بازیافت انرژی از کوره دوار سیمان سفید نی ریز

نوع مقاله : مقاله شیمی

نویسندگان

1 1. کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 استادیار، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

3 استاد، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

4 دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

بخش عظیمی از انرژی حرارتی مصرفی در صنایع انرژی بر پس از خروج از فرایند تلف می‌شوند. مقداری از این حرارت اتلافی با روش‌های مختلفی مانند تولید انرژی الکتریکی، تولید هوای گرم برای فرایند تولید و یا تهیه آب گرم قابل بازیافت می‌باشد. در ایران همواره صنعت سیمان از استفاده بهینه منابع از جمله انرژی، با توجه به وجود یارانه انرژی، به دور بوده است. در این تحقیق اتلاف حرارتی از سیستم پخت کارخانه سیمان سفید نی ریز به عنوان صنعت نمونه کشوری جهت ارزیابی تولید همزمان حرارت و برق با به کارگیری چرخه رانکین آلی که مولد توان الکتریکی است در نرم افزار اسپن پلاس V12 مورد بررسی قرار گرفته شده است. این ارزیابی برای محاسبه اتلاف حرارتی شامل موازنه جرم و انرژی بر روی سیستم پخت و نیز موازنه انرژی بر روی سیستم ماقبل پخت انجام می‌گردد. انرژی‌های گرمایی بدست آمده وارد سیکل رانکین شده و توسط توربین به انرژی تبدیل می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد از بازیافت انرژی، 635 کیلووات انرژی الکتریکی تولید گردید که منجر به حذف 5/317 کیلوگرم بر ساعت گاز گلخانه ای می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Energy recovery from the rotary kiln of white cement Neyriz

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hosein Najafzadeh 1
  • Mohammad Reza Sardashti Birjandi 2
  • Farhad Shahraki 3
  • Somayeh Mansouri 4
1 1. MSc Student, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan
2 Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
4 PhD Student, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan
چکیده [English]

A huge part of the thermal energy consumed in energy industries is lost after exiting the process. Some of this waste heat can be recovered by various methods such as generating electrical energy, generating hot air for the production process or providing hot water. In Iran, the cement industry has always been far from the optimal use of resources, including energy, due to the existence of energy subsidies. In this research, the heat loss from the baking system of Nireez white cement plant as a model industry of the country to evaluate the simultaneous production of heat and electricity by using the organic Rankine cycle that generates electric power has been investigated in Span Plus V12 software. This evaluation is done to calculate the heat loss, including the mass and energy balance on the cooking system, as well as the energy balance on the pre-cooking system. The heat energy obtained enters the Rankine cycle and is converted into energy by the turbine. The results show that 635 kilowatts of electrical energy was produced from energy recycling, which leads to the elimination of 317.5 kg/hour of greenhouse gas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cement kiln
  • Energy recovery
  • Heat loss
  • Organic Rankine Cycle

مراجع

[1] ماهنامه علمی، فنی و اقتصادی سیمان cement magazine، دوره 39، 1398، صفحه 253.
[2] Y. Zhang, "aspen plus based simulation of a cement calciner and otimization analysis of air pollutants emission", clean technologies and Environmental policy, Vol. 13, 2011, PP. 459-468.
[3] A. Hasanbeigi, C. Menke and A. Therdyothin, "The use of conservation supply curves in energy policy and economic analysis: the case study of Thai cement industry", Energy policy, Vol. 38, 2010, PP. 38-45.
[4] F. Liu, "Energy efficiency of China's cement industry", Energy, Vol. 20, 1995, PP. 669-681.
[5] S. Khurana, R. Banerjee, R. Banerjee, U. Gaitonde, "Energy balance and cogeneration for cement plant", Applied Thermal Engineering, Vol. 22(5), 2002, PP. 485-494.
[6] هانیه حیدری، علیرضا نورپور، "تحلیل اگزرژی_ محیط‌زیستی فرایند پخت سیمان پرتلند با رویکرد مدیریت و ممیزی انرژی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، 1396، تهران.
[7] Z. Utlu, Z. Sogut, A. Hepbasli, Z. Oktay, "Energy and exergy analyses of a raw mill in a cement production", Applied Thermal Engineering, Vol. 26, 2006, PP. 2479-2489.
[8] ق. عرب، ا. جلال، " امکان سنجی فنی، اقتصادی و زیست محیطی استفاده از تولید همزمان برق و حرارت (CHP) در صنعت سیمان" ماهنامه فناوری سیمان، شماره 29، بهمن 1388، صفحه 54-55.
[9] M. A. Doheim, S. A. Sayed, and O. A. Hamed, "Analysis of waste heat and its recovery in a cement factory", Heat Recovery Systems and CHP, Vol. 7, 1987, PP. 441-444.
[10] Z. Sogut, Z. Oktay, and H. Karakoc, "Mathematical modeling of heat recovery from a rotary kiln", Applied Thermal Engineering, Vol. 30, 2010. PP. 817-825.
[11] A. C. Caputo, P. M. Pelagagge, and P. Salini, "Performance modeling of radiant heat recovery exchangers for rotary kilns", Applied Thermal Engineering, Vol. 31, 2011. PP. 2578-2589.
[12] F. Campana, "ORC waste heat recovery in European energy intensive industries", Energy Conversion and Management, Vol. 76, 2013, PP. 244-252.
[13] S. Karellas, "Energetic and exergetic analysis of waste heat recovery systems in the cement industry", Energy, Vol. 58, 2013. PP. 147-156.
[14] Z. Fergani, D. Touil, and T. Morosuk, "Multi-criteria exergy based optimization of an Organic Rankine Cycle for waste heat recovery in the cement industry", Energy Conversion and Management, Vol. 112, 2016. PP. 81-90.
[15] A. Mohammadi, M. A. Ashjari, and A. Sadreddini, "Exergy analysis and optimisation of waste heat recovery systems for cement plants", International Journal of Sustainable Energy, Vol. 37, 2016, PP. 115-133.
[16] W.S. Amarasinghe, I. Husum, and L.-A. Tokheim, "Waste heat availability in the raw meal department of a cement plant", Thermal Engineering, Vol. 11, 2018, PP. 1-14.
[17] E. A. Rad and S. Mohammadi, "Energetic and exergetic optimized Rankine cycle for waste heat recovery in a cement factory", Applied Thermal Engineering, Vol. 1, 2018, PP. 43-52.
[18] A. Ahmed, "Design methodology of organic Rankine cycle for waste heat recovery in cement plants", Applied Thermal Engineering, Vol. 129, 2018, PP. 421-430.
[19] استاندارد ملی ایران شماره 7873، "سیمان - معیار مصرف انرژی در فرایندهای تولید"، تجدید نظر اول، آبان 1391.
[20] ف. پ. اینکروپرا، د. پ. دویت، ع. ا. رستمی، م. شیرازی، "مقدمه‌ای بر انتقال گرما"، دانشگاه صنعتی اصفهان، شماره 2، 1389.
[21] K.E. peray,"Cement Manufactures", Hand Book, New York, NY:Chemical Publishing CO., Inc.,1979.
[22] M. Bahrami, A. A. Hamidi and S. Porkhial, "Investigation of the effect of organic working fluids on thermodynamic performance of combined cycle stirling ORC", International Journal of Energy and Environmental Engineering, Vol. 4, 2013, PP. 1-9
 
مدل سازی در مهندسی
دوره 21، شماره 73
تیر 1402
صفحه 201-228

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار