Fuel-oil termik santralleri
Termik Santraller ısı enerjisini elektrik enerjisine çeviren santrallerdir ve doğalgaz, taş kömürü, linyit, fuel oil gibi yakıtlar ile çalışırlar. Elektrik Enerji Üretim A.Ş. 2003 yılı sonu verilerine göre toplam 21637.6 MW olan toplam kurlu gücün 9113.9 MW lık bölümü termik santrallerden oluşmaktadır. Termik santrallerin kurulum maliyetleri düşük olmasına karşın kullanılan yakıtların pahalı olmasından dolayı termik santrallerden enerji üretmek maliyetlidir.
Özellikle doğalgaz, fuel oil gibi yakıtlar dışarıdan alındığı için termik santraller elektrik üretiminde bir bakıma dışa bağımlı olmaya neden oluyor. Aşağıda Türkiye de bulunan kullanımdaki termik santraller kurulu güçleri ve yakıt cinsleriyle verilmiştir.
Türkiyede bulunan 2 Fuel-oil santralinden birisinin Avcılarda olması bizim için, araştırma yapabilmek için büyük bir şanstır diye düşündük ve konuyu bir santraldaki gözlemlerimizi göze alarak anlatmak için Ambarlı Fuel-oil Santralini ziyaret ettik.
Yukarıdaki tablodan da görüldüğü gibi Ambarlı Fuel Oil Santrali toplam 630MW kurulu güce sahiptir. 3 ünitesi 110 MW, 2 ünitesi ise 150 MW güce sahip olup, 5 ünitesiyle toplam 630MW kurulu güce sahiptir. Normal İşletme şartlarında yıllık üretimi 9 kwh, bu üretim için yakıt gereksinimi yaklaşık 1 milyon ton dur. Ama yıllara göre üretim ve dolayısıyla yakıt gereksinimi değişiklik göstermiştir. 4.5x10
ANA BAŞLIKLAR 1-Fuel-oil nedir? 2-Kazan 3-Kondenser 4-Gaz Türbini 5-Buhar Türbini 6-Üretİlen elektrik enerjisi 7-Simulasyon
Fuel-oil termik santralleri benzin, gazyağı ve motorin gibi ham petrolün damıtılmasıyla elde edilen bir yakıtın (fuel-oil) yakılması yoluyla, dolaylı olarak ısı enerjisinimekanik enerjiye dönüştürerek elektrik enerjisi elde edilen bir sistemdir. Fuel-Oil ler vizkozite ve özgül ağırlıklarına göre numaralandırmış olup,bileşimleri ağır hidrokarbonatlar karışımıdır.kimyasal bileşimi karbon ve hidrojendir.az miktarda kükürt ve nitrojen de bulunur.fuel-oillerin özgül ağırlıkları 0,84cm3-1gr/cm3 arasında değişir.
FUEL-OIL IN KARAKTESISTIK TABLOSU
ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ Saf su kazan bölümünde dolaşan çok sıcak buhar haline dönüştürülür. Bu buhar yüksek basınç altında (125 bar) yüksek sıcaklıkta (540 derece) türbinin yüksek basınç bölümüne daha sonra da tekrar kızdırılarak orta ve alçak basınç bölümüne gönderilir.(tekrar kızdırılmasının nedeni türbin çıkışında buhardaki sıcaklık düşüşüdür.)bu devam eden olaylar sonrasında ısı enerjisi mekanik enerjiye döndürülmüş olur.
Bir gazın izometrik genişlemesi sırasında, hacimde meydana gelen artma ile hariçten alınan ısı mekanik enerjiye dönüşür. Ancak bu hacim büyüklüğünü tersinir hale getirmek ve ilk duruma yeniden dönmek istersek, bu gazın sıkıştırılması için genişleme esnasında kazanmış olduğumuz iş kullanılır. Bu işlem ise,genişleme esnasında alınmış olan ısı tekrar dışarıya verilir. Sonunda arta kalan harici iş miktarı 0'dır.
KAZAN Tabii sirkülasyonlu tangential mekanik yakıt püskürtmeli tek buhar domlu, tek kademe tekrar kızdırmalı sahra tipi kazanlardır. Bir atık ısı kazanı, gaz türbini egzost gazlarından aldığı ısı enerjisini suya aktararak buhar üretimi sağlayan bir buhar üretecidir. Termodinamik esas olarak Rankine çevriminin bir parçası olarak çalışır. Atık ısı kazanına; ısı enerjisi transferi by-pass bacasına ait olan K2 damperlerinin tam kapalı olması koşuluyla gaz kanalı ve K1 damperlerinin üzerinden aktarılarak sağlanır.
KONDENSER Kondenserin görevi alçak basınç türbininden egzost olan buharın gizli ısısını borular içersinden geçen deniz suyuna transfer ederek buharın suya dönüşmesini sağlar ve kondenserde rankine çevrimi için gerekli olan vakumu sağlar (?). Ama deniz suyunun ısısıyla konderserdeki boruların ısısı arasında keskin farklar boruların çatlamasında neden olabilir. Bunun için, ilerideki slaytda göreceğimiz kondensat ön ısıtıcısı kullanılır. Deniz suyunu midye ve diğer yabancı maddelerden arıtmak da suyun ısısını yükseltmek için gerekli bir nedendir. Kullanılan borular tunç, bakır ve bronz karışımından hazırlanmış özel borulardır.
Kondenser çift bölmeli, tek geçişli tiptedir. Buhar debisi maksimum 148,37 kg/sn, deniz suyu debisi maksimum 9.684 kg/sn. kapasitelidir. Kondenserin aynası admiralty ve tüpler titanyum grade-1 malzemeden yapılmıştır. Isı transferini sağlayan 19 mm çapında 0,5 mm t kalınlığında 20.524 adet boru 11.025 m² ısı transfer alanı sağlar.
KONDENSERİN İÇ GÖRÜNTÜSÜ
KONDENSAT TAHLİYE POMPASI Kondensat tahliye pompasının görevi; kondense kasasında biriken kondensatı, glend buhar kondenseri 1 ve kondensat ön ısıtıcısından 2geçirerek besleme tankına ulaştırıncaya kadar basınçlandırmaktır. Kondensat tahliye pompası debisi maksimum 183,3 kg/sn., basıncı maksimum 14 bardır. Kondensat tahliye pompası 2 adet olup biri acil yedek olarak bekler. SIMOVERT ekipmanının işletme gerilimi 600 V, işletme gücü ise 485 kw tır. Pompa; SIMOVERT ekipmanında gerilim/frekans parametresinin değişimine bağlı olarak 780-1482 d/d arasında çalışır.
1. Glend buhar kondenderinin görevi; glendlerden inen sızdırmazlık ve tıkaç buharını yoğuşturup ısısını içinden geçen kondensata transfer ederek ısı ekonomisi ve buhar yoğuşum suyunu bir tıkaç üzerinden kondensere aktararak su tasarrufu sağlamaktır. (?) 2. Kondensat ön ısıtıcısının görevi Kondensat ön ısıtıcısının görevi; glend buhar kondenserinden çıkıp besleme tankına gidecek olacak kondensatı atık ısı kazanının soğuk uç (cold end) diye tanımlanan bölgesindeki baca gazının atık ısısından yararlanarak ısıtmak, böylece ısı ekonomisi sağlamaktır.
TÜRBİNLER * GAZ TÜRBİNİNİ *BUHAR TÜRBİNİ Fuel oil santralinde buhar yüksek basınç, orta basınç ve alçak basınç olmak üzere 3 türbinden geçer.
GAZ TÜRBİNİNİ Bir gaz türbini çevreden aldığı iyi filtre edilmiş havayı aksiyal kompresöründe sıkıştırır, basınçlandırır ve yakma, sızdırmazlık, soğutma, tıkaç görevleriyle birlikte hybrid yakıcılarda elde edilen yanma gücüyle birlikte oluşan karışımın taşıdığı yüksek entalpi nedeniyle yüksek bir kinetik enerjiye sahip olur. Yanma sıcaklığı yakıcılar ve yakın çevresinde 1350-1400 ºC civarında iken kompresörden gelen sıkıştırılmış hava ile yanma odası içinde karışım oluşturduktan sonra 1040-1050 ºC civarına düşer. Bu kinetik enerji çıkışta kesit daraltılarak gaz türbini kanatlarına çarpmadan önce yüksek hızlara ulaştırılır.
İlk iki kademe statör ve rotor kanatları yüksek sıcaklıkta çalıştığında dolayı kanat soğutma fonksiyonuna sahiptir. Dört kademede iş yapan akışkan gaz türbinini yaklaşık 535+/-5 ºC de terk eder atık ısı kazanına ulaşır.
BİR GAZ TÜRBİNİNDE ENERJİ DÖNÜŞÜM ZİNCİRİ
BİR GAZ TÜRBİNİNİN YARDIMCILARI Bir gaz türbininin yardımcıları; yolverme ekipmanı, yağ soğutucuları ve soğutma fanları, yağ tankı, ac yağ pompaları, ac kontrol yağ pompası, ac rotor kaldırma yağ pompası ve rotor kaldırma ekipmanı, rotor döndürme ekipmanı, dc yatak yağ pompası, sıvı yakıt servis pompaları, hava kanalları, hava filtre sistemi, (atık ısı kazanı ile ortak) kazan kontrol ve stop damperleri ile by-pass bacası kontrol ve stop damperlerinden oluşur.
BUHAR TÜRBİNİ Bir buhar türbini, atık ısı kazanlarının üretmiş olduğu kinetik enerjiyi taşıyan buharı kullanarak bu kinetik enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren bir enerji üretecidir. Buhar türbininde önce mekanik enerjiye ve aynı mile bağlı generatörde elektrik enerjisine dönüşen buhar kondensere geldiğinde enerjisi çok azalır, burada soğutma olayı ile birlikte buhar fazından çıkarak su fazına dönüşür kondenserden çıkarak önce besleme tankına oradan da atık ısı kazanına gider ve su-buhar çevrimi döngüsünü takip eder.
BUHAR TÜRBİNİNİN YARDIMCILARI Bir buhar türbininin yardımcıları; YB. by-pass stop ve kontrol valfleri, AB. by-pass stop ve kontrol valfleri, yağ tankı, ana yağ pompası, yardımcı yağ pompaları, emniyet yağ pompası, rotor kaldırma yağ pompası ve rotor kaldırma ekipmanı, ikiz yağ filtresi, yağ soğutucuları, rotor döndürme ekipmanı, deniz suyu vakum pompaları, buhar tarafı vakum pompaları, kondensat pompaları, kondensat debi kontrol ekipmanı, resirkülasyon (kondenser seviye kontrol) valfi, glend buhar besleme ve kontrol ekipmanı, glend buhar kondenseri, YB. türbin drenaj sistemi, AB. türbin drenaj sistemi, yardımcı buhar sistemi, Hoval yardımcı kazan, kondensat arıtma sistemi, kondensat katma sistemi, kimyasal dozlama sistemi, hidrolik kontrol ekipmanı, midye filtresi, deniz suyu geliş kanalları, sürgüler ve havuz, soğutma suyu pompaları, sabit elek, tırmık, hareketli elekler, havuz-kondenser arası beton ve metal borulardan oluşur.
BİR ATIK ISI KAZANI VE BUHAR TÜRBİNİNDE ENERJİ DÖNÜŞÜM ZİNCİRİ Buhar türbinleri ara kızdırmalı, 3 kademeli, tek eksenli, çift buhar exzostlu kondensasyon tipi türbinlerdir.
YÜKSEK BASINÇ, ORTA BASINÇ VE ALÇAK BASINÇ TÜRBİNLERİ
SOLDAKİ ORTA BASINÇ SAĞDAKİ YÜKSEK BASIN TÜRBİNİ
ALÇAK BASINÇ TÜRBINI
BUHAR TÜRBINİNİN KONDENSER KISMI
ÜRETİLEN ELEKTRİK ENERJİSİ VE VERIMLİLİK : verim P : santralden.. alınan.. elektriksel.. güç B : yakılan.. fuel oil ' in.. kütlesi Hu : yakılan.. fuel oil.. alt.. ısıl.. değeri P BxHu
-Ambarlı Fuel-Oil Termik santralinde 1 kwh enerji elde etmek için 260 gram fuel-oil yakılması gerekiyor. Bu santralin verimini, değerleri formülde yerine koyarak aşağıdaki gibi elde ederiz. 1kWh 860kcal karakteristik. tablodan Hu 9500 kcal / kg 1kWh 860kcal 0.26kgx9500 kcal / kg 0.26kgx9500 kcal / kg 0.35
T T min max : çevrimdeki. en. düşük. sıcaklık : çevrimdeki. en. yüksek. sıcaklık 1 T T min max
DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ. Farukh Oruczade Ramin Mammadzada *Bulduğumuz bir santral simulasyonunu göstereceğiz.