Embed Size (px)
Citation preview
i
BUHAR ÇEVRİM SANTRALİNİN TERMODİNAMİĞİN 2. KANUNUNA GÖRE ANALİZİ
İsmail ŞEN
YÜKSEK LİSANS TEZİ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA-2006
ii
T.C.
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BUHAR ÇEVRİM SANTRALİNİN TERMODİNAMİĞİN 2. KANUNUNA GÖRE ANALİZİ
İsmail ŞEN
YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
ISPARTA-2006
iii
Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürlüğüne Bu çalışma jürimiz tarafından MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİMDALI’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Başkan : Prof. Dr. Ali Kemal YAKUT Üye : Prof. Dr. Mehmet KUNDUZ (Danışman) Üye : Doç. Dr. İsmail Hakkı AKÇAY ONAY Bu tez 20/06/2006 tarihinde yapılan tez savunma sınavı sonucunda, yukarıdaki jüri üyeleri tarafından kabul edilmiştir.
...../...../2006
Prof. Dr.Çiğdem SAVAŞKAN Enstitü Müdürü
i
İÇİNDEKİLER
Sayfa
İÇİNDEKİLER..................................................................................................i
ÖZET...............................................................................................................iv
ABSTRACT.....................................................................................................v
TEŞEKKÜR....................................................................................................vi
SİMGELER DİZİNİ...................................................................................... vii
ŞEKİLLER DİZİNİ.........................................................................................ix
ÇİZELGELER DİZİNİ.....................................................................................x
1. GİRİŞ VE AMAÇ........................................................................................1
1.1.Giriş............................................................................................................1
1.2 Amaç...........................................................................................................1
2. KAYNAK BİLGİSİ......................................................................................3
2.1. Genel Bilgiler.............................................................................................3
2.1.1. Türkiye’de Enerjinin Durumu ve Gelişimi.............................................3
2.1.2. Enerji Santralı.........................................................................................6
2.1.3. Buhar Çevrimi........................................................................................9
2.2. Enerji Üretim Santralleri..........................................................................11
2.2.1 Termik Santraller...................................................................................11
2.2.1.1. Katı Yakıtlı Santraller........................................................................11
2.2.1.2. Sıvı Yakıtlı Santraller........................................................................11
2.2.1.3. Gaz Yakıtlı Santraller........................................................................11
2.2.2. Hidrolik Santraller................................................................................12
2.2.2.1. Hidrolik Santrallerin Avantajları.......................................................12
2.2.2.2. Hidrolik Santrallerin Dezavantajları..................................................12
2.2.3. Nükleer Santraller.................................................................................13
2.2.4. Diğer Santraller ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları........................... 13
2.2.4.1. Jeotermal Enerji................................................................................ 14
2.2.4.2. Güneş Enerjisi....................................................................................14
2.2.4.3. Rüzgar Enerjisi..................................................................................14
2.2.4.4. Hidrolik Enerjisi................................................................................15
ii
2.3. Termik Santraller.....................................................................................15
2.3.1. Termik Santrallerin Sınıflandırılması...................................................15
2.3.2. Termik Santrallerin Çalışma Yöntemleri.............................................16
2.3.3. Termik Santral Çevrimi........................................................................16
2.3.4. Çevrim Verimini Artırma Yolları.........................................................17
2.3.4.1. Ara Kızdırma ....................................................................................17
2.3.4.2. Ara Buhar Alma ................................................................................18
2.4. Akışkan Yataklı Kazanlar........................................................................19
2.4.1. Akışkan Yatak Teknolojisinin Gelişimi...............................................20
2.4.2. Türkiye’de Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisi...................................20
2.4.3. Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisi....................................................21
2.4.3.1. Akışkan Yatak Prosesi.......................................................................22
2.4.3.2. Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisinin Avantajları.........................24
2.4.3.3. Akışkan Yatak Yakma Teknolojisinin Sorunları ve Dezavantajları..27
2.4.4. Akışkan Yataklı Kazanların Sınıflandırılması......................................28
2.4.4.1. Kabarcıklı Akışkan Yataklı Kazanlar................................................28
2.4.4.2. Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazanlar.................................................29
2.4.4.3 Basınçlı Akışkan Yataklı Kazanlar.................................................... 31
2.4.4.3 Dolaşımlı ve Kabarcıklı Akışkan Yatak Teknolojisinin
Karşılaştırılması..................................................................................32
2.5. Türkiye’de Kömüre Dayalı Santraller........................... ..........................33
3. MATERYAL ve METOD...........................................................................34
3.1. Kullanılabilir Enerji................ .................................................................34
3.1.1. Sürekli Akışlı Sürekli Açık Sistem........................................................34
3.1.1.1 Süreklilik..............................................................................................34
3.1.1.2. Termodinamiğin I. Kanunu ...............................................................35
3.1.1.3. Termodinamiğin II.Kanunu ...............................................................35
3.1.2. Tersinir İş ve Tersinmezlik....................................................................36
3.1.3 Faydalı İş ve Faydalı Tersinir İş............................................................36
3.1.4. Kullanılabilirlik ve Kullanılabilir Enerji...............................................37
3.1.5. İkinci Kanun Verimi- Tesirlilik.............................................................39
3.2. Ekserji Analizi Yapılan Sistemin Tanımı................................................ 40
iii
3.3. Hesaplar...................................................................................................43
3.3.1. Pompalar...............................................................................................43
3.3.1.1. Yoğuşturucu Pompası........................................................................43
3.3.1.2. Besleme Suyu Pompası.....................................................................47
3.3.2.Ön Isıtıcılar............................................................................................51
3.3.2.1. Alçak Basınç Isıtıcı 1.........................................................................51
3.3.2.2. Alçak Basınç Isıtıcı 2.........................................................................56
3.3.2.3. Alçak Basınç Isıtıcı 3.........................................................................60
3.3.2.4. Alçak Basınç Isıtıcı 4.........................................................................64
3.3.2.5. Besleme Suyu Tankı ve Isıtıcı 5........................................................68
3.3.2.6. Yüksek Basınç Isıtıcı 1......................................................................72
3.3.2.7. Yüksek Basınç Isıtıcı 2......................................................................76
3.3.3. Kazan...................................................................................................81
3.3.4. Türbin...................................................................................................86
3.3.4.1. Yüksek Basınç Türbini......................................................................86
3.3.4.2. Orta Basınç Türbini...........................................................................90
3.3.4.3. Alçak Basınç Türbini........................................................................ 95
3.3.5. Yoğuşturucu........................................................................................100
3.3.6. Termik Santralin Genel Tesirliliği......................................................105
4. BULGULAR.............................................................................................109
5. TARTIŞMA VE SONUÇ.........................................................................116
KAYNAKLAR.............................................................................................118
EKLER..........................................................................................................121
EK-1..............................................................................................................122
ÖZGEÇMİŞ..................................................................................................123
iv
ÖZET
BUHAR ÇEVRİM SANTRALİNİN TERMODİNAMİĞİN
2. KANUNUNA GÖRE ANALİZİ
Türkiye’nin linyit rezervlerinin büyük çoğunluğu, kalori değerinin düşük olmasından
dolayı ancak termik santral yakıtı olarak kullanılmaya elverişlidir. Bununla beraber,
en yaygın enerji kaynağı olan yerli linyitlerin uzun vadeli kullanımı, ucuz, temiz,
verimli ve güvenilir yakma teknolojilerinin kullanımı ile mümkün olacaktır. Bu
bağlamda, Akışkan Yatak Kazan Teknolojisi ile linyitlerin değerlendirilmesi en
uygun seçim olacaktır.
Mühendislik sistemlerinde ekserji analizinin uygulanması; sistemlerin ilk dizaynı ve
ekonomik analizlerinin yapılması açısından önemli veriler sunmaktadır. Analiz
sonuçlarının değerlendirilmesi ve getirilen yorumlarla enerji kayıplarının yeri,
büyüklüğü ve nedenleri saptanabilmekte, dolayısıyla sistemlerin verimleri
arttırılabilmektedir.
Bu çalışmada linyit yakıtını kullanan mevcut akışkan yatak kazan teknolojili bir
termik santrale, termodinamiğin ikinci kanununa göre analizi yapılmıştır. Çalışmada
sistemi oluşturan her bir ekipmandaki faydalı güç, tersinir güç ve tersinmezlik
miktarları tespit edilmiş ve sistemin genel verimleri hesaplanmıştır.
Elde edilen sonuçlar ve değerlendirmeler termik santrallerin kurulmasında ve
işletilmesinde dizayn ve ekonomik açıdan önemli bir veri teşkil edecektir. Böylece
günümüzde çok büyük önem teşkil eden enerji tasarrufu ve enerjinin en verimli
şekilde kullanılması sağlanabilecektir.
ANAHTAR KELİMELER: Termodinamik analiz, Ekserji, Akışkan yatak kazan
teknolojisi, Buhar çevrim santrali
v
ABSTRACT
AN ANALYSIS ON THE SECOND LAW OF THERMODYNAMICS FOR STEAM CYCLE POWER PLANT
Most of Turkey’s coal reserves is suitable for thermal power plant’s fuel due to its
low calorie value. However, it is obvious that cheap, clean, efficient and reliable
burning technologies should be enabled which our native coals to be used in the long
run. From this point it is suitable that fluid bed boiler technology should be chosen
which evaluate coal.
Exergy analysis executed in engineering systems presents important data for
construction primary design of power plants and economical analysis. Results of
analysis evaluate and interpretation of lost energy point, greatness and what for
arrenged due to system efficiencies can be increase.
In this study, exergy analysis based on the second law of thermodynamics to one of
the fluid bed boiler technology thermal power plant which is using low calorie
valued coal cleanly and efficiently. The useful power, reversible power and
irreversibility component are obtained for each constitutes the plant, and overall
efficiencies of the plant are also calculated.
The results and evaluations are organized important data of design and economical
for thermal power plants construction and operation. Nowadays energy saving and
using high efficiently seams will be usuably that is important.
KEY WORDS: Thermodynamic Analysis, Exergy, Fluid Bed Boiler Technology,
Steam Cycle Power Plant
vi
TEŞEKKÜR
Tez konusunun seçiminde ve bu çalışmanın gerçekleşmesinde yardımlarını
esirgemeyen, bilgi ve deneyimlerini aktaran danışman hocam sayın Prof.Dr. Mehmet
KUNDUZ başta olmak üzere, tezin hesap verilerini sağlayan EÜAŞ’a bağlı 18 Mart
Çan Termik Santralı teknik personeline ayrıca tezin değişik aşamalarında yapıcı
fikirlerini, deneyimlerini benimle paylaşan ve katkıda bulunan ismini sayamadığım
etrafımdaki kişilere sonsuz teşekkürlerimi ve saygılarımı arz ederim.
Ayrıca, yaşamım boyunca her türlü yardım ve desteklerini esirgemeyen sevgili ailem
ve sevgili eşime en içten dileklerimle teşekkürlerimi sunmayı bir borç bilirim.
Haziran, 2006 İsmail ŞEN
vii
SİMGELER DİZİNİ
A : Yüzey alanı (m2)
g : Yer çekimi ivmesi (m/s2)
G : Gibbs Fonksiyonu (kJ/kg)
h : Entalpi (kJ/kg)
hu : Alt ısıl değer (kJ/kg)
İ : Tersinmezlik (kW)
K : Kullanılabilirlik (kJ)
m : Kütle (kg)
m& :Kütlesel debi (kg/s)
η : Isıl verim
P : Basınç (bar)
R : Gaz sabiti (kJ/kgK)
s : Entropi (kJ/kgK)
T : Sıcaklık (˚C)
t : Zaman (s) .
Q : Birim zamandaki ısı alışverişi (kJ)
U : Toplam iç enerji (kJ)
u : Özgül iç enerji (kJ/kg)
V : Hız (m/s)
v : Özgül hacim (m3/kg)
W : İş (kJ)
W& : Birim zamanda yapılan iş (kW)
x : Kuruluk derecesi
z : Yükseklik farkı (m)
ψ : Akış kullanılabilirliği (kJ/kg)
ρ : Yoğunluk (kg/m3)
ΔSnet : Net entropi değişimi (kW/K)
ηıı : İkinci kanun verimi-Tesirlilik
χ : Kayıp kullanılabilir enerji (kJ)
Φ : Kullanılabilir enerji (kJ)
viii
θ : Akışkanın toplam enerjisi (kJ/kg)
W& tr : Birim zamanda yapılan tersinir iş (kW)
W& y : Birim zamanda yapılan gerçek iş (kW)
T0 : Çevre sıcaklığı (K)
ALT İNDİSLER
ç : Çıkış hali
A : Çevre
fay : Faydalı
g : Giriş hali
K : Kaynak
ky : Kayıp
p : Pompa
T : Türbin
tr : Tersinir
y : Yakıt
0 : Ölü (referans) hali
KISALTMALAR
AAYK : Amosferik Akışkan Yataklı Kazan
ABT : Alçak Basınç Türbini
BAYK : Basınçlı Akışkan Yataklı Kazan
BGD : Baca Gazı Desülfürizasyon
DAYK : Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazan
KAYK : Kabarcıklı Akışkan Yataklı Kazan
KEP : Kilogram Eşdeğer Petrol
MTEP : Milyon Ton Petrol Eşdeğeri
OBT : Orta Basınç Türbini
SASA : Sürekli Akışlı Sürekli Açık Sistem
TEP : Ton Eşdeğer Petrol
YBT : Yüksek Basınç Trübini
ix
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa
Şekil 2.1. Clausius-Rankine çevrimi............................................................... 10
Şekil 2.2. Basit bir buhar santral şeması...........................................................17
Şekil 2.3. Ön Isıtmalı (Ara Buhar Almalı) Çevrim.......................................... 19
Şekil 2.4. Sabit Yatak, Minimum Akışkanlanma Konumu, Kabarcıklı
ve Dolaşımlı Akışkan Yatak.......................................................... 23
Şekil 2.5. Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazana Dayalı Termik Santral
Akış Şeması................................................................................... 30
Şekil 3.1. 18 Mart Çan Termik Santralı Görünüşü...................................... 40
Şekil 3.2. Termik Santralın Genel Çevrimi Temsili Akış Şeması....................42
Şekil 3.3. Yoğuşturucu Pompası’nın Şematik Görünüşü................................. 43
Şekil 3.4. Besleme Suyu Pompası’nın Şematik Görünüşü............................... 47
Şekil 3.5. Alçak Basınç Isıtıcısı 1’in Şematik Görünüşü.................................. 51
Şekil 3.6. Alçak Basınç Isıtıcısı 2’nin Şematik Görünüşü................................ 56
Şekil 3.7. Alçak Basınç Isıtıcısı 3’ün Şematik Görünüşü................................. 60
Şekil 3.8. Alçak Basınç Isıtıcısı 4’ün Şematik Görünüşü..................................64
Şekil 3.9. Besleme Suyu Tankı ve Isıtıcı 5’in Şematik Görünüşü.....................68
Şekil 3.10. Yüksek Basınç Isıtıcısı 1’in Şematik Görünüşü..............................72
Şekil 3.11. Yüksek Basınç Isıtıcısı 2’nin Şematik Görünüşü........................... 76
Şekil 3.12. Kazanın Şematik Görünüşü........................................................... 81
Şekil 3.13. Yüksek Basınç Türbininin Şematik Görünüşü............................... 86
Şekil 3.14. Orta Basınç Türbininin Şematik Görünüşü....................................90
Şekil 3.15. Alçak Basınç Türbininin Şematik Görünüşü..................................95
Şekil 3.16. Yoğuşturucunun Şematik Görünüşü.............................................100
Şekil 4.1. Pompa sıcaklık-Tesirlilik Grafiği.....................................................109
Şekil 4.2. Pompa basınç-Tesirlilik Grafiği.......................................................110
Şekil 4.3. Kazan Sıcaklık-Tesirlilik Grafiği.....................................................111
Şekil 4.4. Türbin Sıcaklık-Tesirlilik Grafiği.................................................... 112
Şekil 4.5. Kazan Sıcaklığı- Genel tesirlilik Grafiği......................................... 113
Şekil 4.6. Ortam Sıcaklığı- Genel tesirlilik Grafiği......................................... 114
x
ÇİZELGELER DİZİNİ
Sayfa
Çizelge 2.1. Nüfus, Ekonomi ve Enerji............................................................. 3
Çizelge 2.2. Genel Enerji Arzı ......................................................................... 4
Çizelge 2.3. Birincil Enerji Üretimi................................................................. 4
Çizelge 2.4. Enerji İthalatı............................................................................... 5
Çizelge 2.5. KAYK ve DAYK’ların tipik İşletme Koşulları......................... 28
Çizelge 4.1. Pompa giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi........................................109
Çizelge 4.2. Pompa giriş basıncı- tesirlilik değişimi..........................................110
Çizelge 4.3. Kazan giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi.........................................111
Çizelge 4.4. Türbin giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi.......................................112
Çizelge 4.5. Kazan sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi.....................................113
Çizelge 4.6. Ortam sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi.....................................114
1
1. GİRİŞ VE AMAÇ
1.1. Giriş
Son yıllarda enerji talebi giderek artmakta ve doğal enerji kaynakları aşırı derecede
tüketilmektedir. Artan nüfus ve sanayileşmeden kaynaklanan enerji gereksinimi
karşılanamamakta, enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açık hızla
büyümektedir.Artan enerji sorunlarını toplumlar, enerji kaynaklarını minimum
seviyede tüketerek ve yeni enerji kaynakları keşfederek çözebileceklerdir. Diğer
taraftan geleneksel enerji üretim yöntemleri bugün çevre kirliliğinin önemli
nedenlerinden birisidir(Erduranlı,1997).
Dünyanın enerji kaynaklarının sınırlı olması gerçeğinin giderek daha geniş
kesimlerce anlaşılması, hükümetleri enerji politikalarını yeniden gözden geçirmeye
ve enerji savurganlığını önlemeye yöneltmiştir. Bu olgu, bilimsel çevreleri de enerji
dönüşüm araçlarını yeniden değerlendirmeye ve varolan sınırlı enerji kaynaklarından
daha çok yararlanabilmek için yeni yöntemler geliştirmeye itmiştir(Çengel,1999).
Enerji tüketimini azaltmak için enerji üreten mühendislik sistemlerinde dikkatli
enerji denetlemeleri yapılmakta ve alternatif çözümler sunularak uygulanmaktadır.
Son zamanlarda bir çok tersinmez sanayi proseslerinin verimliliğinin tespitinde
termodinamik analizlerin kullanılması büyük önem kazanmıştır.
Termodinamiğin birinci yasası enerjinin niceliği ile ilgilidir, enerjinin var veya yok
edilemeyeceğini vurgular. Bu yasa, bir hal değişimi sırasında enerjinin hesabını
tutmak için bir yöntem ortaya koyar ve uygulamada mühendis için bir zorluk
çıkarmaz. Termodinamiğin ikinci yasası ise enerjinin niteliğiyle ilgilidir. Daha açık
söylenirse, bir hal değişimi sırasında enerjinin niteliğinin azalması, entropi üretimi, iş
yapma olanağının değerlendirilmemesi bu yasanın inceleme alanı içindedir.
Mühendislik sistemlerinde enerjinin niteliğini öne çıkaran iyileştirmeler yapılması,
mühendisin bilgi ve becerisinin sınırlarını zorlayan bir konudur(Çengel,1999).
1.2. Amaç
Mühendislikte termodinamiğin 2. kanununa dayanan ekserji analizi; enerji
kayıplarının yerini ve büyüklüğünü, kullanılamaz enerjiyi ve doğal kaynakların
2
verimsiz kullanılmalarını başarıyla tespit eder. Ekserji kavramı esas alınarak enerji
dönüşümlerinin gerçek verimliliğini ve verimsizliği oluşturan süreç ve ekipmanları
saptayabiliriz.
Bu çalışmada, mevcut bir akışkan yataklı termik santral üzerinde, tesisten alınan
gerçek işletme verileri kullanılarak ekserji analizi uygulanmıştır. Ekserji analizi,
tesisteki ana eleman ve ekipmanlar ünite ünite ele alınıp uygulanarak ekserji
kayıplarının belirlenmesi amaçlanmıştır.
3
2. KAYNAK BİLGİSİ
2.1. Genel Bilgiler
2.1.1. Türkiye’de Enerjinin Durumu ve Gelişimi
Toplumların kalkınmasında en önemli parametrelerden bir olan enerjinin temiz, ucuz
ve güvenli bir şekilde temini, hemen tüm dünya ülkelerinin gündeminde olan bir
konudur. Ülkeler, bir taraftan çevre kirliliği nedeniyle uluslar arası hukuk
düzenlemeleri geliştirirken diğer yandan en ucuz ve temiz enerji türleri konusunda
AR-GE çalışmalarını sürdürmekte, diğer yandan yaratılan yeni teknolojilerin
pazarlanmasına girmekte, ancak ne olursa olsun enerjisiz kalmamak için enerjinin
kesintisiz tedariki konusunda ticari, politik ve hatta askeri çabalar göstermektedirler.
Bunların yanı sıra, ‘sürdürülebilir kalkınma’ kavramının dünya gündeminde yerini
aldığı görülmekte, enerji kaynakları arasındaki rekabet sürerken yenilenebilir enerji
kaynaklarının maliyeti ve geleceği tartışılmakta, enerji kaynakları kıt olan ülkeler
hangi enerji kaynaklarına hangi oranda öncelik vermek gerektiği üzerinde politika
üretmektedirler(www.tki.gov.tr,2006).
Kişi başına enerji tüketimi 1990’da 945 kep(kilogram eşdeğer petrol)’ten, 2000’de
1,199 kep’e yükselmiştir. Türkiye bu durumuyla, dünya nüfusunda %1,1’lik, enerji
tüketiminde ise %0,86’lık bir paya sahiptir. Dolayısıyla kişi başına dünya
ortalamasının dörtte üçü kadar enerji tüketiyor ve bu açıdan AB üyeleri, hatta daha
geniş kapsamda Avrupa ülkeleri arasında sonuncu geliyor.
Çizelge 2.1. Nüfus,Ekonomi ve Enerji Yıl Nüfus
Bin kişi
GSMH
1990 yılı fiyatı
Milyar $
Kişi Başı
GSYİH
$/kişi
Enerji
Talebi
Mtep
Elektrik
Talebi
TWh
Kişi Başı
Enerji Talebi
Kep/kişi
Kişi Başı
elektrik talebi
kWh/kişi
1973 1990 1995 2000 2001 2010* 2020* 2023*
38,072 56,098 62,171 67,804 68,618 78,459 87,759 90,345
75,9 150,0 177,9 214,1 193,9 421,0 812,7 821,2
1,994 2,674 2,861 3,158 2,826 5,366 9,261 9,090
24,5 53,0 63,7 81,3 76 153,9 282,2 329,9
12,4 56,8 85,6 128,3 126,9 286,6 566,5 675,1
644 945 1,025 1,199 1,108 1,962 3,216 3,652
326 1,013 1,376 1,892 1,849 3,653 6,455 7,472
(*) bu tablo 2002 yılına it olup, yeni planlama çalışmaları devam etmektedir.
4
Türkiye’nin olası petrol ve doğalgaz krizlerine müdahale gücünün olmaması enerji
kaynağının temininde güvenirlilik gerekliliğini ön plana çıkarmaktadır. Bu ise, yerli
kaynaklarımızın enerji ihtiyacını karşılamada kullanım oranının artırılması ile
mümkündür. Sadece diğer fosil kaynaklara göre rezervin büyüklüğü açısından değil,
kömür yataklarının yurdumuzun çeşitli bölgelerine dağılmış olması, eko-coğrafik-
kültürel kalkınmaya son derece olumlu etkide bulunması, işletilmesi nedeniyle ortaya
çıkan katma değer, elektrik enerjisi üretiminde kWh başına ucuz hammadde olması
ve emniyetli taşınması gibi faktörler kömürü Türkiye’nin en önemli fosil enerji
kaynağı haline getirmektedir(www.tki.gov.tr,2006).
Çizelge 2.2. Genel Enerji Arzı (Mtep)
1990 Pay % 2000 Pay % 2001 Pay % Petrol 23901 45,1 32297 39,7 30936 40,7 Linyit 9765 18,4 13219 16,3 11929 15,7 Taşkömürü 6150 11,6 9983 12,3 7060 9,3 Doğalgaz 3110 5,9 13729 16,9 14868 19,6 Hidro 1991 3,8 2656 3,3 2065 2,7 Ticari olmayan 7208 13,6 6457 7,9 6211 8,2 Diğer 0,862 1,6 2910 3,6 2883 3,8 Toplam 52987 100,0 81251 100,0 75952 100,0
Enerji üretimi 1990’da 25,48 Mtep düzeyinde iken, 2001 yılında 25,17 Mtep olarak
gerçekleşmiştir. Petrol ve doğalgaz üretimi nispeten az olup, esas yerli enerji
kaynağını, çoğu linyit olmak üzere kömür ve hidroelektrik oluşturuyor. 2001
yılındaki birincil enerji üretiminin %51,1’i kömürden, %11,7’si petrol ve
doğalgazdan, %8,2’si hidrodan, %24,7’side ticari olmayan kaynaklardan
sağlanmıştır.
Ekonomi hızla büyürken enerji üretiminin dengeye varması, enerji ithalatına hızla
yol açmıştır. Net enerji ithalatı 1973-1995 arasında yılda yaklaşık % 7, 1990-2000
arasında da % 6 artmış; 1990’da 30,94 Mtep(milyon eşdeğer petrol) iken, 2000’de
56,28 Mtep’e ulaşmıştır. Daha önceki öngörüler, linyit üretimini arttırmak suretiyle
bu oranı koruyabilmek yönünde iken, son 20 yıldaki iradelerin izlediği doğalgaz
ağırlıklı enerji politikalarının linyite yönelik yatırımları frenlemesi sonucu, bu
üretimin geçen 10 yılda kararlı bir seyre ulaşmış olması nedeniyle, ileriye yönelik
üretim tahminleri de geri çekilmiştir.
5
Çizelge 2.3. Birincil Enerji Üretimi Yıllar Taş
kömürü Bin ton
Linyit Bin ton
Asfaltit Bin ton
Doğalga Milyon m3
Petrol Bin ton
Hidro GWh
Jeo rüzgar GWh
Odun hayvan bitki art bin ton
Güneş Bin TEP
1995 8548 52405 66 6937 27918 35541 86 25139 143 1996 10892 54961 34 8114 29604 40475 84 25040 159 1997 12537 59474 29 10072 29176 39816 83 24949 179 1998 13146 64504 23 10648 29022 42229 91 24770 210 1999 11362 64049 29 12902 28862 34678 102 23826 236 2000 15525 64384 22 15086 31072 30879 109 22919 262 2001 11176 61010 31 16339 29661 24010 152 22053 287 2002 18830 52039 5 17694 29776 33684 153 21223 318 2003 17535 46051 336 21374 30669 35330 150 20430 350 2004 18904 44823 722 22446 31729 46084 151 19671 375 2005 19230 42342 743 22725 30749 44431 151 17541 387
Özetle Türkiye, enerji kaynakları açısından net ithalatçı bir ülkedir. 2000 yılı
itibariyle yılda tükettiği yaklaşık 80 milyon ton kömürün %85’ini kendi üretirken, 31
milyon ton ham petrolün %91’ini, 15,1 milyar metreküp doğal gazın %96’sını ithal
etmiştir.
Çizelge 2.4. Enerji İthalatı (Mtep)
1990 Pay % 2000 Pay % 2001 Pay % Petrol 23399 75,6 32001 56,9 30680 58,2 Doğalgaz 2964 9,6 13487 24,0 14895 28,3 Kömür 4208 13,6 8744 15,5 5377 10,2 Kok 0 0 0,506 0,9 0,366 0,7 Petrokok 0,350 1,1 1216 2,2 0,989 1,9 Elektrik 0,015 0 0,326 0,6 0,394 0,7 toplam 30939 100,0 56280 100,0 52701 100,0
Dünyanın ileri gelen ülkeleri arasında yer alacak bir gelişmişlik ve refah düzeyini
sağlamak üzere Türkiye’nin;
• Serbest, şeffaf ve istikrarlı piyasa koşulları içinde ulusal kaynaklarına önem
veren, bu kaynakların aranmasında ve istenen kaliteyle, güvenli ve ekonomik olarak
üretiminde ileri teknolojileri kullanan ve geliştirebilen,
• Gereksinim duyduğu enerjiyi, güvenli güvenilir, ekonomik, verimli ve
çevreye duyarlı teknolojilerle üreten, ileten, depolayan ve kullanan,
6
• Uluslararası enerji pazarında yarışabilecek enerji teknolojileri geliştirebilen
ve uluslararası enerji yatırımlarında etkili rol alabilen,bir ülke olması
gerekmektedir (Vizyon,2003).
2.1.2. Enerji Santralı
Günümüz modern dünyasında, bütün toplumlar, yaşamı daha üretken ve konforlu
kılmayı hedefleyen teknolojik adımlar gerçekleştirerek, belirli düzeylere ulaşmayı
hedeflemektedir. Bu teknolojilerin bir parçasını oluşturan karmaşık elektronik
cihazlar içinde en önemli yeri bilgisayarlar almaktadır. Bunlar gibi bir çok sistem,
güvenilebilir ve nispeten ucuz bir enerji kaynağı olan elektriğe gereksinim
duymaktadır.
Elektrik enerjisi, sanayileşmiş dünyada yüksek konfor sağlamasına rağmen, kaynağı
ve elde edilme yolları unutulmaktadır. Bu kritik enerji kaynağını güç santralleri
üretmektedir. Dünya genelinde elektriğin %90’ı buhar kullanan santralde
üretilmektedir. Geri kalanın büyük bir kısmı da hidroelektrik santrallerden elde
edilmektedir. Türkiye’de buhara dayalı santrallerin elektrik üretimindeki payı
%70’ler civarındadır(Oymak,2003).
Enerji santralleri, değişik çeşit enerjiyi, çeşitli yararlı amaçlarla kullanılmak üzere
elektrik yada ısıya dönüştüren tesislerdir. Enerji santrallerinin enerji girdisi bariz
çeşitlilikler gösterebilirken, her enerji kaynağı için de tesis tasarımı belirgin olarak
farklıdır. Enerji girdisinin yapısı aşağıdaki çekilerde olabilir;
• Yüksek seviyede bulunan su kitlesinin potansiyel enerjisi;
değerlendirildiğinde hidroelektrik santralı,
• Kömür, petrol veya doğalgaz gibi fosil yakıtların yapısında bulunan
hidrokarbonlardan çıkan kimyasal enerji; değerlendirildiğinde termik santral
• Güneşten gelen ışınların enerjisi; değerlendirildiğinde güneş enerjisi santralı,
• Atom parçacıklarını ayıran veya birleştiren fizyon veya füzyon enerjisi;
değerlendirildiğinde nükleer santral
• Rüzgardan gelen enerji; değerlendirildiğinde rüzgar enerji santralı.
Bu enerji kaynaklarından herhangi biri kullanılarak, değişik çeşitlerde enerji elde
edilebilir;
7
1.Bir proses için veya ısıtma için ısı enerjisi
2.Daha sonra başka enerjilere dönüştürülmek için elektrik enerjisi
3.Taşımacılık için kullanılan enerji
Bütün bu enerji santrallerinde baskın olan teknoloji, suyun buhara dönüşmesidir.
Dolayısıyla enerji üretiminde; gerek direkt olarak kullanılarak gerekse başka bir
enerjiye dönüştürülerek kullanılan buhar, büyük önem taşımaktadır.
Buhar üretimine dayalı enerji santralleri, kazan türbin jeneratör, yoğuşturucu ve
pompa gibi kısımlardan öteye, fiziki olarak çok daha fazla yer kaplayabilen ve
sayıları azımsanmayacak kadar çok yardımcı sistem ve ekipman içerirler.
Genel olarak katı yakıtlı bir santralde ana sistemler aşağıdaki gibi gruplandırılabilir;
1. Yakıt stok ve hazırlama
2. Yanma odası ve buhar üretimi
3. Çevresel koruma
4. Türbin-Jeneratör ve elektrik üretimi
5. Yoğuşturucu ve besi suyu sistemi
6. Soğutma kuleleri ve soğutma suyu sistemi
Ülkemizde bol miktarda mevcut olan düşük kalorili kömürleri düşük emisyon
değerleri ile değerlendiren sistem olan akışkan yataklı kazana dayalı elektrik üretim
santrallerin önemi giderek artmaktadır(Oymak,2003).
Akışkan yataklı kazanda üretilen, yüksek sıcaklık ve basınçtaki kızgın buhar, ara
çekişli buhar türbinine gönderilmektedir. Türbine giren bu yüksek enerjili buhar,
türbin kanatlarını döndürürken enerjisini kaybeder ve önceden tasarlandığı şekilde,
türbinin belli bir kademesinde şartları prosese uygun hale gelir. Bu kademede,
buharın proses için yeterli olan miktarı türbinden çekilirken, kalan kısmı türbinin
sonuna kadar devam edip negatif basınca kadar düşer. Çürük buhar olarak
adlandırılan düşük enerjili bu buhar, tekrar kazana beslenmek üzere çeşitli
işlemlerden geçmeden önce yoğuşturucuya girerek suya dönüşür. Bu arada, buharın
türbin kanatlarına uyguladığı kuvvetin, türbin rotorunu, dolayısıyla bu rotorun bağlı
olduğu jeneratör rotorunu çevirmesi sonucu elektrik üretimi gerçekleşmiş olur.
Yukarıda belirtilen çürük buharın yoğuşturulması işlemi için, kazan suyundan
tamamen ayrı bir soğutma suyu sistemi kullanılmaktadır. Yoğuşturucuya giren
soğutma suyu, türbinden gelen buharın suya dönüşmesini sağlarken, sıcaklığı artar.
8
Sıcaklığı artan soğutma suyunun tekrar soğutma görevi yapabilmesi için soğutulması
gerekmektedir. Bu amaçla enerji santrallerinde soğutma kulesi olarak adlandırılan
sistemler bulunmaktadır. Soğutma kulelerinde temel prensip, suyun hava ile direkt
temas ettirilerek, ısı transferi ve buharlaşma ile sıcaklığın düşürülmesidir. Havayla
temas sonucunda soğuyan, ancak bir kısmı buharlaşan su, yakındaki bir su
kaynağından gerekli miktarda ilave yapılarak tekrar yoğuşturucuya gönderilir.
Böylece soğutma suyunun döngüsü de tamamlanmış olur.
Buhar türbininin ara kademesinden çekilerek prosese gönderilen buhar ise ısıtma,
soğutma, kurutma ve motor tahrikleme gibi değişik amaçlarla kullanıldığında
yoğuşur ve prosesi kondens olarak terk eder.
Su/buhar çevrimi sırasında hatlarda gerçekleşen hat kayıpları ve proseste kullanılış
şekline göre değişkenlik gösteren proses kayıplarından dolayı, sisteme dışarıdan bir
miktar su ilavesi zorunlu olmaktadır. Türbin kanatlarında ve boru hatlarında mekanik
ve/veya kimyasal zararlara yol açmaması için, eklenen suyun da hatlarda dolaşan su
gibi çeşitli kimyasal/mekanik arıtma/demineralizayson işlemlerinden geçmesi
gerekir. Bu yüzden ilave olan su çeşitli işlemlerden geçirilerek belirli kaliteye
getirilmektedir.
Suyun kazana beslenmeden önce geçeceği önemli işlemlerden biri de besi suyu
tankına gireceği noktada bulunan degazörde gerçekleşmektedir. Degazörün amacı,
suyun içinde çözünmüş olarak bulunan oksijeni en aza indirerek, özellikle kazan
boruları ve diğer buhar hatları olmak üzere, sistemin genelinde oksitlenme eğilimini
azaltmaktadır. Degazörde, buhar türbini ara basınç kademesinden alınan buharın besi
suyu üzerine uygulanması sonucunda oksijenin besi suyundaki çözünürlüğü
azaltılırken, aynı zamanda besi suyunun bir miktar ısıtılması da sağlanmış olur.
Besi suyu tankına giren su, besi suyu pompasında yüksek basınca çıkartılarak,
ekonomizerde ön ısıtmaya tabi tutulduktan sonra kazan gönderilir. Kazanda yakıtın
yanmasıyla, borulardaki su öncelikle doymuş buhara dönüşerek kazan domuna ulaşır.
Kazan domundan çıkan doymuş buhar, yanma odasının devamındaki gaz yolunu
üstünde bulunan kızdırıcı borulara girerek, aynı basınçta sıcaklığının artmasıyla
kızgın buhar halini alır ve buradan da buhar türbinine yönelir.
Enerji santralinin en önemli bölümünü, yanma odası ve buhar üretimi ile ilgili bir
grup boru sistemi ve ekipmanları kapsayan kazan oluşturmaktadır. Kazanların,
9
buhar/su çevriminin gerçekleştiği tarafında yukarıda anlatılana benzer mekanizmalar
hakimken, yakıtın ısıl enerjisinin açığa çıktığı yanma odaları, hem yakıt cinsine hem
de yakma teknolojisine göre büyük farklılıklar göstermektedir. Burada belirleyici
olan en önemli unsur yakıt cinsidir.
Dünya genelinde endüstriyel enerji üretiminin dayandığı bir numaralı yakıt
kömürdür. Geleceğe yönelik eğilimlerde de, ekonomik stratejik açıdan kararlı bir
yapıya sahip olan kömür, enerji güvenliği göz önüne alınarak hazırlanan enerji
üretimi planlamalarından vazgeçilmez bir üstünlüğe sahiptir. Her ne kadar Türk
kamuoyunda kömür kullanımı konusunda büyük bir tedirginlik ve bilgi eksikliği
bulunsa da, dünya genelinde katı yakıtların değerlendirilmesi için, çağın gereklerini
yakalamış yakma teknolojileri uygulanmakta ve geliştirilmektedir. Günümüzde,
endüstriyel kojenerasyon tesislerinden termik santrallere kadar, kömüre dayalı enerji
üretiminde görebildiğimiz ‘Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisi’, kömür yakılması ile
ilgili her türlü çekinceyi gidermektedir(Oymak,2003).
2.1.3. Buhar Çevrimi
Pratikteki değeri olan en basit buhar çevrimi, Clausius-Rankine çevrimi olarak
adlandırılmaktadır. Buhar çevriminin önemi, ‘ısı’nın süreklilik içinde ‘iş’e
dönüştürülmesini sağlayan prosesleri birleştirilmesinden gelir. Bu basit çevrim,
elektrik jeneratörünü çeviren buhar türbinine, kazandan sağlanan buharın beslenmesi
üzerine kuruludur. Türbinden çıkan buhar yoğuşturucu (kondenser) ya girer ve
burada yoğuşan buhar, su olarak tekrar kazana beslenir.
Şekilde görüldüğü gibi, pompa tarafından besi suyuna basınç artışı olarak aktarılan
enerji (Wp) sayesinde suyun kazana akışı sağlanmakta, kazanda suya aktarılan ısı
enerjisi (Qin) sayesinde buhar oluşmakta, türbini döndüren buhar sayesinde
jeneratörde elektrik üretilmekte, türbini terk eden düşük basınçlı buhar
yoğuşturucuda ısı vererek (Qout) suya dönüşmekte ve suyun tekrar pompaya
girişiyle çevrim tamamlanmaktadır
10
WT
Jeneratör
Türbin
Kazan
Qin Qout
Pompa Kondenser
Wp
Şekil 2.1. Clausius-Rankine çevrimi
Bu çevrimin verimi, buharın kızgın olması durumunda artmaktadır. Bu durumda aynı
miktarda enerji için daha az buhar ve yakıt gerekmektedir. Eğer buhar tekrar
kızdırılır ve ikinci bir türbinden geçirilirse, çevrim verimi daha da artar ve türbinden
geçerken buharın içindeki nem azalmış olur. Buharın içindeki nemin azalması türbin
kanatlarındaki erozyonu azaltır.
Bunlara ek olarak, besi suyunun ısıtılması da uygulanırsa, başlangıçta belirtilen
Clausius-Rankine çevriminin verimi önemli oranda artmış olur. Bu işlem türbinin
çeşitli kademelerinden buhar alınarak, bu buharın yoğuşturucudan pompaya gidiş
hattında besi suyunun ısıtılmasında kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Geliştirilmiş bu
çevrim prensibi, modern santrallerdeki çevrimlerin özetidir.
Günümüzde buhar, kritik bir kaynaktır. Kağıt ve diğer ağaç ürünlerinin üretimi,
madenlerin işlenmesi, bir çok endüstri dalında ısıl enerji gereksiniminin
karşılanması, yiyeceklerin hazırlanması ve servisi, büyük binaların soğutma ve
ısıtması, pompa ve kompresör gibi çeşitli ekipmanların çalıştırılması için buhar
kullanılması şarttır. Ancak yinede buharın en önemli önceliği elektrik üretiminde
birincil kaynak olmasıdır.
11
Buhar, herhangi bir yakıttan sağlanan enerjiyle dünyanın her yerinde rahatlıkla
üretilebildiği için, her türlü enerji uygulamasında yer alan en önemli ikincil enerji
kaynağıdır. Ayrıca buharın enerji üretiminde büyük öneme sahip, kendine has
özellikleri vardır. Buhardan suya ve tekrar sudan buhara geçişin basit bir döngüsü
vardır, ve bu işlemlerin doğa üzerine olumsuz bir etkisi yoktur(Oymak,2003).
2.2. Enerji Üretim Santralleri
2.2.1. Termik Santraller
Termik santraller yakıt cinsine göre üç grupta incelenir. Bunlar katı, sıvı ve gaz
yakıtlı santrallerdir.
2.2.1.1. Katı Yakıtlı Santraller
Çoğunluğu kömür ile çalışır. Elektrik enerjisi üretiminde en çok linyit kömürden
faydalanılır. Linyit kömürlerin ısıl değerleri yaklaşık olarak 1000-4500 kcal/kg
civarındadır. Termik santralde bu kömürleri yakan kademeli, döner ızgaralı veya
akışkan yataklı sistemler vardır. Yurdumuzda Elbistan, Tavşanlı, Seyitömer, Kangal,
Beypazarı, Yatağan, Milas, Orhaneli ve Çan bölgelerinde linyit yatakları bulunur.
Bununla birlikte Zonguldak Çatalağzı bölgesinde de taşkömürü yatakları
bulunmaktadır. Taşkömürünün ısıl değeri ise 3500 kcal/kg civarındadır.
2.2.1.2. Sıvı Yakıtlı Santraller
Ham petrolün işlenmesi sonucu ortaya çıkan benzin, mazot, fuel-oil ve benzeri
yakıtlar sıvı yakıtlı santrallerde kullanılmaktadır. Sıvı yakıtlı santrallerin gaz
türbinlerinde yakıtı yakıp enerji üretilmektedirç
2.2.1.3. Gaz Yakıtlı Santraller
Yakıt olarak bu santrallerde doğalgaz kullanılmaktadır. Bu sistem ülkemizde daha
yeni ve tercih edilen santraldir.
12
2.2.2. Hidrolik Santraller
En ucuz enerji kaynağıdır. Nehir ve göllerdeki sulardan yararlanabilmek için büyük
güçte santraller kurulmuş ve kurulmaktadır. Memleketimizde arazinin dağlık oluşu
akarsu ve göllerden büyük ölçüde faydalanma kolaylıkları getirmektedir. Akarsuların
en uygun yerlerine kurulan barajlar yardımı ile sular baraj gölüne toplanır ve bir
yükseklik kazanırlar. Bu yükseklikten düşen sulardaki enerji baraj yakınlarında
kurulan hidrolik santrallerde elektrik enerjisine dönüştürülür. Hidrolik enerji
tükenmeyen bir enerjidir(Yel,2003).
2.2.2.1. Hidrolik Santrallerin Avantajları
• Bu santrallerin verimleri %80-%90 arasındadır. Termik santrallerde ise genel
verim %30’un altındadır.
• Hidrolik santrallerin yakıt masrafı ve bu yakıt için nakil ve depolama
masrafları yoktur.
• Hidrolik santrallerde bakım masrafları azdır. Gerek santral gerekse yardımcı
makineler basittir.
• Bu santrallerde çok sayıda uzman personele ihtiyaç yoktur. Bazı santrallerde
tamamen otomatik olarak kontrol edilebilir.
• Hidrolik santral grupları termik santral gruplarına göre çok daha kısa sürede
işletmeye alınır. Santralın yükü kolayca değiştirilebilir(Yel,2003).
2.2.2.2. Hidrolik Santrallerin Dezavantajları
• Suyun çevrilmesi, biriktirilmesi, su getirme, santral binası, boşaltma kanalı
gibi inşaat işleri tesis masraflarını oldukça yükseltir. Genel olarak bu tesisler
ulaştırma merkezlerinden uzak olduğu için birim inşaat fiyatları da pahalıdır.
• Hidrolik santraller tabiat şartlarından etkilenir.
• Tesislerin inşaat süreleri oldukça uzundur.
• Hidrolik santralın tesis masrafı büyük, işletme masrafı düşüktür
• Santraller iklimi etkileyerek sıcaklık artışı sağlarlar(Yel,2003).
13
2.2.3. Nükleer Santraller
Uranyum, toryum gibi elementlerin atomlarının reaktörlerde kontrollü bir şekilde
parçalanması sonucu ortaya çok kuvvetli ısı enerjisi çıkmakta ve bu enerji elektrik
enerjisi üretiminde kullanılmaktadır.
Nükleer enerji son yıllarda enerji sektöründe en çok tartışılan konulardan biridir.
Sektör içinden veya teknik açıdan bilgili kişilerin oluşturduğu kesim, Türkiye’de
nükleer santral kurulmasını savunurken, sivil toplum örgütlerinin ağırlıklı olduğu
diğer kesim, çeşitli tezler öne sürerek buna karşı çıkmaktadırlar. Bu nedenle nükleer
santral kurma çalışmaları 1969 yılından bu yana, gündemde olmasına rağmen henüz
bir gerçekleşme mevcut değildir.
Bugün dünyada 33 ülkede nükleer santral mevcuttur. 1997 yılı itibariyle 437 ünite
işletmede olup, toplam kurulu güç 351.000 MW’tır. Nükleer elektrik üretimi ise 2
milyar MWh seviyesindedir. Bu dünya elektrik üretiminin %18’ini oluşturmaktadır.
Türkiye’nin çevresine bir göz atıldığında 11 ülkede toplam 76 adet reaktör faaliyet
halindedir. Bu bakımdan, eğer nükleer santrallerin neden olduğu radyasyon bir
tehlike olarak görülüyorsa, Türkiye’de nükleer santral kurulması veya
kurulmamasının bu açıdan değiştireceği fazla bir şey yoktur. Kuzeyimizde yer alan
ülkelerin hepsinde hemen hemen tamamında nükleer santraller faaliyet halindedir.
Nükleer santral konusuna kaynak çeşitlendirilmesi ve Türkiye’nin yeni bir teknoloji
ile tanışması açısından bakmak gerekmektedir. Yüksek ve hassas teknoloji olan
nükleer teknolojiye girilmesi yerli sanayiye yepyeni metotlar ve imalat usulleri,
kalite ve denetim yöntemlerini öğreteceğinden yerli sanayinin yurtdışı rekabet
gücünü arttıracaktır(Yel,2003-Sanayi,1997).
2.2.4. Diğer Santraller ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları
Rüzgar enerjisinden faydalanarak çalışan 5-100 KW güçte çalışan santraller
bulunmaktadır. Denizlerin belirli yer ve zamanlarda yükselmesi ve geri çekilmesi
sonucu oluşan bir enerji şekli de gel-git enerjisidir. Günümüzde Fransa, Belçika,
Rusya ve Amerika’da bu olaydan faydalanılarak santraller kurulmakta ve büyük
güçlü tesisler için çalışmalar sürdürülmektedir. Ayrıca son zamanlarda dalga
14
enerjisinden de elektrik üretme tesisleri kurulmakta ve bu yönde çalışmalara yön
verilmektedir.
2.2.4.1. Jeotermal Enerji
Jeotermal enerji, yerkabuğunun sahip olduğu ısının doğal olarak yeraltındaki sulara
aktarılması ve ısınan suyun yeryüzüne ulaşması sonucu ortaya çıkan bir enerji
türüdür.
Türkiye jeotermal enerji yönünden şanslı ülkeler arasında yer almaktadır. Sıcaklığı
100 ˚C’ye varan 600’den fazla sıcak su kaynağının varlığı önemli bir jeotermal enerji
potansiyeline sahip olduğumuzu göstermektedir. Jeotermal enerji ile Denizli iline
bağlı Sarayköy ilçesinde bir enerji üretim tesisi bulunmaktadır.Genelde jeotermal
enerji üretiminden ziyade bina ısıtmacılığında kullanılmaktadır. Jeotermal enerji ile
yapılan bina ısıtmacılığı diğer kaynaklara göre çok daha ucuzdur (Sanayi,1997).
2.2.4.2. Güneş Enerjisi
Coğrafi konumu nedeniyle ülkemiz, sahip olduğu güneş enerji potansiyeli ile birçok
ülkeye göre şanslı durumdadır. Ortalama yıllık toplam güneşleme süresi 2640 saat,
ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m2 olduğu tespit edilmiştir. Termal güneş
sistemleri ve fotovoltaik sistemler ile güneş enerjisinden faydalanılmaktadır
(Sanayi,1997).
2.2.4.3. Rüzgar Enerjisi
Son yıllarda Avrupa’da yaygın bir şekilde rüzgar türbinleri aracılığıyla elektrik
üretimi için çalışmalar yapılmaktadır. Rüzgar türbinleri büyük bir pazar
oluşturmuştur.
Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü rüzgar enerjisi çalışmaları ile,
ülkemizde Çanakkale Boğazı civarı, Bozcada, Gökçeada, Sinop Bandırma, Ayvalık,
Dikili, Çeşme, Antakya, Silifke ve Mardin yörelerini rüzgar enerjisinden
yararlanılabilir alanlar olarak tespit etmiştir(Sanayi,1997).
15
2.2.4.4. Hidrojen Enerjisi
Geleceğin enerjisi olarak adlandırılan hidrojen, suyun elektrolizi veya ısıl
parçalanması yada kömürün gazlaştırılması gibi yöntemlerle üretilebilmektedir. Bu
üretim sırasında bilinen her türlü enerji kaynağını kullanmak mümkündür. Gaz veya
sıvı halde kullanıma sunulabilen hidrojen uzay araçlarının yakıtı olmasının ötesinde,
endüstriyel ve konutsal yakıt, elektrik santrallerinin ve taşıma araçlarının yakıtı
olabilmektedir. Ülkemizde hidrojen sülfür olarak Karadeniz bölgesinde maden yatağı
bulunmaktadır(Sanayi,1997).
2.3 Termik Santraller
2.3.1 Termik Santrallerin Sınıflandırılması
1.Üretim türüne göre
a) Kuvvet ve ısının akuple olduğu santraller
b) Kuvvet ve ısının akuple olmadığı santraller
2.Buharın türbin içerisinde genişlemesine göre
a) Karşı basınçlı santraller
b) Ara buharlı, karşı basınçlı santraller
c) Ara buharlı kondensasyon santralleri
d) Kondensasyon santralleri
3. Kuruluş şekline göre
a) Çapraz beslemeli santraller
b) Blok santraller
4. Çalıştırma şekline göre
a) Baz yük santralleri
b) Orta yük Santralleri
c) Pik yük santralleri
5. Kullanılan yakıta göre
a) Katı yakıtlı santraller
b) Sıvı yakıtlı santraller
c) Gaz yakıtlı santraller(Heper,1993)
16
2.3.2. Termik Santrallerin Çalışma Yöntemleri
Elektrik enerjisine dönüştürülecek olan termik enerjiyi elde edebilmek için, yakıt bir
buhar kazanında yakılır. Buhar kazanı, bir ocak ile bir boru demetinden oluşur.
Boruların içerisinde dolaşan su ısıtılır ve buhar haline geldikten sonra türbine
gönderilir. Yakıt olarak kömür kullanılıyor ise kömür ilk olarak öğütülüp toz haline
getirilir. Sonra sıcak hava ile karıştırılıp brülör yardımıyla kazanın yanma odasına
püskürtülür. Eğer sıvı yakıt kullanılıyorsa, sıvı yakıt önce akışkanlığın artırılması
için ısıtılır daha sonra yakılır. 600 MW kurulu güce sahip bir santralde buhar genel
olarak 560˚C sıcaklığa ve 170 bar düzeyinde bir basınca çıkartılır. Yüksek basınçlı
türbinlere yollanan buhar kısmen genleşerek türbin kanatlarını çevirir. Bu ilk
aşamadan geçen buhar enerjisinin bir kısmını korur. Aynı buhar, tekrar kazana
gönderilip ısıtılarak 35 bar düzeyinde bir basınçla orta basınçlı çalışan türbine
yönlendirilir. Düşük basınç türbininde ise buhar tamamen genişler ve oldukça düşük
bir basınçla yoğuşturucuya girer.
Yoğuşturucu, buharın yeniden suya dönüştürüldüğü soğuk bir kaynaktır. Buhar
burada, içinde soğutma suyunun dolaştırıldığı binlerce küçük çaplı boruya temas
ederek suya dönüşür. Daha sonra su pompalar vasıtasıyla toplanır ve tekrar ısıtma
çevrimine sokulur. Isıtma çevriminde su, kazana gönderilmeden önce türbinlerin
farklı noktalarından alınan buhar yardımıyla ısıtılır. Böylece yeni bir çevrim başlamış
olur. Türbinlerin mekanik enerjisi ise jeneratör vasıtasıyla elektrik enerjisine
dönüştürülür. Son olarak bir transformatörde gerilimi yükseltilen elektrik genel
iletim hatlarına verilir(Heper,1993).
2.3.3. Termik Santral Çevrimi
Şekil II.2’de bir buhar santrali en basit şekilde gösterilmiştir. Kazanın buharlaştırıcı
bölümünde (a) yüksek basınç altında (kazan basıncı) bulunan besleme suyu, düşük
bir sıcaklıktan buharlaşma sıcaklığına kadar izobar olarak ısıtılır ve buharlaştırılır.
Doymuş buhar daha sonra kızdırıcılarda (b) kızdırılır. Buradan çıkan kızgın buharın
sıcaklığına ‘taze buhar sıcaklığı’ denir. Kızgın buhar daha sonra türbinde (c)
adyabatik olarak yoğuşturucu basıncına kadar genişler. Bu genişleme sırasında buhar
17
sıcaklığı da oldukça düşer. Türbinden çıkan bu buhar yoğuşturucuda (d) izobar ve
izotermik olarak yoğuşturulur. Son olarak besleme suyu pompası (e) vasıtasıyla
tekrar kazan basıncına çıkartılır. Borulardaki sürtünme ve ısı kayıpları dikkate
alınmazsa, bu çevrimde besleme suyu pompası çıkışından türbin girişine kadar
devam eden sabit basınca kazan basıncı, türbin çıkışından besleme suyu pompası
girişine kadar devam eden sabit basınca da yoğuşturucu basıncı denir. Yüksek basınç
besleme suyu pompasında, yüksek sıcaklık ise kazanda elde edilir. Her ikisi de
türbinde düşüşe uğramaktadır. Bu çevrime ‘Clausius-Rankine’ çevrimi adı
verilir(Heper,1993).
1
6 b c Türbin Jeneratör
f
Kazan a 2
d
Yoğuşturucu
5 Pompa
4 e 3
Şekil 2.2. Basit bir buhar santral şeması
2.3.4. Çevrim Verimini Arttırma Yolları
2.3.4.1. Ara Kızdırma
Buhar çevriminde başlangıç basıncı arttırılıp, yoğuşturucu basıncı sabit tutulursa
entalpi düşüş miktarı artar. Ancak basınç arttırılırken aynı anda sıcaklık ta
arttırılmazsa ıslak buhar bölgesine girilmiş olur. Termik ve mekanik nedenlerle,
türbin çıkışındaki buhar sıcaklığı % 10’dan büyük olmamalıdır. Aksi halde su
damlacıkları türbin kanatlarında erozyona sebep olur.
18
Buharın ıslaklık derecesi, buhar basıncı arttırıldığından, buhar sıcaklığının da
arttırılması ile gerekli limitlerin altında tutulabilirse de bu çok zordur ve büyük
harcamaları gerektirir. Bu nedenle türbin tek gövde yerine, yüksek basınç, orta
basınç ve alçak basınç gövdelerinden meydana getirilir. Taze buhar önce yüksek
kademesinden geçerek bir miktar genişler.
Daha sonra türbinden kaçan buhar, ara kızdırıcıdan izobar olarak yeniden mümkünse
başlangıç sıcaklığına kadar kızdırılır. Buradan çıkan buhar orta ve alçak basınç türbin
kademelerinden geçerek yoğuşturucu basıncına kadar genişler. Bu yolla buharın
ıslaklık derecesi istenilen limitlerde tutulmuş olur.
Ara kızdırma buhar çevrimi veriminde %3-5 oranında bir artma sağlar. Ancak bazı
dezavantajlarda bulunmaktadır. Türbinle çok gövdeli ve uzundur, yol vermesi daha
zordur. Gerekli boru miktarı fazladır ve ara kızdırıcının da eklenmesiyle kazan
maliyeti artmaktadır(Heper,1993-Yel,2003).
2.3.4.2. Ara Buhar Alma
Buhar çevriminin verimini yükseltmek için uygulanabilen başka bir metot da türbin
kademelerinden alınan ara buhar ile besleme suyuna ön ısıtma uygulanmasıdır. Bu
metoda jeneratif metot adı verilmektedir.
İdeal bir çevrimde ısının tümü, Carnot Çevriminde olduğu gibi, mümkün olan en
yüksek sıcaklıkta türbine verilmeli ve en düşük sıcaklıkta çekilmelidir. Ara buhar
alma ile bu şart yaklaşık olarak sağlanabilir.
Türbin içerisinde genişlemekte olan buharın bir bölümü genişlemesini
tamamlamadan türbinin kimi basamaklarından alınır ve besleme suyunun ön
ısıtılmasında kullanılır. Geri kalan bölüm türbinde yoğuşturucu basıncına kadar
genişler.
Ara buhar alma, çevrim verimini %10 kadar artırır. Buhar santrallerinde ara kızdırma
ile ara buhar alma çoğunlukla beraber yapılır(Heper,1993-Yel,2003).
19
Türbin
Wt
Kazan
Yoğuşturucu
Qg
Qç
Isıtıcı
Besleme Suyu Yoğuşturucu Pompası Pompası WP2 WP1
Şekil 2.3. Ön Isıtmalı (Ara Buhar Almalı) Çevrim
2.4. Akışkan Yataklı Kazanlar
Akışkan yataklı reaktörlerin, kimya sanayisinde bir çok proseste kullanımı daha
eskilere dayanıyor olsa da, kömür yakan kazanlar olarak kullanılmasına 1970’li
yıllardan sonra başlanmıştır. Sonrasında da akışkan yatakta yakma teknik olarak
endüstriyel boyutlu buhar üretimi ve elektrik enerjisi üretiminde önemli bir yer
edinmiştir.
Akışkan yatakta yakma teknolojisinin, katı yakıtların yakılmasıyla buhar
üretilmesinde belirgin avantajları bulunmaktadır.bu sistemlerin anahtar noktası, yakıt
esnekliği ve düşük emisyonlardır(Oymak).
2.4.1. Akışkan Yatak Teknolojisinin Gelişimi
1930’lu yıllar ve 1940’ların başında geniş çaplı araştırma ve geliştirme çalışmaları
sonucunda akışkan yatakların katı-gaz teması gerektiren uygulamalardaki
avantajların saptanması, ilk olarak benzin ve diğer petrol bazlı ürünlerin üretimi için
20
akışkan yataklı katalitik ayırıcının geliştirilmesini sağlamıştır. Bugün akışkan
yataklar dünya çapında birçok endüstride çeşitli prosesler için kullanılmaktadır.
1960’ların başlarında, termik santrallerden kaynaklanan kükürt dioksit (SO2) ve azot
oksit (NOx) emisyonlarının azaltılmasının gerektiği ve akışkan yatakta yakma
prosesinin bu emisyonları azaltacağı düşüncesi, kömür yakan akışkan yataklı kazanın
geliştirilme çalışmalarını başlatmıştır. Bu çalışmalar sonucunda ,1970’li yıllarda
kabarcıklı akışkan yataklı kazan teknolojisi geliştirildikten sonra 1980’lerde
uygulamalar dolaşımlı akışkan yataklı kazanlara yönelmiş ve o tarihlerden bugüne
sayıları hızla artan başarılı santral uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Akışkan yataklı
yakma teknolojileri, sanayide sıcak su, buhar, kurutma amaçlı sıcak gaz eldesinde
kullanıldığı gibi termik santrallerde de enerji eldesinde kullanılmaktadır.
2.4.2. Türkiye’de Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisi
Bu teknolojinin birçok ülkede başarıyla uygulandığı dikkate alındığında, ülkemiz
linyitlerinin değerlendirilmesi ve doğalgaza yüksek oranda bağımlı kalmamak adına
akışkan yataklı kazan teknolojisinin ülkemiz linyitlerine adaptasyonunun gerektiği
ortaya çıkmaktadır. Bu gereksinimden hareketle, 1975 yılında akışkan yataklı
kazanların modellenmesiyle başlayan ve 1984 yılından bu yana pilot ölçekte deney
ve tasarım geliştirme çalışmalarıyla devam eden araştırmalar, Orta Doğu Teknik
Üniversitesi tarafından, Kanada Uluslar arası Teknoloji Geliştirme Ajansı’nın
(CIDA) mali desteği ile yürütülmüştür ve 0,3 MW akışkan yataklı test ünitesinin
kurulmasıyla, Türk Linyitleri için ‘know-how’ geliştirmeye yönelik önemli bir adıma
dönüşmüştür. 1984 yılından günümüze Prof. Dr. Nevin SELÇUK başkanlığında
ODTÜ’de yürütülen çalışmalar, Türk linyitleri için akışkan yatakta yakma
teknolojisinin ticari boyuta geçirilmesini sağlamıştır. Modüler ve esnek yapısından
dolayı 0,3 MW’lık test ünitesi, gerek buhar kazanı ve gerekse de sıcak gaz üretici
tasarımlarının yapılmasına olanak vermiştir.
Örnek olarak, bu test ünitesindeki çalışmalarla desteklenerek Türk linyitlerine göre
tasarlanmış olan akışkan yataklı kazan teknolojisine dayalı Aklim Kojenerasyon
Santralı, Aklim Alkali Kimya A.Ş. tarafından kendi finansman kaynaklarıyla tesis
edilerek 2000 yılında işletmeye alınmış olup, halen başarılı şekilde çalışmaktadır.
21
Ayrıca, Dilovası bölgesinde Çolakoğlu A.Ş.’ye ait 2*80 MW gücünde Dolaşımlı
Akışkan Yataklı tesis çalışmakta olup, ayrıca bugünlerde kabul çalışmaları devam
eden Çan Termik Santralı üretime devam etmektedir. 160 MW kapasiteli iki adet
dolaşımlı akışkan yataklı kazandan oluşmaktadır. Yine aynı bölgede, demir çelik
sektörünün önde gelen firmalarından İÇDAŞ A.Ş.’ nin Biga yakınlarındaki
tesislerinde, otoprodüktör statüsünde faaliyet gösteren 125 MW gücündeki dolaşımlı
akışkan yataklı kazana dayalı santralde devreye alınmıştır(Oymak).
2.4.3. Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisi
Bütün yakma teknolojileri, bir şekilde yakıt ve havanın karışmasını sağlayarak,
yakıtın yapısındaki kimyasal enerjinin kullanılabilir enerjiye çevrilmesini
sağlamaktadır. Akışkan yataklı kazanlar, katı yakıt, özellikle de kömür yakma
işleminde kullanıldığı için kömür yakma teknolojileri ile karşılaştırılması uygun
olacaktır.
Pülverize kömür teknolojisi, mikron boyutunda kömürün yüksek sıcaklıkta
yakılmasını gerektirir. Kömür parçacıklarının yanma odasına geniş ölçüde yayıldığı
bu sistemlerde, brülörlerin bulunduğu bölgede sıcaklık 1600-1900˚C’ye kadar ulaşır.
Parçacıkların boyutu çok küçük olduğundan, kazan içinde kalma süreleri yanma
gazlarınınkine çok yakındır.
Izgaralı kazanlarda ise parçacık boyutu pülverize kazanlara göre epeyce
büyüktür(25-30 mm). Kömür parçacıkları hareketli ızgaranın üstünde havanın ve
yanma gazlarının içinden aktığı sabit bir yatak oluşturur. Sıcaklıkların 1600˚C’ı
aştığı bu sistemlerde yakıtın ocak içinde kaldığı süre ızgaranın hızına bağlıdır.
Akışkan yatakta yakma teknolojisinde parçacık boyutu bu iki sistemdeki parçacık
boyutunun ortasına düşmektedir. Genel olarak 12 mm’den küçük boyuta kırılan
kömür, yatak malzemesi içindeki oranları yaklaşık %2 olacak şekilde beslenerek,
yukarı doğru akan hava sayesinde akışkanlaşan yatak malzemesi içinde tutuşarak
yanmaya başlar. Yatak malzemesi, yakıtın külü SO2 gazının tutulması için yatak
bölgesine beslenen kireçtaşı, kalsiyum sülfat ve bazen de kumdan oluşmaktadır.
Yataktaki katıların sıcaklığı 750-900˚C aralığında olurken, hava ve kömür besleme
hızı ayarlanarak gereken miktarda enerjinin elde edilmesinde süreklilik sağlanır.
22
Kömürün sistemde kalma süresinin uzun olması ve yüksek kütle transferi sayesinde
akışkan yataklı yakıcılarda kömür yada diğer katı yakıtlar, konvansiyonel yakma
proseslerinden çok daha düşük sıcaklıklarda verimli olarak yakılabilir. Yakıt
parçacıkları yandıkça boyutları küçülür ve havanın kaldırma kuvveti ağırlıklarını
yenecek boyuta ulaştıklarında, hava tarafından taşınarak yanma odasının dışına
çıkarlar. Uçucu kül diye adlandırılan bu parçacıklar çıkışta tutularak yatağa geri
gönderilebilir ve bu durumda yanmasını tamamlamış parçacıklar için yeni yanma
süreci sağlamış olur. Bu sebeplerden dolayı, akışkan yatakta kömürün karbon yanma
verimi %98’in üstünde olmaktadır.
2.4.3.1. Akışkan Yatak Prosesi
Bir kolon içinde yığılı durumda bulunan taneciklerin teşkil ettiği yatak bölgesine
alttan düşük bir hızla hava verilmeye başlandığında hava, parçacıklar üzerinden fazla
kuvvet uygulayamaz ve parçacıklar arasından kendine boşluklar bularak yukarı
hareket eder. Bu durum parçacıkların hareket etmediği sabit yatak konumudur.
Akış hızı arttırıldıkça, hava, parçacıklara daha fazla kuvvet uygulayarak,
parçacıkların arasındaki yerçekiminden kaynaklanan kuvvetleri azaltır. Hız daha da
arttırıldığında, parçacıkların üzerindeki kaldırma kuvveti yerçekimini dengeleyerek,
yukarı doğru akan havanın içinde parçacıkların üzerindeki kaldırma kuvveti
yerçekimini dengeleyerek yukarı doğru akan havanın içinde parçacıkların asılı
kalmalarını sağlar. Artık yatak oluşturan parçacıklar akışkan özellikleri sergilemeye
başlamıştır ve bu durum minimum akışkanlaşma koşulu, bunu sağlayan gaz hızı da
minimum akışkanlaşma hızıdır.
Yatak bölgesinin kapladığı hacmi fazla değiştirmeyen bu konumda hız daha da
arttırılırsa, yatak içinde hava kabarcıkları oluştuğu ve kabarcıkların yatağı, suyun
kaynamasına benzer bir şekilde terk ettikleri görülür. Kabarcıklı akışkan yatak olarak
adlandırılan bu sistemlerde, gaz-katı karışımının kapladığı hacmin sabit yatak
konumuna göre belirgin şekilde artmasına rağmen, yatak bölgesi ile üzerinde
bulunan serbest bölge arasında halen kolaylıkla ayrım yapılabilmekte ve gözle
görülür bir yatak yüzeyi bulunmaktadır. Altta bulunan yoğun yataktan daha yukarıda
bulunan seyreltik bölgeye doğru katı derişimi olmaktadır (Oymak).
23
Şekil 2.4. Sabit Yatak, Minimum Akışkanlanma Konumu, Kabarcıklı ve Dolaşımlı
Akışkan Yatak
Hava akışının daha da hızlandırılması durumunda, kabarcıklar daha da büyüyecek ve
birleşerek yatakta daha büyük boşluklar oluşturacaktır. Türbülanslı akışkan yatak
olarak adlandırılan bu durumda, katılar yüksek katı derişimine sahip, birbirine bağlı
gruplar halinde bulunurlar. Eğer gaz akışı ile hareket eden katılar, havadan
ayrıştırılarak yatağa geri döndürülürse, parçacıklar bir döngüde dolaşmaya
başlayacaklardır. Dolaşımlı akışkan yatak olarak tanımlanan bu tür sistemlerde, altta
bulunan yoğun yataktan daha yukarıda bulunan seyreltik bölgeye doğru katı derişimi
gittikçe düşse de, kabarcıklı sistemlerin aksine, iki bölge arasında belirgin bir geçiş
bulunmamaktadır. Geri döndürülen katıların ağırlığı sistemden akan havanın
ağırlığının yüzlerce katı olabilirken bu durum yataktaki katıların ağırlığının yarattığı
basınç farkının artmasına sebep olur.
Yanma odasındaki basınç farkı hava akışı ile değişmekte olup, minimum
akışkanlaşma hızına ulaşılana dek hızın artmasıyla sağlanır. Bu noktada katılar
havada asılı kaldığı için karşılaşılan direnç sadece yataktaki katıların ağırlığına
bağlıdır. Dolayısıyla katıların sistem dışına taşınmasına sebep olacak hıza erişilene
kadar basınç farkı sabit kalacaktır ve bu noktadan sonra sistemden katıların
kaçmasıyla toplam ağırlık düştüğü üçün basınç farkı azalacaktır. Anlatılan
akışkanlaşma koşullarından sadece kabarcıklı ve dolaşımlı akışkan yataklar buhar
üretimi için kullanılmaktadır.
24
2.4.3.2. Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisinin Avantajları
Akışkan yatakta yakma teknolojisinin ilk geliştirilme sebebi olan kükürt dioksit ve
azot oksit emisyonlarının düşürülmesi, yatak içine kireçtaşı ilavesi ile kükürt
dioksitin tutulması ve düşük yanma sıcaklıklarında azot oksit oluşumunun
azalmasıyla, ilave gaz arıtma tesisi gerektirmeden sağlanabilmiştir. Daha sonraları
yapılan çalışmalar, bu teknolojinin pratikte diğer teknolojilerle değerlendirilmesi
mümkün olmayan düşük kaliteli yakıtları yakabileceğini göstermiştir. Ayrıca,
akışkan yataklı kazanlar, kaynağa göre büyük farklılıklar gösteren kömür
bileşimindeki değişikliklere karşı da daha esnektir. Özellikle düşük yanma sıcaklığı
ve yatak içinde gerçekleşen mükemmel katı-gaz karışımı, akışkan yataklı kazanlara
birçok avantaj sağlamaktadır.
a)Yüksek yanma verimi ve yüksek ısı transfer katsayısı
Akışkan yataklı kazanlarda mükemmel katı-gaz karışımının sağlanması ve
parçacıkların yatakta kalış süresinin uzunluğu nedeniyle yüksek yanma verimi elde
edilmektedir. Yanma verimi kazanı terk eden parçacıkların tutularak sisteme geri
gönderilmesi ile daha da arttırılır. Bunlara ilaveten yatak içerisinde ısı transfer
katsayısı çok yüksek olduğu için ısı transfer yüzey alanları ve dolayısıyla kazan
boyutları konvensiyonel kazanlara göre daha küçüktür ve daha az yatırım maliyeti
gerektirir.
b)Yakıt hazırlama kolaylığı
İri tane boyutu nedeniyle pulverize kömür tesislerine nazaran daha düşük yatırım
maliyetine sahip yakıt hazırlama tesisleri kurulmaktadır. Özellikle yüksek küllü
kömürlerde, pulverize yakıt hazırlama sistemleri sıklıkla bakım gerektirmektedir.
Dolayısıyla, akışkan yataklı kazanlar için 12 mm’nin altına kırılan yakıtı hazırlamak
daha kolay ve ucuzdur.
c)Düşük kaliteli yakıtlara uygunluk
Türk linyiti uçucusu yüksek bir kömür olduğu için, yanmaya çok daha hazır bir
kömürdür. Akışkan yataklı kazan teknolojileri yüksek kaliteli kömürlerle geliştirilip
bu yakıtları başarı ile yakıyor olsa da, kül ve kükürtçe zengin, düşük kaliteli
yakıtların değerlendirilmesi için daha da uygundur.
25
d)Yüksek emre amadelik
Özellikle erime ve yapışma ihtimali olan kül erime noktası düşük yakıtların akışkan
yataklı kazanlarda yakılması durumunda, erime noktasının altında sıcaklıklarda
çalışıldığı için, ısı transfer yüzeylerine kül yapışması sonucu oluşacak birçok kazan
işletme problemine rastlanmaz. Dolayısıyla, akışkan yataklı kazanlarda %90-95
düzeyinde emre amadelik sözkonusudur.
e)Yakıt bileşimine esneklik
Yatak malzemesinin yüksek ısıl kapasitesi sayesinde, yakıtın yatağa girdiğinde
anında ısınması ve parçacıklara yanma için uzun süre sağlanması, akışkan yataklı
kazanlarda düşük ısıl değerli yakıtların bile rahatlıkla yakılabilmesini sağlamaktadır.
Aynı sebeplerden akışkan yataklı kazanlar, kül ve kükürtçe zengin yakıtların
değerlendirilmesine ve düşük kaliteli ikinci yakıtlarla beraber yakma işlemine
uygundur. Ayrıca akışkan yataklı kazanlar, çok daha geniş bir yelpazedeki yakıt
bileşimini yakabilecek şekilde tasarlanabilir. Yakıt bileşimine esneklik konusunda
dolaşımlı akışkan yataklı kazanlar, kabarcıklı sistemlerden daha başarılıdır.
f)Düşük NOx ve SO2 emisyonları
Kükürt dioksit, özellikle asit yağmurlarına yol açması, dolayısıyla havada ve suda
asit birikimi oluşturması sebebiyle önemle üzerinde durulan emisyonlardan biridir.
Yanma sırasında, yakıtın bünyesinde bulunan kükürdün oksitlenmesiyle kükürt
dioksit oluşurken, akışkan yataklı kazanlarda yatak bölgesine kireçtaşı beslenerek bu
kükürt dioksit tutulur. Kireçtaşı yatağa beslendiği anda sıcaklığın etkisiyle
endotermik kalsinasyon reaksiyonu gerçekleşir:
CaCO3(k) CaO(k)+CO2(g)
Kalsiyum oksit oluştuğunda ise kükürt dioksit ve oksijen gazları reaksiyona girerek
katı fazda kalsiyum sülfat oluşturur:
CaO(k)+SO2(g) ½ O(g) CaSO4(k)
Oluşan kükürt dioksitin katı faza geçmesiyle, yatak malzemesi ya da uçucu kül ile
beraber sistem dışına taşınarak ortadan kaldırılacak katı yakıt haline gelir. Kalsiyum
oksitten, kalsiyum sülfat oluşumunun gerçekleştiği yukarıdaki reaksiyonla ilgili
26
olarak; kalsiyum sülfatın, akışkan yataklı kazanlara özgü düşük çalışma
sıcaklıklarında (750-900˚C) kimyasal olarak kararlı olduğu için, katı fazda ve
bozunmadan kazandan dışarı alınabildiği unutulmamalıdır.
Yanma veriminin artırılmasına ilaveten, yukarıdaki reaksiyon zincirinden en yüksek
kükürt tutma verimi alabilmek için, kazanı terk edip siklonda tutulan katı
parçacıkların, kabarcıklı sistemlerde küçük bir kısmı, dolaşımlılarda ise çok büyük
kısmı reaksiyonların devamı için kazana geri gönderilir. Geri gönderme işlemi ile,
katıların gazla teması için daha çok süre, reaksiyon için ise daha çok yüzey alanı
oluşturulduğu düşünülürse, dolaşımlı akışkan yataklı kazanlar, yanma veriminde
olduğu gibi kükürt tutma veriminde de kabarcıklı akışkan yataklı kazanlara göre daha
üstündür.
Azot oksitler, çevreyle etkileşimleri açısından kükürt oksitlerden çok daha geniş
kapsamda etkileri olan gazlardır. Tüm çeşitlerinin tanımlanması için NOx formülü ile
ifade edilen azot oksitlerin, asit yağmuru, yer seviyesinde ozon oluşumu, atmosferin
üst seviyelerinde ozon tabakasının incelenmesi, sera gazı etkisi ve fotokimyasal sisi
oluşumunda yer almasıyla çevre üzerinde belirgin etkileri vardır. Bu gazların yanma
sonucunda oluşması için iki kaynak vardır; yakıttaki azot ve yanma için beslenen
havadaki atmosferik azot. Atmosferik azotun özellikle 1200˚C ve üstündeki
sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona girmesinin sonucunda oluşan ısıl-azot oksit, çok
daha düşük işletme sıcaklığına sahip akışkan yataklı kazanlarda kayda değer
miktarda oluşmamaktadır.Yakıt kaynaklı azot oksitlerin oluşumu ise değişik
mekanizmaların beraber ilerlediği reaksiyonlarda gerçekleşir. Akışkan yataklı
yakıcılarda azot oksit emisyonlarının azaltılması için kademeli hava beslemesi
yapılarak, sisteme verilen havanın bir kısmı atılan, geri kalanı da yatak üstünde
çeşitli noktalardan beslenir. Bu uygulama ile indirgeyen atmosfer oluşturulması
azotun oksitlenerek azot oksite dönüşmesini engeller.
Sonuç olarak, düşük yanma sıcaklığı(750-900˚C) sayesinde düşük miktarda ısıl NOx
ve kademeli hava beslemesi sayesinde düşük yakıt kaynaklı NOx oluşumu, ve
yakıcının içinde kireçtaşı ile SO2’nin tutulması sayesinde, ilave baca gazı tesisleri
olmaksızın, akışkan yataklı kazanlardan yönetmeliklerce belirlenmiş olan sınırların
altında NOx ve SO2 emisyonları elde edilir.
27
g)Kullanılabilir kül
Akışkan yatakta yakma tesislerinin yan ürünü, orijinal kömür içinde bulunana
mineral madde, alçıtaşı ve az miktarda kireçtaşı ve yanmamış karbondan oluşan kuru
küldür. Bu nedenle taşınması ve depolanması baca gazı arıtma tesislerinin sulu katı
atıklarına kıyasla daha kolaydır. Alkali hidrolik karakter taşıyan bu kül, çevre sorunu
yaratmaksızın depolanabilir ve aşağıdaki amaçlar için kullanılabilir; (Oymak)
• Tarıma elverişli toprak eldesi
• Atık/çamur stabilizasyonu
• Yol yapımında taban malzemesi
• Atık alanlarının kapatılması
• Açık maden ocaklarının geri kazanımı
• Çimento üretiminde hammadde
2.4.3.3. Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisinin Sorunları ve Dezavantajları
Akışkan yatakta yakma teknolojisi düşük emisyon değerleri açısından üstün bir
teknoloji olmasına rağmen pratikte aşağıdaki bahsedilen bazı sorun ve
dezavantajlarla karşılaşılmaktadır(Yel,2003-Oymak).
• Söz konusu teknolojide akışkanlaştırma için belli bir güce ihtiyaç
olduğundan, üretilen enerjinin küçük bir kısmı da olsa bu amaçla
kullanılacaktır.
• Tanecikler sıcak ortamda oluşumuna sebep olmaktadır. Bu da yatak
içerisindeki ortalama tanecik çapının değişmesine yol açtığından, yanma
verimi bu tür aşınımdan etkilenmektedir. Bu nedenle yüksek verimli
siklonlara ihtiyaç duyulmaktadır.
• Başlangıç aşamasında işletme güçlükleri bulunmaktadır.
• Yatak kütlesinin akışkanlaşmasının kesildiği durumlarda topaklaşarak
sistemin sürekliliğini bozması denetim ve donatımda karşılaşılan başlıca
güçlüktür.
• Kömür kalitesinin yüksek olması zorunludur. Düşük kalorili kömürlerde
yapışma ve akışkanlaşma daha fazla görülebilmektedir.
28
2.4.4. Akışkan Yataklı Kazanların Sınıflandırılması
Akışkan yataklı kazanlar, atmosferik ve basınçlı olmak üzere iki grupta
sınıflandırılabilir. Atmosferik basınç civarında çalışanlar atmosferik akışkan yataklı
kazan (AAYK), 5-20 atm . arasında çalışanlar basınçlı akışkan yataklı kazan(BAYK)
olarak adlandırılır. Bunun ardından, akışkan yataklı kazanlar akışkanlaştırma
koşullarına bağlı olarak da kabarcıklı(KAYK) ve dolaşımlı(DAYK) akışkan yataklı
kazanlar olmak üzere ikiye ayrılır(Tübitak,2001).
Çizelge 2.5. KAYK ve DAYK’ların .tipik İşletme Koşulları
İşletme Koşulları KAYK DAYK
Max. Besleme Boyutu, mm 50 10
Yatak Tanecik Boyutu, mm 0,1-4,0 0,05-1,0
Akışkanlaştırma hızı, m/s 1-3 4-12
Yatak Yoğunluğu, kg/m3 800-1600 30-300
Yanma Verimi, % 90-99 95-99
2.4.4.1. Kabarcıklı Akışkan Yataklı Kazanlar
Akışkan yataklı kazanlarda, yakıcıya beslenen, kırıcılardan geçirilmiş yakıt ve
kireçtaşı parçacıkları, alttaki dağıtıcı plakadan geçerek yanma odasına giren ve
yukarı doğru akmakta olan hava akımında asılı kalırlar. Minimum akışkanlaşma
koşullarını sağlayan gaz debisinin üstüne çıkıldıkça, yatak içerisinde kabarcıklar
ortaya çıkmaya başlar. Kabarcıkların, taneciklerin yatak içerisinde dolaşımını
sağlaması ile katı taneciklerin kazan içerisinde mükemmele yakın bir şekilde
karışması mümkün olur. Bu kazanlarda katı-gaz karışımının gerçekleştiği yatak
bölgesi ile yukarıda bulunan serbest bölge arasında kalan yatak yüzeyi oldukça
belirgindir. Yanma sonucu oluşan uçucu kül, gazla beraber sürüklenir ve nispeten
daha iri parçalar siklonda, ince taneler de daha ileride bir elektrostatik yada torba
filtrede tutulur. Siklonda tutulan uçucu külün, gerekli görüldüğünde yatak bölgesine
tekrar beslenmesiyle, yanma ve kükürt tutma verimlerinin artması sağlanır.
29
KAYK’larda kazan borularının bir bölümü yanmanın gerçekleştiği yatak bölgesinin
içine yerleştirilerek 800-900˚C civarında sabit sıcaklık sağlanır. Kazanın diğer
bölümlerinde uygun yerlere de baca gazlarının ısısından maksimum seviyede istifade
edilecek şekilde kazan boruları yerleştirilir. KAYK özellikle yüksek kapasitelerde
uygulanmazken, dolaşımlı sistemler tercih edilmektedir.
2.4.4.2. Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazanlar
Şekil II.5’te temsili bir akış şeması verilen DAYK’larda küçük tanecik boyutu ve
yüksek gaz hızları sebebiyle yatak ve serbest bölge ayrımı belirgin bir şekilde
yapılamaz. Bir başka deyişle gaz hızları kabarcıklı sistemlerinkinin (~ 2 m/s) 2-3 katı
daha fazla olduğu için, parçacıkları rahatlıkla sürükleyerek, tanecik yoğun ve seyrek
bölgeleri ayıran belirli bir yüzeyin oluşması engellenir. Bu sistemlerde, yanma
havasının kademeli olarak beslenmesiyle yanmanın tüm kazan boyunca sürmesi
sağlanır. En alttan giren hava miktarı toplam havanın %60-75’ini oluştururken, geri
kalan hava daha yukarı seviyelerde ikincil hava olarak sisteme verilir. Yanma 840-
900˚C’de gerçekleşirken, ince tanecikler (<450 mikron) 4-6 m/s yanma gazı hızıyla
yakıcının dışına taşınırlar. Bu parçacıklar, genelde yanma odası çıkışına yerleştirilen
siklon tarafından tutularak yanma odasına geri gönderilir. Böylece dolaşım
gerçekleşmiş olur. Parçacık dolaşımı, parçacıkların ısısından maksimum yararlanarak
yakıcı duvarlarına verimli ısı transferini ve kazanı terk eden parçacıkların geri
dönmesi ile kömüre yanma, kireçtaşına da kükürt tutması için yakıcı içinde daha
uzun kalma süresi sağlanmış olur. Ayrıca geri döndürülen parçacık debisinin yanma
gazı debisinden çok daha yüksek olması, yanma odası sıcaklığının stabil kalmasını
sağlar. Yatağın içine yerleştirilmiş kazan boruları bulunmayan bu sistemlerde borular
yanma odasının duvarlarına ve gaz yolu üzerine yerleştirilir. Kazan duvarlarındaki
borular gereken ısıyı sistemden alırken, sıcaklığın da belirtilen düzeyde kalması için
dengeyi sağlarlar.
30
Şekil 2.5. Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazana Dayalı Termik Santral Akış Şeması
DAYK’larda kullanılan kireçtaşı boyutu daha küçük olduğu için, birim ağırlık başına
kireçtaşı yüzey alanının artması, kükürt dioksit- kireçtaşı reaksiyonunun da hızını
arttırır. Bu durum, kömürün yapısında bulunan birim kükürt karşılığında sisteme
beslenmesi gereken kireçtaşı miktarını düşürmektedir. Bir başka deyişle Ca/S molar
oranı, teorik limit olan 1’e daha yakındır ki, bu değere en çok yaklaşan akışkan yatak
tipi dolaşımlı sistemlerdir.
Akışkan yataklı kazanların teknoloji gereği, hem kabarcıklı hem de dolaşımlı
sistemlerde yakıt bünyesindeki kükürdün çok büyük bir bölümü yatakta kireçtaşı ile
reaksiyona girerek tutulmuş olduğundan, baca gazlarının kükürt içeriği düşüktür.
Yatakta oluşan gazların kükürtten arındırılmış olması, düşük sıcaklıkta korozyon
tehlikesini ortadan kaldırarak, kazan çıkışında baca gazı sıcaklığının diğer tip
kazanlara göre daha düşük seçilebilmesini, bu da baca gazı ısısından en yüksek
31
oranda yararlanabilmesini sağlar. Bu durum akışkan yataklı kazanların verimini
artırır.
Dolaşımlı sistemlerin bir başka avantajı da kademeli hava beslemesi sayesinde yakıt
kaynaklı azot oluşumunun kabarcıklı sistemlere göre daha az oluşudur. Yanma için
gerekli havanın tamamının alttan beslenmeyişi, yatak bölgesinde indirgeyen atmosfer
oluşmasını ve yakıt bazlı azotun atmosferik azota indirgenmesini sağlamaktadır.
Dolayısıyla, yüksek ısıdan kaynaklanan azot oksit oluşumunun da daha çok düşük
olduğu dolaşımlı akışkan yataklı kazanlarda, konvansiyonel sistemlerde bulunan
herhangi ek bir tesis olmaksızın 200 mg/Nm3 ‘den daha az azot oksit emisyonları
elde edilebilmektedir.
2.4.4.3. Basınçlı Akışkan Yataklı Kazanlar
BAYK’larda kömür, 5 atm ile 20 atm aralığında bir basınç altında yandığı için buhar
üretiminin yanı sıra, gaz türbinlerine beslenebilecek basınca sahip yanma gazı elde
edilir. Proses buharı ve buhar türbinlerinden elektrik eldesine ek olarak, gaz
türbininden de elektrik ediliyor olması basınçlı sistemleri atmosferik çalışan akışkan
yataklara göre daha verimli kılar. Ancak basınçlı sistemlerde sıcak gazın
temizlenmesi çok önemli bir noktadır ki, eğer kazanı terk eden sıcak gaz, siklonlar ve
filtreler aracılığıyla parçacıklardan iyice arındırılmazsa ve korozyona yol açan gazlar
bulunduruyorsa, gaz türbinin kanatlarının zarar görmesi kaçınılmazdır. Bu sebeple,
sıcak gazların temizlenmesi üzerine yapılan araştırmalar, verimi yüksek bu tesisleri
sorunsuzca uygulanabilir kılmak adına büyük önem teşkil etmektedir. Basınç altında
reaksiyonların gerçekleşiyor olması yanmaya olumlu etki ederken kükürt tutma
verimini de artırır. Hem kabarcıklı hem de dolaşımlı sistemler basınçlı olarak
tasarlanabilse de daha yaygın olan kabarcıklı akışkan yatakların 100 MW kapasiteli
basınçlı uygulamaları mevcuttur. Basınçlı dolaşımlı akışkan yataklar ise geliştirme
amacıyla kurulmuş 130 MW gücünü bulan üniteler üzerine yapılan çalışmalarla
uygulamaya geçirilmeye çalışılmaktadır. Bu sistemde minimum akışkanlaşma
hızının yaklaşık üç katında, ısı taşınım katsayısı bir maksimumdan geçer. Isı taşınım
katsayısı yüksek olduğu için, daha küçük ısıtma yüzeyli kazanlar yapılabilir. Isıl
gerilmeler yoktur çünkü yatak içinde düzgün sıcaklık dağılımı vardır.
32
2.4.4.4. Dolaşımlı ve Kabarcıklı Akışkan Yatak Teknolojilerinin
Karşılaştırılması
• Dolaşımlı akışkan yatakta yüksek yanma hızından dolayı birim kesit alana
düşen yakıt miktarı fazladır.
• Dolaşımlı akışkan yatakta bekleme ve temas süresinin uzun ve karışımın iyi
olması sebebiyle, ısı ve kütle transferi artmakta; böylece yüksek kazan ve
yanma verimi elde edilmektedir.
• Kademeli yanmadan ve iyi karışmadan dolayı NOx emisyonu dolaşımlı
sistemlerde daha düşüktür.
• Dolaşımlı akışkan yatak teknolojisinin yakıt besleme sistemi daha basittir.
• Dolaşımlı akışkan yatak sistemlerinde kullanılan kireçtaşının partikül boyutu
daha küçük olduğundan istenilen SO2 giderme veriminin elde edilmesi için
gereken kireçtaşı miktarı daha azdır. Bu sistemlerde kullanılan kömürün
kükürt içeriğine ve kireçtaşı reaktivitesine bağlı olarak 2-2,5 Ca/S mol oranı
ile tipik olarak % 90’lara varan SO2 giderme verimi edilirken kabarcıklı
sistemlerde be verime ulaşabilmek için Ca/S mol oranının biraz daha
arttırılması gerekmektedir.
• Kabarcıklı akışkan yataklı yakma sistemlerinde birim alandan elde edilen güç
1,3MW/m2 civarındadır. Dolaşımlı akışkan yataklı yakma sistemlerinde ise,
partikül boyutunun küçük olması nedeniyle, ısı transfer katsayıları yüksek
olup birim alandan elde edilen güç miktarı 4,5MW/m2 civarındadır.
• Kabarcıklı akışkan yatak sistemlerinin tasarımı basittir, yatırım maliyetleri
düşüktür. Ancak yakıt ve emici madde ihtiyacı fazla olduğundan katı akıt
miktarı fazla olmaktadır. Dolaşımlı akışkan yatak sistemlerinin yatırım
maliyetlerinin yüksek olmasına karşılık, performans ve yakıt esnekliği daha
fazladır(www.mimag-samko.com.tr,2006).
2.5. Türkiye’de Kömüre Dayalı Santraller
Akışkan yataklı kazanların belirtilen bütün avantajlarına rağmen, birkaçı dışında
33
Türkiye’de bütün linyit santraları pülverize kömür teknolojisine dayalıdır. Ancak,
ülkemizde bu sistemlerin çalıştırılması, tasarım sıcaklığının (1200-1500˚C) linyit kül
erime sıcaklığının üzerinde olmasından dolayı, işletme sıcaklığının tasarım değerinin
altına düşürülmesiyle mümkün olmaktadır ki, bu önlem verimin düşmesi anlamına
gelmektedir. Mikron boyutundaki kül tanecikleri birbirinden farklı bileşime ve
dolayısıyla da farklı erime sıcaklığına sahip oldukları için, bu önlem bile külün
eriyerek zaman içinde ısıtıcı paketleri üzerinde birikip kazan ısıl veriminde büyük
düşüşlere sebep olmasını engelleyememektedir. Gün geçtikçe düşürülen gaz emisyon
limitlerinin bir sonucu olarak pülverize kömür tesisleri artık baca gazı
desülfürizasyon (BGD) üniteleri ile birlikte inşa edilmekte, eski tesislere de bu BGD
üniteleri sonradan ilave edilmektedir. Ek mali yük getiren bu tesislerin en büyük
sorunu ise, fazla miktarda sulu katı atıktır.
Bu tecrübelerden yola çıkarak enerji üretiminde kömür kullanımına karşı ülkemizde
yanlış bir kanı oluşsa da akışkan yatakta yakma gibi temiz kömür teknolojileri
gelişmeye devam etmekte olup başarı ile uygulanmaktadır. Dolayısıyla, Türkiye’nin
de ucuz, temiz, verimli ve güvenilir yolu seçerek “Akışkan Yataklı Kazan
Teknolojisi” ile linyitlerini değerlendirmesi, büyük bir hızla artan enerji ihtiyacını
karşılamakta en uygun seçim olacaktır(Selçuk,1999).
34
3. MATERYAL ve METOD
3.1. Kullanılabilir Enerji (Ekserji)
Uzun zaman sürekli olarak çalışan (rejim halinde) türbin , kazan, kompresör, lüle ve
ısı değiştiricisi gibi mühendislikte çok rastlanan cihazlar Sürekli Akışlı Sürekli Açık
Sistem (SASA) olarak göz önüne alınıp incelenebilir.
Dolayısıyla ekserji analizi yapılan sistemin parçaları da SASA kabul edilerek
incelenmiştir. Bu bölümde sırasıyla Sürekli Akışlı Sürekli Açık Sistem, Kullanılabilir
Enerji ifadeleri ve kullanılan denklemler üzerinde durulacaktır.
3.1.1. Sürekli Akışlı Sürekli Açık Sistem
Bu sistemin SASA olabilmesi için şu kabuller yapılır;
• Açık sistem ve kontrol yüzeyi koordinat eksenlerine nazaran hareket etmez.
• Açık sistem içindeki maddenin her bir noktadaki hali zamanla değişmez.
• Açık sistem sınırı içerisindeki giriş ve çıkış kesitlerinde akışkan özellikleri
konuma ve zamana göre değişmez.
• Açık sistemin bir andaki ısı ve iş alışverişi zamanla değişmez.
3.1.1.1. Süreklilik (SASA)
Sürekli Akışlı Sürekli Açık Sistemlerde, sisteme bir giriş çıkış olabileceği gibi birden
çok kütle girişi çıkışı olabilmektedir. Giriş hali g, çıkış hali ç indisi ile gösterilirse
süreklilik denklemi aşağıda gösterildiği gibidir;
∑m& ç-∑m& g=0
∑m& ç = ∑m& g (kg/s) (3.1)
m& g, m& ç : giriş ve çıkıştaki kütlesel debiler (kg/s)
35
3.1.1.2. Termodinamiğin I. Kanunu (SASA)
Sisteme birden çok giriş ve çıkışın olabileceği ve sistemin P0 basıncında ve T0
sıcaklığındaki çevre ortamla ısı alışverişinde bulunabileceği kabul edilsin.
.
Q -W& = ∑m& çθç - ∑m& gθg (3.2)
.Q A- W& A = ∑m& ç(h+V2 ⁄ 2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g (kW) (3.3)
Burada A sistemin yüzey alanı , .
Q A, W& A sistem sınırından birim zamanda olan ısı
ve iş alışverişi, V hız, h entalpi, g yerçekimi ivmesi, z yükseklik
farkıdır(Çengel,1999).
3.1.1.3. Termodinamiğin II. Kanunu
Sistemin mikroskopik düzeyde düzensizliğin nicel ölçüsüne entropi denmektedir.
Sistemin net entropi değişimi aşağıdaki gibidir;
∆Snet =Süretim= ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A / TK (kW/K) (3.4)
∆Snet : Sistemin toplam entropi değişimi (kW/K)
m& g, m& ç : giriş ve çıkıştaki kütlesel debiler (kg/s)
sg, sç : giriş ve çıkıştaki entropi (kJ/kgK)
.
Q A : Çevre ile ısı alışverişi (kJ/s)
TK = T0 : çevre sıcaklığı (K)
36
3.1.2. Tersinir İş ve Tersinmezlik
Her gerçek işlemde tersinmezliğe sebep olan faktörler bulunur ve bundan dolayı da
entropi artışı görülür. SASA için Tersinir İş;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç (kW) (3.5)
Tersinmezlik ise tersinir iş ile gerçek iş arasındaki farktır. Aynı zamanda
tersinmezlik işlemlerdeki net entropi değişimi ile çevre sıcaklığının çarpımına eşittir.
Net entropi değişimi daima pozitif olduğundan tersinmezlik de daima pozitiftir.
SASA için Tersinmezlik aşağıdaki gibidir (Çengel,1999);
İ = W& tr – W& y = T0∆Snet (kW) (3.6)
İ : Tersinmezlik (kW)
W& tr , W& y : Tersinir iş ve gerçek iş (kW)
∆Snet : Net entropi değişimi (kW/K)
T0 : Çevre sıcaklığı (K)
3.1.3. Faydalı iş ve Faydalı Tersinir İş
Bir sistemin veya açık sistemin hareketli sınır işinin, bir kısmı civara karşı
yapıldığından, yapılan işten çıkarılarak faydalı iş bulunur. Civar basıncına karşı
yapılan iş tersinir işten çıkarılırsa faydalı tersinir iş bulunur.
W& A,fay = W& A- P0(dV/dt ) (kW) (3.7)
37
W& A,fay=QA(1-T0/TK)-d/dt ∫vρ(e+P0ν-T0s)dV-∫Aρ(e+Pν-T0s)(V*n)dA (3.8)
Sürekli akışlı sürekli açık sistemlerin sınırları sabit olup çevre işi söz konusu
olmadığından sistemde yapılan gerçek iş faydalı işe eşittir.
W& fay = W& y (kW) (3.9)
3.1.4. Kullanılabilirlik ve Kullanılabilir Enerji
Sistemin civarı ile dengede bulunduğu (sıcaklığın T0 civar sıcaklığı, basıncın P0
civar basıncı, kinetik enerjinin sıfır ve potansiyel enerjinin minimum olduğu referans
hal) ve hiç iş elde edilemeyecek hale ölü hal denir.
Sistem verilen bir halden ölü hale gelinceye kadar bütün işlemlerin tersinir olduğu
ve ısı alışverişinin sadece çevre ile olduğu bir hal değişiminde sistemden alınan
maksimum faydalı işe, sistemin kullanılabilir enerjisi(ekserjisi) denir.
Φ= U+ P0V- T0S- G0+ m& (V2⁄2+g(z-z0)) (3.10)
G0=U0+ P0V0- T0S0 (3.11)
Sistemin ölü haldeki Gibbs fonksiyonudur. Burada kinetik ve potansiyel enerjiler
(mekanik enerji) hariç tutularak elde edilen,
K=U0+ P0V- T0S-G0 (3.12)
ψ=u+ P0ν- T0S- g0 (3.13)
civar şartlarına bağlı olarak maddenin özelliği elde edilir. Buna kullanılabilirlik
denilir.
38
Bir akışın kullanılabilirliği, akış kullanılabilirliği olarak adlandırılır. Giriş hali
indissiz olarak, ölü hal 0 indisiyle gösterilirse,
ψ=(h-h0)-T0(s-s0) (kj/kg) (3.14)
Burada h ve s o noktadaki entalpi ve entropi değerleri, h0 ve s0 ölü haldeki entalpi ve
entropidir. T0 ise çevre sıcaklığıdır.
Sistemin bir hal değişimi için kullanılabilir enerji denklemi;
χQ12 - χW12 = χ2-χ1+χky (3.15)
Burada;
χQ12 = ηc
.Q 12 : Isının kullanılabilir enerjisi,
χW12 = W& 12,fay : Faydalı iş,
χ1,χ2 : Sistemin ilk ve son hallerdeki kullanılabilir enerjisi,
χky : Kayıp kullanılabilir enerji,
Kullanılabilir enerji denklemi SASA için;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑m& çψç- χky (3.16)
Ayrıca bir andaki kayıp kullanılabilir enerji tersinmezliğe eşittir.
χky = İ (3.17)
39
3.1.5. İkinci Kanun Verimi- Tesirlilik
İkinci kanun analizi ile, kullanılabilir enerji kavramından yararlanarak işlemin ne
derece iyi ve mükemmele yakın olduğu incelenebilir. Kayıp kullanılabilir enerji
tersinmezliğin bir ölçüsüdür ve işlemlerdeki tersinmezlikler arttıkça artar.
İkinci yasa verimi, makineden elde edilen yararlı işin elde edilebilecek en çok
işe(tersinir) oranı olarak tanımlanabilir.
ηıı= W& y / W& tr (iş yapan makineler için) (3.18)
Bu tanım genel bir tanımdır. Çevrimlerin dışında türbin, piston-silindir ve benzeri hal
değişimlerine de uygulanabilir.
İkinci kanun verimi, kompresörler ve soğutma makineleri gibi iş gerektiren
makineler içinde tanımlanabilir. Bu durumda ikinci yasa verimi gerekli en az
işin(tersinir), yapılan yararlı işe oranıdır.
ηıı= W& tr / W& y (iş gerektiren makineler için) (3.19)
ikinci yasa verimi için ortaya konan bağıntılar iş yapan ve iş gerektiren makineler
için tanımlandı. Bu tür bir amaca yönelik olmayan hal değişimlerini de kapsayacak
daha genel bir ikinci yasa veriminin tanımlanmasına gerek vardır. İkinci yasa
verimini tanımlamaktaki amaç tersinir hal değişimlerine hangi ölçüde yaklaşıldığını
belirtmektir. Bu durumda ikinci yasa veriminin değeri en kötü durumda sıfır
(kullanılabilirliğin tümüyle yok edilmesi), en iyi durumda bir (kullanılabilirliğin
tümüyle korunması) olacaktır. Bu düşünceyle ikinci yasa verimi aşağıdaki gibi
tanımlanabilir,
ηıı= 1- (kayıp kullanılabilir enerji / başlangıçta mevcut kullanılabilir enerji) veya
ηıı= 1- (kayıp kullanılabilir enerji / sarf edilen kullanılabilir enerji) şekillerinde tarif
edilebilir.
Hesaplamalarda ekipman kot farkları ihmal edilmiştir
40
3.2 EKSERJİ ANALİZİ YAPILAN SİSTEMİN TANIMI
Şekil 3.1. 18 Mart Çan Termik Santralı Görünüşü
Ekserji analizi yapılan sistem, yukarıda resmi görünen ara buhar almalı çevrime
sahip EÜAŞ’a bağlı 18 Mart Çan Termik Santralıdır. Buhar santrallerinde ara buhar
alma çevrim verimini yükseltmek için uygulanan metotlardan biridir. Termik
santralın basitleştirilmiş genel çevrim şeması Şekil III.1’de gösterilmiştir.
Sahanın şartları gereği tesis üç ana platform üzerine kurulmuştur;
41
• Güç bloklarını içeren santral ve makine,
• İdari ve lojistik binalar,
• Kömür depolama alanı.
Buhar santrallerinde kazanda yakılan yakıttan elde edilen enerjinin ancak bir bölümü
yararlı enerjiye dönüştürülebilir. Geri kalan ise yakıtın kimyasal enerjisinin, yararlı
enerjiye dönüşünceye kadar uğradığı değişiklikler sırasında kayıp olur.
Türbin, 1 adet Yüksek Basınç Türbini(YBT) modülü, Orta Basınç Türbini(OBT)
modülü ve Alçak Basınç Türbini(ABT) modülü ve jeneratörden oluşan bileşik itici
güç tipi makinedir.
Yüksek basınç türbininde bir miktar genişleyen buhar kızdırma işlemi için kazana
tekrar gönderilir ve buradan orta basınç türbinine girer. Son olarak alçak basınç
türbininden de geçtikten sonra yoğuşturucuya girmektedir.
Yoğuşturucu, direk temaslı jet tipidir. Türbin çıkış buharı, kuru bir doğal boşaltımlı
soğutma kulesine tesis edilmiş ısı değiştiricilerinden gelen soğutma suyu ile
karıştırılmaktadır.
Türbin kademelerinden alınan ara buharlar ile ısıtıcılarda çevrim suyunu kazana
girmeden ön ısıtılması işlemi yapılmaktadır.
Baca ise beton doğal çekişli kuru soğutma kulesi içerisine tesis edilmiştir.
42
8
3536
31
3 3
YB
TO
BT
AB
T
38
34 32
Kaz
an23
3739
4041
Jene
ratö
r
4544 43
Yoğuşt
uruc
u
Yoğ.
Pom
pası
1 2
3
5
4
6
7
910
11
12
1314
15
16
17
1918
2021
23 2224
Be s
lem
ePo
mp a
sı
25
26
27
28
29
30
Yük
sek
Basın
ç Isıtı
cıla
rıA
lçak
Basın
ç Isıtı
cıla
rı
Şekil 3.2. Termik Santralın Genel Çevrimi Temsili Akış Şeması
42
43
3.3. HESAPLAR
3.3.1. Pompalar
3.3.1.1. Yoğuşturucu Pompası
2
1
Şekil 3.3. Yoğuşturucu Pompası’nın Şematik Görünüşü
Sistemin giriş, çıkış ve referans haldeki değerleri aşağıda verilmiştir.
1 Noktası: Alınan değerler; 2 Noktası: Alınan değerler;
T1 = 42,5 ˚C T2 = 42,9 ˚C
P1 = 12,7 bar P2 = 12,9 bar
h1 = 179 kJ/kg(programdan okunan) h2 =180,7kJ/kg(programdan okunan)
m& 1 = 341,973 t/h = 94,99 kg/s m& 2 = 341,973 t/h = 94,99 kg/s
s1 = 0,6074 kJ/kgK (programdan okunan)s2 = 0,6101 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
44
POMPA:
Süreklilik Denklemi;
∑ m& ç-∑m& g =0 m& g = m& ç m& 1= m& 2= 94,99 kg/s
Isı alışverişi söz konusu değildir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Sisteme Termodinamiğin 1.Kanunu uygulanarak;
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
- W& p= ∑m& çhç -∑ m& ghg -W& p = m& (hç –hg)
- W& p = m& (h2 –h1) = 94,99(180,7-179)=161,483 kW
Gerçek Pompa İşi ;
W& p = - 161,483 kW
Tersinir İş ;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç
W& tr = ∑ m& g(hg-T0sg) - ∑ m& ç(hç-T0sç)
W& tr = ∑ m& 1(h1-T0s1) - ∑ m& 2(h2-T0s2)
45
W& tr =94,99(179-298,15.0,6074)- 94,99(180,7-298,15.0,6101)
W& tr = -85,016 kW
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet = m& 2s2 - m& 1s1 ∆Snet = m& (s2 - s1)
∆Snet = 94,99(0,6101-0,6074) = 0,256473 kW / K ∆Snet = 0,256473 kW / K
Tersinmezlik ;
Tersinmezlik, tersinir iş ile sistemde yapılan gerçek iş arasındaki farka eşittir. Veya
sistemdeki net entropi değişimi ile çevre sıcaklığının çarpımına eşittir.
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.0,256 =76,4674 kW İ=76,4674 kW
Akış Kullanılabilirliği :
Akış kullanılabilirliği için daha önce belirtilen aşağıdaki formül yardımıyla sistemin
her bir noktasındaki akış kullanılabilirliği hesaplanabilir.
ψa=(h-h0)-T0(s-s0)
ψ1=(h1-h0)-T0(s1-s0) = (179-104,9)-298,15(0,6074-0,3669)
46
ψ1=2,395 kJ/kg
ψ2=(h2-h0)-T0(s2-s0) = (180,7-104,9)-298,15(0,6101-0,3669)
ψ2=3,289 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& g ψg-∑ m& ç ψç- χky
W& fay = W& p ηc
.Q A = 0
- 161,483=94,99.2,395-94,99.3,289- χky
χky =76,32 kW
Kayıp kullanılabilir enerjinin aynı zamanda tersinmezliğe eşit olduğu görülmektedir.
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
Kompresör ve pompalar iş gerektiren makinelerdir. İş gerektiren makineler için
tesirlilik, aşağıdaki ifadeler yardımıyla hesaplanmaktadır.
ηıı= W& tr / W& p veya ηıı= 1- χky/ W& p
ηıı= 1-76,32/161,33 = 0,5269
ηıı=0,5269
47
3.3.1.2. Besleme Suyu Pompası
21 22
Şekil 3.4. Besleme Suyu Pompası’nın Şematik Görünüşü
Sistemin giriş, çıkış ve referans haldeki değerleri aşağıda verilmiştir.
21 Noktası: Alınan değerler; 22 Noktası: Alınan değerler;
T21 = 180 ˚C T22 = 183 ˚C
P21 = 14,9 bar P22 = 206 bar
h21 = 763,3 kJ/kg (programdan okunan) h22 = 786,5 kJ/kg (programdan okunan)
m& 21 = 464,904 t/h = 129,14 kg/s m& 22 = 464,904 t/h = 129,14 kg/s
s21 = 2,138 kJ/kgK (programdan okunan) s22 = 2,142 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
POMPA ;
Süreklilik Denklemi;
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& g= m& ç m& 21= m& 22= 131,192 kg/s
Isı alışverişi söz konusu değildir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
48
Sisteme Termodinamiğin 1.Kanunu uygulanarak;
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
- W& p= ∑m& çhç -∑ m& ghg - W& p= m& (hç –hg)
- W& p= m& (h22 –h21) = 129,14(786,5-763,3)= 3043,654 kW
Gerçek Pompa İşi ;
W& p= - 3043,654 kW
Tersinir İş;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç
W& tr = ∑ m& g(hg-T0sg) - ∑ m& ç(hç-T0sç)
W& tr = ∑ m& 21(h21-T0s21) - ∑ m& 22(h22-T0s22)
W& tr =129,14(763,3-298,15.2,138)- 129,14(786,5-298,15.2,142)
W& tr = -2887,195 kW
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
49
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet = m& 22s22 - m& 21s21 ∆Snet = m& (s22 – s21)
∆Snet = 129,14(2,142-2,138) = 0,524 kW / K ∆Snet = 0,524 kW / K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.0,524 =156,459kW İ=156,459 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ21 =(h21-h0)-T0(s21-s0) = (763,3-104,9)-298,15(2,138-0,3669)
ψ21 =130,367 kJ/kg
ψ22 =(h22-h0)-T0(s22-s0) = (786,5-104,9)-298,15(2,142-0,3669)
ψ22 =152,354 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& p ηc
.Q A = 0
50
- 3043,654=129,14.2130,367-129,14.152,354- χky
χky =156,136 kW
Kayıp kullanılabilir enerjinin aynı zamanda tersinmezliğe eşit olduğu görülmektedir.
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı= W& tr / W& p veya ηıı= 1- χky/ W& p
ηıı=1-156,136/3043,654 = 0,947
ηıı=0,947
51
3.3.2.Ön Isıtıcılar
3.3.2.1. Alçak Basınç Isıtıcı 1
5
3 6
4
Şekil 3.5. Alçak Basınç Isıtıcısı 1’in Şematik Görünüşü
3 Noktası: Alınan değerler; 4 Noktası: Alınan değerler;
T3 = 45,3 ˚C T4 = 65,7 ˚C
P3 = 13,4 bar P4 = 0,2580 bar
h3 = 190,8 kJ/kg (programdan okunan) h4 = 2619,6 kJ/kg (programdan okunan)
m& 3 = 303,364 t/h = 84,267 kg/s m& 4 = 9,215 t/h = 2,559 kg/s
s3 = 0,6416 kJ/kgK (programdan okunan) sb = 7,821 kJ/kgK (programdan okunan)
ss = 0,9029 kJ/kgK(programdan okunan)
χ4 = 0,950
Kuruluk derecesi kullanarak 4 noktasının entropisi ;
s4=ss+ χ4(sb- ss)=0,9029+0,950(7,821-0,9029)
s4 =7,4750 kJ/kg
52
6 Noktası: Alınan değerler;
T6 = 62,7 ˚C
P6 = 13,6 bar
h6 = 263,5 kJ/kg (programdan okunan)
m& 6 = 303,364 t/h = 84,267 kg/s
s6 = 0,8640 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
ISITICI ;
Isıtıcılarda, türbin kademelerinden alınan ara buharın ısısı, kazana gönderilecek olan
çevrim suyuna aktarılır. Genelde iyi yalıtılmış olurlar ve çevre ile ısı alışverişi
yoktur.
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 3 = m& 6 m& 3 = m& 6= 84,267 kg/s
m& 4 = m& 5 m& 4 = m& 5= 2,559 kg/s
53
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg =∑ m& çhç m& 3h3+ m& 4h4= m& 5h5+ m& 6h6 h5 çekilirse;
84,267.190,8+2.559.2619,6=2,559. h5+84,267.263,5
h5 =216,94 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
5 Noktası :
m& 5 = 2,559 kg/s
h5 =216,94 kJ/kg
s5 = 0,7222 kJ/kgK
T5 = 51,5 ˚C
Isı Geçişi ;
Isıtıcıların içerisindeki ısı geçişini hesaplamak için, sınırlarından ısı geçişi olan bir
kontrol hacmi seçilmelidir. Burada iki akıştan herhangi biri seçilebilir. Su akışı
seçilirse ısı geçişi 1.kanundan şu şekilde hesaplanır.
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h6 –h3) =84,267(263,5-190,8)=6126,210 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
54
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 5s5+ m& 6s6)-( m& 3s3+ m& 4s4)=2,559.0,7222+84,267.0,8640-
84,267.0,6416+2,559.7,4750
∆Snet = 1,521 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.1,521 =453,486 kW İ=453,486 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ3 =(h3-h0)-T0(s3-s0) = (190,8-104,9)-298,15(0,6416-0,3669)
ψ3 =3,999 kJ/kg
ψ4 =(h4-h0)-T0(s4-s0) = (2619,6-104,9)-298,15(7,4750-0,3669)
ψ4 =395,42 kJ/kg
ψ5 =(h5-h0)-T0(s5-s0) = (216,94-104,9)-298,15(0,7222-0,3669)
ψ5 =6,108 kJ/kg
ψ6 =(h6-h0)-T0(s6-s0) = (263,5-104,9)-298,15(0,8640-0,3669)
ψ6 =10,39 kJ/kg
55
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky =∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky =( m& 3ψ3+ m& 4ψ4)-( m& 5ψ5+ m& 6ψ6)=84,267.3,999+2.559.395,42–
2.559.6,108+84,267.10,39
χky = 454,195 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
Birbiriyle karışmayan iki akış arasındaki bir ısıtıcı(ısı değiştiricisi) için sağlanan
kullanılabilirlik, sıcak akışın kullanılabilirliğindeki azalmadır. O halde ısıtıcılar için
tesirlilik, aşağıdaki ifade yardımıyla hesaplanır.
ηıı=1- χky/ m& (ψ4-ψ5) = 1- 454,195/2,55(395,42-6,108)
ηıı =0,542
56
3.3.2.2. Alçak basınç ısıtıcısı 2
8
6 9
7
Şekil 3.6. Alçak Basınç Isıtıcısı 2’nin Şematik Görünüşü
6 Noktası: Alınan değerler; 7 Noktası: Alınan değerler;
T6 = 62,7 ˚C T7 = 84,5 ˚C
P6 = 13,6 bar P7 = 0,5638 bar
h6 = 263,5 kJ/kg (programdan okunan) h7 = 2652,1 kJ/kg (programdan okunan)
m& 6 = 303,364 t/h = 84,267 kg/s m& 7 = 8,745 t/h = 2,429 kg/s
s6 = 0,8640 kJ/kgK (programdan okunan) sb= 7,6085 kJ/kgK (programdan okunan)
ss = 1,128 kJ/kgK(programdan okunan)
χ7 = 0,978
Kuruluk derecesi kullanarak 7 noktasının entropisi;
s7 =ss+ χ7(sb- ss)=1,128+0,978(7,6085-1,128)
s7 =7,465 kJ/kg
9 Noktası: Alınan değerler;
T9 = 78,6 ˚C
P9 = 13,7 bar
h9 = 330 kJ/kg (programdan okunan)
m& 9 = 303,364 t/h = 84,267 kg/s
s9 = 1,0577 kJ/kgK (programdan okunan)
57
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 6= m& 9 m& 6= m& 9= 84,267 kg/s
m& 7= m& 8 m& 7= m& 8= 2,429 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 6h6+ m& 7h7= m& 8h8+ m& 9h9 h8 çekilirse;
84,267.263,5+2.429.2652,1=2,429.h8+84,267.330
h8=345,077 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
8 Noktası :
m& 8 = 2,429 kg/s
h8 =345,077 kJ/kg
58
s8 = 1,087 kJ/kgK
T8 = 81,7˚C
Isı Geçişi ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h9 –h6) =84,267(330-263,5)=5603,755 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 8s8+ m& 9s9)-( m& 6s6+ m& 7s7)=2,429.1.087+84,267.1,0577-
84,267.0,8640+2,429.7,465
∆Snet = 0,8303 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.0,8303 =453,486 kW
İ=247,570 kW
59
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ6 =(h6-h0)-T0(s6-s0) = (263,5 -104,9)-298,15(0,8640-0,3669)
ψ6 =10,3896 kJ/kg
ψ7 =(h7-h0)-T0(s7-s0) = (2652,1-104,9)-298,15(7,465-0,3669)
ψ7 =430,901kJ/kg
ψ8 =(h8-h0)-T0(s8-s0) = (345,077-104,9)-298,15(1,087-0,3669)
ψ8 =25,479 kJ/kg
ψ9 =(h9-h0)-T0(s9-s0) = (330-104,9)-298,15(1,087-0,3669)
ψ9 =19,137 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji : W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky=∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky=( m& 6ψ6+ m& 7ψ7)-( m& 8ψ8+ m& 9ψ9)=84,267.10,389+2.429.430,901–
2.429.25,479+84,267.19,137
χky = 247,602 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı =1- χky/ m& (ψ7-ψ8) = 1- 247,602 / 2,429(430,901-25,479)
ηıı =0,748
60
3.3.2.3. Alçak basınç ısıtıcısı 3
12
10 13
11
Şekil 3.7. Alçak Basınç Isıtıcısı 3’ün Şematik Görünüşü
10 Noktası: Alınan değerler; 11 Noktası: Alınan değerler;
T10 = 78,8 ˚C T11 = 168,3 ˚C
P10 = 13,6 bar P11 = 1,856 bar
h10 = 330,9 kJ/kg (programdan okunan) h11 = 2807,1 kJ/kg (programdan okunan)
m& 10 = 341,973 t/h = 94,992 kg/s m& 11 = 22,853 t/h = 6,348 kg/s
s10 = 1,060 kJ/kgK (programdan okunan) s11 =7,4024 kJ/kg
13 Noktası: Alınan değerler;
T13 = 116,2 ˚C
P13 = 14,2 bar
h13 = 488,63 kJ/kg (programdan okunan)
m& 13 = 341,973 t/h = 94,992 kg/s
s13 = 1,4853 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
61
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 10= m& 13 = 94,992 kg/s
m& 11= m& 12 =6,348 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 10h10+ m& 11h11= m& 12h12+ m& 13h13 h12 çekilirse;
94,992.330,9+6,348.2807,1=6,348. h12+94,992.488,63
h12 =446,864 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
12 Noktası :
m& 12 =6,348 kg/s
h12 =446,864 kJ/kg
s12 = 1,377 kJ/kgK
T12 = 107,8˚C
62
Isı Geçişi ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h13–h10) =94,992(488,63-330,9)=14982,77 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 12s12+ m& 13s13)-( m& 10s10+ m& 11s11)=6,348.1.377+94,992.1,4853–
94,992.1,060+6,348.7,4024
∆Snet = 2,151 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.2,151=641,320 kW İ=641,320 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ10 =(h10-h0)-T0(s10-s0) = (330,9 -104,9)-298,15(1,060-0,3669)
ψ10 =19,352 k/kg
63
ψ11 =(h11-h0)-T0(s11-s0) = (2807,1-104,9)-298,15(7,4024-0,3669)
ψ11 =604,565kJ/kg
ψ12 =(h12-h0)-T0(s12-s0) = (446,864-104,9)-298,15(1,377-0,3669)
ψ12 =40,802 kJ/kg
ψ13 =(h13-h0)-T0(s13-s0) = (488,63-104,9)-298,15(1,4853-0,3669)
ψ13 =50,279 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky =∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky =( m& 10ψ10+ m& 11ψ11)-( m& 12ψ12+ m& 13ψ13)=94,992.19,35+6,348.604,56-
6,348.40,802+94,99.50,279
χky = 641,011 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı = 1- χky/ m& (ψ11-ψ12) = 1- 641,011 / 6,348(604,565-40,802)
ηıı = 0,820
64
3.3.2.4. Alçak Basınç Isıtıcısı 4
16
14 17
15
Şekil 3.8. Alçak Basınç Isıtıcısı 4’ün Şematik Görünüşü
14 Noktası: Alınan değerler; 15 Noktası: Alınan değerler;
T14 = 122,2 ˚C T15 = 269,1 ˚C
P14 = 14,3 bar P15 = 5,037 bar
h14 = 513,9 kJ/kg (programdan okunan) h15 = 3000,7 kJ/kg (programdan okunan)
m& 14 = 388,020 t/h = 107,783 kg/s m& 15 = 23,366 t/h = 6,490 kg/s
s14 = 1,550 kJ/kgK (programdan okunan) s15 =7,343 kJ/kg
17 Noktası: Alınan değerler;
T17 = 151,1 ˚C
P17 = 14,6 bar
h17 = 637,5 kJ/kg (programdan okunan)
m& 17 = 388,020 t/h = 107,783 kg/s
s17 = 1,851 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
65
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 14= m& 17 = 107,783 kg/s
m& 15= m& 16 = 6,490 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 14h14+ m& 15h15= m& 16h16+ m& 17h17 h16 çekilirse;
107,783 .513,9+6,49.3000,7=6,49. h16+107,783.637,5
h16 =948,006 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
16 Noktası :
m& 16 =6,490 kg/s
h16 =948,006 kJ/kg
s16 = 2,525 kJ/kgK
T16 = 222,1 ˚C
66
Isı Geçişi ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h17–h14) =107,783(637,5-513,9)=13321,978 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 16s16+ m& 17s17)-( m& 14s14+ m& 15s15)=6,490.2,525+107,78.1,851–
107,78.1,550+6,490.7,343
∆Snet = 1,173 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ =298,15.1,173=349,987 kW İ=349,987 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ14=(h14-h0)-T0(s14-s0) = (513,9 -104,9)-298,15(1,550-0,3669)
ψ14=56,25 kJ/kg
67
ψ15 =(h15-h0)-T0(s15-s0) = (3000,7-104,9)-298,15(7,343-0,3669)
ψ15 =815,875 kJ/kg
ψ16 =(h16-h0)-T0(s16-s0) = (948,006-104,9)-298,15(2,525-0,3669)
ψ16 =199,668 kJ/kg
ψ17 =(h17-h0)-T0(s17-s0) = (637,5-104,9)-298,15(1,851-0,3669)
ψ17=90,115 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky=∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky=( m& 14ψ14+ m& 15ψ15)-( m& 16ψ16+ m& 17ψ17)=107,78.56,25+6,490.815,87–
6,490.199,66+107,78.90,11
χky = 349,112 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı =1- χky/ m& (ψ15-ψ16) = 1- 349,112 / 6,490(815,875-199,668)
ηıı = 0,912
68
3.3.2.5. Besleme Suyu Tankı ve Isıtıcı 5
19
17 20
18
Şekil 3.9. Besleme Suyu Tankı ve Isıtıcı 5’in Şematik Görünüşü
17 Noktası: Alınan değerler; 18 Noktası: Alınan değerler;
T17 = 151,1 ˚C T18 = 353,8 ˚C
P17 = 14,6 bar P18 = 10,03 bar
h17 = 637,5 kJ/kg(programdan okunan) h18 = 3166,5 kJ/kg (programdan okunan)
m& 17 = 388,020 t/h = 107,783 kg/s m& 18 = 19,127 t/h = 5,313 kg/s
s17 = 1,851 kJ/kgK (programdan okunan) s18=7,314 kJ/kg
20 Noktası: Alınan değerler;
T20 = 180 ˚C
P20 = 14,9 bar
h20 = 763,3 kJ/kg (programdan okunan)
m& 20 = 388,020 t/h = 107,783 kg/s
s20 = 2,138 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
69
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 17= m& 20 = 107,783 kg/s
m& 18= m& 19 = 6,490 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 17h17+ m& 18h18= m& 19h19+ m& 20h20 h19 çekilirse;
107,783 .637,5+5,313.3166,5=5,313. h19+107,783.763,3
h19=614,438 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
19 Noktası :
m& 19 =5,313 kg/s
h19 =614,438 kJ/kg
s19 = 1,812 kJ/kgK
T19 = 146,5 ˚C
70
Isı Geçişi ; .
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h20–h17) =107,783(763,3-637,5)=13559,101 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 19s19+ m& 20s20)-( m& 17s17+ m& 18s18)=5,313.1,812+107,783.2,138–
107,783.1,851+5,313.7,314
∆Snet = 1,7015 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.1,7015=507,33 kW İ=507,303 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ17=(h17-h0)-T0(s17-s0) = (637,5-104,9)-298,15(1,851-0,3669)
ψ17=90,115 kJ/kg
71
ψ18 =(h18-h0)-T0(s18-s0) = (3166,5-104,9)-298,15(7,314-0,3669)
ψ18 =990,320 kJ/kg
ψ19 =(h19-h0)-T0(s19-s0) = (614,438-104,9)-298,15(1,812-0,3669)
ψ19 =79,30 kJ/kg
ψ20 =(h20-h0)-T0(s20-s0) = (763,3-104,9)-298,15(2,138-0,3669)
ψ20 =130,346 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky=∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky=( m& 17ψ17+ m& 18ψ18)-( m& 19ψ19+ m& 20ψ20)=107,78.90,115+5,31.990,32–
5,31.79,3+107,783.130,346
χky = 504,031 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik;:
ηıı =1- χky/ m& (ψ18-ψ19) = 1-504,031 / 5,313 (990,320-79,30)
ηıı = 0,895
72
3.3.2.6. Yüksek Basınç Isıtıcısı 1
26
24 27
25
Şekil 3.10. Yüksek Basınç Isıtıcısı 1’in Şematik Görünüşü
24 Noktası: Alınan değerler; 25 Noktası: Alınan değerler;
T24 = 183,6˚C T25 = 453,9 ˚C
P24 = 206 bar P25 = 20,98 bar
h24 = 789,07 kJ/kg (programdan okunan) h25 = 3365,1 kJ/kg (programdan okunan)
m& 24 = 457,344t/h =127,04 kg/s m& 25 = 23,564 t/h = 6,545 kg/s
s24 = 2,148 kJ/kgK (programdan okunan) s25 =7,274 kJ/kg
27 Noktası: Alınan değerler;
T27 = 215,8 ˚C
P27= 206bar
h27 = 930,7 kJ/kg (programdan okunan)
m& 27 =457,344t/h =127,04 kg/s
s27 = 2,447 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
73
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 24= m& 27 = 127,04 kg/s
m& 25= m& 26 = 6,545 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 24h24+ m& 25h25= m& 26h26+ m& 27h27 h26 çekilirse;
127,04 .789,07+6,545.3365,1=6,545. h26+127,04.930,7
h26=616,028 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
26 Noktası :
m& 26=6,545 kg/s
h26 =616,028 kJ/kg
s26= 1,801 kJ/kgK
T26= 147,2˚C
74
Isı Geçişi ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& (h27–h24) =127,04(930,7-789,07)=17792,675 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 26s26+ m& 27s27)-( m& 24s24+ m& 25s25)=6,545.1,801+127,04.2,447–
127,04.2,148+6,545.7,274
∆Snet = 2,164 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.2,164=645,248 kW İ=645,248 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa=(h-h0)-T0(s-s0)
75
ψ24=(h24-h0)-T0(s24-s0) = (789,07 -104,9)-298,15(2,148-0,3669)
ψ24=153,135 kJ/kg
ψ25=(h25-h0)-T0(s25-s0) = (3365,1-104,9)-298,15(7,274-0,3669)
ψ25=1200,848 kJ/kg
ψ26=(h26-h0)-T0(s26-s0) = (616,028-104,9)-298,15(1,801-0,3669)
ψ26=83,551 kJ/kg
ψ27=(h27-h0)-T0(s27-s0) = (930,7-104,9)-298,15(2,447-0,3669)
ψ27=205,618 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky=∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky=( m& 24ψ24+ m& 25ψ25)-( m& 26ψ26+ m& 27ψ27)=127,04.153,13+6,545.1200,848–
6,545.83,55+127,04.205,61
χky = 645,268 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı =1- χky/ m& (ψ25-ψ26) = 1- 645,268 / 6,545(1200,848-83,551)
ηıı = 0,9117
76
3.3.2.7. Yüksek Basınç Isıtıcısı 2
29
27 30
28
Şekil 3.11. Yüksek Basınç Isıtıcısı 2’nin Şematik Görünüşü
27 Noktası: Alınan değerler; 28 Noktası: Alınan değerler;
T27 =215,8 ˚C T28 = 329,7 ˚C
P27 = 206 bar P28 = 39,61 bar
h27 =930,7 kJ/kg (programdan okunan) h28 = 3044,2 kJ/kg (programdan okunan)
m& 27 = 457,344t/h =127,04 kg/s m& 28 = 34,194 t/h = 9,498 kg/s
s27 =2,447 kJ/kgK (programdan okunan) s28 =6,508 kJ/kg
30 Noktası: Alınan değerler;
T30 = 249,8 ˚C
P30 = 206bar
h30 = 1085,9 kJ/kg (programdan okunan)
m& 30 =457,344t/h =127,04 kg/s
s30 = 2,754 kJ/kgK (programdan okunan)
77
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
ISITICI ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Süreklilik Denklemi ;
İki ayrı akış vardır ve debileri ayrı ayrı sabittir.
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& 27= m& 30 = 127,04 kg/s
m& 28= m& 29 = 9,498 kg/s
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
∑ m& ghg=∑ m& çhç m& 27h27+ m& 28h28= m& 29h29+ m& 30h30 h29 çekilirse;
127,04.930,70+9,498.3044,20=9,498. h29+127,04.1085,90
h29=965,125 kJ/kg için lineer interpolasyon ile aşağıdaki değerler okunur.
78
29 Noktası :
m& 29 =9,498 kg/s
h29 =965,125 kJ/kg
s29 = 2,571 kJ/kgK
T29 = 224,5 ˚C
Isı Geçişi ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.Q = m& (h30–h27) =127,04(1085,9-930,7)=19716,608 kW
Eğer buhar akışı göz önüne alınsaydı aynı sonuç eksi işaretli olarak bulunacaktı. Isı
geçişi buhardan suya olmaktadır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet=( m& 29s29+ m& 30s30)-( m& 27s27+ m& 28s28)=9,498.2,571+127,04.2,754 –
127,04.2,447+9,498.6,508
∆Snet = 1,67 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.1,67=497,910 kW İ=497,910 kW
79
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ27 =(h27-h0)-T0(s27-s0) = (930,7-104,9)-298,15(2,447-0,3669)
ψ27 =205,618 kJ/kg
ψ28 =(h28-h0)-T0(s28-s0) = (3044,2-104,9)-298,15(6,508-0,3669)
ψ28 =1108,33 kJ/kg
ψ29 =(h29-h0)-T0(s29-s0) = (965,125-104,9)-298,15(2,571-0,3669)
ψ29 =203,072 kJ/kg
ψ30 =(h30-h0)-T0(s30-s0) = (1085,9-104,9)-298,15(2,754-0,3669)
ψ30 =269,286 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& =0 ηc
.Q A = 0
χky=∑ m& gψg-∑ m& çψç
χky=( m& 27ψ27+ m& 28ψ28)-( m& 29ψ29+ m& 30ψ30)=127,04.205,618+9,498.1108,33–
9,498.203,072+127,04.269,286
χky = 509,757 kW
80
İkinci yasa verimi-Tesirlilik :
ηıı =1- χky/ m& (ψ28-ψ29) = 1- 509,757 / 9,498(1108,33-203,072)
ηıı = 0,940
81
3.3.3. Kazan
30
23
32
31
33
Şekil 3.12. Kazanın Şematik Görünüşü
Kazan ile ilgili alınan mevcut bilgiler ;
Kullanılan yakıt : Linyit
Yakıtın kalorifik değeri (hu) : 2500-2700 kcal/kg ≈ 2600 kcal/kg
Yakıtın kütlesel debisi ( m& y) : 128 ton/h
1 kcal/kg = 4,187 kJ/kcal hu: 2600 kcal/kg .4,187kJ/kcal = 10886,2 kJ/kg
m& y= 128 t/h = 35,55 kg/s
82
Kazanda yakıtın tamamının yanması ile elde edilen maksimum güç ;
.
Q max= m& y hu
denklemi ile hesaplanır.
.
Q max= 35,55.10886,2 = 387004,41kW
23 Noktası: Alınan değerler; 31 Noktası: Alınan değerler;
T23 =183,6 ˚C T31 = 540 ˚C
P23 = 206 bar P31 = 172 bar
h23 =789,1 kJ/kg(programdan okunan) h31 = 3396,9 kJ/kg (programdan okunan)
m& 23 = 7,560 t/h =2,1 kg/s m& 31 = 457,344t/h =127,04 kg/s
s23 =2,148 kJ/kgK (programdan okunan) s31 =6,401 kJ/kg
32 Noktası: Alınan değerler; 33 Noktası Alınan değerler;
T32 =330,5 ˚C T33 = 540 ˚C
P32 = 40,42 bar P33 = 37,19 bar
h32 =3044,21 kJ/kg(programdan okunan) h33 =3538,61 kJ/kg(programdan okunan)
m& 32 = 407,034 t/h =113,065 kg/s m& 33 = 414,594t/h = 115,165 kg/s
s32 =6,50 kJ/kgK (programdan okunan) s33 =7,241 kJ/kg
30 Noktası: Alınan değerler;
T30 = 249,8 ˚C Kazan sıcaklığı: 850 ˚C
P30 = 206bar
h30 = 1085,9 kJ/kg (programdan okunan) TK = 850+273,15 = 1123,15 ˚K
m& 30 =457,344t/h =127,04 kg/s
s30 = 2,754 kJ/kgK (programdan okunan) TK =1123,15 ˚K
83
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
KAZAN ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q = m& 31h31+ m& 33h33 – ( m& 23h23+ m& 30h30 + m& 32h32)
.
Q = 127,04.3396,9+115,165.3538,61-(2,1.789,1+127,04.1085,9+113,065.3044,21)
.
Q = 348869,906 kW birim zamanda toplam ısı geçişi elde edilir.
Kazanın ısıl verimini aşağıdaki formül yardımıyla hesaplayabiliriz.
η= .
Q / .
Q max = 348869,906/387004,41 = 0,904
η=0,904
84
Termodinamiğin ikinci kanunu kullanılarak sistemdeki net entropi değişimi
hesaplanır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
∆Snet = m& 31s31+ m& 33s33 – ( m& 23s23+ m& 30s30 + m& 32s32)- .
Q A/TK
∆Snet=127,04.6,401+115,165.7,241-(2,1.2,148+127,04.2,754+113,065.6,50)-
348869,906/1123,15
∆Snet = 233,523 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.233,523 =69625,068 kW İ=69625,068 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa=(h-h0)-T0(s-s0)
ψ23=(h23-h0)-T0(s23-s0) = (789,1-104,9)-298,15(2,148-0,3669)
ψ23=153,165 kJ/kg
ψ30=(h30-h0)-T0(s30-s0) = (1085,9-104,9)-298,15(2,754-0,3669)
ψ30=269,286 kJ/kg
ψ31=(h31-h0)-T0(s31-s0) = (3396,9-104,9)-298,15(6,401-0,3669)
ψ31=1492,933 kJ/kg
85
ψ32=(h32-h0)-T0(s32-s0) = (3044,21-104,9)-298,15(6,5-0,3669)
ψ32=1110,726 kJ/kg
ψ33=(h33-h0)-T0(s33-s0) = (3538,61-104,9)-298,15(7,241-0,3669)
ψ33=1384,197 kJ/kg
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı = 1- İ / m& 23ψ23+ m& 30ψ30 + m& 32ψ32
ηıı= 1- 69625,068/ 2,1.153,165+127,04.269,286+113,065.1110,726
ηıı = 0,571
86
3.3.4. Türbin
3.3.4.1. Yüksek Basınç Türbini
31
YBT
34
Şekil 3.13. Yüksek Basınç Türbininin Şematik Görünüşü
31 Noktası: Alınan değerler; 34 Noktası Alınan değerler;
T31 =540 ˚C T34 = 330,5 ˚C
P31 = 172 bar P34 = 40,42 bar
h31= 3396,9 (programdan okunan) h34 = 3044,21 kJ/kg (programdan okunan)
m& 31 = 457,344t/h =127,04 kg/s m& 34 = 457,344t/h =127,04 kg/s
s31 =6,401 kJ/kgK (programdan okunan) s34=6,5 kJ/kg
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
YÜKSEK BASINÇ TÜRBİNİ ;
Süreklilik Denklemi;
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& g= m& ç m& 31= m& 34=127,04 kg/s
87
Isı alışverişi söz konusu değildir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (v2⁄2+gz=0)
Sisteme Termodinamiğin 1.Kanunu uygulanarak;
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
- W& T = ∑ m& çhç -∑ m& ghg - W& T = m& (hç –hg)
- W& T = m& (h34 –h31) = 127,04(3044,21-3396,9)=44805,737 kW
Gerçek Türbin İşi ;
W& T = 44805,737 kW
Tersinir İş;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç
W& tr = ∑ m& g(hg-T0sg) - ∑ m& ç(hç-T0sç)
W& tr = ∑ m& 31(h31-T0s31) - ∑ m& 34(h34-T0s34)
W& tr =127,04(3396,9-298,15.6,401)- 127,04(3044,21-298,15.6,5)
W& tr = 48555,558 kW
88
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet = m& 34s34 - m& 31s31 ∆Snet = m& (s34 – s31)
∆Snet = 127,04(6,5-6,401) = 12,576
∆Snet = 12,576 kW / K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.12,576 =3749,534 kW İ=3749,534 kW
İ= W& tr – W& T= 48555,558-44805,737= 3749,53 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa=(h-h0)-T0(s-s0)
ψ31=(h31-h0)-T0(s31-s0) = (3396,9-104,9)-298,15(6,401-0,3669)
ψ31=1492,933 kJ/kg
ψ34=(h34-h0)-T0(s34-s0) = (3044,21-104,9)-298,15(6,50-0,3669)
ψ34=1110,726 kJ/kg
89
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& T ηc
.Q A = 0
Sürekli akışlı sürekli açık sistemlerde çevre işi söz konusu olmadığından faydalı iş
sistemde yapılan gerçek işe eşittir.
44805,737=127,04.1492,933-127,04.1110,726- χky
χky =3749,53 kW
Kayıp kullanılabilir enerjinin aynı zamanda tersinmezliğe eşit olduğu görülmektedir.
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
Adyabatik türbin için tesirlilik, aşağıdaki ifadeler yardımıyla elde edilir.
ηıı = W& T / W& tr veya ηıı = 1- χky/ W& tr
ηıı = 1-3749,53 / 48555,558 = 0,9227
ηıı = 0,9227
90
3.3.4.2. Orta Basınç Türbini
33 38
OBT
35 36 37
Şekil 3.14. Orta Basınç Türbininin Şematik Görünüşü
33 Noktası: Alınan değerler; 35 Noktası: Alınan değerler;
T33 =540 ˚C T35 = 454,1 ˚C
P33 =37,19 bar P35 =21,30 bar
h33 =3538,61 kJ/kg (programdan okunan) h35 = 3365,19 kJ/kg(programdan okunan)
m& 33 = 414,594t/h = 115,165 kg/s m& 35 = 24,900 t/h =6,916 kg/s
s33 =7,241 kJ/kg (programdan okunan) s35 =7,267 kJ/kg
36 Noktası: Alınan değerler; 37 Noktası Alınan değerler;
T36 =354,2 ˚C T37= 267˚C
P36 = 10,45 bar P37 = 5,192 bar
h36 =3166,60 kJ/kg(programdan okunan) h37 =2995,76 kJ/kg(programdan okunan)
m& 36 = 6,354 t/h =1,765 kg/s m& 37 = 20,934 t/h =5,815 kg/s
s36 =7,296 kJ/kgK (programdan okunan) s37 = 7,320 kJ/kgK (programdan okunan)
91
38 Noktası: Alınan değerler;
T38 = 267 ˚C
P38 = 5,192 bar
h38 = 2995,76 kJ/kg (programdan okunan)
m& 38 =362,410t/h= 100,669 kg/s
s38 = 7,320 kJ/kgK (programdan okunan)
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
ORTA BASINÇ TÜRBİNİ;
Süreklilik Denklemi;
∑ m& ç-∑ m& g=0 m& g= m& ç
Isı alışverişi söz konusu değildir.Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Sisteme Termodinamiğin 1.Kanunu uygulanarak;
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
- W& T = ∑ m& çhç -∑ m& ghg
92
- W& T = m& 35h35+ m& 36h36 + m& 37h37 + m& 38h38- m& 33h33
- W& T =6,916.3365,19+1,765.3166,60+5,815.2995,76+100,669.2995,76-
118,226.3538,61
Gerçek Türbin İşi ;
W& T = 57157,550 kW
Tersinir İş;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç
W& tr = ∑ m& g(hg-T0sg) - ∑ m& ç(hç-T0sç)
W& tr = ∑ m& 33(h33-T0s33) - ∑ [ m& 35(h35-T0s35)+ m& 36(h36-T0s36)+ m& 37(h37-
T0s37)+ m& 38(h38-T0s38)]
W& tr=118,226(3538,61-298,15.7,241)-∑[6,916(3365,19-298,15.7,267)+1,765
(3166,60-298,15.7,296)+5,815(2995,76-298,15.7,320)+100,669(2995,76-
298,15.7,320)]
W& tr = 62223,984 kW
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
93
∆Snet = m& 35s35+ m& 36s36+ m& 37s37+ m& 38s38 - m& 33s33
∆Snet = 6,916.7,267+1,765.7,296+5,815.7,320+100,669.7,320-118,226.7,241
∆Snet = 16,992 kW / K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.16,992 =5066,164 kW İ=5066,164 kW
İ= W& tr – W& T= 62223,984 -57157,550 = 5066,434 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ33 =(h33-h0)-T0(s33-s0) = (3538,61-104,9)-298,15(7,241-0,3669)
ψ33 =1384,197 kJ/kg
ψ35 =(h35-h0)-T0(s35-s0) = (3365,19-104,9)-298,15(7,267-0,3669)
ψ35 =1203,025 kJ/kg
ψ36 =(h36-h0)-T0(s36-s0) = (3166,60-104,9)-298,15(7,296-0,3669)
ψ36 =995,788 kJ/kg
ψ37 =(h37-h0)-T0(s37-s0) = (2995,76-104,9)-298,15(7,320-0,3669)
ψ37 =817,793 kJ/kg
ψ38 =(h38-h0)-T0(s38-s0) = (2995,76-104,9)-298,15(7,320-0,3669)
ψ38 =817,793 kJ/kg
94
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& gψg-∑ m& çψç- χky
W& fay = W& T ηc
.Q A = 0
W& fay = m& 33ψ33- m& 35ψ35+ m& 36ψ36+ m& 37ψ37+ m& 38ψ38- χky
Sürekli akışlı sürekli açık sistemlerde çevre işi söz konusu olmadığından faydalı iş
sistemde yapılan gerçek işe eşittir.
57157,550=118,226.1384,197-
(6,916.1203,025+1,765.995,788+5,815.817,793+100,669.817,793)- χky
χky =5066,450 kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
Adyabatik türbin için tesirlilik, aşağıdaki ifadeler yardımıyla elde edilir.
ηıı = W& T / W& tr veya ηıı = 1- χky/ W& tr
ηıı = 1-5066,450 / 62223,984 = 0,9185
ηıı = 0,9185
95
3.3.4.3. Alçak Basınç Türbini
38 42
ABT
39 40 41
Şekil 3.15. Alçak Basınç Türbininin Şematik Görünüşü
38 Noktası: Alınan değerler; 39 Noktası: Alınan değerler;
T38 =267 ˚C T39 = 168,6 ˚C
P38 =5,192 bar P39 =1,954 bar
h38 =2995,76 kJ/kg(programdan okunan) h39 =2807,08 kJ/kg(programdan okunan)
m& 38 = 362,410t/h= 100,669 kg/s m& 39 = 22,863 t/h =6,350 kg/s
s38 =7,320 kJ/kgK (programdan okunan) s39 =7,378 kJ/kg
40 Noktası: Alınan değerler; 41 Noktası: Alınan değerler;
T40 = 82,46 ˚C T41 = 65,7 ˚C
P40 = 0,5249 bar P41 = 0,085 bar
h 40 = 2596,78 kJ/kg(programdan okunan) h41=2504,78 kJ/kg(programdan okunan)
m& 40 = 8,745 t/h = 2,429 kg/s m& 41 = 7,785 t/h = 2,1625 kg/s
96
sb = 7,577 kJ/kgK (programdan okunan) sb = 7,821 kJ/kgK (programdan okunan)
ss = 1,103 kJ/kgK(programdan okunan) ss = 0,9029 kJ/kgK(programdan okunan)
χ40 = 0,978 χ41 = 0,950
Kuruluk derecesi kullanarak 40 noktasının entropisi : Kuruluk derecesi kullanarak 41
noktasının
s40 =ss+χ40(sb-ss)=1,103+0,978(7,57-1,103) s40 =7,434 kJ/kg
s41=ss+χ41(sb-ss)=0,9029+0,978(7,821-0,9029) s41=7,475 kJ/kg
42 Noktası: Alınan değerler;
T42 = 43,1 ˚C
P42 = 0,085 bar
h42 = 2374,66 kJ/kg (programdan okunan)
m& 42= 320,294 t/h = 89,630 kg/s
s42 = 7,563 kJ/kg
Ölü Hal: Kabul edilen değerler;
T0 = 25 ˚C=298.15 K h0 = 104,9 kJ/kg
P0 = 1 bar s0 = 0,3669 kJ/kgK
ALÇAK BASINÇ TÜRBİNİ ;
Süreklilik Denklemi;
∑m& ç-∑m& g=0 m& g= m& ç
Isı alışverişi söz konusu değildir.Sistem adyabatiktir. (.
Q =0)
97
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Sisteme Termodinamiğin 1.Kanunu uygulanarak;
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
- W& T = ∑ m& çhç -∑ m& ghg
- W& T = m& 39h39+ m& 40h40 + m& 41h41 + m& 42h42- m& 38h38
-W& T=6,350.2807,08+2,429.2596,78+2,162.2504,78+89,630.2374,66-00,669.2995,76
Gerçek Türbin İşi ;
W& T= 60757,539 kW
Tersinir İş;
W& tr = ∑ m& g(h-T0s+V2⁄2+gz)g - ∑ m& ç(h-T0s+V2⁄2+gz)ç
W& tr = ∑ m& g(hg-T0sg) - ∑ m& ç(hç-T0sç)
W& tr = ∑ m& 38(h38-T0s38) - ∑ [ m& 39(h39-T0s39)+ m& 40(h40-T0s40)+ m& 41(h41-
T0s41)+ m& 42(h42-T0s42)]
W& tr=100,669(2995,76-298,15.7,320)-∑[6,350(2807,08-98,15.7,378)+2,429(2596,78-
298,15.7,434)+ 2,1625(2504,78-298,15.7,475)+ 89,630(2374,66-298,15.7,563)]
W& tr =65842,548 kW
98
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
Çevre ile ısı alışverişi söz konusu değildir. .
Q A/TK = 0
∆Snet = m& 39s39+ m& 40s40+ m& 41s41+ m& 42s42 - m& 38s38
∆Snet = 6,350.7,378+2,429.7,434+2,1625.7,475+89,630.7,563-100,669.7,320
∆Snet = 17,055 kW / K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.17,055 =5085,008 kW İ=5085,008 kW
İ= W& tr – W& T= 65842,548 -60757,539 = 5085,009 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa =(h-h0)-T0(s-s0)
ψ38 =(h38-h0)-T0(s38-s0) = (2995,76-104,9)-298,15(7,320-0,3669)
ψ38 =817,793 kJ/kg
ψ39 =(h39-h0)-T0(s39-s0) = (2807,08-104,9)-298,15(7,378-0,3669)
ψ39 =611,820 kJ/kg
99
ψ40 =(h40-h0)-T0(s40-s0) = (2596,78-104,9)-298,15(7,434-0,3669)
ψ40 =384,824 kJ/kg
ψ41=(h41-h0)-T0(s41-s0) = (2504,78-104,9)-298,15(7,475-0,3669)
ψ41=280,599 kJ/kg
ψ42 =(h42-h0)-T0(s42-s0) = (2374,66-104,9)-298,15(7,563-0,3669)
ψ42 =124,242 kJ/kg
Kayıp kullanılabilir enerji ;
W& fay = ηc
.Q A + ∑ m& g ψg-∑ m& ç ψç- χky
W& fay = W& T ηc
.Q A = 0
W& fay = m& 38ψ38- m& 39ψ39+ m& 40ψ40+ m& 41ψ41+ m& 42ψ42- χky
60757,539=100,669.817,793-(6,350.611,820+2,429.384,824+2,1625.280,599+
89,630.124,242)- χky
χky =5088,464kW
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı = W& T / W& tr veya ηıı = 1- χky/ W& tr
ηıı =1-5088,464/65842,548 = 0,9227
ηıı =0,9227
100
3.3.5. Yoğuşturucu
45
42
1
43 44
Şekil 3.16. Yoğuşturucunun Şematik Görünüşü
Yoğuşturucu için giriş ve çıkış noktalarındaki akışların özellikleri aşağıda
sıralanmıştır.
1 Noktası Alınan değerler; 42 Noktası: Alınan değerler;
T1 = 42,5 ˚C T42 = 43,1 ˚C
P1= 12,7 bar P42 = 0,085 bar
h1 = 179 kJ/kg(programdan okunan) h42 = 2374,66 kJ/kg (programdan okunan)
m& 1 = 341,973 t/h = 94,99 kg/s m& 42 = 320,294 t/h = 89,630 kg/s
s1 = 0,6074 kJ/kgK (programdan okunan) sb = 8,210 kJ/kgK (programdan okunan)
ss = 0,600 kJ/kgK(programdan okunan)
χ42 = 0,915
Kuruluk derecesi kullanarak 42 noktası entropisi :
s42=ss+ χ40(sb- ss)=0,600+0,915(8,210-0,600)
s42=7,563 kJ/kgK
101
Soğutma suyunun özellikleri
43 noktası alınan değerler: 44 noktası alınan değerler:
T43 = 39 ˚C T44 = 30 ˚C
h43 = 163,392 kJ/kg h44 = 125,79 kJ/kg
m& 43 =16500 t/h = 4583,333 kg/s m& 44 =16500 t/h = 4583,333 kg/s
s43 =0,5590 kJ/kgK s44 =0,4369 kJ/kgK
Ön ısıtıcılarda türbin kademelerinden gelen buhar ısısını çevrim suyuna aktardıktan
sonra yoğuşur ve yerlerde toplandıktan sonra yoğuşturucuya gönderilmektedir.
45 noktası alınan değerler: h45= 226,26 kJ/kg için interpolasyon ile ;
T45 = 53,8 ˚C
h 45 = 226,26 kJ/kg
m& 45 =19,303 t/h = 5,361 kg/s
s45 =0,7518 kJ/kgK
Yoğuşturucu ;
İş etkileşimi yoktur. (W& =0)
Kinetik ve potansiyel enerjiler ihmal edilmiştir. (V2⁄2+gz=0)
Termodinamiğin 1. kanunu ;
.
Q - W& = ∑ m& ç(h+V2⁄2+gz)ç -∑ m& g(h+V2⁄2+gz)g
.
Q =( m& 43h43+ m& 1h1)– ( m& 42h42+ m& 44h44 + m& 45h45)
102
.Q =(4583,333.163,392+94,99.179)-( 89,630.2374,66+4583,333.125,79+5,36.226,26)
.
Q = - 23140,772 kW birim zamanda toplam ısı geçişi elde edilir.
Termodinamiğin ikinci kanunu kullanılarak sistemdeki net entropi değişimi
hesaplanır.
Termodinamiğin 2. kanunu ;
∆Snet = ∑ m& çsç - ∑ m& gsg – .
Q A/TK
∆Snet = ( m& 43s43+ m& 1s1)– ( m& 42s42+ m& 44s44 + m& 45s45) - .
Q A/TK
∆Snet=(4583,333.0,5590+94,99.0,6074)-( 89,630.7,563+4583,333.0,4369+
5,361.0,7518)- 23140,772/298,15
∆Snet = 17,358 kW/K
Tersinmezlik ;
İ = T0 ∆Snet
İ=298,15.17,358 =5175,313 kW İ=5175,313 kW
Akış Kullanılabilirliği ;
ψa=(h-h0)-T0(s-s0)
ψ1=(h1-h0)-T0(s1-s0) = (179-104,9)-298,15(0,6074-0,3669)
ψ1=2,395 kJ/kg
103
ψ42=(h42-h0)-T0(s42-s0) = (2374,66-104,9)-298,15(7,563-0,3669)
ψ42=124,242 kJ/kg
ψ43 =(h43-h0)-T0(s43-s0) = (163,392-104,9)-298,15(0,5590-0,3669)
ψ43 =1,217 kJ/kg
ψ44=(h44-h0)-T0(s44-s0) = (125,79-104,9)-298,15(0,4369-0,3669)
ψ44=0,0195 kJ/kg
ψ45 =(h45-h0)-T0(s45-s0) = (226,26-104,9)-298,15(0,7518-0,3669)
ψ45 =6,602 kJ/kg
İkinci yasa verimi-Tesirlilik ;
ηıı =1- İ / m& 42ψ42+ m& 44ψ44 + m& 45ψ45
ηıı =1-5175,313 / 89,630*124,242+4583,333*0,0195+5,361*6,602
ηıı = 0,537
104
Hesaplamalarda bulunan, her bir ekipmana ait ikinci yasa verimi ve kayıp
kullanılabilir enerjisi aşağıda verilmektedir.
Ekipman İkinci yasa verimi Kayıp kullanılabilir enerji
% kW
1.Yoğuşturucu pompası 52,69 76,320
2.Besleme Suyu Pompası 94,7 156,136
3.Alçak basınç ısıtıcısı 1 54,2 454,195
4.Alçak basınç ısıtıcısı 2 74,8 247,602
5.Alçak basınç ısıtıcısı 3 82,0 641,011
6.Alçak basınç ısıtıcısı 4 91,2 349,112
7.Besleme Suyu Tankı ısıtıcı 5 89,50 504,031
8.Yüksek basınç ısıtıcısı 1 91,17 645,268
9.Yüksek basınç ısıtıcısı 2 94,0 509,757
10.Kazan 57,10 69625,068
11.Yüksek basınç türbini 92,27 3749,53
12.Orta basınç türbini 91,85 5066,450
13.Alçak basınç türbini 92,27 5088,464
14.Yoğuşturucu 53,70 5175,313
105
3.3.6. Termik Santralın Genel Tesirliliği
Bilindiği üzere ısıl enerjinin işe dönüşmesi ısı makineleri aracılığıyla gerçekleşir.
İkinci kanun analizi yapılan Termik santral bir buharlı güç santralidir ve ısı makinesi
tanımına en çok uyan makinedir.
Santrale ilişkin bazı büyüklükler ve açıklamaları aşağıdaki gibidir;
.
Q g : Yüksek sıcaklıktaki kazandan suya geçen ısı,
.
Q max : Yakıttan geçen ısı,
W& net : Üretilen net iş
Santralın net işi, santralın yaptığı toplam işle santrale sağlanması gereken iş
arasındaki farktır. Yapılan iş türbinde genişlerken buhar tarafından yapılan iştir,
santrale sağlanması gereken iş ise, suyu kazan basıncına sıkıştırmak için yapılan
pompa işidir.
Üretilen net gücü hesaplamak için,
W& net = W& T + W& p formülü kullanılır. Burada,
W& T : Türbin gücünü
W& p : Pompa gücünü ifade etmektedir.
Sistemimizin (santralın) türbin, pompa gücü ve girilen toplam ısı ifadeleri daha önce
hesaplanıp tanımlanmıştır.
106
W& T = W& YBT + W& OBT + W& ABT
W& YBT = 44805,737 kW
W& OBT =57157,550 kW
W& ABT =60757,539 kW
W& T = 44805,737+57157,550 +60757,539
W& T = 162720,826 kW
Pompa gücü hesaplanacak olursa ;
W& p = W& YP + W& BP
W& YP = -161,483 kW
W& BP = -3043,654 kW
W& p =-161,483+(-3043,654)
W& p =-3205,137 kW
W& net = W& T - ⏐W& p⏐ =162720,826+(-3205,137)
W& net =159515,686 kW
Yakıttan alınan ısı ise ; .
Q max = 387004,41kW
107
Isıl verim;
Santraldeki ısıl enerjinin net işe dönüşebilen bölümü, santralın etkinliğinin bir
ölçüsüdür ve ısıl verim olarak tanımlanır. Isıl verim aşağıdaki gibi hesaplanır;
η = W& net / .
Q max = 159515,686 / 387004,41kW
η = 0,412
Şu şekilde ifade edebiliriz ; tüketilen enerjinin yüzde 45,7 si amacımız doğrultusunda
dönüştürülmüş olmaktadır. Isıl verim sadece birinci yasa göz önüne alınarak
tanımlandığından birinci yasa verimi olarak da adlandırabiliriz. Birinci yasa verimi
(ısıl verim) bazen olabilecek en iyiyi ölçü olarak almaz, bu nedenle bazen yanlış
değerlendirmelere yol açabilir. Bu yetersizliği gidermek için termodinamiğin ikinci
yasa verimleri(tesirlilik) tanımlanmaktadır.
İkinci yasa verimi(tesirlilik);
Santral için gerçek ısıl verimin aynı koşullarda olabilecek en yüksek (tersinir)ısıl
verime oranıdır.
ηıı =η / ηtr
Santralın en etkin biçimde çalışması bütün hal değişimlerinin tersinir olması
durumunda mümkün olabilir. Dolayısıyla tersinir ısıl verim aşağıdaki formül ile
hesaplanabilir ;
ηtr= 1- TL / TH
Burada,
108
TL :santralın ısı verdiği çevre sıcaklığıdır,
TH :santralın ısı aldığı kazan sıcaklığıdır.
Bu ifadeler daha önce tanımlanmış olup santralın tersinir ısıl verimi aşağıdaki değer
olarak hesaplanır.
ηtr= 1- 298,15/1123,15 =0,734
ηtr= 0,734
Böylece santralın ikinci yasa verimi (tesirlilik) ise ;
ηıı = 0,412 /0,734 = 0,5615
ηıı =0,5615
109
4. BULGULAR
Termik santrale işletme verileri kullanılarak uygulanan ekserji analizinde elde edilen
sonuçlar aşağıda belirtilmiştir.
Yapılan bütün hesaplamalarda referans haldeki (ölü hal) basınç 1 bar ve referans
sıcaklığı ise 25 ˚C (298,15˚K) alınmıştır.
Santral çevrim suyunu kazan basıncına sıkıştırma işlemini gerçekleştiren besleme
suyu pompasının işletme verileri; giriş, çıkış sıcaklıkları sırasıyla 180˚C ve 183˚C ,
giriş ve çıkış basınçları ise sırasıyla 12,9 bar ve 206 bar’dır. Bu durumda pompa
tesirliliği % 94 civarındadır.
Pompada sıkıştırma işleminden sonra yaklaşık 250˚C(249,8˚C) civarında sıcaklıkla
kazana giren su, kazanda yakıttan verilen ısıl enerji ile 540˚C sıcaklık ve 172 bar
basıncında kızgın buhar olarak kazanı terk etmektedir. Kazan giriş sıcaklık değerleri
ile kullanılan yakıt miktarı ve ısıl değerleri kullanılarak yapılan hesaplamalarda
kazanın ısıl verimi % 91 civarlarında iken tesirliliği % 57 civarındadır.
Daha sonra türbine giren buhar genişleyerek iş yapmaktadır. Kazan çıkışı basınç ve
sıcaklık değerleri ile ilk olarak yüksek basınç türbinine giren buhar burada 40,42
barbasınca kadar genişlemekte ve 330,5˚C sıcaklığa düşmektedir. Burada tesirlilik %
92,27 civarındadır. Orta basınç türbinine gönderilmeden önce buhar tekrar kazana
gönderilerek kızdırma işlemi yapılmakta ve sıcaklık tekrar yükseltilerek buharın
kullanılabilirliği artırılmaktadır. Orta basınç türbini tesirliliği % 91,7 civarındadır.
Alçak basınç türbinin tesrililiği ise %89,9 civarındadır. Türbin kademelerinden
alınan ara buharların gönderildiği ön ısıtıcılarda , çevrim suyu kazana girmeden önce
ısıtılmaktadır. Böylece santralin verimi artırılmaktadır.
Ön ısıtıcılarda türbin kademelerinden gelen ara buhar ile çevrim suyu birbirine
karışmamaktadır. Sıcak akıştan soğuk akışa ısı geçişi olmakta yani ara buhar ısısını,
suyun ısınmasına aktarmaktadır.4 adet alçak basınç ısıtıcısı, 1 adet besleme suyu
tankı ve ısıtıcısı ve 2 adet yüksek basınç ısıtıcısı mevcuttur. Her bir ısıtıcı için işletme
verileri kullanılarak tesirlilik elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde
alçak basınç ısıtıcılarından yüksek basınç ısıtıcılarına doğru gidildiğinde tesirliliğin
110
arttığı görülmektedir. Yüksek basınç ısıtıcılarına yüksek kullanılabilirliğe sahip
buhar gönderildiğinden dolayısıyla tesirlilikleri daha iyi olmaktadır.
Yoğuşturucuda ise türbinden kullanılabilirliği epeyce düşük olarak gelen buhar 0,085
bar ve 43,1˚C yoğuşturularak pompa ve kazana doğru yönlendirilir. Yapılan
hesaplamalarda yoğuşturucu tesirliliği % 54 civarındadır.
Analizi yapılan besleme suyu pompası için işletme verileri kullanılarak yapılan
hesaplamalara ek olarak değişik giriş sıcaklığı ve basıncı için ikinci kanun veriminin
tesirliliğin değişimi sırasıyla Şekil 4.1. ve Şekil 4.2.’de gösterilmiştir. Sıcaklık ve
basıncın artmasıyla tesirliliğin arttığı görülmektedir.
Çizelge 4.1. Pompa giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Pompa giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Sıcaklık ˚C 176 177 178 179 180 181 182
Tesirlilik % 68,5 72,9 78,5 85,9 94,7 95,8 96,9
60
65
70
75
80
85
90
95
100
176 177 178 179 180 181 182
Sıcaklık (C)
Tesi
rlilik
%
Şekil 4.1. Pompa sıcaklık-Tesirlilik Grafiği
111
Çizelge 4.2. Pompa giriş basıncı- tesirlilik değişimi
Pompa giriş basıncı- tesirlilik değişimi
Basınç bar 11,5 12 12,2 12,6 12,9 13,1 13,5
Tesirlilik % 68,4 73,1 78,5 86,2 94,7 95,5 96,8
60
65
70
75
80
85
90
95
100
11,5 12 12,2 12,6 12,9 13,1 13,5
Basınç (bar)
Tesi
rlilik
%
Şekil 4.2. Pompa basınç-Tesirlilik Grafiği
Çevrim suyu kazana girmeden önce ön ısıtıcılarda türbin kademelerinden gelen ara
buharlar ile yaklaşık 250 ˚C’ ye kadar ısıtılmaktadır. Alınan işletme verilerine göre
kazana giriş su sıcaklığı 249,8 ˚C’dir.1085,9 kJ/kg entalpiye sahip olan su, kazan
çıkışında 540˚C sıcaklık ve 3396,9 kJ/kg entalpi değerine sahip buhar olmaktadır.
Yapılan hesaplamalarda kazan tesirliliği % 57,1 civarındadır. Kazan giriş sıcaklığı
farklı değerleri için sıcaklık-tesirlilik değişimi Şekil 4.3.’te gösterilmiştir.
Kazan giriş sıcaklığı düştükçe kazanın ikinci kanun verimi (tesirliliği) düşmektedir.
Dolayısıyla ön ısıtıcılarda çevrim suyunun kazana girmeden önce sıcaklığın en
yüksek sıcaklığa çıkarılması kazanın ve çevrimin genel verimini arttıracaktır.
112
Çizelge 4.3. Kazan giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Kazan giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Sıcaklık ˚C 220 230 240 249,8 260 270 280
Tesirlilik % 51,8 53,8 56 57,1 59,5 61,5 63
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
65
220 230 240 249,8 260 270 280
Sıcaklık (C)
Tesi
rlilik
%
Şekil 4.3. Kazan Sıcaklık-Tesirlilik Grafiği
Türbinde genişleyen buhar tarafından iş yapılmaktadır. Türbinde daha fazla iş elde
edilmesi yani türbin gücünün arttırılması türbine giren buharın kalitesine, dolayısıyla
buhar akışının kullanılabilirliğine bağlıdır. Çok yüksek sıcaklıktaki ve basınçtaki
buharın akış kullanılabilirliği fazla olacağından elde edilen yararlı iş artacaktır.
Kazandan çıkan ve türbine giren buharın giriş sıcaklığı ve basıncı arttıkça türbin
tesirliliği artmaktadır. Yukarıdaki türbin hesaplamalarında yüksek basınç türbini
girişi sıcaklığı 540˚C ve basıncı ise 172 bar’dır.
Türbine giren buharın akış kullanılabilirliğinin yüksek olması aynı zamanda türbin
kademelerinden alınan ara buharında yüksek sıcaklıkta olmasını sağlar ve dolayısıyla
113
çevrim suyunu ısıtan ön ısıtıcılarında verimini artırır. Bu diğer birimlerin ve çevrimin
genel veriminin artması demektir.
Çizelge 4.4. Türbin giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Türbin giriş sıcaklığı- tesirlilik değişimi
Sıcaklık ˚C 510 520 530 540 550 560 570
Tesirlilik % 79,5 84,3 87,9 92,2 94,5 97,8 99
75
80
85
90
95
100
105
510 520 530 540 550 560 570
Sıcaklık (C)
Tesi
rlilik
%
Şekil 4.4. Türbin Sıcaklık-Tesirlilik Grafiği
Yapılan hesaplamalarda ekserji analizi yapılan santralin ısıl verimi % 45,72 , genel
tesirliliği ise % 62,28 olarak elde edilmiştir. Santralin ısı aldığı ısıl enerji deposu
sıcaklığı TH (maksimum kazan sıcaklığı) ve ısı verdiği ısıl enerji deposu sıcaklığı ise
TL (dış ortam sıcaklığı) ifadeleri yukarıda tanımlanmıştı. Bu değerlerin değişimi ile
sistemin genel tesirliliğinin değişimi incelenmiştir.
114
Çizelge 4.5. Kazan sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi
Kazan sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi
Sıcaklık TH 1000 1050 1100 1123,15 1150 1200 1250
Tesirlilik % 65,5 63,8 62,8 62,28 61,7 60,8 60
Kazan sıcaklığının artışı sisteme daha fazla ısıl enerji gereksinimi arttırdığından ısıl
verim düşecek ve genel tesirliliği düşürmektedir. Sağlanan ısıl enerjinin minimuma
indirilmesi suretiyle yapılan net iş ile birlikte ısıl verim artacak ve genel tesirlilik
artacaktır.
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
1000 1050 1100 1123,15 1150 1200 1250
Kazan sıcaklığı (K)
Gen
el te
sirli
lik %
Şekil 4.5. Kazan Sıcaklığı- Genel tesirlilik Grafiği
Termodinamik kanunlarına göre dışarıdan bir etki yapılmaksızın ısı daima sıcak ısı
kaynağından soğuk ısı kaynağına doğru hareket etmektedir. Dolayısıyla aşağıdaki
grafikte de görüldüğü gibi sistemden daha soğuk olan ortam sıcaklığı arttığında ısı
geçişi azalacak ve sistemin verimi artacaktır.
115
Çizelge 4.6. Ortam sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi
Ortam sıcaklığı- Genel tesirlilik değişimi
Sıcaklık TH 270 280 290 298,15 310 320 330
Tesirlilik % 60,2 61 61,7 62,28 63,15 64 64,8
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
270 280 290 298,15 310 320 330
Ortam sıcaklığı (K)
Gen
el te
sirli
lik %
Şekil 4.6. Ortam Sıcaklığı- Genel tesirlilik Grafiği
116
5. TARTIŞMA VE SONUÇ
Bu çalışmada Termik Santrallerin önemi, çalışma sistemi ve enerji üretiminde kömür
kullanımına karşı büyük avantajlara sahip Akışkan Yataklı Kazan Teknolojisi
üzerinde durularak, linyit yakıtlı mevcut bir termik santrale (18 mart Çan Termik
Santralı ) ekserji analizi uygulanmıştır.
Türkiye’nin olası petrol ve doğalgaz krizlerine müdahale gücünün olmaması enerji
kaynağının temininde güvenilirlik gerekliliğini ön plana çıkarmaktadır. Bu ise, yerli
kaynaklarımızın (linyit,jeotermal,hidroelektrik v.s.) enerji ihtiyacını karşılamada
kullanım oranının artırılması ile mümkündür. Kömür yataklarının yurdumuzun çeşitli
bölgelerine dağılmış olması, eko-coğrafik-kültürel kalkınmaya son derece olumlu
etkide bulunması, işletilmesi nedeniyle ortaya çıkan katma değer, elektrik enerjisi
üretiminde kWh başına ucuz hammadde olması ve emniyetli taşınması gibi faktörler
kömürü, Türkiye’nin en önemli fosil enerji kaynağı haline getirmektedir.
Türkiye’de bilinen yerli kaynak olarak hidrolik potansiyel ve kömür
rezervlerimizden başka enerji kaynağı yeterli değildir ve var olduğu belirtilen başka
kaynaklar üzerindeki bilimsel araştırmalar ya yetersiz yada henüz ticari kullanımdan
uzaktır. Yerli kaynaklarımız da orta ve uzun dönemde enerji talebini karşılamaktan
uzak kalırken, yeterince önem verilmeyen, uzak durulan ancak gerçekte ucuz ve
güvenilir kaynak olan kömürün; hiç olmazsa üzerine düşen, ancak enerji talebinin
karşılanmasındaki düşürülen önemi her boyutuyla yeniden ele alınmalıdır.
Bunun yanında tasarruf ve verimliliği konusundaki gelişmeler, enerji talebindeki
artış hızını yavaşlatsa da tamamen durduramayacağından, enerji arzı artarken sera
etkili gazların da dahil olduğu enerji üretimi kaynaklı ve çevre üzerinde olumsuz
etkileri bulunan emisyonların azaltılması sorunu da varlığını sürdürmektedir. Ana
hatlarıyla bu sorunun çözümü enerji yelpazesinin kalitesinin arttırılması ile
mümkündür. Bunu başarabilmek için ucuz, temiz ve güvenilir enerji üretim
teknolojileri geliştirilip uygulanmasının yanında, varolan enerji üretim tesislerinin
çevreye olan zararlarını azaltacak ve verimliliğini arttıracak önlemler alınmalıdır.
Enerji verimliliğini artırmak için enerji üreten mühendislik sistemlerinde dikkatli
enerji denetlemeleri yapılmalı ve alternatif çözümler sunulmalıdır. Son zamanlarda
117
birçok sanayi prosesinin verimliliğinin tespiti ve arttırılması için termodinamik
analizlerin uygulanması büyük önem kazanmıştır.
Yapılan bu çalışmada da, termik santralde işletme verileri kullanılarak sistemin ana
elemanlarına ekserji analizi uygulanarak, ekserji kayıpları saptanmış ve ekserjik
verim(tesirlilik) elde edilmiştir. Verimliliğe tesir eden değişik sıcaklık ve basınç
değerleri için tesirlilik değişimi incelenmiştir. Ayrıca sistemin genel olarak birinci
kanun verimi(ısıl verim) ve ikinci kanun verimi(tesirlilik) hesaplanmıştır.
Dolayısıyla yapılan bu çalışma ve benzeri çalışmalar ile diğer tecrübelerden yola
çıkılarak ülkemizde iyi bir potansiyele sahip linyit rezervimizi enerji üretiminde
değerlendirecek, akışkan yataklı kazan teknolojisi gibi çevre dostu teknolojilere
sahip termik ve diğer enerji santrallerinin kurulması ve geliştirilmesi yoluna
ivedilikle gidilmelidir.
118
6. KAYNAKLAR
Arpacı,İ. 2002, “Doğalgazlı Kojenerasyon Sistemlerinde Ekserji Analizi”, Yüksek
lisans tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Bilgen,E.; Takahashi, H., 2(2002) “Exergy Analysis and Experimental Study of Heat
Pump Systems”, Energy, an International Journal, 259-265.
Çengel, Y.A., Boles, M.A., 1999. “Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik”,
Literatür Yayıncılık, İstanbul.
Çamdalı, Ü.; Tunç, M.,5(2004) “Elektrik Ark Fırınında Fiziksel Ekserji
Potansiyelinin ve Veriminin Elde Edilmesi”, Trakya Üniversitesi,Fen Bilimleri
Dergisi, 53-61.
Çamdalı, Ü.; Tunç, M.; Karakas, A. ,44(2003) “Second-Law Analysis of
Thermodinamics in the Electric Arc Furnace at A Steel Producing Company”,
Energy Conversion and Management, 961-973.
Erduranlı, P. 1997, “Enerji Santralına Ekserji Analizinin Uygulanması”, Yüksek
lisans tezi, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak.
Eğrican, N. ; Dinçer, İ., 50(1992) “Ekserji Analizine Giriş”, İstanbul Teknik
Üniversitesi Dergisi, İstanbul.
Gürer, T. ; İleri, A., 40(2003) “Türk Sanayisinde 2010 Yılına Kadar Enerji ve Ekserji
Kullanımı”, Mühendis ve Makine Dergisi , 473.
Heper, Y., 1979 “Buhar Santralları ”TEK Eğitim Dairesi Yayınları, Ankara
119
Habib, M.A..; Sayit, S.A.M.; Al-Bagawi, J.J.,20(1995) “Thermodynamic
Performance Analysis of the Ghazlan Power Plant”, Energy, an International Journal,
1121-1130.
İmalı, Z. 2003 , “Hidrojen Enerjili Sistemlerde Ekserji Analizi” Yüksek lisans tezi,
Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Kopaç, M. , 20(2000) “Bir Enerji Santralına Enerji ve Ekserji Analizinin
Uygulanması”, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi,3-4.
Kotaş, T.J. , “The Exergy Method of Thermal Plants Analys”, Butterworths, Londan
Nikulshin, V. ; Wu, C. , 2 (2002) “Exergy Efficiency Calculation of Energy Intensive
Systems”, Energy, an International Journal,78-86.
Oymak, O., Batu, A. , “Kojenerasyon ve Akışkan Yataklı Kazanlar” MİMAG-
SAMKO Enerji Teknolojileri A.Ş.
Oymak, O., Batu, A. , “Akışkan Yataklı Kazanlar” MİMAG-SAMKO Enerji
Teknolojileri A.Ş.
Önal, S.. 1993 , “Buhar Kazanlarında Ekserji Metodu ile Yanma Verimliliğinin
Analizi” Yüksek lisans tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri
Rosen, M.A.,23 (1999) “Second-Law Analysis Approaches and Implications”,
Energy, an International Journal,415-429.
Rosen, M.A., 3 (2001) “Energy and Exergy Based Comparison of Coal-Fired and
Nuclear Steam Power Plants”, Energy, an International Journal, 180-192.
Sanayide Enerji Yönetimi Esasları Cilt I ve II, (1997) Elektrik İşleri Etüt İdaresi
Genel Müdürlüğü Ulusal Enerji Tasarrufu Merkezi, Ankara.
120
Selçuk, N. , (1999) “Akışkan Yakma Teknolojileri”, TMMOB Kimya Mühendisleri
odası, TMMOB Maden Mühendisleri Odası, Türkiye’de Kömür Politikaları ve
Temiz Kömür Teknolojileri Sempozyumu, Ankara.
Sandık, S., 2005 , “Termik Santralde Ekserji Analizi” Yüksek lisans tezi, Marmara
Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
Senyücel, N., 1995 , “Isı Değiştirgeçlerinin Ekserji Ekonomiksel Değerlendirilmesi”
Yüksek lisans tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne.
TÜBİTAK ,2001 “Akışkan Yataklı Kazan Teknolojilerine Dayalı Buhar-Elektrik
Üretimi Paneli”, Konuşma ve Sunuş metinleri, MİMAG-SAMKO Enerji
Teknolojileri A.Ş., Ankara , 13-16.
Vizyon 2023 Teknoloji Öngörü Projesi, “Enerji ve Doğal Kaynaklar Paneli Raporu”,
TÜBİTAK, Ankara (2003).
Yel, S. 2003 , “Akışkan Yataklı Termik Santraller” Bitirme tezi, Süleyman Demirel
Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Isparta.
Yumurtaş, R.; Kunduz, M.; Kanoğlu, M., (2002) “Exergy Analysis of Vapor
Compression Refrigeration Systems”, Energy, an International Journal, 266-272.
www.eie.gov.tr (erişim tarihi; şubat 2006)
www.enerji.gov.tr (erişim tarihi; şubat 2006)
www.euas.gov.tr (erişim tarihi; şubat 2006)
www.mimag-samko.com.tr/teknik_bilgi (erişim tarihi; şubat 2006)
www.tki.gov.tr (erişim tarihi; şubat 2006)
121
EKLER
122
EK-1
Tez çalışmasında yapılan hesaplamalar için entalpi ve entropi değerleri
PROPERTIES OF WATER/STEAM programından okunmuştur. Okunan değerler
aşağıda verilmiştir. BİLGİSAYAR PRORGRAMINDAN OKUNAN DEĞERLER No T P x h v s m Cp 1 42,5 12,7 1,00 179,0 0,0101 0,6048 94,99 4,176 2 42,9 12,9 1,00 180,7 0,0101 0,6101 94,99 4,176 3 45,3 13,4 1,00 190,8 0,0101 0,6416 84,267 4,177 4 65,7 0,2580 0,950 2619,6 6,02 7,4750 2,559 5 51,5 1,00 216,94 18,4 0,7222 2,559 6 62,7 13,6 1,00 263,5 0,0102 0,8640 84,267 4,183 7 84,5 0,5638 0,978 2652,1 2,90 7,465 2,429 8 81,7 1,00 345,077 18,4 1,087 2,429 9 78,6 13,7 1,00 330 0,0103 1,0577 84,267 4,192 10 78,8 13,6 1,00 330,9 0,0103 1,0601 94,99 4,192 11 168,3 1,856 1,00 2807,1 1,08 7,4024 6,348 12 107,8 1,00 446,864 18,4 1,367 6,348 13 116,2 14,2 1,00 488,63 0,0106 1,4853 94,99 4,234 14 122,2 14,3 1,00 513,9 0,0106 1,5501 107,783 4,244 15 269,1 5,037 1,00 3000,7 0,489 7,3431 6,490 2,076 16 222,1 1,00 948,006 18,4 2,525 6,490 17 151,1 14,6 1,00 637,5 0,0109 1,8517 107,783 4,308 18 353,8 10,03 1,00 3166,5 0,283 7,3145 5,313 2,117 19 146,5 1,00 614,438 18,4 1,812 5,313 20 180,0 14,9 1,00 763,3 0,0113 2,1386 107,783 4,403 21 180,0 14,9 1,00 763,3 0,0113 2,1386 129,14 4,403 22 183,0 206 1,00 786,5 0,0112 2,1423 129,14 4,337 23 183,6 206 1,00 789,1 0,0112 2,1480 2,1 4,339 24 183,6 206 1,00 789,07 0,0112 2,1480 127,04 4,339 25 453,9 20,98 1,00 3365,1 0,157 7,2743 6,545 2,188 26 147,2 1,00 616,028 18,4 1,801 6,545 27 215,8 206 1,00 930,7 0,0116 2,4476 127,04 4,465 28 329,7 39,61 1,00 3044,2 0,0642 6,5082 9,498 2,605 29 224,5 1,00 965,125 18,4 2,571 9,498 30 249,8 206 1,00 1085,9 0,0122 2,7543 127,04 4,671 31 540,0 172 1,00 3396,9 0,0193 6,4019 127,04 2,811 32 330,5 40,42 1,00 3044,21 0,0629 6,50 115,165 2,616 33 540,0 37,19 1,00 3538,61 0,0984 7,2416 115,165 2,265 34 330,5 40,42 1,00 3044,21 0,0629 6,50 127,04 2,616 35 454,1 21,30 1,00 3365,19 0,154 7,2675 6,916 2,190 36 354,2 10,45 1,00 3166,60 0,272 7,2960 5,9825 2,121 37 267,0 5,192 1,00 2995,76 0,472 7,3204 5,815 2,080 38 267,0 5,192 1,00 2995,76 0,472 7,3204 100,669 2,080 39 168,6 1,954 1,00 2807,08 1,03 7,3789 6,350 40 82,46 0,5249 0,978 2596,78 3,10 7,4343 2,429 41 65,7 0,085 0,950 2622,7 18,4 7,475 2,1625 42 43,1 0,085 0,915 2374,66 17,1 7,563 88,970 43 39,0 1,00 1,00 163,392 0,0101 0,5587 4583,33 4,178 44 30,0 1,00 1,00 125,79 0,0100 0,4364 4583,33 4,179 45 53,8 1,00 1,00 226,26 0,0101 0,7523 5,361
123
ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : İsmail ŞEN Doğum Yeri : Torbalı Doğum Yılı : 20.01.1976 Medeni Hali : Evli Eğitim ve Akademik Durumu: Lise : 1990-1993 Torbalı Lisesi Lisans : !993-1997 S.D.Ü. Müh-Mim. Fak. Makine Müh. Bölümü Y. Lisans : S.D.Ü. Fen Bilimleri Enst. Makine Müh. Anabilim Dalı Yabancı Dil : İngilizce İş Deneyimi : 2004- : Başmühendis, EÜAŞ (Elektrik Üretim A.Ş.) Termik Santrallar Maden Sahaları Dairesi Başkanlığı Aliağa Kombine Çevrim ve Gaz Türbinleri İşletme Müdürlüğü 2003-2004 : Başmühendis, EÜAŞ (Elektrik Üretim A.Ş.) Malzeme Yönetimi ve Ticaret Dairesi Başkanlığı İzmir Ticaret Müdürlüğü 2000-2003 : Proje Şefi, EÜAŞ (Elektrik Üretim A.Ş.) Santrallar Proje ve Tesis Dairesi Başkanlığı, Afşin-Elbistan B Termik Santralı Proje Müdürlüğü 1998-2000 : Proje Mühendisi, TEAŞ (Türkiye Elektrik Üretim-İletim A.Ş.) Santrallar Proje ve Tesis Dairesi Başkanlığı, Kangal Termik Santralı Proje Müdürlüğü
![capitulo1 - Termod[1]](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/577ce37a1a28abf1038c39eb/capitulo1-termod1.jpg)
