KOJENERASYON. Prof. Dr. İlhan Tekin Öztürk. Kocaeli Üniversitesi

Transkript

1 KOJENERASYON Prof. Dr. İlhan Tekin Öztürk Kocaeli Üniversitesi

2 Kojenerasyon nedir? Aynı anda elektrik ve ısı tüketimine ihtiyaç duyulan bir tesiste, ısı ve elektriğin ayrı ayrı santrallerde üretilerek tüketilmesi yerine tek bir santralde aynı anda elektrik ve ısı üretiminin verimli bir şekilde üretilip tüketime sunulmasına kojenerasyon denir.

3 Klasik elektrik üretme santrallerindeki durum Q b 100% 10% L L -Kazan kayıpları Q a -Atık ısı Q b -Yakıtla beslenen enerji W -Üretilen elektrik enerjisi 45% Q a 45% W Sankey diyagramı yardımı ile sadece güç üretimi çevrimi veriminin açıklanması

4 Yakıtla Giren Enerj i Toplam 159 Birim Isıl Güç Üretimi İçin y akıtla giren enerji 59 Birim 12 Birim Kay ıp Eletriksel Güç Üretimi İçin y akıtla giren enerji 100 Birim Tesise y akıtla giren toplam enerji 100 Birim Konvansiyonel Elektrik Üretimi ile Kojenerasyon Sisteminin Karşılaştırılması KONVANSİYONEL TESİSi Enerji Girişi=159 birim KOJENERASYON TESİSİ Enerji Girişi=100 birim 38 Birim Elektrik Güç 33 Birim 62 Birim Kay ıp İlav e Kazan h ısıl =% Birim Isıl Güç 66 Birim Toplam Kay ıp Yakıt Olarak Doğal Gaz Kullanılması Durumunda Toplam Verim = 93/159 = % 58.5 Toplam Verim = 88/100 = % 88

5 Kojenerasyonun Avantajları Eğer kombine ısı - güç merkezi (santrali) yani kojenerasyon kurulursa verim daha da yüksek olur ve oluşan avantaj % 40 lara kadar (sadece güç üretimine göre) ulaşılabilir.

6 Kojenerasyon Sistemleri Karşı basınçlı buhar türbinli kojenerasyon 65 bar, 400 C o KAZAN T o 13 bar 299 C 170 o C o 80 C o 120 C Besi suyu dönüşü Kazana

7 Kojenerasyon Sistemleri Ara buhar almalı buhar türbinli kojenerasyon P 1 KAZAN YBT ABT ~ m 1 m 2 P 3 P 2 m m o C 80 o P C 4 ARA BUHARLI

8 Kojenerasyon Sistemleri Buhar türbinli kojenerasyon sisteminin sankey diyagramı Q b Q b 100% 100% 15% L 15% L Q % % Q a Q 55% 30-40% W a-ara buharlı 30% W b-karşı basınçlı L -Kazan kayıpları Q -Isıtmada kullanılan ısı Q -Atık ısı a W -Mekanik enerji Q -Yakıtla beslenen enerji b

9 Gaz Türbinli Kojenerasyon Sistemleri Hava Baca Yakacak Yanma odası GT Kompresör K 80 o C 170 o C Şebeke Ekzost

10 Gaz Türbinli Kombine Kojenerasyon Hava Baca Yakacak Yanma odası GT Kompresör K T A Ekzost 80 o C Şebeke 170 o C

11 Gaz veya Dizel Motorlu Kojenerasyon Egzost (atmosfere) o 150 C min o C o C C o 8 Isıtma devresi 90 o C 1-Dizel grubu 2-İlave ısıtıcı 3-Ek yakıt brülörü 4-Isı değiştirgeci 5-Isıtma için kullanım 6-Karıştırma vanası 7-Basınçlandırıcı 8-Sıcaklık ayarlayıcısı

12 Kojenerasyon sistemlerinin Karşılaştırılması Enerjiden Elektrik Santral Santral yararlanma oranı ısı ömrü oranı ( ) yıl Diesel Gaz Türbini Buhar Türbini

13 Üçlü Üretim ve İkili Üretim Aynı anda ısıtma, soğutma ve elektrik enerjisi ihtiyacı bir santralde karşılanabiliyorsa buna üçlü üretim diyebiliyoruz. Kış sezonu ısıtma, yaz sezonu absorbsiyonlu soğutma ve yaz kış elektrik üretimi söz konusuysa buda kojenerasyon olarak tanımlanmalı.

14 Örnek Bir endüstriyel tesiste 300 MW ısı enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır.bu tesiste bu ısıl gücü karşılamak üzere kurulan bir ısı santralinde yakıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda ve yılda maksimum kapasitede 7000 saat çalışıldığı esas alınırsa ve santralde ısı üretme verimi yıllık ortalama % 90 alınırsa tüketilen yıllık yakıt miktarını elde ediniz.

15 Örnek (devam) Bu enerji merkezi için bir buhar türbinli kojenerasyon sistemi düşünülmesi durumunda; santralde türbine gönderilen buharın entalpisi 3433 (kj/kg), türbinden çıkan buharın entalpisi (kj/kg), ve tesisin ısıl gücünü karşılamak için kullanılan kondenserden yoğuşarak çıkan suyun entalpisi (kj/kg) olduğuna göre, türbinin mekanik ve elektrik verimleri sırasıyla 0.95 ve 0.96 olduğuna göre, bu türbinden elde edilen elektrik enerjisini hesaplayınız. Yine kazan verimini % 90 alarak kojenerasyon tesisinde yılda tüketilen yakıt miktarını elde ediniz

16 Örnek (devam) Kojenerasyon tesisinde üretilen elektrik enerjisinin sadece elektrik üretilen bir santralde % 45 yıllık ortalama verimde üretildiği varsayıldığına göre tüketilen yıllık yakıt miktarını elde ediniz. Isı ve elektriğin ayrı ayrı üretilmesi durumu ve kojenerasyon durumunda tüketilen yakıtları karşılaştırarak sonucu irdeleyiniz.

17 Gaz türbinli kojen tesislerinde verim iyileştirme yöntemleri Çevrime beslenen havanın soğutulması ya su püskürterek (evaporatif soğutma) veya atık ısılarla absorbsiyonlu soğutma yapmak Çevrim uygunsa ara soğutmalı sıkıştırma yapmak Yakıt ve yanma odasına kompresörden sonra gönderilen havanın ısıtılması Çevrime kademeli ısıtma uygulamak Çevrime uygun sıkıştırma oranı belirlemek