Bir doğalgaz kombine çevrim güç santralinde enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis in a natural gas combined cycle power plant
Yazar: BAHADIR SERCAN GÜMÜŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SELÇUK MERT
Yalova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Sürekli artan nüfus ile sanayileşme oranı ve buna bağlı olarak artan enerji ihtiyacı enerjinin daha verimli kullanılmasını ve tasarruf edilmesini gerekli kılmaktadır. Özellikle, ülkemiz açısından değerlendirildiğinde giderek artan enerji talebinin karşılanmasında ithal kaynakların ön planda olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, halizhazırda ülkemizde elektrik ihtiyacının yaklaşık %32'si doğalgaz yakıtlı kombine çevrim güç santrallerinden sağlanmaktadır. Ülkemizin sürdürülebilir kalkınma hedeflerine ulaşabilmesi için enerji verimliliği önemli bir konudur. Bu bakımdan, güç santrallerinde enerjinin verimli kullanılması ile elde edilecek tasarruf, ülkemizin geleceği ve güvenliği için büyük önem arz etmektedir. Türkiye kurulu gücünde 25 bin MW'lık bir paya sahip olan doğalgaz kombine çevrimli güç santralleri (DKÇGS'ler) düşünüldüğünde santraller bazındaki çok küçük bir verim artışı dahi ülkede milyonlarca liralık tasarruf sağlayabilir. Böylece, kaynaklar daha etkin ve verimli kullanılabilir.
Bu çalışmada, 770 MW kurulu güce sahip bir doğalgaz kombine çevrim santralinin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu amaçla, santralden çalışma şartları ile ilgili veriler toplanarak belirlenen kısımlar için Aspen paket programı ile tesis benzetimi yapılmış, elde edilen sonuçlar mevcut proses verileri ile karşılaştırılmıştır. Bununla beraber; kütle, enerji ve ekserji denklikleri kurularak, sisteme ait her bir birimin ayrı ayrı enerji ve ekserji analizleri yapılmış, ikinci yasa verimleri hesaplanmıştır. Alınan sonuçlar doğrultusunda, santral proseslerinden kazanılabilecek enerji miktarı hesaplanarak ekserjetik geliştirme potansiyelleri ortaya konulmuştur. Son olarak, elde edilen bulgular temelinde, kompresör giriş havasının soğutulmasıyla sağlanabilecek iyileştirme ve bu işlemin sistem performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır.

Abstract:
The continues increasing population and industrialization rate and the increasing energy demand makes it a necessity to use energy more efficiently. When viewed from the perspective of Turkey, imported resources come to the forefront in meeting this increasing demand. Approximately 32% of our electricity need is generated through natural gas-fired combined cycle power plants while the vast majority of our natural gas is imported. Energy efficiency is of the utmost importance for Turkey in order to enter a sustainable development era. In this respect, efficient use and savings of energy in Turkey's electricity production plants has a great importance for the security and future of Turkey. Natural gas fueled combined steam and gas cycle power plants having a share of 25 thousand MW installed capacity in Turkey that if the plants are able to provide even a small increase in energy efficiency, will return millions of Turkish Liras back to the economy. Thus, resources of earth could be used in a efficient and effective way.
In this study, a 770 MW natural gas fueled combined cycle power plant was analyzed and assessed in terms of energetic and exergetic performance. For this purpose, real data-set was collected from the plant and designated processes created in a simulation environment using Aspen HYSYS packed programme and results were compared with calculations and real process data. Furthermore, by establishing mass, energy and exergy balances and equations in every vital equipment of the plant; separate energy and exergy analyzes were performed and second law efficiencies were calculated. In accordance with the results, the energy amount that can be recovered from the power plant processes is calculated and the potential exergetic improvements are determined. Finally, on the basis of the findings obtained, the improvement of the cooling effect of the compressor inlet air and its effect on the system performance were investigated.