Birleşik çevrimli kojenerasyon tesisinin performansına hava şartlarının, yük faktörünün ve ara soğutmanın etkisi

Abstract

Enerji üretim şirketi ENTEK, toplam elektriksel kapasitesi 253 MW olan Bursa ve İzmit'te iki adet doğal gaz kojenerasyon santrali ile İstanbul'da bir adet gaz motorlu kojenerasyon santraline sahiptir. ENTEK Bursa 104 MW Doğalgaz Kojenerasyon Tesisi, birleşik (Brayton ve Rankine) veya tek (Brayton) çevrimi kullanarak elektrik üretimi ya da endüstriyel uygulamalar için buharla birlikte elektrik üretimi (kojenerasyon) amacıyla kurulmuştur. Bu çalışmada, ENTEK Bursa Kojenerasyon Tesisinin simülasyonu için Cycle-Tempo 5.0 bilgisayar programı kullanılarak basitleştirilmiş bir termodinamik analiz modeli geliştirilmiştir. Bu model kullanılarak -10oC ve 40oC hava sıcaklığı aralığında, farklı yükler için, birleşik veya tek çevrim ile elektrik üretimi veya kojenerasyon için kompresörde ara soğutma yapılması veya yapılmaması hallerine bağlı olarak tesisin parametrik termodinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Ortam havasının sıcaklığı, bağıl nemi ve atmosferik basıncı gibi şartlarındaki değişikliklerin sistemin performansına etkileri bu modelle incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre güç çıktısı en yüksek değerine -5oC'lik ortam sıcaklığında ulaşmaktadır. Ara soğutma, hava sıcaklığındaki artış nedeniyle oluşan tesisin toplam güç kaybını azaltmaktadır. Brayton çevriminin ısıl verimi hava sıcaklığı yükseldikçe sürekli düşmekte, ısı-güç oranı en küçük değerini -10oC'de, birleşik çevrimin yararlanma oranı ise en yüksek değerini 0oC'de almaktadır. Bağıl nemdeki artış, ısıl verimi, yararlanma oranını ve güç çıktısını azaltmakta, sabit sıcaklıkta hava basıncındaki artış ise güç çıktısını çok az yükseltmektedir.

The power generation company ENTEK owns two natural-gas combined-cycle cogeneration plants in Bursa and Izmit and one gas-engine cogeneration plant in Istanbul-Türkiye with a total electrical power capacity of 253 MW. ENTEK Bursa Cogeneration Plant is a natural-gas fueled 104-MW plant designed and constructed for generating either electrical power or electrical power together with steam for industrial utilities by employing single (Brayton) or combined (Brayton and Rankine) cycle.In this study, a simplified thermodynamic-analysis model was developed by the aid of the Cycle-Tempo 5.0 for the simulation of ENTEK 104-MW Bursa Cogeneration Plant. Thermodynamic analyses are performed for power production and cogeneration with single and combined cycles with and without inter-cooling the air at compressor considering different loads. Impact of the change in ambient air conditions at the plant site, such as temperature, relative humidity and atmospheric pressure on the performance of the system are examined through this model. Results of the analysis can be summarized as follows: Power output reaches its maximum value at an ambient air temperature of -5oC. Inter-cooling causes some recovery for the power loss which occurs due to increase in ambient air temperature. Thermal efficiency of the Brayton cycle decreases continuously as air temperature increases; however utilization factor of the combined cycle has a maximum value at 0oC within the air temperature range of -10oC and 40oC. Increase in the relative humidity causes the thermal efficiency and net power output to decrease. Increase in the air pressure at constant temperature causes the power output to increase slightly.