Süperkritik şartlarda çalışan kömür yakıtlı bir termik santralin enerji ve ekserji analizi

Abstract

Sanayileşmenin arttığı ve yaşam standartlarının yükseldiği bu günlerde enerji kullanımı önem kazanmaktadır. Kullanılan enerji miktarının artması ile birlikte enerji üretim teknolojileri, doğal kaynakların verimli kullanımı ve yapılan tesislerin çevre ile olan uyumu konusunda ciddi çalışmalar ve planlamalar yapılmaktadır. Gelecekte enerji tüketim miktarı günümüze göre artması muhtemeldir. Bu yüzden mevcut doğal kaynak rezervlerini en verimli şekilde kullanmak kaçınılmazdır. Bu da enerji üretim tesislerinin en verimli şekilde tasarlanması, enerji tüketen kullanım araçlarının da enerji verimliği konusuna uygun üretilmesi ile sağlanabilir. Ülkemizde elektrik enerjisi üretiminin büyük bir kısmı termik santrallerle gerçekleşmektedir. Bu santraller kömür, doğalgaz, fueloil vb. gibi yakıtların yakılarak oluşan ısının mekanik enerjisine akabinde ise elektrik enerjisine dönüştürülmesi prensibiyle çalışır. Kömür yakıtlı termik santralini ele aldığımızda ocak içinde yanan kömür kazan içinde dolaşan saf suyu buhar haline getirmektedir. Elde edilen buhar baca gazı ile kızgın buhar haline getirilerek buhar türbinine verilip, aynı mile bağlı olan jeneratörü döndürmektedir. Türbin kanatlarına çarpan buhar yoğuşturucudan geçerek su haline gelerek çevrime devam etmektedir.Özellikle bu sistemlerde verimi arttırmak için yanma sonucu oluşan yüksek sıcaklıklı baca gazını en verimli şekilde ısı geri kazanımında kullanmak oldukça önemlidir. Bu konuda termik santral prosesinde kullanılan ekonomizer, kızdırıcı, tekrar kızdırıcı, hava ön ısıtıcısı gibi ekipmanlar çevreye atılacak olan atık ısıyı kullanarak yakıttan tasarruf sağlamaktadır. Ayrıca kazana beslenen suyun da belirli bir sıcaklıkta olması gerekmektedir. Bunu da buhar türbininden ara buhar alarak ilave yakıt ve ısıtıcı gerektirmeden yapmaya olanak sağlayan ısı değiştiriciler kullanılmaktadır. Ayrıca ekipman ve ilave yakıttan tasarruf etme amacıyla türbin tahrikli kazan besi suyu kullanımı ve ana türbin şaftına bağlı yağlama pompası gibi sistemler verimi arttırıcı yönde olmaktadır. Büyük ölçekli buhar santrallerinde termodinamik verimi arttırmak için süperkritik değerlerde çalışan sistemler tasarlanmaktadır. Yüksek sıcaklık ve basınçlı buhar değerleri ile santralin verimi artmaktadır. Bu çalışmada süperkritik şartlarda çalışan bir termik santral için enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Bununla birlikte ekipman ve santralin termoekonomik analizi gerçekleştirilmiştir.

Nowadays, because of with the development of industry and growing the life condition, energy using became more important. With increasing the energy using, the serious studying and plannig are made about the energy generation technology, using the natural resource efficiently and the relationship with environment of plant. In the future energy consumption is expected to grow by day. So it is inetivable to use existing reserves of natural resources in the most efficient manner. This will be possible to design power plants and energy consuming device more efficiently.A large part of energy generation of our country in realized in thermal power plant. These power plants, fired the fuels like coal, natural gas and fuel oil etc than thermal energy is converted to mechanical and electrical energy. At coal-fired power plants the fired coal in the furnace heat the water which circulating in boiler. Than water take the form of steam. The steam is superheated with flue gases than enter the steam turbine to rotate generator. After turbine, by entering the condenser steam is returned to the water and continue the cycle.Especially in these systems, make heat recovery for increasing the efficient from the flue gas is very important. In this regard, economiser, superheater, reheater and air preheater devices are used in power plant process for decrease the fuel. Also boiler feedwater should be higher temprature. Therefore, turbine driven boiler feedwater pump and main turbine shaft driven oil pump is using in power plants for increasing the efficient. In the big capacity power plants, supercritical work condition system is designed for increasing the thermodynamic efficient. The power plant efficient is increasing with high steam temperature and steam pressure. In this study, energy and exergy analysis will be done for a supercritical work condition thermal power plant. Also device and general power plant efficient will be calculated and thermoeconomic analysis will be examined.