Termik santrallerde kullanılan kömürün kurutulması ve santral performansı üzerine etkisinin incelenmesi
Drying coal used in power plants and analyzing the effects to power plant performance
Yazar: MUSTAFA TAHİR AKKOYUNLU
Danışman: DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN ERDEM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kömür = Coal

Özet:
Kömürün yapısında bulunan nem, kömürü fiziksel, kimyasal ve ekonomik açıdan etkileyen en önemli parametrelerden biridir. Kömürleşme derecesi düştükçe kömür içerisinde bulunan nem miktarı artmakta ve bazı genç kömürlerin yapısı ağırlıklı olarak nemden oluşmaktadır. Ülkemizdeki mevcut kömür kaynaklarının büyük bir kısmı genç kömürlerden meydana gelmektedir. Bundan dolayı kömür neminin yanma üzerine etkisi önemli bir çalışma sahası olmuş, birçok araştırmacı tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de bu konu hakkında çalışmıştır.Bu çalışmada, kömürdeki nem miktarının yanma üzerine etkisi teorik olarak analiz edilmiştir. Santrallerimizde kullanılan kömürlerin elementel analizinden yola çıkılarak, kömür bünyesinde bulunan nemin azaltılması sonucu elde edilecek kazanımlar incelenmiştir. Bu işlem elementel analizi bilinen bir kömür için yanma denklemleri kullanılarak `Engineering Equation Solver' (EES ? Mühendislik Denklem Çözücüsü) programında modellenmiştir. Modelin oluşturulmasından sonra, ülkemizde kamuya ait kömür yakıtlı Soma, Yatağan-Kemerköy-Yeniköy, Seyitömer, Çan, Çatalağzı, Kangal, Afşin-Elbistan ve Tunçbilek santrallerinde kullanılan kömürlerin elementel analizleri tasarım şartlarına bakılarak tesbit edilmiş ve bu santraller modellenmiştir. Kömürün kurutulmasının santral performansı üzerine etkisi böylece teorik olarak analiz edilmiştir.Teorik hesaplamalarda kömür neminin azaltılmasına bağlı olarak kömürün alt ısıl değeri artmıştır. Kömürün alt ısıl değerinin artmasına bağlı olarak kazan verimi artmış yani daha az yakıt kullanılarak istenilen kazan sıcaklıklarına ulaşılması söz konusu olmuştur. Giren yakıt miktarındaki azalmaya bağlı olarak değirmenlerin ve fanların harcamış olduğu enerji miktarı azalmış ve bacadan çıkan emisyon miktarında da kayda değer düşüşler maydana gelmiştir.Bu tez çalışması ile geliştirilen model çalışmaya alınan tüm santraller için uygulanmış ve santrallerin ilk durumlarına göre oluşan iyileşmeler ortaya konmuştur. Bu iyileşmeler, maliyet açısından hesaplanarak öngörülen mali kazanımlar belirlenmiştir. Böylece yapılacak olan kurutma sistemi için bir ön bilgi ve yatırım maliyeti analizi yapabilme imkânı kazanılmıştır. Bu çalışma, yerli kaynakların daha verimli kullanılmasını sağlamak ve yapılacak olan enerji yatırımları hakkında ön bilgi edinmek açısından, enerji ve enerji verimliliği konusunda önemli bir yere sahiptir.

Abstract:
The moisture content of the coal is the most important parameter which affects its physical, chemical and economical quality. As the coalification rank of the coal decrease, the moisture content increases and some of the young coals contain high rates of moisture. In Turkey, most of the coal sources are composed of young coals. Therefore, the effect of the coal moisture to combustion became an important area to study in Turkey as well as in the world.In this study, the effect of moisture content to combustion is analysed theoretically. The benefits of decreasing moisture content are investigated, based on the elemental analysis of the coal used in power plants in Turkey. These workouts are done by the help of `Engineering Equation Solver? (EES) programme. By using the data obtained from the power plants (Soma, Yatağan-Kemerköy-Yeniköy, Seyitömer, Çan, Çatalağzı, Kangal, Afşin-Elbistan and Tunçbilek), modelling of the all power plants are done by this programme also. Thus, the effect of coal drying to the power plant performance is carried out.In theoretical calculations, lower heat value (LHV) of coal is increased while humidity is decreasing. Therefore, the combustion efficiency increased so that, the desired boiler temperature is provided by consuming less fuel. Moreover, as the fuel consumption decreased, energy consumed from grinders and fans decreased too. This led to considerable decreases in stack emissions.In this study, the model generated is used for all power plants in Turkey and the improvements are exhibited. The costs of these improvements are calculated and anticipated financial gains are determinated. In this way, this helps to make a prediction about invesment costs for the drying system. This study is also important for the utilization of local sources efficiently and prediction of energy investments.