Kok kömürü çelik üretiminin önemli girdilerinden biridir. Koklaşabilir özellikteki maden kömürlerinin kapalı fırınlarda havasız ortamda ısıtılarak içerdiği uçucu madde, katran, benzol gibi bileşenlerinden ayrıştırılmasına koklaştırma denmektedir. Koklaşması tamamlanan kömür, fırından itilerek söndürme arabalarına alınmaktadır. Sonrasında söndürme tesislerine giden kok, farklı söndürme teknikleri kullanılarak söndürülmektedir.
Kok Bataryaları uzun ömürlü işletmelerdir. Ortalama ömürleri 40 yıldır bu nedenle bu tesislerin kurulması ve yenilenmesi sürecinde prosesin gereklilikleri, bakımın kolaylığı, enerji döngüsü ve verimliliği dikkate alınarak uygun sistemin seçilmesi gerekmektedir.
Bu çalışmada farklı tipte kok söndürme sistemleri enerji çevrimleri ve verimlilikleri göz önüne alınarak araştırılmış ve kok Bataryalarının farklı söndürme tiplerine göre enerji döngüsü hesapları, yüksek fırındaki prosese uygunluğu değerlendirilmiştir. Yeni tesis kurulumları için en verimli ve çevre için en uygun yöntemin belirlenmesine çalışılmıştır. : Bu çalışmada farklı tipte kok söndürme sistemleri enerji çevrimleri ve verimlilikleri göz önüne alınarak araştırılmış ve kok Bataryalarının farklı söndürme tiplerine göre enerji döngüsü hesapları, yüksek fırındaki prosese uygunluğu değerlendirilmiştir. Yeni tesis kurulumları için en verimli ve çevre için en uygun yöntemin belirlenmesine çalışılmıştır. Çalışma kapsamında farklı tipte söndürme tipi tasarımlarının teorik olarak karşılaştırması yapılmıştır. İlave olarak bu karşılaştırma farklı söndürme tiplerinde uygulamaları sonrası karşılaştırma yapılmıştır. 3 farklı söndürme tipi için maliyet, enerji ve karbondioksit salınımları karşılaştırılmıştır. Teori ve pratiğin birleştirildiği bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Öncelikle detaylı literatür araştırması yapılmıştır. Ortalama 40 adet makale incelenmiş ve teoride farklı söndürme tiplerinin proses verimliliği üzerine etkileri incelenmiştir. 2. aşama olarak bu farklı tip söndürme tiplerinin proses aşamasında oluşturduğu maliyet ve enerji harcamaları ortaya konulmuştur. Çevreye olan etkileri incelenmiştir. Bu ölçümler saha üzerinden alınmıştır. Bunun yanında farklı tipte üretilen kokların Yüksek Fırın'da yakılması için ihtiyaç duyulan enerji teori ve pratik birleştirilerek hesaplanmıştır. Tüm bu araştırma ve bulgular dikkate alınarak çalışma sonuçlandırılmıştır. Kullanılan yöntemler arasında ekserji hesabı, iç getiri oranı hesabı ve enerji yaşam döngüsü yaklaşımlarından faydalanılmıştır. Yüksek Fırında koku yakmak için belirli bir enerji harcanmaktadır. Bu enerji kokun metalürjik yapısıyla ilgili olduğu kadar kokun içindeki nem oranı ile ilgilidir. Bu nem oranını minimum seviyede tutmak, hem kok yapımı hem de Yüksek Fırında kok yakımı esnasında minimum enerji harcamak için ne yapılması gerektiği araştırmanın temel problemidir. İnceleme yapılırken, tesislerin çalışma kapasiteleri, yıllık üretim ve kullanım miktarları şirketin gizlilik politikaları dikkate alınarak belirli oranlar dahilinde örnek olarak yazılmıştır. Elektrik, su ve kok birim fiyatları belirlenirken tahmin ve ortalama alma metotları kullanılmıştır. Her dönemde ve kurumda bu fiyatlar değişiklik göstereceğinden söz konusu değerler üzerinden değil, farklı teknolojiler arasındaki karşılaştırma sonuçlarına önem verilmiştir. Bunun yanında Yüksek Fırında sadece kok nem farkından kaynaklı harcanan enerji pratik ve teorik yaklaşımlarla belirlenmiştir. Bu değerleri net olarak fırın üzerinde pratik olarak ölçmek oldukça zordur. Çünkü Yüksek Fırın üzerinde harcana enerjiyi etkileyen pek çok çevresel koşul vardır. Entegre Demir Çelik Tesislerinde bulunan kuru yaş söndürme sistemleri sulu söndürme sistemlerine göre daha verimli ve çevreci çalışmaktadır. Kuru söndürmeyi yaş söndürme CSQ sistemi ile mukayese edecek olursak aradaki en temel farkın söndürme arabası olduğu görülmektedir. Her iki sisteme ait söndürme kuleleri benzerdir. Söndürme arabaları bakımından mevcut arabalar lokomotif ile çekilen vagonlardan oluşmaktadır. Söndürme vagonları ise kapalı havuz şeklinde olup yan tarafında kapakları bulunmaktadır. Tek başına söndürme vagonu oldukça ucuzdur ancak bu vagonu çekmek için bir adet lokomotif de alınacaksa maliyet artmaktadır. Entegre Demir Çelik Tesislerinde, yeni bir kok söndürme tesisi yapılacak olursa enerji geri kazanımı ve yüksek fırınlarda yakıt tasarrufu nedenleri ile öncelikle kuru söndürme yöntemi tercih edilmelidir. Yaş söndürme tesisinin tercih sebebi yatırım maliyetlerinin düşük olması olabilir. Ancak yapılacak kuru söndürme sisteminde çıkan enerjinin Elektrik üretimi için kullanılabiliyor olması ve su kaybı yaşanmaması tesisin geri ödeme süresini oldukça kısaltmaktadır. Yeni sistemlerin CSQ olarak devreye alınması veya mevcut sistemlerin modernize edilmesi düşünüldüğünde, atılan kok tozunun azaltılması da dikkate alınması gereken önemli parametrelerden biridir. Tüm bunların yanında kok neminin artması ile stabilite gibi bazı kalite değerleri de olumsuz etkilenmekte ve bu durum yüksek fırınlarda yakıt kullanımında olumsuzluklara neden olabilmektedir. Yeni bir kok batarya kurulumunda ilk tercih olarak Kok Kuru Söndürme Sistemi düşünülebilirken, toz emisyonu dikkate alınırsa Stabilizasyon Söndürme sistemi de ikinci tercih edilecek sistem olabilir. Tesis kurulum ücreti Kuru Söndürme için daha yüksek olsa da, uzun vadeli plan için sağlanan kazançların bu sistemde daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kok Söndürme, Tasarım, Enerji, Atık Isı Kazanımı, Isıtma, Verimlilik.
|
