Enerji dönüşüm santrallarında performansın belirlenmesi ve değerlendirilmesi yöntemleri
Methods for determination and evaluation of energy-conversion plants performance
Yazar: PINAR CELEN
Danışman: DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN ERDEM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyada ve Türkiye'de üretilen elektrik enerjisinin büyük çoğunluğu linyit yakıtlı termik santrallerden elde edilmektedir. EÜAŞ, 2011 yılında ürettiği elektrik enerjisinin %60,1'ini termik, %39,9'unu hidrolik santrallerden sağlamıştır. Termik santrallerden üretilen elektrik enerjisinin; %61,3'ünü linyit, %34,9'unu doğal gaz, %3,6'sını taş kömürü, %0,2'sini sıvı yakıtlı kaynaklardan sağlanmıştır [1].Elektrik enerjisi üretiminde linyit yakıtlı santrallerin payının büyük olması bu santrallerin performanslarını ön plana çıkarmaktadır. Santral performansının işletmeciler açısından da önemi büyüktür. Çünkü işletme ve elektrik üretim maliyetleri santralin performansı ile doğrudan ilgilidir. Termik santrallerin performansı ise termik verim ve güç üretimi ile ifade edilir. Termodinamik olarak bu değerlerin elde edilmesi kolay olsa da uygulamada bu değerleri hesaplamak için gerekli büyüklüklerin ölçülmesinde zorluklar vardır. Örneğin termik verim, üretilen elektrik enerjisinin yakıtın ısıl enerjisine bölünmesi ile elde edilir. Uygulama da elektrik üretimi kolay bir şekilde ölçülebilse de kömür yakılarak elde edilen ısıl enerji miktarını ölçmek kolay değildir. Genellikle bu zorlukların aşılması için standartlarda her ekipman için performansı belirlemede farklı yöntemler tanımlanmıştır. Örneğin, bu çalışmada kazan veriminin hesaplanmasında EN 12952-15 standardı esas alınmıştır. Bulunan kazan verim değeri kullanılıp ünite gücü ve termik verimi hesaplanmıştır.Linyit yakıtlı bir termik santral göz önüne alındığında en önemli ekipmanları; kazan, buhar türbini, kondenser ve besleme suyu ön ısıtıcılarıdır. Bu ekipmanların performanslarında meydana gelen düşüş ünitenin toplam performansına farklı şekillerde ve oranlarda etki eder. Ekipmanların performans kayıplarının nedeni ise yıpranma, arıza ve bakımlarının yapılmamasıdır. Bu çalışmada, aşağıda sıralanan ünite performansını etkileyen ekipman performans kayıpları ele alınmıştır.?Ön ısıtıcıların herhangi bir arıza sebebiyle devre dışı kalması?Kondenser basıncının değişimi?Türbin kirlenmesi?Kazan veriminin düşmesi?Kazana gelen yakıtın ısıl değerinin düşmesi?Kazandaki hava fazlalığının artmasıBahsedilen sebeplerle meydana gelen performans düşüşünün santral üzerindeki ekonomik etkisi tespit edilmiştir. Böylelikle santral işletmecisi ekipman performans kayıplarının ünite gelirlerindeki azaltma potansiyelini değerlendirebilecek, yapılacak bakım ve rehabilitasyon ihtiyaçları ile zamanlarını doğru planlayarak santrallerin daha etkin kullanımı sağlayabilecektir. Sonuç olarak doğru bir bakım ve rehabilitasyon planlaması ile mevcut santrallerin kapasitelerinden daha iyi kullanılması ve elektrik üretim maliyetlerinin düşürülmesi mümkün olacaktır.

Abstract:
Most of the electricity produced in the world and Turkey usually is obtained by lignite fired power plants. EÜAŞ is produced 60,1 % of electricity by means of thermal power plants and 39,9% of electricity by means of hydroelectric plants in 2011. Electricity produced by thermal power plants is supplied from 61,3 % lignite, 34,9 % natural gas, 3,6 % coal and 0,2 % liquid fuels. Because lignite fired power plants have very important place in the production of electricity they come into prominence. Power plant performance is very important in terms of manager. Because operating and electricity production costs are directly related to performance of power plant. The performance of power plants is expressed by thermal efficiency and power production. Although it is easy to obtain these parameters thermodynamically, in the application it is hard to measure required magnitudes in order to calculate these parameters. For example, thermal efficiency is obtained by ratio of produced electricity energy to thermal energy. In the application electricity production is easy to measure but it is not easy to measure thermal energy amount which is obtained by firing coal. Generally, in the standards different methods are determined for each equipment in order to overcome these difficulties. For example, in the calculation of boiler efficiency EN 12952-15 standard is used in this study. Unit power and thermal efficiency are calculated by using obtained boiler efficiency values. When a lignite fired power plant is considered, the most important equipments are boiler, steam turbine, condenser and feed water heaters. Decrease in the performance of these equipments affects total performance of unit in different form and proportion. The reason of performance loss of equipments is aging, fault and leakage of maintenance. In this study, equipment performance loss which effects unit performance is studied.?Heaters are no longer in to be in use because of any fault?Change in the condenser pressure?Turbine contamination?Decrease in the boiler efficiency?Decrease in heating value of fuel supplied to boiler?Increase in excess air coefficient in the boilerEconomical effect of performance decrease on power plant related to these reasons is determined. So power plant manager can evaluate potential of decrease in income of unit of performance losses. This way, the power plant processor will be able to evaluate the unit income reduction potential of the equipment losses, and provide a more effective use of power plants through an accurate planning of due maintenance and rehabilitation requirements and timing. As a result, through an accurate maintenance and rehabilitation planning, a better use of the available power plant capacities and reduction of electricity production costs will be possible.