Mustafa Zeki YILMAZOĞLU, Ehsan AMIRABEDIN

Second law and sensitivity analysis of a combined cycle power plant in Turkey

Bu çalışmada Ankara’da bulunan bir gaz türbinli kombine güç çevrimi santralinin ekserji ve duyarlılık analizleri gerçek verilere göre yapılmıştır. Herbir elemanın ve tüm santralin ekserji verimi, ekserji kayıplarının hesaplanması ile bulunmuştur. Bununla birlikte, çevrimde bazı kritik parametrelerin değiştirilmesi ile duyarlılık analizi yapılmıştır. Bu parametrelerin ekserji verimi, $CO _2$ emisyonları ve ısı transferi alanına olan etkileri sunulmuştur. Santralin toplam ekserji kaybı ve net ekserji verimleri sırasıyla 228.05 MW ve %50.11 olarak hesaplanmıştır. Ekserji analizi, en büyük ekserji kaybının 124.07 MW değeriyle ve santralin toplam ekserji kaybının %54.41 değeriyle yanma odasında olduğunu göstermiştir. Ortam sıcaklığı, son yakıcı çıkış sıcalığı, buhar enjeksiyonu kütlesel debisi, buhar türbini giriş giriş basıncı, yüksek basınç ve düşük basınç buharlaştırıcısı yaklaşım sıcaklığı farkı, yüksek basınç ve düşük basınç ekonomizeri aşırı soğutma sıcaklığı etkileri duyarlılık analizi ile incelenmiştir. Ekserji verimi, $CO _2$ emisyonları ve ısı transferi alanlarına olan etkiler verilmiştir.

Türkiye’deki bir kombine güç çevrimi santralinin ikinci yasa ve duyarlılık analizleri

In this study, exergy and sensitivity analysis of a combined cycle gas turbine (CCGT) power plant in Ankara, Turkey, is performed with real plant data sets. Exergy efficiency of each component and overall plant is determined by calculating exergy destructions. In addition, a sensitivity analysis is carried out by changing some critical parameters of the cycle. The effects of parameters on exergy efficiency, $CO _2$ emissions of the plant and heat transfer area is presented. The total exergy destruction and net exergy efficiency of the plant is calculated 228.05 MW and 50.11 % respectively. Exergy analysis shows that the major exergy destructions take place in combustion chamber with the value of 124.07 MW and 54.41% of the total exergy destruction of the overall plant. The effect of ambient temperature, duct burner exhaust temperature, steam injection mass flow rate, steam turbine inlet pressure, high pressure and low pressure evaporator pinch point temperature difference, high pressure and low pressure economizer sub cooling temperature are examined by sensitivity analysis. The variation of exergy efficiency, $CO _2$ emissions and heat transfer areas are given.

PDF

___

Aljundi Isam H. Energy and exergy analysis of a steam power plant in Jordan. Applied Thermal Engineering 29 2009; 324–328
Ballı O., Aras H., Hepbaşlı A., Exergetic performance evaluation of a combined heat and power system (CHP) in Turkey, International Journal of Energy Research, 31, 849-866, 2007.
Bejan A, Tsatsaronis G, Moran M. Thermal Design and Optimization 1996. by John Wiley & Sons, Inc.
Bejan A. Advanced Engineering Thermodynamics.1988 by John Wiley & Sons, Inc. Belli M. Application of the extended exergy accounting method to the analysis of academic institutions. Proceedings of ECOS’01. Istanbul.
Cihan A., Hacıhafızoğlu O., Kahveci K., Energy-exergy analysis and modernization suggestions for a combined cycle power plant, International Journal of Energy Research, 30, 115-126, 2006.
Dinçer I, Al-muslim H. Energy and exergy efficiencies of reheat cycle steam power plant. Proceedings of ECOS’01. Istanbul
Fiaschi D, Manfrida G. Exergy analysis of the semi-closed gas turbine combined cycle (SCGT/CC). Energy Convers. Mgmt Vol. 39, No. 16-18, pp. 1643-1652 1998; S0196-8904(98)00067-3
Ganapathy T, Alagumurthi N, Gakkhar R. P, Murugesan K. Exergy Analysis of Operating Lignite Fired Thermal Power Plant. Journal of Engineering Science and Technology Review 2 (1) 2009; 123-130.
Kotas T. J. The Exergy Method of Thermal Plant Analysis 1985; by Anchor Brendon Ltd, Tiptree, Essex.
Kehlhofer R. H., Warner J., Nielsen H., Bachmann R., Combined-Cycle Gas Steam Turbine Power Plans, 2nd Edition, PennWell Publishing Company, Oklahoma, 1999.
Nikulshin V, Wu C, Nikulshina V. Exergy efficiency calculation of energy intensive systems by graphs. Proceedings of ECOS’01. Istanbul.
Srinivas T, Gupta A.V.S.S.K.S, Reddy B.V. Sensitivity analysis of STIG based combined cycle with dual pressure HRSG. International Journal of Thermal Sciences 47 2008; 1226–1234