Afşin-Elbistan B kömür santralinin ekserji ve termoekonomik analizi ve optimizasyonu
Exergy and thermoeconomics analysis and optimization of Afşin-Elbistan B coal fired power plant
Yazar: AHMET EGE
Danışman: PROF. DR. H. MEHMET ŞAHİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çalışma, ekserji analizi olarak da nitelendirilen termodinamiğin ikinci kanunun linyit yakıtlı santrale belirsizlik analizi ve termoekonomi uygulamasıyla; santral ve bileşenlerinin tasarımsal/işletme koşullarında enerji ve ekserji verimlerini belirlemek, santralin birinci ve ikinci kanun verimindeki belirsizlik miktarını, bu belirsizliğe yol açan etmenleri saptamak, termoekonomik parametrelerin önem derecesini araştırma ve optimum çalışma koşullarını belirlemek gibi bir dizi amaca sahiptir.Çeşitli kriterlere göre belirlenen Afşin-Elbistan B Santrali uygulama çalışması olarak ele alınmıştır. Kömürün ekserjisinin belirlenmesinde literatürde kullanılan farklı model ve yöntemler ışığında, santralin yakabileceği en iyi, en kötü ve tasarım kömürleri incelenmiştir. Türkiye'nin en büyük kömür havzası olan Afşin-Elbistan linyitinin 7088 kJ/kg olarak hesaplanan kimyasal ekserjisinin ülkedeki diğer sahalar içerisinde en düşük değere sahip linyitlerden biri olduğu bulunmuştur.Kazan, tüm çıkış gücü seviyelerinde kömürle sağlanan ekserjinin %50'sinden fazlasını kullanmakta ve toplam ekserji yıkımının %70'nin fazlasından sorumlu olmaktadır. Santralin enerji ve ekserji veriminde belirsizliğe yol açan faktörler arasında en önemlileri, sırasıyla, kömürün kalorisi, elektrik çıkışının akım-gerilim trafosundaki ölçümü ve kömürün debisindeki belirsizliktir. Termoekonomik hesaplar ve optimum çalışma koşullarını belirlerken bir değere indirgenmiş elektrik üretim maliyetleri LevelizedCost of Electricity (LCOE) sınır şartı olarak kullanılmıştır.Türbinlerin ürettiği elektriğin birim maliyetini LCOE'ye eşitleyen ve belirli bazı kabullerle her noktadaki maliyeti belirleyen iki farklı yaklaşım karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler : Ekserji analizi, Afşin-Elbistan, belirsizlik,termoekonomi

Abstract:
The purpose of this study includes determination of design/operational energy and exergy efficiencies of the power plant and components, assigning the uncertainties and leading factors in the first and second law efficiencies, investigation of thermoeconomic parameter importance and optimum operation conditions by applying second law of thermodynamics to a lignite fired plant. Afşin-Elbistan B power plant was selected as a case study according to some criteria. Range of the coal was investigated with different chemical exergy determination models available in the literature. Calculated chemical exergy of 7088 kJ/kg Afşin-Elbistan lignite found in the largest mine field of Turkey is one of the lowest profile lignite compared to others. Boiler consumes more than 50% of chemical exergy supplied and responsible for more than 70% total exergy destruction. Main uncertainty sources of energy/exergy efficiency are determined to be calorific value computation of the coal, electricity measurement at transformers and mass flow rate of coal respectively. Levelized Cost Of Electricity (LCOE) provided boundary condition for thermoeconomic analysis and figuring out the optimum operational conditions. Two approaches have been compared: one equates electricity generation costs of turbines to LCOE and the other locates costs at each point of the cycle with some assumptions. Keywords : Exergy analysis, Afşin-Elbistan, uncertainty,thermoeconomics