Kritik-üstü tip bir buharlı güç santralinin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analyses of a supercritical power plant
Yazar: HÜSEYİN ERHAN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. MURAT AYDIN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Buhar kazanı = Steam boiler ; Buhar türbini = Steam turbine ; Ekserji = Exergy ; Ekserji analizi = Exergy analysis ; Elektrik üretimi = Electricity generation ; Enerji = Energy ; Enerji analizi = Energy analysis ; Termodinamik analiz = Thermodynamic analysis ; Termodinamik çevrim = Thermodynamic cycle

Özet:
Isıl sistemlerin değerlendirilmesinde, geleneksel olarak Termodinamiğin Birinci Yasası`na dayandırılarak yapılan enerji dengeleri kullanılmaktadır. Fakat, enerji dengesi sonucunda elde edilen performans kriterleri enerjinin niceliği ile ilgilenmekte olup, enerji niteliğine ilişkin sınırlı bilgiler vermektedir. Bu sebeple, ısıl sistemlerin değerlendirilmesinde enerji analizleri ile birlikte Termodinamiğin İkinci Yasası'na dayandırılan ekserji analizleri de kullanılmaktadır.Yapılan tez çalışmasında, süperkritik koşullarda çalışan kazan, buhar türbini ve diğer ekipmanlar hakkında bilgiler verilerek süperkritik teknolojisi tanıtılmış ve İskenderun'da bulunan kömür yakıtlı, süperkritik buhar koşullarda çalışan Atlas İskenderun Termik Santrali'nin nominal tasarım verilerine göre enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır.Termik santrallerde enerji ve ekserji analizinde kullanılan termodinamik ifadeler ve IAPWS-IF97 formülasyonu kullanılarak her bir noktanın enerji ve ekserji analizleri hesaplanmış ve her bir üniteye denge denklemleri uygulanarak, enerji ve ekserji tüketimleri, tersinmezlikler ve enerji-ekserji verimleri bulunmuştur. Ayrıca, çevre sıcaklığının arttırılması ile enerji ve ekserji verimlerinin değişimleri ve farklı özelliklerdeki kömürler için santral ekserji verimleri elde edilerek sunulmuştur.Santrale uygulanan enerji ve ekserji analizi sonucunda, kömürün üst ısıl değerine göre ve normal işletme koşulları için santralin enerji verimi 42,11% ve ekserji verimi 40,83% olarak hesaplanmıştır. En büyük enerji kaybının yoğuşturucuda, en büyük ekserji kaybının da kazanda meydana geldiği tespit edilmiştir. Sıcaklığın artması ile enerji ve ekserji veriminin azaldığı, sıcaklıktaki her 1°C'lik artışın santral enerji veriminde 0,13% ve ekserji veriminde 0,12% verim düşüşüne yol açtığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, efficiency increasing methods in Rankine steam cycle has been investigated, main equipments of supercritical power plant such as boiler, steam turbine and other auxiliary systems were introduced and energy and exergy analyses were applied to a supercritical ?Atlas İskenderun Power Plant? based on rated operation conditions. The energy and exergy flow rates of each defined point in the power plant?s process flow chart were determined with using IAPWS-IF97 formulation and thermodynamic equations which are also described in this thesis. For each unit of thermal cycle, balance equations were performed with obtaining energy and exergy consumptions, irreversibilities and energy-exergy efficiencies.As a result of energy and exergy analyses, HHV based energy and exergy efficiency of the power plant in rated operation conditions were found, respectively, 42,11% and 40,83%. It was found that, most of the energy loss occurs in the condenser with 659,16 MWth and most of the exergy loss occurs in the boiler with 761,097 MWth.It has been achieved that the exergy efficiency of the power plant is decreased when the reference ambient temperature increased. It was found that a 1°C increase of the reference ambient temperature caused 0,13% decrease in energy efficiency and 0,12% of exergy efficiency the of power plant.