Kömürle çalışan bir termik santralin eksergoekonomik analizi ve uygulaması

Abstract

Enerjiye duyulan ihtiyaç teknolojinin gelişmesiyle artması ve üretilen enerjinin talebi karşılayamaması üzerine enerji santrallerinde verimlilik arttırılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Çevre faktörleri dikkate alındığında enerji üretim sisteminde çalışan makinelerin, sistemlerin verimi göz önüne alınarak yakıttan elde edilebilecek maksimum enerji bellidir. Bu sınırlar dahilinde yapılan analiz de ekserji analizidir. Bu analize ekonomi dahil edildiğinde eksergoekonomik analiz olmaktadır. Hesaplamalar, akış noktalarındaki sıcaklık, basınç değerleri kullanılarak bunlara ait entalpi ve entropi değerlerinin bulunması ile başlamıştır. Elde edilen bu değerler ve yakıt, yakma havası, baca gazı enerji değerleri kullanılarak ekipmanların enerji kayıpları elde edilmiştir. Bunun ardından akımlarla baca gazı, yakma havası, yakıtın fiziksel, kimyasal ekserjileri hesaplanarak burada elde edilen bilgiler, ekipmanların ekserji kayıplarının hesaplanmasında kullanılmıştır. Ekserji kayıpları değerlendirilerek en büyük kaybın hangi ekipmanda gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ekonomik analiz sırasında ilk olarak ekipmanlar ve santralin ilk yatırım maliyetiyle bakım, işletme masrafları gibi harcamalar dikkate alınmıştır. Bu maliyetlerin bazıları bir defaya mahsus oluşurken bazıları senelik olarak oluşabilmektedir. Farklı sıklıkta oluşan maliyetler seviyelendirilerek, bu maliyetlerin saatlik karşılıklarına ulaşılmıştır. Eksergoekonomik analiz için ihtiyaç duyulan diğer değerler sırasıyla yakıt, baca gazı ve yakma havası birim ekserji maliyetleridir. Yakma havasının maliyeti sıfır alınırken yakıt ve baca gazı maliyetleri hesaplanmıştır. Bu aşamaya kadar hesaplanan değerler kullanılarak akımların birim ekserji maliyeti hesaplamalarına geçilmiştir. Akımların birim ekserji maliyetlerine kazan maliyet denge denklemleriyle ulaşılmıştır. Kazan maliyet denge denklemlerinden elde edilen akımların birim ekserji maliyetleri, sistemde dolaşan buhar ve su aynı hattın ürünü olması nedeniyle bütün ekipmanlar için aynı olmuştur. Akımların birim ekserji maliyetleri hesaplanmasının ardından ekipmanlar için ayrı ayrı kayıp ekserji maliyetleri hesaplanmıştır. Eksergoekonomik analizin tamamlanması sonucunda en büyük ekserji kaybının ve en büyük kayıp ekserji maliyetinin hangi ekipmanlarda olduğu tespit edilerek bu ekipmanlar ile ilgili akımlarda farklı sıcaklık ve basınç değerleri denenerek ekserji kaybı ve maliyette oluşan değişim gözlemlenmiştir. Yukarıda bahsedilen hesaplamalar Engineering Equation Solver programı kullanılarak yapılmıştır.