Konu: DOĞALGAZ YAKITLI KOMBİNE ÇEVRİM SANTRALLA
(Full epowvering of Steam Tuurbines with Gas Turbines)
Bu sistemde; mevcut santralın buhar türbininin orijinal veya bazı değişikliklerle revize edilmiş buhar parametrelerine cevap verebilecek yeni atık ısı kazanları, buhar kazanları ile değiştirilir ve atık ısı kazanları ile aynı sayıda gaz türbini sisteme ilave edilir. Bu dönüşüm özellikle buhar türbinlerinin hizmet ömrünün kömür yakıtlı kazanlardan daha uzun olması nedeniyle uygulanabilir olmaktadır.
Bu şekilde santral veriminin % 37-38 seviyelerinden yaklaşık % 50 gibi oldukça yüksek bir seviyeye çıkarılmasının yanı sıra; kombine çevrim sistemlerinde takribi 60;40, 65;35 mertebelerinde olan gaz türbini/buhar türbini kapasite oranları dikkate alındığında santral toplam kapasitesi de iki hatta üç kat arttırılmış olmaktadır.
(Adding on Steam Turbines to Gas Turbines)
Basit çevrimde çalışan mevcut gaz türbin üniteleri, atık ısı kazanı ve buhar türbini ilavesiyle kombine çevrim santralına dönüştürülebilir. Bu durumda gaz türbini egzosunun ısısı tümüyle atık ısı kazanında kullanılacağından dolayı mümkün olan en yüksek verim elde edilmiş ve santral kapasitesi de yakıt tüketimi artırılmaksızın en az % 50 oranında yükseltilmiş olacaktır.
Bu tip bir uygulama 1975-1976 yılarında işletmeye alınmış olan İzmir-Aliağa Gaz Türbinlerinde yapılmış ve mazotla çalışan her biri 30 MW'lık dört gaz türbin ünitesine 1980-1983 yıllarında aynı sayıda atık ısı kazanı ve her biri 30 MW'lık iki buhar türbin ünitesi ilave edilerek santral verimi yaklaşık % 28 mertebesinden % 44 mertebesine yükseltilmiştir.
(Fully Fired Combitved Cycle Power Plants)
Bu tip santrallar 1960'lı yıların ortasından 1970'lı yılların sonuna kadar Orta Avrupa'daki elektrik üretim tesislerinde bugünün şartlarına göre daha düşük giriş ve egzost sıcaklıklarına sahip gaz türbinlerinden oluşan ünitelerin verimini yükseltmek amacıyla yaygın olarak uygulanmıştır.
Tam yanmalı kombine çevrimlerde gaz türbini egzostu, cebri çekiş fanları tarafından atmosferden alınan hava ile karışarak, buhar kazanlarında ana yakıtın (genellikle kömür) yakılmasında gereken yanma havasının ön-ısıtmasını sağlar. Bu işlem ile tam bir yanma sağlanmış olmaktadır. Zira gerek atmosferden alınan havadaki, gerekse gaz türbin egzosundaki hemen hemen tüm oksijen ana yakıtın yakılmasında kullanılmakta yalnızca % 3-5 mertebesinde bir oksijen miktarı baca gazı ile atılmaktadır. Böylece NOx konsantrasyonu da daha düşük bir seviyeye çekilmektedir.
Ayrıca herhangi bir konvansiyonel buhar kazan/ türbin ünitesinin gaz türbin üniteler ilavesi (topping) ile tam yanmalı kombine çevrim santralına dönüştürülmesi mümkündür. Bu durumda gaz türbin egzostu ve ilave fanlarla alınan hava kazanlarda kullanılacağından mevcut ünitenin ön ısıtıcılarının ve cebri çekiş fanlarının kaldırılması gerekmektedir.
(Paralel-Powerd Combined Cycle Power Plants)
Paralel güç üniteli kombine çevrim santrallarında buhar türbinleri iki ayrı bağımsız güç kaynağından beslenmektedir.
Genellikle ana kaynak konvansiyonel bir buhar kazanı, ikinci kaynak ise gaz türbinin bağlı bir atık ısı kazanı olmaktadır. Bu manada paralel-güç üniteli kombine çevrim, tam yanmalı çevrim ile ilave yakıtlı çevrimin birleşimi olarak da düşünülebilir.
Bu sistemde gaz türbini egzost gazı, üniteye bağlı atık ısı kazanına verilir, diğer buhar kazanında yakıtın yanmasına destek amaçlı olarak kullanılmaz. Sistemin en büyük avantajı; dizayn, yakıt ve işletme yönünden sağlam esnekliktir. Gaz türbini ve buhar türbini kapasiteleri ile buna bağlı olarak gaz veya likit yakıtların katı yakıtlara oranı serbestçe tayin edilebilmektedir. Bununla birlikte, kömür yakıtlı kazanın baca gazı emisyonlarının kabul edilebilir limitlerin altına çekilebilmesi için arıtma tesislerine de ihtiyaç duyulabilir.
Mevcut buhar türbin üniteleri de iki ayrı yöntemle paralel-güç üniteli kombine çevrim santrallarına dönüştürülebilir. Birinci yöntemde (paralel-repowering), üniteye gaz türbini ve atık ısı kazanı ilave edilerek buradan elde edilen buhar ile mevcut kazandan elde edilen buharın takviye edilmesi neticesinde buhar türbininin tam kapasitede kullanılması sağlanabilir.
Genelde buhar kazanlarının hizmet ömrünün buhar türbinlerinden daha kısa olması nedeniyle zamanla kazanların daha düşük yükte çalışmalarının zorunlu hale gelmesi durumunda bu sistem uygulanabilir olmaktadır.
İkinci yöntemde (boosting) ise, üniteye eklenen gaz türbini ve atık ısı kazanı yalnızca mevcut sistemin kondensat ve/veya besleme suyu ısıtılmasında kullanılır. Böylece hem santral verimi hem de çıkış gücü yükseltilmiş olur.
Yukarıda izah edilen tüm kombine çevrim konfigürasyonlarının en önemli hedeflerinden birisi de verimin yükseltilerek zararlı madde emisyonlarının azaltılmasıdır. Gaz yakıtlı bir kombine çevrim santralında elde edilen verim, aynı yakıtı kullanan tekrar kızdırmalı bir buhar santralından en az % 8 daha yüksek olmaktadır. Ulaşılan yüksek verim sayesinde kombine çevrim santrallarında zararlı madde emisyonu bu tip termik santrallara göre % 15 daha az olmaktadır.
5.1. CO2 Emisyonu
Her ne kadar karbondioksitin, azot oksitler ve kükürdioksitler gibi havayı kirleten bir etkisi olmasa da, sera etkisi yaratması nedeniyle santrallardaki CO2 emisyonunun asgariye indirilmesi bir zorunluluk olmaktadır. Elektrik santrallarında net verimin yükseltilmesi yani yakıttaki kimyasal enerjinin en yüksek oranda elektrik enerjisine dönüştürülmesi CO2 miktarının azaltılmasındaki en etkin yöntemdir.
Kömür yakan termik santrallarda doğalgaz kullanan kombine çevrim santrallarına oranla yaklaşık iki kat daha fazla CO2 emisyonu olurken, bu değer % 44 verimli modern bir buhar santralında 800 gr/Wh olmaktadır.
Gaz türbini egzostunda azot oksitler iki şekilde meydana gelmektedir.
Bazı NOx bileşimleri, yakıtta bulunan organik azot bileşimlerinin oksidasyonu neticesinde (yakıttaki NOx) oluşurken, diğer NOx bileşimleri de yanma havasındaki azot ve oksijenin yakıcı alevindeki yüksek sıcaklık nedeniyle reaksiyona girmeleri neticesinde (termik NOx) ortaya çıkarlar.
Doğalgazdaki azot bileşimleri normalde çok az olduğu için yakıttaki NOx oluşumu ihmal edilecek miktardadır. Termik NOx oluşumu ise yakıcı alevindeki sıcaklığın yükselmesine bağlı olup, ancak alevin yüksek-sıcaklık bölgesinin azaltılması ile düşürülebilir. Alev sıcaklığı genelde su veya azot gibi katkıların yakıta ilavesiyle düşürülebildiği gibi direkt olarak aleve püskürtülmeleriyle de azaltılabilir. Ayrıca, aleve buhar veya suyun püskürtüldüğü "ıslak metod" ile de oldukça tatmin edici sonuçlar alınmaktadır.
Ambarlı Kombine Çevrim Santralında ise kullanılan özel yakıcılar (Hybrid Burners) sayesinde NOx emisyonu 30 ppm (% 15 Ox'de) civarında tutulabilmektedir. Premix yanma olarak adlandırılan bu yöntemde, yanmadan önce yakıt büyük miktarda hava ile karıştırılmakta ve böylece alev sıcaklığı 1400°C'in altına indirilmektedir. Bu yöntem ile termik NOx emisyon değeri, hava kirliliği kontrol yönetmeliklerindeki limitlerin çok altında bir seviyeye çekilmektedir.
Bursa Kombine Çevrim Santralı için garanti edilen NOx emisyonu ise 25 ppm (50 mg/m1) olacaktır.
Ambarlı Kombine Çevrim Santralında da mevcut olan özel tip brülörler ile elde edilen % 99,99'luk bir yakma verimi neticesinde yanmamış hidrokarbon emisyonu en az seviyeye indirilebilmekte, CO emisyonu ise hemen hemen hiç olmamaktadır. Doğalgaz yakılması durumunda, % 40 yükün üzerinde egzost gazındaki yanmamış hidrokarbon konsantrasyonu yalnızca 4 ppm (%15 C2’de ) civarında olmaktadır. Ambarlı Kombine Çevrim Santralında yapılan ölçümlerde CO emisyonunu da 2 ppm'in altında olduğu görülmüştür.
5.4. SO2 Emisyonu
Doğalgazda ve distile yakıtlarda genellikle kükürt bulunmadığı için SO2 emisyonu da olmamaktadır.
5.5. Partikül Emisyonları
Doğalgaz kül ihtiva etmediği için kombine çevrim santrallarında herhangi bir partikül emisyonu da söz konusu değildir.
Distile yakıtlarda ise kül oranı yalnızca % 0.01 mertebesinde olduğundan ayrıca herhangi bir filtrasyona gerek duyulmamaktadır. Fuel-oil yakıtlı kombine çevrim santrallarındaki uçucu kül miktarı ise 0,02 g/kWh mertebesinde olmaktadır.
Günümüzde tüm dünyada çevreye karşı duyarlılık büyük ölçüde artmış ve bir çok ülkede zararlı madde emisyonlarına karşı oldukça sıkı regülasyonlar uygulamaya konulmuştur. Bu nedenle artık elektrik enerjisi üretiminde de çevresel hususları dikkate alan ve en düşük zararlı madde emisyonunu sağlayabilecek yüksek verimli santralların tesisi hedeflenmektedir.
Yukarıda özet bir anlatımla çeşitli uygulama yöntem ve alanları belirtilen doğalgaza dayalı kombine çevrim santralları bu anlamda gerek ekonomik oluşları, gerekse yüksek verimleri ve düşük zararlı madde emisyonları ile çevreyi en az kirleten enerji üretim sistemleri olarak günümüzde çok yaygın olarak tesis edilmektedir.
1. Power Engineering International-March/April 1995
2. McGraw-HilI's Electric Power International-Third Quarter, 1994.
3. Joyce, J.S., "How Gas Turbines Can Improve the Operating Economy and Environment Compatibility of New and Old Steam Generating Stations", Siemens Power Journal, December 1992.
4. Haupt, G. and Joyce, J.S., "GUD Combined-Cycle Technology for Extremely Clean Power Generation", Siemens Power Journal 4-93.
5. Özgürel, B., Egeli, M.S., Gökgöz, F. : "Turkish Experience in Combined Cycle Technology". World Bank-Maghreb Energy Seminar Paper, Marrakech-Haziran 1992.
6. Özgürel, B., Egeli, M.S. : " En Yüksek Verim, En Az Çevresel Etki : Kombine Çevrim Santralları", 21. Yüzyılda Bütün Yönleriyle Enerji Sempozyumu Bildirisi, İstanbul, Nisan-1994.
7. Özgürel, B., Egeli, M.S. : "Kombine Çevrim Yüksek Verim, 6. Enerji Kongresi Bildirisi, İzmir-1994.
8. Özgürel, B., "Radip Development in Gas Fred Power-The Turkish Experience", Gas Povver Conference Paper, London-1992.
9. Egeli, M.S. : "Kombine Çevrim Santralları ve Enerji Üretimindeki Verimlilikleri", Enerji Tasarrufu ve Enerji Verimliliği Uluslararası Sempozyumu Bildirisi, Ankara, Kasım-1992.
Cevap Yaz
Cevap yazabilmeniz için Giriş yapmanız gerekiyor.
Benzer Konular
10 Aralık 2012
02 Şubat 2007
07 Mart 2012
Uzm trojan47
21 Şubat 2017
10 Haziran 2010
05 Kasım 2008
19 Nisan 2018
03 Ocak 2008
24 Mayıs 2008
13 Eylül 2007