Bir Entegre Tekstil Üretim İşletmesinde Enerji Verimliği Çalışması

Transkript

1 Bir Entegre Tekstil Üretim İşletmesinde Verimliği sı Mehmet Önder SERT 1, Muharrem EYİDOĞAN 1, Fatma ÇANKA KILIÇ 2, Durmuş KAYA 1 1 Department of Energy Systems Engineering, Faculty of Technology, Kocaeli University, Umuttepe, Kocaeli, Turkey. 2 Department of Electrical and Energy Technologies, Kocaeli Vocational School, Kocaeli University mehmetondersert@hotmail.com, muharrem.eyidogan@kocaeli.edu.tr, fatmacanka@hotmail.com, durmuskaya@hotmail.com Özet-Bu çalışmada, bir entegre tekstil üretim işletmesinde enerji verimliliğinin artırılması için bazı önemli çalışmalar yapılmıştır. Bu kapsamda basınçlı hava sistemleri, sıcak hatlar ve yüzeyler, aydınlatma sistemleri, ring iplik makineleri, ram makineleri, buhar ve kızgın yağ kazanları incelenmiştir. Üretim aşamasında ring iplik makinelerinde kullanılan masuraların daha düşük kütleli masuralar ile değiştirilmesi analiz edilmiştir. Ram makinelerinde kızgın yağ ile ısıtma yerine doğalgaz brülörlü ısıtma sistemi incelenmiş ve yapılabilecek enerji tasarruf potansiyeli hesaplanmıştır. Basınçlı hava sistemlerinde kompresörlerin çalışma sistemi ve basınç değerleri analiz edilmiş ve enerji tasarruf potansiyelleri hesaplanmıştır. Sıcak hatların ve yüzeylerin kontrolü yapılarak, izolasyon eksikliklerinin giderilmesi ve ayrıyeten, işletmedeki mevcut aydınlatma sistemlerinin LED teknolojisine dönüşümü ile elde edilecek enerji tasarruf potansiyeli belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler-Entegre tekstil üretim işletmesi, enerji verimliliği, ring iplik makinesi, ram makinesi. Abstract-In this study, some important studies have been realized to increase energy efficiency in an integrated textile production operation. In this scope, compressed air systems, hot lines and surfaces, lighting systems, ring spinning machines, stenter machines, steam and hot oil boilers have been examined. Replacement of the rollers (bobbins) used in ring spinning machines with the rollers with lower mass was analyzed during the production process. Instead of heating with hot oil, natural gas burner heating system has been investigated in stenter machines and energy saving potential has been calculated. The operating system and pressure values of the compressors in the compressed air systems are analyzed and the energy saving potentials are calculated, accordingly. By checking the hot lines and surfaces, it is determined that the deficiency of insulation is eliminated and additionally, the energy saving potential which can be obtained by conversion of existing lighting systems into LED technology is determined in the operation. Keywords-Integrated textile production company, energy efficiency, ring spinning machine, stenter machine I.GİRİŞ Teknolojinin gelişmesi birçok şeyi değiştirdiği gibi yaşam şartlarını da değiştirmiştir. Günümüzde değişen yaşam şartları ile birlikte kullanılan teknolojik ürünler sürekli artış göstermekte ve dolayısıyla enerji tüketimleri de artış göstermektedir. Değişen yaşam şartlarına artan nüfus da eklendiği zaman enerji tüketimi sürekli artmaktadır. de %70 oranında dışa bağımlı olan Türkiye de, enerjiyi verimli kullanmak oldukça önemlidir [1] yılı verilerine göre, dünya üzerinde mevcut kömür rezervlerinin yaklaşık olarak 400, doğal gaz rezervlerinin 63, petrol rezervlerinin de 46 yıllık ömre sahip olduğu tahmin edilmektedir. Petrol ve kömür gibi fosil kaynaklı yakıtların hızla tükeniyor olması, sera gazı emisyonlarının küresel ısınma ve iklim değişikliğine neden olması, ülkemizin enerjide %70 oranında dışa bağımlı olması enerji verimliliğinin önemini artırmıştır [2]. nin verimli kullanılması, endüstriyel işletmelerin birçoğunda toplam giderler içerisinde önemli bir paya sahip olan enerji giderlerinin ve çevre kirliliğinin azaltılmasına önemli ölçüde katkı sağlayacaktır. Bu nedenle, enerji verimliliği alanında yapılan çalışmalar büyük önem taşımaktadır. II.ÖLÇÜMLER VE HESAPLAMALAR Entegre tekstil üretim işletmesinin boyahane, iplik ve örgü bölümlerinde basınçlı hava sistemleri incelenmiştir. Kompresörler enerji verimliliği potansiyeli açısından mutlaka incelenen ekipmanların başında gelmektedir. verimliliği açısından kompresörlerin çalışma mantığı, basınç set değerleri ve hava kaçaklarının tespiti çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında her bölümde basınçlı hava kaçaklarının tespitine yönelik incelemeler yapılmış ve toplamda 6 kompresör incelenerek tasarruf potansiyelleri ortaya koyulmuştur. Kompresörlerin boş-yük mantığıyla çalışmasına ve basınç değerlerinin düşürülmesine yönelik analizler yapılmıştır. Hava kaçaklarına yönelik çalışmada; fabrika genelinde farklı frekanslarda 87 adet kaçak noktası tespit edilmiş ve bunların giderilmesi ile elde edilecek tasarruf miktarı hesaplanmıştır. İplik bölümünde incelenen 2 adet kompresörün boş-yük yaparak çalıştığı tespit edilmiş ve bu durumun giderilmesi ile elde edilecek potansiyel hesaplanmıştır. 246

2 İplik Bölümü Kompresör Adı TABLO XXI IPLIK BÖLÜMÜ KOMPRESÖRLERI ÖLÇÜM DEĞERLERI Etiket Basınç Set Yükte Boşta Yükte Süresi kw bar kw kw saat 1.kompresör ,62 44, kompresör ,24 42, Örgü bölümünde incelenen 2 adet kompresörün set basınç değerlerinin yüksek olduğu tespit edilmiş ve bu durumun giderilmesi ile elde edilecek potansiyel hesaplanmıştır. Örgü Bölümü Kompresör Adı TABLO XXIII ÖRGÜ BÖLÜMÜ KOMPRESÖR ÖLÇÜMLERI Etiket Basınç Set Tüketim Değeri kw bar kw kw 1 Nolu Kompresör ,78 2 Nolu Kompresör ,54 142,32 İşletmedeki boyama kazanları, buhar kazanları, vanalar, sıcak hat ve yüzeyler termal kamera yardımıyla incelenerek, izolasyona yönelik tasarruf potansiyeli hesaplanmıştır. Sıra No Yer Tipi İçindeki TABLO XXIIIII MEVCUT AYDINLATMA BILGILERI Etüt çalışması sırasında fabrika genelinde cıva buharlı ve floresan armatürlerin kullanıldığı tespit edilmiştir. Mevcutta bulunan bu armatürlerin, çok daha verimli olan LED armatürler ile değiştirilmesi analiz edilmiştir. Ring iplik makinesi, elyaftan iplik imal etme prosesinin son makinesidir, bundan dolayı üretimi ve malın kalitesi yönünden önemlidir [3]. İşletmedeki ring iplik makinelerinde kullanılan masuraların değiştirilmesi ile sağlanacak enerji tasarrufu potansiyeli analiz edilmiştir. Ram makineleri, tekstil boya-apre tesislerinde kurutma ve apre işlemlerini yapmak için kullanılan makinelerdir. Tekstil terbiye işletmelerinde tüketilen ısı enerjisinin yarısına yakını kurutma işlemlerinde tüketilmektedir. Kurutma süresince kumaştaki suyun buharlaştırılması için ısı transferi olur aynı zamanda da kurutma havası ısıtılır. Dolayısıyla da tüketilen enerjinin büyük bir kısmı ram makinesinin bacasından dışarı atılmış olur [4]. verimliliği kapsamında ram makineleri atık ısı geri kazanımı ve kurutma için kullanılan enerji kaynağı bakımından incelenebilir. Bu çalışmada kullanılan enerji kaynağına göre inceleme yapılmıştır. İşletmede kızgın yağ ile kurutma ve apre yapan toplam 4 adet ram makinesi mevcuttur. kapsamında kızgın yağ ile kurutma sağlayan ram makinelerinin doğalgazlı sisteme dönüşümü analiz edilmiştir. (Kurulu Güç) Yıllık Saat Yıllık (adet) (adet) (adet) (W) (W) (W) (saat/yıl) (kwh/yıl) Floresan ,6 58, ,336 Floresan ,6 117, ,320 İplik Floresan ,2 38, ,864 1 Openend- Ring İşletme Floresan ,6 58, , ,6 133, ,016 Floresan ,6 58, ,400 Floresan ,2 38, ,160 2 Boyahane lu İşletme Ampul ,1 39, , ,6 133, ,520 Floresan ,2 38, ,712 T5 Floresan ,4 166, ,432 3 Örgü İşletme ,6 133, ,608 TOPLAM ,49 247

3 Kazan Adı Yağ TABLO IV KIZGIN YAĞ KAZANINDAN ALINAN ÖLÇÜMLER Elektrik Kömür Debisi ın Yoğunluğu Gidiş Sıcaklığı (Ort.) Dönüş Sıcaklığı (Ort.) kw ton/gün m³/h kg/m³ C C Saat , ,5 261,67 242, TABLO V RAMÖZ MAKINELERINDEN ALINAN ÖLÇÜMLER yıllık enerji kaybı ,93 kwh/yıl ve yıllık maliyeti ,43 TL/yıl olarak hesaplanmıştır. İplik bölümünde kullanılan kompresörlerden birine eklenecek sürücü ile elde edilebilecek tasarrufun miktarı hesaplanmıştır. TABLE VXXIV IPLIK BÖLÜMÜ KOMPRESÖRLERINE SÜRÜCÜ EKLENMESI ILE ELDE EDILECEK TASARRUF MIKTARI İplik Bölümü Kompresör Adı Boşta Süresi u yeti saat kwh/yıl TL/yıl TL yıl Adı 4 Adet leri Doğalgaz Brülör Yakma Fanları Tüketimleri Saati Sm³/gün kw Saat 7.577, III.HESAP SONUÇLARI VE ÖNERİLER İşletme genelinde yapılan kontroller sonucunda farklı frekanslarda 87 noktada tespit edilen hava kaçaklarının Örgü Bölümü Kompresör Adı 1.kompresör , ,79 2.kompresör , ,38 TOPLAM , , ,00 1,69 Örgü bölümünde kullanılan 1 nolu kompresörün boşa geçmesinin önüne geçilmesi ile elde edilebilecek tasarrufun miktarı hesaplanmıştır. 2 nolu kompresörün basınç set değeri düşürülerek 1 nolu kompresörün boşta çalışmasının önüne geçilmiş olup, 1 ve 2 nolu kompresörlerin her 2 çalışma durumuna göre alınan ölçümler neticesinde tasarruf miktarı hesaplanmıştır. TABLO VII ÖRGÜ BÖLÜMÜ KOMPRESÖRLERINE BASINÇ AYARI YAPILMASI ILE ELDE EDILECEK TASARRUF MIKTARI Basınç Set Basınç Ayarı Yapıldıktan Sonra Tüketim Değeri 1 Nolu Kompresör ,18 2 Nolu Kompresör ,02 u u bar kw kw kw kwh/yıl TL/yıl 124,2 18, , ,56 Etüt çalışması kapsamında yapılan incelemelerde izolasyonun zayıf olduğu noktalar tespit edilmiş ve buna yönelik tasarruf hesaplamaları yapılmıştır. Yapılan incelemelerde, boyama kazanları vanaları ve yüzeyleri, buhar kazanı ön yüzeyi ve izolasyonsuz hatta izolasyon eksiklikleri görülmüştür. Aydınlatma sistemi analizlerinde, mevcut armatürlerin ölçümleri yapılmış olup ölçüm değerleri referans alınarak değişim hesapları yapılmıştır. İşletmedeki ring iplik makinelerinde kullanılan eski masuralar yerine yeni daha hafif masura alınması ile masuraların ağırlıkları azalacağından dönme etkisi ile oluşan merkezkaç kuvvetinin düşmesi enerji tüketimlerini azalacaktır. İşletmede kızgın yağ ile kurutma ve apre yapan toplam 4 adet ram makinesinin revizyonu yapılarak, sadece doğalgaz brülörlü sisteme geçilmesi düşünülmektedir. Bu revizyon sonucunda kızgın yağ kazanı tamamen ortadan kaldırılacaktır. TABLO VIII HENÜZ LED OLMAYAN AYDINLATMA ARMATÜRLERI YERINE ÖNERILEN LAMBA/ARMATÜRLER Tipi Önerilen / / yeti (W) (W) (TL) Floresan 58,6 OMEGA ETANJ 40W 40,00 160,00 Civa 133,6 MULTİPRO 50W 50,00 250,00 83,4 YÜKSEK TAVAN T5 Floresan 75W 75,00 345,00 248

4 Floresan 38,2 OMEGA ETANJ 20W 20,00 125,00 lu ampul 39,1 LED AMPUL E27 8W 8,00 10,00 TABLO XXVX AYDINLATMA DEĞIŞIMI TASARRUF ANALIZI Fabrika Sahası Mevcut Durumda Yıllık Tüketim (kwh/yıl) ,49 LED Sistemi Yıllık Tüketim (kwh/yıl) ,40 Fiziksel Miktarı (kwh/yıl) ,09 Önlenecek CO2 Miktarı (ton/yıl) 188, Fiziksel Verimlilik (%) 36,54% Elektrik Fiyatı (TL/kWh) 0,2025 Yıllık Miktarı (TL/yıl) ,29 Miktarı (TL) ,00 Geri Ödeme Süresi (yıl) 4,72 TABLO X 10 ADET VATER MAKINESI MASURA DEĞIŞIMI ILE GERÇEKLEŞECEK TASARRUF MIKTARI Oranı Başına u u yeti adet % kw kw kwh/yıl TL/yıl TL yıl ,79 3, , , ,00 5,07 TABLO XI KIZGIN YAĞ KAZANINDAN ALINAN ÖLÇÜMLER Kazan Adı Yağ Elektrik Elektrik Verimi na Verilen Miktarı Yağın Entalpi Farkı dan lerine Aktarılan dan lerine Aktarılan kw kwh/yıl % kw kj/kg kw kwh/yıl ,00 51, ,76 49, , ,30 TABLO XII RAMÖZ MAKINELERINDEN ALINAN ÖLÇÜMLER Adı leri Doğalgaz leri Doğalgaz Brülör Yakma Fanları kw kwh/yıl kwh/yıl 4 Adet 3.028, , ,00 TABLE XIII TASARRUF MIKTARI 249

5 Tüketim Brülörlü Sistem Tüketim Miktarı Kömür Elektrik Doğalgaz Elektrik ton/yıl kwh/yıl kwh/yıl kwh/yıl kwh/yıl TL/yıl TL yıl , , , , , , ,10 2,73 IV.SONUÇLAR Bu çalışmada entegre tekstil işletmesinde; basınçlı hava sistemlerinde, sıcak hat ve yüzeylerde, aydınlatma sistemlerinde, ring iplik makineleri ve ram makinelerinde, buhar ve kızgın yağ kazanlarında enerji verimliliği ve tasarruf potansiyellerinin belirlenmesine yönelik ölçümler alınmıştır. Ölçümlerden elde edilen verilerden yola çıkarak enerji tasarrufu potansiyeli belirlenmiştir. İplik bölümü kompresörlerinden alınan ölçümler doğrultusunda boşta çalıştıkları tespit edilen kompresörlerin boşta çalışmasının önüne geçilmesi önerilmiştir. Kompresörlerden birine eklenecek sürücü ile boşta çalışmasının önüne geçilebilecektir. Sürücüye basınç bilgisi verilerek kompresörün işletme ihtiyacına göre devrini ayarlayacağından kompresör boşa geçmeyecek, dolayısı ile tasarruf elde edilecektir. İplik bölümü kompresörlerine sürücü eklenmesi ile elde edilecek tasarruf miktarı ,40 kwh/yıl dır. Bu tasarrufun mali değeri ,17 TL/yıl dır. Sürücü maliyeti TL ve basit geri ödeme süresi 1,69 yıl dır. Örgü bölümü kompresörlerinde yapılan incelemeler ve ölçümler doğrultusunda 1 nolu kompresörün boşa geçmesinin önüne geçilebilmesi ile tasarruf elde edilecektir.1 nolu kompresörün boşa geçmesinin önüne geçilebilmesi için 2 nolu kompresörün basınç set değerleri değiştirilmiştir. İlk durumda 7,3-6,7 bar aralığında çalışan 2 nolu kompresör yapılan ayar sonrasında 6,7-,6,0 bar aralığında çalıştırılmıştır. Örgü bölümü kompresörlerine basınç ayarı yapılması ile elde edilecek tasarruf miktarı ,16 kwh/yıl dır. Fabrikada ultrasonik sızıntı dedektörüyle tespit edilen toplam 87 noktada gerçekleşen enerji kaybı ,93 kwh/yıl ve kaybedilen enerjinin yıllık toplam maliyeti ,43 TL/yıl dır. Belirlenen 87 noktada kaçaklar giderilerek yılda ,43 TL/yıl lık enerji tasarrufu sağlamak mümkündür. İşletmede yapılan izolasyon ölçümleri kapsamında boyama kazanları vanaları ve yüzeyleri, buhar kazanı ön yüzeyi ve izolasyonsuz hat termal kamera yardımıyla taranmıştır. Yapılan ölçümlerde izolasyonun zayıf olduğu 331 tane boyama kazanı vanası, 24 tane boyama kazanı yüzeyi, buhar kazanı sol yüzeyi ve 5 tane izolasyonsuz hat tespit edilmiştir. Bu noktalara izolasyon uygulaması sayesinde elde edilebilecek toplam enerji tasarrufu ,84 kwh/yıl dır. un mali değeri ,53 TL/yıl dır. İzolasyon uygulamalarının toplam yatırım maliyeti ,72 TL olarak hesaplanmıştır. Bu yatırımın geri ödeme süresi 1,98 yıl olarak hesaplanmıştır. Fabrika sahasında açık ve kapalı alanlarda henüz LED dönüşümü yapılmamış olan mevcut armatürlerin daha verimli olan LED armatürler ile değiştirilmesi enerji tasarrufu açısından büyük önem taşımaktadır. Mevcut armatürlerin daha verimli olan LED armatürlerle değiştirilmesi ile ,09kWh/yıl enerji tasarrufu sağlanacağı öngörülmektedir. Bu tasarrufun mali değeri ,29 TL/yıl dır. Uygulamanın yatırım bedeli ,00 TL dir. Uygulamanın basit geri ödeme süresi 4,72 yıl dır. İşletmedeki ring iplik makinelerinde bulunan masuraların değiştirilmesi önerilmektedir. Eski masuralar yerine yeni daha hafif masura alınması ile makinelerin enerji tüketimleri azaltılacaktır. Ağırlıklar azalacağından dönme etkisi ile oluşan merkezkaç kuvvetinin düşmesi enerji tüketimlerini azaltacaktır. 10 adet ring iplik makinesi masura değişimi ile gerçekleşecek olan tasarruf miktarı ,00 kwh/yıl dır. un mali değeri ,70 TL/yıl dır. Masura değişimi için gerekli yatırım maliyeti ,00 TL ve basit geri ödeme süresi 5,07 yıl dır. yağ ile kurutma ve apre yapan toplam 4 adet ram makinesinin revize edilerek sadece brülörlü sisteme geçilmesi ile elde edilecek tasarruf miktarı ,47 kwh/yıl dır. Bu tasarrufun mali değeri ,32 TL/yıl dır. maliyeti ,10 TL ve basit geri ödeme süresi 2,73 yıl dır. İzolasyon iyileştirmeleri sayesinde buhar kazanının tüketimleri azalmıştır ve ram makinelerindeki dönüşüm sayesinde de kızgın yağ kazanı devre dışı bırakılacaktır. KAYNAKLAR [1] Doğan, H., Yılankırkan, N., Türkiye nin Verimliliği Potansiyeli ve Projeksiyonu, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Part:C, , [2] Karyeren, S., Aksoy, M. H., Özgören, M., Koçak, S., Konya Sanayisinde Verimliliği, Yayın No:5, [3] Önöz, E., Tekstil Sanayinde Verimliliği Ve Verimli Motor Sistemleri, İstanbul Teknik Üniversitesi Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, [4] Uçak, F., Tekstil Terbiye İşletmelerinde Makinasında u, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi,