Süperkritik bir termik santralin enerji ve ekserji analizi

Türkiye'de sanayileşme, nüfus artışı ve teknolojik gelişmeler enerji tüketimini her yıl artırmaktadır. Bu durum, enerji kaynaklarının çeşitlendirilmesini ve üretim kapasitesinin yükseltilmesini gerekli kılmaktadır. Güneş ve rüzgâr gibi yenilenebilir kaynaklar çevresel açıdan avantajlı olmasına karşın kesintili üretim profillerine sahiptir. Bu nedenle, sürekli enerji arzının sağlanmasında doğalgaz ve kömür gibi fosil yakıtlı kaynaklar stratejik önem taşımaktadır. Doğalgazın yüksek maliyeti göz önünde bulundurulduğunda kömür, ekonomik açıdan avantajlıdır. Bu çerçevede, özellikle kömürle çalışan termik santrallerde yapılacak enerji ve ekserji analizleri sistem verimliliğinin ve sistemdeki tersinmezliklerin belirlenmesinde önemli rol almaktadır. Bu kapsamda verimlilik artırıcı projelerin geliştirilmesi sağlanabilmekte ve enerji maliyetleri düşürülerek emisyonlar azaltılmaktadır. Bu tez çalışmasında, 350 MW kapasiteli süperkritik bir termik santralin gerçek zamanlı işletme verileri kullanılarak enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Santraldeki her bir ekipmanın analizleri gerçekleştirilerek enerji kayıpları, enerji verimleri, tersinmezlikleri ve ekserji verimleri bulunmuş ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Analizler sonucunda santralin enerji verimi %43,24, ekserji verimi ise %40,32 bulunmuştur. Enerji analizine göre en yüksek enerji kaybı 124,308 MW ile baca gazında meydana gelmektedir. Hemen arkasından 71,5 MW ile kazan gelmektedir. Ekserji analizinde en yüksek tersinmezlik 403,373 MW ile kazanda gerçekleşmiştir. Bu değer santraldeki toplam ekserji yıkımının %78,45'inin kazanda meydana geldiğini göstermektedir. Bunu, 47,133 MW ile baca gazı kaynaklı tersinmezlik takip etmektedir.

In Türkiye, industrialization, population growth, and technological developments increase energy consumption every year. This situation necessitates the diversification of energy sources and the enhancement of production capacity. Although renewable sources such as solar and wind are advantageous in terms of environmental impact, they have intermittent production profiles. Therefore, fossil fuel sources such as natural gas and coal have strategic importance in ensuring a continuous energy supply. Considering the high cost of natural gas, coal is economically advantageous. In this context, energy and exergy analyses to be conducted particularly in coal-fired thermal power plants play an important role in determining system efficiency and irreversibilities in the system. Within this scope, efficiency improvement projects can be developed, thereby reducing energy costs and lowering emissions. In this thesis study, energy and exergy analyses of a 350 MW capacity supercritical thermal power plant were carried out using real-time operating data. Analyses of each piece of equipment in the plant were performed, and energy losses, energy efficiencies, irreversibilities, and exergy efficiencies were determined and compared. As a result of the analyses, the plant's energy efficiency was found to be 43.24%, and its exergy efficiency was 40.32%. According to the energy analysis, the highest energy loss occurs in the flue gas with 124.308 MW, followed by the boiler with 71.5 MW. In the exergy analysis, the highest irreversibility was found in the boiler with 403.373 MW. This value indicates that 78.45% of the total exergy destruction in the plant occurs in the boiler. This is followed by 47.133 MW of irreversibility caused by the flue gas.