EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS

Wongwises, Somchai; EMANET, Özlem; DALKILIÇ, Ahmet Selim; ÇUBUK, M. Handan

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS

M. Handan ÇUBUK, (Yıldız Teknik Üniversitesi, Isı ve Termodinamik Anabilim Dalı, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Özlem EMANET, (Yıldız Teknik Üniversitesi, Isı ve Termodinamik Anabilim Dalı, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Ahmet Selim DALKILIÇ, (Yıldız Teknik Üniversitesi, Isı ve Termodinamik Anabilim Dalı, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Somchai WONGWISES (King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Fluid Mechanics, Thermal Engineering and Multiphase Flow Research Lab. (FUTURE), Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Bangkok, Thailand)

Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi

3 0

Yıl: 2014 Cilt: 34 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 1 - 8 Metin Dili: İngilizce İndeks Tarihi: 29-07-2022

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS

Öz:

Nowadays, energy efficiency is the crucial element in industry in terms of improving operating conditions steam boilers. Generally, feed-water economizers and air preheaters are used for this aim in steam boilers to recover heat from the flue gases. The measurements of volumetric percentages O2 (5.7%) and CO (0%) in flue gas, temperatures of flue gas (100, 150, 168, 218 °C), ambient (23.8 °C), surface (38.3, 40.8, 65.5, 132.5, 166.65 oC), feed-water (108°C) preheated feed water (133 °C) and steam (166.65 °C), consumption of natural gas (149.4 Nm3/15 mins) and steam (2000 kg/15 mins), conductivity of feed-water (134.25 ppm) and boiler water (3500 ppm), operating pressures (6.3 bar), absolute pressure (7.3 bar) are performed experimentally. Various case studies such as steam boiler operation without the use of economizer or air preheater, economizer addition to the steam boiler, addition of air preheater to steam boiler, addition of both economizer and air preheater to steam boiler are carried out to discuss the effects of the use of either feed-water economizer or air preheater separately and together. Consequently, total heat loss and efficiency values, fuel consumption and saving amounts, investment and operation-maintenance costs, some economic analyses using the methods of net present value and internal rate of ratio are calculated using measured values for each case study separately and compared with each other considering the case studies. It is expected from this study that investors will benefit from the calculation process used for an example application of steam boiler in a food plant to establish heat recovery systems in plants. As a result of experimental analyses, the heat recovery method from flue gas is found to be one of the effective processes to save energy in a boiler as expectedly

Anahtar Kelime:

Konular: Termodinamik

ISI GERİ KAZANIM SİSTEMLERİ KULLANILAN BİR GIDA FABRİKASININ YAKIT TASARRUF POTANSİYELİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI

Öz:

Günümüzde, buhar kazanlarının işletme şartlarını iyileştirme açısından bakıldığında enerji verimliliği endüstrideki en önemli unsurdur. Bu amaçla buhar kazanlarında baca gazından ısı geri kazanımı için genellikle besleme suyu ekonomayzerleri ve hava ısıtıcıları kullanılır. Baca gazı içindeki O2 (5.7%) ve CO (0%) hacimsel yüzdesi, baca gazı sıcaklıkları (100, 150, 168, 218 °C),ortam sıcaklığı (23.8 °C), yüzey sıcaklıkları (38.3, 40.8, 65.5, 132.5, 166.65 °C), besleme suyu sıcaklığı (108°C),ön ısıtılmış besleme suyu sıcaklığı (133 °C) ve buhar sıcaklığı (166.65 °C),doğal gaz tüketim miktarı (149.4 Nm3/15 dakika) , buhar tüketimi (2000 kg/15 dakika), besleme suyu iletkenliği (134.25 ppm), kazan suyu iletkenliği (3500 ppm), işletme koşulları (6.3 bar), mutlak basınç (7.3 bar) ölçümleri yapılmıştır. Sistem ekonomayzer veya hava ısıtıcı kullanılmadan, ekonomayzer kullanılarak, hava ısıtıcısı kullanılarak, hem ekonomayzer hem hava ısıtıcısı kullanılarak farklı şekillerde çalıştırılarak değerlendirilmiş, hem besi suyu ısıtıcısının ve ekonomayzerin ayrı ayrı ve birlikte kullanılmasının etkileri incelenmiştir. Bu nedenle, ölçüm sonuçları kullanılarak her durum için ayrı ayrı toplam ısı kaybı ve verim değerleri, yakıt tüketimi ve tasarruf miktarı, yatırım ve işletme-bakım maliyetleri hesaplanmış ve Net Bugünkü Değer ile İç Karlılık Oranı metodları kullanılarak ekonomik analizleri yapılmış, farklı uygulamalar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Bir gıda tesisindeki buhar kazanı için yapılan bu örnek çalışmanın tesislerinde ısı geri kazanım sistemi kuracak yatırımcılar için faydalı olacağı düşünülmektedir. Deneysel analizlerin sonucu olarak, baca gazından ısı geri kazanım metodunun bir kazanda enerji tasarrufu yapmak için en etkili metodlardan biri olduğu görülmüştür

Anahtar Kelime:

Konular: Termodinamik

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Enerji İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü, 1997, Sanayide enerji yönetimi esasları, Cilt II, Ulusal Enerji Tasarrufu Merkezi.
Rusinowski, H., Stanek, W., 2010, Hybrid model of steam boiler, Energy 35, 1107-1113.
Aljundi, I.H., 2009, Energy and exergy analysis of a steam power plant in Jordan, Applied Thermal Engineering 29, 324-328.
Barroso, J., Barreras, F., Amaveda, H., Lozano, A., 2003, On the optimization of boiler efficiency using bagasse as fuel, Fuel 82, 1451-1463.
Bujak, J., 2008, Mathematical modelling of a steam boiler room to research thermal efficiency, Energy 33, 1779-1787.
Bujak, J., 2009, Optimal control of energy losses in multi-boiler steam systems, Energy 34, 1260-1270.
Kljajic, M., Gvozdenac, D., Vukmirovic, S., 2012, Use of Neural Networks for modeling and predicting boiler's operating performance, Energy,45, 304-311.
Moghari, M., Hosseini, S., Shokouhmand, H., Sharifi, H., Izadpanah, S., 2012, A numerical study on thermal behavior of a D-type water-cooled steam boiler, Applied Thermal Engineering 37, 360-372.
Yang, M., Dixon, R.K., 2012, Investing in efficient industrial boiler systems in China and Vietnam, Energy Policy 40, 432-437.
Chen, Q., Finney, K., Li, H., Zhang, X., Zhou, J., Sharifi, V.,
applications in the process industry, Applied Energy 89, 30-36. 2012, Condensing
boiler Saidur, R., Ahamed, J.U., Masjuki, H.H., 2010, Energy, exergy and economic analysis of industrial boilers, Energy Policy 38, 2188-2197.
Price, T., Majozi, T., 2009, Using process integration for steam system network optimization with sustained boiler efficiency, 19th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, 1281-1286. Tanetsakunvatana,
Experimental study on effects of operating conditions and fuel quality on thermal efficiency and emission performance of a 300-MW boiler unit firing Thai lignite, Fuel Processing Technology 88, 199-206. V.I.,
, Kuprianov, V.I., 2005, Applications of a cost-based method of excess air optimization for the improvement of thermal efficiency and environmental performance of steam boilers, Renewable and Sustainable Energy Reviews 9, 474-498.
M. Handan ÇUBUK is currently an Assistant Professor of Mechanical Engineering at Yildiz Technical

APA	ÇUBUK M, EMANET Ö, DALKILIÇ A, Wongwises S (2014). EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. , 1 - 8.
Chicago	ÇUBUK M. Handan,EMANET Özlem,DALKILIÇ Ahmet Selim,Wongwises Somchai EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. (2014): 1 - 8.
MLA	ÇUBUK M. Handan,EMANET Özlem,DALKILIÇ Ahmet Selim,Wongwises Somchai EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. , 2014, ss.1 - 8.
AMA	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. . 2014; 1 - 8.
Vancouver	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. . 2014; 1 - 8.
IEEE	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S "EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS." , ss.1 - 8, 2014.
ISNAD	ÇUBUK, M. Handan vd. "EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS". (2014), 1-8.

APA	ÇUBUK M, EMANET Ö, DALKILIÇ A, Wongwises S (2014). EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 34(2), 1 - 8.
Chicago	ÇUBUK M. Handan,EMANET Özlem,DALKILIÇ Ahmet Selim,Wongwises Somchai EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 34, no.2 (2014): 1 - 8.
MLA	ÇUBUK M. Handan,EMANET Özlem,DALKILIÇ Ahmet Selim,Wongwises Somchai EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, vol.34, no.2, 2014, ss.1 - 8.
AMA	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi. 2014; 34(2): 1 - 8.
Vancouver	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi. 2014; 34(2): 1 - 8.
IEEE	ÇUBUK M,EMANET Ö,DALKILIÇ A,Wongwises S "EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS." Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 34, ss.1 - 8, 2014.
ISNAD	ÇUBUK, M. Handan vd. "EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A FOOD PLANT USING WASTE HEAT RECOVERY SYSTEMS TO DETERMINE THE POTENTIAL FOR FUEL SAVINGS". Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 34/2 (2014), 1-8.