Organik rankine çevrimli güç üretim sistemi enerji ve ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada, biyokütleden elde edilen kızgın yağ ile elektrik ve ısı (sıcak su) üreten bir ORC ünitesinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Çalışmaya temel teşkil eden veriler entegre ağaç sektöründe üretim yapan bir sanayi kuruluşundaki ORC ünitesinden alınmıştır. ORC ünitesinin başlıca ekipmanlarından olan evaporatör, kondenser, türbin ve rejeneratörün enerji ve ekserji analizleri altı farklı çalışma koşulu (tam yük ve kısmi yük) için gerçekleştirilmiştir. Ayrıca çalışmada, hem tam yük hem de kısmi yüklerde evaporatör ve kondenser basıncının sistemin enerji ve ekserji verimine etkisi incelenmiştir. Tam yük birinci test çalışmasında ORC ünitesinden 860,06 kW net elektrik üretilmekte ve net elektrik üretim verimi %12,59'dir. ORC ünitesinin ekserji verimi %33,26'dir. Tam yük ikinci test çalışmasında net elektrik üretim verimi %13,22 ve ekserji verimi %35,50'dir. Tam yük üçüncü test çalışmasında ORC ünitesinin elektrik üretim verimi %12,91 ve ekserji verimi %33,80'dir.Kısmi yük birinci test çalışmasında ORC verimi %12,46veekserji verimi %32,9'dir.Kısmi yük ikinci test çalışmasında ORC verimi %13,14 veekserji verimi %35,2'dir.Kısmi yük üçüncü test çalışmasında ORC verimi %12,78 veekserji verimi %33,5'dir.Evaporatör ve kondenser basıncının hem enerji hem de ekserji verimine önemli ölçüde etkisi olduğu görülmüştür. Tam yük ve kısmi yük çalışma şartlarındaki her üç çalışma için ekserji kayıplarının büyükten küçüğe doğru gerçekleştiği ORC ekipmanları sırasıyla; evaporatör, kondenser, türbin, rejeneratör ve pompadır.

In this study, an energy and exergy analysis of an ORC unit was carried out. To perform this analysis the hot oil from biomass was obtained to generate electricity and the need of heat (hot water) for the processes. The data of this study were taken from an ORC unit in an industrial establishment that manufactures MDF and chipboard in wood sector in Turkey. The energy and exergy analysis of this study were performed in the main equipments of the ORC unit, which were the evaporator, condenser, turbine and regenerator in six different conditions (at full and partial load). Also, in this study, the effect of the pressure of evaporator and condenser to the energy and exergy efficiency were investigated at the full load and partial load in the system. In the first test run at the full load, the amount of net electricity that produced through the ORC unit was 860.06 kW and the net electricity generation efficiency was 12.59%. The exergy efficiency of the ORC unit was 33.26%. In the second test study at the full load, the net electricity generation efficiency was 13.22% and the exergy efficiency of the ORC unit was 35.50%. In the third test study at full load the net electricity generation efficiency was 12.91% and the exergy efficiency of the ORC unit was 33.80%. In the first test run at the partial load, the efficiency of the ORC was 12.46% and exergy efficiency was 32.9%. In the second test run at partial load, the efficiency of the ORC was 13.14% and exergy efficiency was 35.2%. In the third test run at the partial load the efficiency of the ORC was 12.78% and exergy efficiency was 33.5%. During the studies, it has been seen that the evaporator and condenser pressure have the significant impact on both energy and exergy efficiencies. For each of the three study at the full and the partial load, operating conditions, the exergy losses realized from the largest one to the smallest one, and the equipment of the ORC unit are consists of the evaporator, condenser, turbine, regenerator and the pump, respectively.