca Gazi Atik
Isisi Ile Kazan Yakma Havasinin Ön
Isitilmasinin Fizibilitesi. Engineer & The
Machinery Magazine, 56, 668.
- Incropera, F.P., DeWitt, D.P., 1996,
Introduction to Heat Transfer, John Wiley &
Sons, New York, 1-959
- Cortina, M., 2006. Flue Gas Condenser for
Biomass Boilers, Lulea University of
Technology Department of Applied Physics
and Mechanical Engineering, Master’s Thesis,
Sweden, 1-76
- Gnielinski, V.., 2010. Heat Transfer in Cross
Flow Around Single Rows of Tubes and
Through Tube Bundles, in VDI Heat Atlas, ed.
VDI, Springer Verlag, Berlin, Germany,
725-729.
- Çengel, Y.A., 2011. Isı ve Kütle Transferi,
Güven Bilimsel Yayınları, İzmir.
- Kakaç, S., Liu, H., 1998. Heat Exchangers:
Selection, Rating and Thermal Design, CRC
Press, New York, 1-676
- Chen, Q., Finney, K., Li, H., Zhang, X., Zhou,
J., Sharifi, V., Swithenbank, J., 2012.
Condensing Boiler Applications in the Process
Industry, Applied Energy, 89, 30- 36.
- Gaddis, E.S., 2010. Pressure Drop of Tube
Bundles in Cross Flow, in VDI Heat Atlas, ed.
VDI, Springer Verlag, Berlin, Germany,
1076-1091.
- Hazell,
D.D.,
2011.
Modeling
and
Optimization of Condensing Heat Exchangers
for Cooling Boiler Flue Gas, Lehigh
University, Department of Mechanical
Engineering, Master’s Thesis, 1-109.
- Okka, O., 2006. Mühendislik Ekonomisine
Giriş Problemler ve Çözümleri, Nobel Yayın
Dağıtım, Ankara, 1-334.