Batman atık su arıtma tesisinde bulunan kojenerasyon sisteminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of Batman waste water plant cogeneration system
Yazar: İDRİS ALAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN OKTAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULKADİR AYANOĞLU
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Atık su = Waste water ; Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Kojenerasyon = Cogeneration ; Termodinamik = Thermodynamics ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Son zamanlarda teknolojide meydana gelen çok hızlı yükselişler ile savaş, hastalık gibi sıkıntılar neticesinde gelişmiş-gelişen ülkelerde çok büyük enerji kirzileri ortaya çıkmıştır. Fosil kaynaklara erişimin zorluğu ve bu kaynakların çevrede oluşturduğu hasarların büyüklüğü yenilenebilir enerjiye olan talebi daha da arttırmıştır. Biyogaz biyokütle olarak adlandırdığımız organik maddelerin oksijen yokluğunda biyolojik olarak parçalanması ile meydana gelen yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Enerji ihtiyaçlarını karşılamada büyük bir rekabetin içinde olduğu dünyada enerji verimliliğinin arttırılması büyük önem arz etmektedir. Bundan dolayı diğer enerji kaynaklarında olduğu gibi Biyogazın da kullanıldığı sistemlerde yüksek verimliliğin elde edilmesi ve cihaz ve ekipmanların kapasitelerinin doğru kullanılması, enerji ve ekserji analizlerinin hassas bir şekilde hesaplanmasıyla mümkündür. Bu tezde Batman Belediyesi tarafından kurulan Atık su Arıtma Tesisi (AAT) sahasından elde edilen Biyogazın enerji kaynağı olarak kullanılması için kurulan kojenerasyon sisteminin enerji analizleri verilmiştir. Tezde ayrıca AAT sisteminin bölümlerinin biyogaz üretimi üzerindeki etkileri detaylıca ve şematik olarak gösterilmiştir. Kojenerasyon sisteminde elektirk-ısı ihtiyacının kesintisiz, kaliteli ve temiz bir şekilde karşılanması amacıyla biyogaz yakıtlı 0,530 MWe gücünde GUASCOR FGLD 360 tipi motor kullanılmıştır. Yanma işleminin gerçekleşmesiyle motorda elektrik enerjisi üretilmekte, aynı zamanda egzoz bacasından ve motor ceketinden sıcak su elde edilmektedir. Kojenerasyon sistemindeki motorun verimliliği, egzoz emisyonları, egzoz gaz sıcaklığı ile 2019-2020 yıllarındaki elektrik üretimleri incelenmiştir. Bu amaçla sistemdeki her bir ekipman için I. ve II. Kanun analizleri EES programında tanımlanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda kojenerasyon sisteminin elektriksel I. Kanun verimliliği % 35.8 ve II. Kanun verimliliği % 41.3 olup toplam sistem I. ve II. Kanun verimliliği ise sırasıyla % 69.4 ile % 45.7 olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Recently, as a result of the rapid rises in technology and problems such as war and disease, huge energy crises have emerged in developed-developing countries. The difficulty of accessing fossil resources and the magnitude of the damage caused by these resources to the environment have further increased the demand for renewable energy. Biogas is a renewable energy source that is formed by the biodegradation of organic materials, which we call biomass, in the absence of oxygen. Increasing energy efficiency is of great importance in the world where there is a great competition in meeting energy needs. For this reason, it is possible to obtain high efficiency in systems where Biogas is used, as in other energy sources, and to use the capacities of devices and equipment correctly, by calculating energy and exergy analyzes with precision. In this thesis, the energy analyzes of the cogeneration system established to use the Biogas obtained from the Waste Water Treatment Plant (WWTP) field established by Batman Municipality as an energy source are given. In the thesis, the effects of parts of the WWTP system on biogas production are shown in detail and schematically. In order to meet the electricity-heat need in the cogeneration system in an uninterrupted, high quality and clean manner, a 0.530 MWe GUASCOR FGLD 360 type engine with biogas fuel was used. With the realization of the combustion process, electrical energy is produced in the engine, and at the same time, hot water is obtained from the exhaust chimney and the engine jacket. The efficiency of the engine in the cogeneration system, exhaust emissions, exhaust gas temperature and electricity production in March, April and May were examined. For this purpose, I. and II. for each equipment in the system. Law analyzes are defined in the EES program. As a result of the calculations, the cogeneration system are 35.8 % and II. Law regulations are 41.3 %, and the total system is I. and II. Law efficiencies were obtained as 69.4 % and 45.7 %, respectively.