TARIFNAME VAKUM YÜZEYLI DÖNER FIRIN VE BUNUN ÜRETIM METODU Teknik Alan Bulus; çimento sektörü, seramik sektörü ile ilgilidir. Bulus özellikle; yüksek sicakliklarda döner firin kullanan sektörlerde kullanilan firinlarin dis yüzeyinden kaybedilen isinin engellenmesi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde bütün yüksek sicaklikta islem yapan ve toz ürün girdisi olan sanayi kollari döner firin kullanmaktadir. Döner firinlarin dis yüzeyleri isi iletkenligi yüksek bir malzeme olan metalden üretilmektedir. Isi yalitimi için döner firinin içi refrakter malzemeleri ile kapli olsa da döner firinlar dis yüzeylerinden yüksek miktarda isi kaybina sebep olurlar. Örnek olarak, 900°C,de çalisan bir çimento döner firininin dis yüzeyi 300°C civarinda olup bu isinin çogu kaybedilmektedir. Bu isi kaybini engellemek veya burada olusan isiyi kullanmak için farkli yöntemler kullanilmaktadir. Örnek olarak düsük isi iletkenligine sahip vakumlu izole paneller (vacuum isolation panels, VIP), isi kaybini azaltmak için kullanilmaktadir. Ya da olusan isiyi esanjörler vasitasi ile transfer edip sicak su elde ederek buradan sicak su elde etme yöntemi uygulanmaktadir. Teknigin bilinen durumunda döner firinlarda isi tasarrufu ile ilgili pek çok çalisma mevcuttur. Baris ve arkadaslarina ait "Bir Çimento Döner Firin Sistemi Yüzey/nden Isi Kayip/arinin Ampiril ve /statiki Mode/Ienmesi" baslikli makalede döner firinlardaki isi kayiplarindan bahsedilmektedir. Sögüt ve arkadaslarina ait "Mathematica/ model/ing of heat recovery from a rotary kiln" baslikli çalismada döner firinlardaki isi geri kazaniminin matematiksel modeli yapilmistir. Barry ve arkadaslarina ait "A heat-transfer model for the rotary kiln: Part I. pilot ki/n tria/s" baslikli makalede döner firinin çeperindeki isi dagilimi detayli incelenmistir. Engin ve arkadaslarina ait "Energy auditing and recovery for dry type cement rotary ki/n systems- A case study" baslikli çalismada Çimento üretimi için bir döner firinin enerji kaybinin %40 oldugunu, firin yüzeyinden kaybinin da %15 oldugu belirtilerek bu kaybin azaltilmasi için yüksek maliyetli ikinci bir izolasyon tabakasi ile kaplamayi önermistir. Fierro ve arkadaslarina ait "Techno-economic assessment of a rotary ki/n shell radiation waste heat recovery system" baslikli makalede ise döner firinin yüzeyinden kaybedilen isinin geri kazanimi ile ilgili bir çalisma yapilmistir. U85695329A sayili ABD patent dokümaninda döner firinin disina ekstra bir izolasyon malzemesi önerilmektedir. EP27998OOB1 sayili Avrupa patent dokümaninda döner firinin disina vakum yalitim panelleri dizerek isi kaybini önlemesi üzerine çalisilmistir ancak bu malzeme, vakum ortamina göre çok daha iletken oldugundan kullanisli degildir. CN102818449A sayili Çin patent dokümani ise firinin içerisindeki bazi bölgelere vakum uygulandigindan bahsedilmektedir. Ancak burada isi kaybinin önlenmesi gibi bir amaç söz konusu degildir. Teknigin bilinen durumunda çesitli çalismalar olsa da mevcut durumda bunlardan hiçbirisi istenilen etki ve pratiklik seviyesinde sonuç getirememektedir. Bilinen teknik yüzden kaybedilen isinin tamamen önlenmesi konusunda yetersiz kalmaktadir. Döner firinin yüzeyinden kaybedilen isinin engellenmesi için önerilen çözümler kaybedilen isinin geri kazanilmasi veya izolasyon malzemeleriyle isi kaybinin azaltilmasinin disina çikamamaktadir. Sonuç olarak mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle konuya iliskin problemlerin önlenmesi ve ortadan kaldirilmasi için ilgili alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. Bulusun Amaci Mevcut bulus, yukarida bahsedilen gereksinimleri karsilayan, tüm dezavantajlari ortadan kaldiran ve ilave bazi avantajlar getiren vakum yüzeyli döner firin sistemi ile ilgilidir. Mevcut bulusun öncelikli amaci; vakumlu sistem sayesinde isinin tamaminin içerde tutulmasi veya kullanilmasinin saglandigi bir sistemin gelistirilmesidir. Bulusun bir diger amaci; yüksek miktarda enerjinin bosa harcanmasinin engellendigi bir sistemin gelistirilmesidir. Bulusun bir baska amaci; Çok daha az karbon (veya yakit) yakilmasi bu sayede de çevreye çok daha az C02 salinimi yapilmasinin saglanmasidir. Bulusun bir baska amaci, bu sekilde yeni bir firin üretmenin disinda bu bulusun mevcut firinlara kismi olarak da uygulanabilmesidir. Yukarida anlatilan amaçlarin yerine getirilmesi için bulus; döner firini çift cidarli yapacak sekilde iç ve/veya dis yüzeyine giydirilmis metal veya polimer veya kompozit bir ceket; vakumlama isleminin uygulandigi döner firinin dis yüzeyi ile ceket arasinda kalan vakum bölgesi döner firinin dis yüzeyi ile ceketin iç yüzeyinin birlesmesini saglayan hava sizdirmazlik elemanlari içeren vakum yüzeyli döner firin sistemi; tercihen ceketin iç yüzeyine yerlestirilmis sicaklik sensörleri ile firinin iç yüzeyinin sicakliginin anlik olarak takip edilmesi Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida yazilan detayli açiklama ve sekiller sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu detayli açiklama ve sekiller göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. Bulusun Açiklamasina Yardimci Olacak Sekiller Sekil 1- Vakum yüzeyli döner firin sistemi görünümü Referanslarin Açiklamasi 1 Dis yüzey 2 Ceket 3 Refrakter blok 4 Delik Sizdirmazlik elemanlari 6 Vakum bölgesi 7 Sicaklik Ölçerler Bulusun Detayli Açiklamasi Bu detayli açiklamada bulus sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak ve hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak sekilde açiklanmaktadir. Örnek bir görünümü Sekil 1*de verilen bulus konusu vakum yüzeyli döner firin sistemi en temel halinde; - döner firini çift cidarli yapacak sekilde iç ve/veya dis yüzeyine (1) giydirilmis metal veya polimer veya kompozit bir ceket (2); - vakumlama isleminin uygulandigi döner firinin dis yüzeyi (1) ile ceket (2) arasinda kalan vakum bölgesi (6) - döner firinin dis yüzeyi (1) ile ceketin (2) iç yüzeyinin birlesmesini saglayan hava sizdirmazlik elemanlari (5) - tercihen metal ceketin iç yüzeyine kaplanmis alüminyum folyo/tabaka - tercihen içteki tüpün yüzeyindeki sicaklik degerlerini öIçebiImek için dis tüpün içine yerlestirilmis infrared sicaklik öIçerIer (7), sicaklik öIçerIerin (7) enerji ihtiyacini karsilamak için dis tüpün yüzeyine günes panelleri batarya içermektedir. Bulusta döner firinin disina, arasi vakuma alinan bir ceket (2) giydirilmektedir ve bu ceket (2) ile döner firinin dis yüzeyi (1) arasi vakum altinda tutulmaktadir. Bu sayede, 300°C,lik dis yüzeyden kaybedilen isinin büyük kisminin veya tamaminin ortamdan kaçmasi önlenmektedir. Ayrica çok daha az enerji ile firinin içinin 900°Cide (refrakter dösenmesine ve olusturulan isiya bagli olarak daha yüksek sicakliklarda) tutulmasi saglanmaktadir. Vakum, derecesine bagli olarak en düsük isi iletken ortamdir. Isiyi iIetecek gaz molekülleri azaIdikça isinin iletilmesi zorlasir ve isi etrafini çevreleyen vakumlu ortamin disina çikamaz veya minimum seviyede çikabilir. Ceket (2) ile döner firinin dis yüzeyi (1) arasina isi iIetkenIigi düsük refrakter bloklar (3) yerlestirilmektedir. Bu sayede ceket (2) ile döner firinin dis yüzeyi (1) arasindaki mesafenin sabit kalmasi saglanmaktadir. Refrakter bloklar (3) isi iIetkenIigi düsük bloklar oldugu için bu noktalardan da isi kaybinin minimize edilmesi saglanmaktadir. Metal ceket (2) ile döner firinin dis yüzeyi (1) iki uçtan sizdirmazlik elemanlari (5) ile birlestirilmektedir. Sizdirmazlik elemanlari (5) titanyum veya paslanmaz çelik veya alüminyum ve bakir haIkaIar içermektedir. Elemanlar (5) havanin sizmasini önleyerek sistemdeki vakumun korunmasini saglamaktadir. Bu sayede döner firinin dis yüzeyi (1) ile ceket (2) arasinda kalan bölge olan vakum bölgesi (6) vakuma alinabilmektedir. Vakum bölgesi (6), dis ceketin (1) en az bir noktasinda konumlu olan ve vakumlama isleminin yapilmasini saglayan deliklere (4) yerlestirilen vakum pompalari sayesinde olusturulmaktadir. Istenilen vakum degerine ulastiginda deliklerde (4) bulunan vakum pompalari bir vana ile kapatilmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda bu deliklere barometreler yerlestirip içerideki vakum degeri anlik olarak gözlenebilmektedir. Ayni zamanda ceketin iç yüzeyine yerlestirilen sicaklik öIçerIer (7) ile anlik olarak firinin iç yüzeyinin sicaklik degerleri tespit edilebilecektir. Gelistirilen bulus ile dis yüzeyinden isi kaybeden sistemlere uygulanabilecek, firin dis yüzeyinin (1) disina bir katman (metal ceket (2)) daha ilave edip aradaki havayi çekerek vakum ortami olusturulmaktadir. Bu sayede vakumlu bir sistem yardimiyla yüzeyden isi kaybi olusmasi tamamen önlenmektedir. Bulus sayesinde çok daha az karbon (veya yakit) yakilmakta, çevreye çok daha az C02 saIinimi yapilmaktadir. Isi korunumu ile enerji sarfiyati minimize edilmektedir. Bulus mevcut döner firinlara uygulanabildiginden yeni döner firin üretmeye gerek yoktur. Ayrica bulus yeni döner firini üretiminde de uygulanabilir. Bulus ile elde edilen enerji tasarrufu bir seferIik degildir, isletme üretimi sürdürdükçe devam etmektedir. TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR