ELEKTRİK ARK OCAĞI VE TOZ TOPLAMA SİSTEMİ SOĞUTMASINDA KULLANILAN KAPALI DEVRE SOĞUTMA UYGULAMASI

1. ELEKTRİK ARK OCAĞI VE TOZ TOPLAMA SİSTEMİ
SOĞUTMASINDA KURU/SICAK KAPALI DEVRE
SOĞUTMA UYGULAMASI

2. Uygulanan Yaklaşımlar
KURU SOĞUTMA
Sıcak su akışı, dışında
soğuk hava akışı olan
borunun içinde,
temassız olarak
gerçekleşir.
Hava
Boru
Fin

3. Uygulanan Yaklaşımlar
KURU SOĞUTMA
Suyun atmosferik hava ile temassız soğutulması
Soğutma işinde, atmosferik havanın kuru termometre sıcaklığından
yararlanılan, bu nedenle de “kuru soğutma” olarak anılan yaklaşımda, suyun
buharlaşma gizli ısısı kullanılmamakta ve buharlaşma kaybı söz konusu
olmamaktadır.
Başka bir deyişle, soğutma devresinin ilk dolumu sonrasında, işletme
boyunca su beslemesine gereksinim yoktur.

4. Uygulama Sonuçları
SU TÜKETİMİ
EAO
Kuru/Sıcak/Kapalı Devre (AYAZ-4)
12.500
m³/2016
DDS
Kuru/Sıcak/Yarı-Kapalı Devre
(AYAZ-3)
3.350
m³/2016

5. Uygulanan Yaklaşımlar
SICAK SOĞUTMA
6 0
Celcıus
1 2 0
3 0

6. Uygulanan Yaklaşımlar
SICAK SOĞUTMA
Soğutma suyu sıcaklıkları 60°-120°C arasındadır
Kuru soğutmada, soğutucuya suyun giriş ve çıkış sıcaklıkların seviyesi ile atmosferik havanın sıcaklığı
arasındaki fark, gerekli ısı iletimi alanı ve hava akışı kapasitesini önemli ölçüde etkiler. Sıcak soğutma
yaklaşımı uygulanarak, benzer soğutma kapasitelerine daha küçük kuru soğutucu boyutları ve hava
akışı ile ulaşılabilir. Böylelikle kurulum ve işletme masrafları azaltılabilir.

7. SICAK SOĞUTMA
Sıcak soğutmanın Elektrik Ark Ocaklı çelik işletmelerinde en önemli
getirilerinden biri de toz toplama sistemi boru panel ömürlerinin
uzamasına sağladığı katkıdır. Ocak kapağının her açılışında, toz toplama
sistemi içinde gaz sıcaklıkları aniden düşer.
Soğuk soğutma söz konusu ise, boru panel cidar sıcaklıkları hızla
suyun kaynama noktasının altına düşeceğinden, tıpkı kışın sıcak bir
odanın soğuk pencere camı üzerinde olduğu gibi, boru paneller
üzerinde su yoğuşması söz konusu olur.
Uygulanan Yaklaşımlar

8. Uygulanan Yaklaşımlar
SICAK SOĞUTMA
Yoğuşan saf suyun neden olduğu korozyon, boru panel iç yüzeylerinde gözlenen
malzeme kaybının ana nedenidir.
Korozyona bağlı olarak gelişen erken su kaçakları, su soğutmalı borularda toz
birikimini destekler. Sonunda toz toplama sisteminde panel veya boru parçası
değişimleri için “üretim duruşları” oluşabilir. Böylelikle doğrudan ve dolaylı
bakım masraflarının artması söz konusu olabilir.

9. Uygulama Sonuçları
TOZ TOPLAMA SİSTEMİNDE BORU PANEL
ÖMÜRLERİNİN UZAMASI
Kroman 2010 senesinde, 150 t kapasiteli AC-EAO ile birlikte yeni bir toz
toplama sistemi devreye almıştır.
Toz toplama sistemi boru panellerinde gezen suyun soğutulması için ise,
AYAZ-3 olarak adlandırılan ve «kuru/sıcak/yarı-kapalı devre»
yaklaşımlarının uygulandığı bir su soğutma devresi kurmuştur.

10. Application Results
TOZ TOPLAMA TESİSİNİ SOĞUTAN
KURU/SICAK/YARI-KAPALI DEVRE (AYAZ-3)
SSB
İYO
Kuru Soğutucu
95°
C
70°C
Diyafram panel, geride kalan
7 sene içinde 2 kere değiştrilmiştir.

11. Uygulanan Yaklaşımlar
KAPALI DEVRE

12. KAPALI DEVRE
Hemen her EAO ve TTS panel soğutma tasarımı, yüksek cidar
sıcaklıkları nedeniyle, boru panel çıkışlarında bir
«geriye basınç» belirler.
Geriye basıncın tanımlanma amacı, suyun kaynama
noktasını basınç ile yukarı doğru ötelemek ve panel
cidarlarında buhar filmi oluşma olasılığını ortadan
kaldırmaktır.
Böylelikle çevrim pompaları, sistem kayıplarının yanı sıra,
bu geriye basıncı da yenecek basıncı üretirler.
Uygulanan Yaklaşımlar

13. KAPALI DEVRE
Oysa kapalı soğutma devreleri statik basınç altına alınabilirler.
Böylelikle çevrim pompalarının güç tüketimlerinde önemli düzeyde bir
tasarruf sağlanır.
Bu statik basınç yükseltilmiş bir tank ile sağlanabilir. Doğru tank tasarımı ile, su
tesisleri operatörleri EAO’ndaki bir su kaçağını anında farkedebilirler.
Tankta devre atmosfere açıldığından, yüksek basınca karşı da çok kritik bir
güvenlik riski yok edilmiş olur.
Uygulanan Yaklaşımlar

14. Uygulama Sonuçları
ELEKTRİK GÜÇ TÜKETİMİ
Pompalar Fanlar
EAO
Kuru/Sıcak/K.Dvr. (AYAZ-4)
3.050
MW/2016
930
MW/2016
TTS
Kuru/Sıcak/Y.K.Dvr. (AYAZ-3)
4.700
MW/2016
1.170
MW/2016
Tasarruf Edilen 3.080
MW/2016
- 1.170
MW/2016
Toplam Elektrik Güç Tüketimi : 9.850 MW/2016
Toplamda Tasarruf Edilen : 1.910 MW/2016

15. Uygulanan Yaklaşımlar
GÜVENLİK & ACİL DURUM
Özellikle EAO devresinde, soğutma suyu akışının durması
çok önemli riskler doğurabilir. Bu bakımdan, şebeke gücü
kesintilerinde dahi su akışının
sağlanabilmesi için gerekli önlemler alınır. Genelde iki temel
çözüm uygulanır:
Çözüm 1 Çevrim pompalarının elektrik motorları
diesel jeneratörlerden beslenir.
Çevrim diesel pompalar ile sürdürülür
Çözüm 2

16. Uygulanan Yaklaşımlar
GÜVENLİK & ACİL DURUM
Kroman, EAO soğutma devresinde yalınlığı nedeniyle
Çözüm 2’yi uygulamıştır.
Çözüm 1
Diesel
Motor
Elektrik
Jnrtr.
Elektrik
Panolar
Electrik
Motoru Pompa
Diesel
Motor Pompa
Çözüm 2

17. Uygulanan Yaklaşımlar
GÜVENLİK & ACİL DURUM
Diesel Pompalar
Elektrik Pompalar
EAO Kuru/Sıcak
Kapalı Devre
Enerji kesintisi
durumunda diesel
pompalar çalışır.
Atmosferik
tankın varlığı
aşırı basınca
karşı sistemi
emniyette
tutar.

18. Genel Bilgiler
BAKIM
Kroman, kuru soğutucu boru demetlerinin arasında toz
birikimini en aza indirmek için kuru soğutucuları
yüksekte kurmayı tercih etmiştir.
Kuru soğutucu boru demetleri, düşük hava akış direnci
sağlamak için eliptik, dayanım için karbon çelik boru ve
finlerden üretilmiştir. Boru demetleri 3 ayda bir kuru hava ile
temizlenmekte ve hava hızları ölçülmektedir.
Yeterli ve homojen dağılmış hava hızlarının korunması
bakımından bu önlemlerle başarı sağlanmıştır.

19. Genel Bilgiler
BAKIM
Boru demeti su kanallarının tıkanmaması bakımından
güvenli tarafta kalmak üzere, su hızları tasarlandıkları
seviyede tutulmalıdır. Sıcaklık kontrolü amacıyla birincil olarak
fan hızlarının değiştirilmesi benimsenmeli, bunun yetmediği
koşullarda soğutucuların baypas
edilmesi düşünülmelidir. AYAZ-3 projesinde, otomasyonun
baypas öncelikli tasarlanmasının sonucu olarak 2. senenin
sonunda akış dirençleri yükselmiş, su jeti ile yapılan temizlik
sonrasında otomasyon
değiştirilmiş ve bir daha sorun yaşanmamıştır.

20. Genel Bilgiler
BAKIM
Su jeti ile temizlik, bu tip bataryaların su kanalı temizliğinde genel olarak
uygulanmaktadır. Ancak uygulama hataları, boru cidarının da işlem sırasında
malzeme kaybetmesine neden olabilmektedir.
Bu bakımdan, AYAZ-4’ün kurulumu sırasında, kalıcı bir pasivasyon çevrimi
bağlantısı tasarlanmış ve uygulanmıştır. Geçen üç senede kullanılmamış olmakla
birlikte, gerektiğinde kısa süreli olarak kimyasal temizlik yapılabilmesi için gerekli
şartlar oluşturulmuştur.

21. Genel Bilgiler
KİMYASAL SU ŞARTLANDIRMA
Kapalı ve sıcak devre denilince ilk akla gelen nitrat, molibdat, poliamin gibi
şartlandırma programları, yıllık toplamda 15.850 ton/yıl su kaybı olabilen bir sistem
için pahalı kalmaktadır.
Bu bakımdan Kroman’da, 10-15 ppm bakiye fosfat, oksijen tutucu ve
uygun dispersantlar içeren, pH seviyesinin 10 civarında korunduğu bir
kimyasal şartlandırma programı uygulanmakta ve 0,18 mpy seviyesine kadar
inen korozyon hızları ile çalışılmaktadır.

22. Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri
SU TESİSLERİNİ ÇATIYA KOYMAK
Kuru soğutucuların tercih edildiği kapalı devre tasarımlarında büyük hacimli bir su havuzu
yoktur. Kuru soğutucular çelikhane binalarının çatısına kurulabilir. Böylelikle tesis
yerleşiminde birkaç yüz metrekarelik bir alan, başka amaçlarla kullanılmak üzere
saklanabilir.
Bunun mümkün olmadığı durumlarda, yine de boru demetlerini toz kirliliğinden korumak
üzere, kuru soğutucuların yüksekte kurulumu tercih edilmelidir.

23. ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)
Sıcak soğutma limitleri, bina ısıtma kazan devrelerinin
sıcaklıklarını sağladığı üzere, ilkin tüm çevre binaların ısıtma
devrelerine atık ısı geri kazanım eşanjörleri yerleştirilmiştir.
Böylelikle, doğal gaz ile çalışan ısıtma kazanları, EAO’nın
çalıştığı süreler boyunca tamamen devre dışı kalmışlardır.
DG Kazanı
AIGK
Eşnjr
Sıcak
Soğutma
Sistemi
Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri

24. ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)
«Kuru/Sıcak/Kapalı Devre» soğutma uygulamasıyla ortaya
çıkan en önemli fırsat, «düşük entalpili çevrimler» ile elektrik
üretme seçeneğinin oluşmasıdır.
Organik Rankine Çevrimi (ORC), su/buhar faz değişimine
oranla, daha düşük sıcaklıklarda sıvı/buhar faz değişimi
oluşturan bir organik akışkan kullanır.
Böylelikle jeotermal su, biyokütle, endüstriyel atık ısı gibi
daha düşük sıcaklıklardaki kaynaklardan kullanılabilir enerji
geri kazanımı sağlanabilmektedir.
Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri

25. ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)
ORC verimliliği, ısı kaynağının sıcaklık seviyesi ile
doğrudan ilgilidir.
Giriş Sıcaklığı ORC Verimi
90°C % 7-8
110°C % 11-12
120°C % 13-15
150°C % 23-25
Verimlilik ise AIGK projesinin fizibilitesi için önemlidir.
Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri

26. Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri
ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)
Elektrik ark ocaklı bir çelik üretim tesisinde AIGK
projeleri çalışırken temelde iki şeye dikkat edilmelidir:
1.AIGK projesinin, çelikhane üretimi sürekliliğine
herhangi bir etkisi olmamalıdır.
2.AIGK projesi, EAO’nın değişken ısıl yükleri ile
uyumlu olarak çalışabilmelidir.

27. ORC
Evap.
ORC
Kond.
Trbn
.
110-120°C
Kroman 150t AC-EAO Toz
Toplama Tesisi
Ort. Atık Isısı 30 MW/saat
Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri
ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)
Elc.Güç 3-3,5 Mwe/h
Güç
Jen.
95-105°C

28. Organik Rankine Çevrimi (ORC) ile Enerji Üretimi Yapılan Tesislerin
Avrupa’daki Dağılımı
Uygulama Olanakları & Gelecek Projeleri ATIK ISI GERİ KAZANIMI (AIGK)

29. Özellikle elektrik ark ocaklı tesislerde çelik üretiminin
duruşlarının azaltılmasına sağladığı katkı, su
kaynaklarının kullanımında sağlanan tasarruf ve AIGK
projelerine olanak sağlayan özellikleri ile, çelikhane soğutma
tesislerinde “kuru/sıcak/kapalı devre” soğutma yaklaşımı
uygulamalarının, sektörün çevreci, güvenli ve sürdürülebilir
gelişimine katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
KONUK ISI MAK. SAN. ve TİC. LTD. ŞTİ.