Farklı yük şartlarında kömür yakıtlı termik güç santrallerinin termodinamik analizi

Bu çalışmada, 5 farklı termik güç santrali için buhar parametrelerinin (basınç, sıcaklık) farklı yük şartlarında santralin enerji ve ekserji verimine etkileri araştırılmıştır. Kritik-altı şartlarda çalışan tek ara kızdırmalı ve altı adet besleme suyu ön ısıtıcısına sahip Soma Termik Santrali referans santral olarak alınmıştır. Referans Santralin buhar basınç ve sıcaklığı sırasıyla 139,2 bar, 540 °C ve ara kızdırma sıcaklığı 540 °C’dir. Performans açısından en iyi sistem konfigürasyonu Uygulama 4 olarak bulunmuştur. Optimize edilmiş ultra-süperkritik termik güç santralinde (Uygulama 4) çift ara kızdırma kademesi, on adet besleme suyu ön ısıtıcısı, iki adet desüperhiter ve bir adet de rejeneratif türbin bulunmaktadır. Uygulama 4’ün taze buhar şartları sırasıyla 300 bar, 600 °C ve ara kızdırma sıcaklığı 620 °C alınmıştır. Simülasyonlar Ebsilon Professional Programı kullanılarak yapılmıştır ve bulunan analiz sonuçları Referans Santral ile karşılaştırılmıştır. Uygulama 4 ile Referans Santralin enerji ve ekserji verimleri karşılaştırıldığında, %100 yükleme şartları altında enerji verimi %9,24 ve ekserji verimi %8,06 artmıştır. Ayrıca, %100 yükleme şartları altında CO2 emisyonu 3.384.916 ton/yıl düşmüştür. Bu çalışmanın sonucunda, farklı yüklemeler altında taze buhar şartlarının sistemlerin enerji ve ekserji verimleri üzerinde önemli bir etkisinin olduğu gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Enerji verimi, ekserji verimi, termodinamik analiz

PDF

___

1. H.H. Erdem, et al. Comparative energetic and exergetic performance analyses for coal-fired thermal power plants in Turkey, International Journal of Thermal Sciences, 48 (2009), 2179-2186.
2. International Energy Agency, World Energy Outlook, 2014.
3. Elektrik Üretim Anonim Şirketi, Yıllık faliyet raporu, 2017, Available at: http://www.euas.gov.tr/Documents/yillik_raporlar/E%C3%9CA%C5%9E%202017%20Y%C4%B1ll%C4%B1k%20Faaliyet%20Raporu.pdf 4. Türkiye Elektrik İletim A.Ş., 2017 Yılı Faaliyet Raporu, 2017, Available at: https://www.teias.gov.tr/sites/default/files/2018-06/2017%20TE%C4%B0A%C5%9E%20%20Faaliyet%20Raporu.pdf
5. Z. Oktay, Investigation of coal-fired power plants in Turkey and a case study: Can Plant, Applied Thermal Engineering, 29, 550-557, 2009.
6. D. Zhang, Ultra-supercritical Coal Power Plants, Woodhead Publishing: Philadelphia, 2013.
7. G. Xu, C. Xu, Y. Yang, et al. Thermodynamic and economic analysis of a partially-underground tower-type boiler design for advanced double reheat power plants, Applied Thermal Engineering, 78, 565-575, 2015.
8. Y.Yang, et al. Optimum superheat utilization of extraction steam in double reheat ultra-supercritical power plants, Applied Energy, 160, 863-872, 2015.
9. S. Adibhatla, et al. Energy and exergy analysis of a super critical thermal power plant at various load conditions under constant and pure sliding pressure operation, Applied Thermal Engineering, 73, 51-65, 2014.
10. S. Espatolero, et al. Efficiency improvement strategies for the feedwater heaters network designing in supercritical coal-fired power plants, Applied Thermal Engineering 73, 449-460, 2014.
11. G.F. Naterer, et al. Exergy analysis of a thermal power plant with measure boiler and turbine losses, Applied Thermal Engineering, 30, 970-976, 2010.
12. M.A. Gonzalez-Salazar, et al. Review of the operational flexibility and emissions of gas- and coal-fired power plants in a future with growing renewables, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 1497-1513, 2018.
13. C. Uysal, et al. Exergetic and thermoeconomic analyses of a coal-fired power plant, International Journal of Thermal Sciences, 117, 106-120, 2017.
14. Y. Liu, et al. Thermodynamic analysis of a modified system for a 1000 MW single reheat ultra-supercritical thermal power plant, Energy, 145, 25-37, 2018.
15. Y.A. Çengel, M.A. Boles, Thermodynamics an Engineering Approach, 8th ed. McGraw-Hill: New York, 2015. 16. E. Tekel, Termik santrallerin enerji ve ekserji analizi, Pamukkale University, Master Thesis, 2006.
17. N. Vardar, et al. Emissions estimation for lignite-fired power plants in Turkey, Energy Policy, 38, 243-252, 2010.
18. STEAG Energy Services Gmbh. Ebsilon Professional, 2010.
19. Y. Yang, et al. Thermodynamic analysis and optimization of a double reheat system in an ultra-supercritical power plant, Energy, 1-13, 2014. 20. L.F. Drbal, P.G. Boston, K.L. Westra, R.B. Erickson, Power Plant Engineering by Black&Veatch, 6th ed. Kluwer Academic Publishers: Massachusetts, 2003.
21. L. Zhou, G. Xu, et al. Parametric analysis and process optimization of steam cycle in double reheat ultra-supercritical power plants, Applied Thermal Engineering, 99, 652-660, 2016.