o z 111 ._ z ..ı 111 111 -ı z 22 • 22-24 Eylül 1994 tarihleri arasında gerçekl9tiıilen l~tanbul Uluslararası Doğal Gaz Kullanımı ve Uygulamaları Konleranslnın son gününde gerçeklgtirilen, Sayın Şükrü ELEKDAĞin yön e tti ğ i KO JENERASYO N PANELl'rıi 35. sayımızda yerden devam kaldığımız yayınlamaya ediyoruz. in this article we present you THE COGENERATION PANEL which was done in the lası day of ıhe !stanbu/ !nternational Natura/ Gas Utilization and App/ications Can/erence. Şükrü ELEKDAĞ was ıhe chaırman ol ıhe panel. Contuniation of 35.issue. John MADDOX: Teşekkürler Sayın Başkan. Kojenerasyon, birçok endüstri rarafından yüzyılın başından beri kullanı lan reknolojilerin, enerji ihtiyaçlarının daha etkili ya da ekonomik şekillerde karşılanarak uygulanması kavramıdır, 1978'deki Ulusal Enerji Yasası (Nacional Energy Acc (NED)'nın bu pasajına uyarak, BirleşmişDevlederdeki birçok sisrem mevkiye özel ısı ve güç taleplerine göre gel i şriril mişrir. Sonuçra orraya çıkan tesisler genel olarak "yan liri.in güç üretimi"; "tesisdahili üretim" ve bazı durumlarda da "roplam enerji" sisre'mleri adlarıyla anılıyorlar. Gi.iniimüzde, kojenerasyon terimi çoklukla Birleşmiş Devle der ele k erik kamu hizmec şirkederine, 197 8 Kamu Hizmec Şirke deri Düzenleyici Polirikalar Yasası'nın (Public Ucili,ies Regularnry Policy ACT (PURDA)) öngördüğü koşullarda uygun şekilde güç saran projeleri rnnımlamakca kullanılmakradır. Bununla birlikre güç sarış anlaşmaları, kojenerasyon için önkoşul değillerdir.Ulusal enerji yasasının yukardaki pasajı, daha sonra, Birleşmiş Devlecler'in kojenerasyon poransiyeli kojenerarörlerin kamu hizmer şirkede rine giiç sarmasını sağlayan ek bir mekanizman;n sağlanmasıyla anırılarak, genişlerildi. Endiiscri tesisinin elektrik ve buhar ihtiyacı arrık siscem rasarımında sınırlayıcı olmadığından, bu yasa kullanıcıya kojenerasyon sistemi gelişrirmede daha geniş özgi.irli.iklerveriyor.Şimdi kojenerasyonun önemi devrelerde, güç normalde ısı kazanından geri dönecek olan, si.irecin ısı çıkrısının iyeleşririlmesiyle elde edilir. Alçalcıcı devre örneği olarak egzocermik (ısı veren) süreç reaksiyonlarından çıkan arrık rermal enerjinin iyileşrirmesiyle güç ürerilmesi, sUreç ısırıcı ları ve kalorifer kazanları gösterilebilir. Bu ranıcım öncelikli olarak yükselrici devrelerin uygulamaları üzerine yoğunlaşacak.Genleşmeyen buhar ri.irbün jen:ırarörU kullanan bir resis ile mod• ern kömür yanmalı bir fabrika arasında yakıc kullanışlılığı eckinliği bakımından büyük fark göriilebilir. Güç iirerim devresinin yakıt ihtiyacı kojenerasyon yoluyla %65 azal cılabilir. Bu, enerji kaybındaki azalmanın bir sonucudur.Gaz türbünlü kojenerasyon siscemlerinde de benzer performans kazanç lacı mevcumır. Mesela, 84 MV'lik, 150 psig (10.3 bar) süreç buhacı sağlayan, bir gaz ciirbün jene racörii çıkcı enerjisinde %75 'lik fazlalık sağlar. Görüldüğü gibi kojenerasyon sistemi performansı açık bir şekilde tipik buhar tiirbi.inünden de, yalnız güç Ureren kombine gaz ri.irbi.in devrelerinden de daha iyidir. Sürece buhar rürbi.in devresinden gelen rermal enerjinin azalmasının etkisi çok bi.iyükri.ir. Sürece hiç buhar gelmemesi halinde coplam verimlilik %84 den %35'e diişmekcedir. Tüm rermal enerjinin sürece sokulması halinde ısı iyi leştirmeli gaz rürbünlii kojenerasyon sisremlerinde sonuç veriml iliğinde %70 arrış görül Ur. Tartışma amaçlarımız "Termal açıdan oprimize edilmiş kojenerasyon sistemler, genleşmeyen buhar rürbün jener:ıröri.i kullanarak gelişririlen ler veya soğurma amacıyla minimumdaçalışrırılan genleşme üniteleri" olarak ranım lanır. Ek olarak da buhar tiirbiinii olan veya olmayan minimum genleşmeli gaz tiirbün devreleri de dahil edilmişcir. Şimdi de sUrece girecek net ısı ve güce dönüşebilecek yakıt canımlarını açıklayaca~ım. Farklı kojenerasyon devrelerini değerlendirme ve kıyaslamada iki anahtar kavram vardır: "Sürece girecek net ısı" ve "Güce dönüşebilecek yakıt" Bu kavramlar farkl ı biiyüklükceki kojenerasyon sistemlerini, harca farklı teknolojile ri karşılaşcırmada kullanılan BTU hesapmecodlarıdır. Bu kavramlar aynı zamanda hangi ekonomik model kullanılıyorsa ona girdi olacak veriye de baz oluşnırur. Bu sunuşra bu terimlerin teknik ranımlarındaıı çok, değişik ,eknolojilerin değerlendirilmesindeki kullanışlılıkl arından ve kararlı cemellerde uygulanışlarından bahsedeceğiz.Basitçe, sürece girecek net ısı, devreye dönen mikrardışında sürece, kojenerasyon sistemi rarafında sağlanan her rür enerji formunun net roplamıdır. Dikkate alınan her rür sistemde sabit bir SGNI (sürece girecek ner ısı) sağlamak zorunludur, özell ikle farklı gaz ve buhar rürbi.in konfıgürasyonlarının, sürece farklı koşullar altında enerji gönderdiği durumlarda.Bir yükselcici kojenerasyon sisteminin termal performansını ranımlamakca kullanılan bir başka parametre de giice dönüşcüriilebilecek yakımr (GDY). GDY (Giice Döniişcürülebilecek Yakıc), kojenerasyon sisreminin üreniği net değeri artabilir yakırça bölünen net ısılı sisremin yakıt ihtiyacıyla ilgili kojenerasyon sistemi için gerekli yakıt olarak canımlanabilir. Daha açıkçası GDY; yakıc bölli giiçri.ir. Örneğin ısı oranı yalnız elektrik enerjisi üzeri nde durmak isriyorum. üreren bir resiste, GDY ve net ısı oranı birbiri Güç, alçaltıcı veya yükseltici devrelerle üretilebilir. yerine geçebilen kavramlardır ve genel olarak BTU/ Yiikselcici bicdevrede güç, ulaşan cermal enerjiye göre kWh ya da kj/kWh olarak göscerilir. üretilir. Bunun ripik örnekleri, genleşmeyen buhar Gaz ti.irbi.inü egzozu ve ısı iyileşrirmesi konusuna türbün devreleri (genelde kağıt hamuru ve kağıc gelince çal ışmakta olan gaz ti.irbünlerinin endi.isrrisinde kullanılır), gaz rürbUnü ısı ekonomileri genel olarak egzoz enerjisinin etkili düzenleyicileri ve gaz ti.irbi.in egzozunun sonuçta süreç kullanımına bağlıdır ki bu da yakıt enerjisinin ihtiyaçları için kullanıldığı kombine devrelerdir. %60-70 arası bir miktarıdır. Etkili ısı iyileştirmesi (Birçok kimyasal fabrikaya uygulanmışcır). Alçalcıcı kullanarak egzoz sıcaklığının düşiiciilmesiyle 0 DOĞH GAZ DERGİSİ SAYI 36 sisremin roplam verimliliğinde m eydana g elen azalma ısı rankındaki enerji kaybından yüksektir. Bu enerjinin en genel kullanımı, yanmalı veya yanmasız casarlanmış ısı iyileşrirmeli buhar jeneratörlerindedir. (IIBJ)Bununla birlikcc, gaz clirbün egzoz gazı direk, bir enerji kaynağı olarak yanmalı veya yanmasız sıvı ısıtıcılarında kullanılabileceği gibi gUç ısıtıcılarında önceden ısırılmış ruruşma havası için de kullanılabilinir.Isı iyileştirmeli buhar jeneratörleri konusunda bir gaz clirbünü-IIBJ (Isı İyileşcirmeli Buhar Jeneracörleri) sisreminde sonuçrnki GDY (güce dönüşrüri.ilebilen yakır) rürbünün egzoz gazından iyileşririlen enerjinin bir fonksiyonudur. lyileşcirilen enerji mikcarı armkça IIB]'nin baca sıcaklığı düşer ve GDY daha iyi olur. Bu sebeple gaz cürblin-IIBJ devreleri miimklin olan en düşük besleme suyu sıcaklığını kullanmalıdır. Paslanmayla ilgili kısıtlama lar da göz önüne alınarak ripik sıcaklık 230°F (110 °C) civarında olmalıdır ki mecalin sıcaklığı, yanabilir si.ilfürli.i maddelerin genleşme sıcaklığının alrında kalsın. Bu besleme suyu sıcaklıkları yüksek sıcakl ık lı beslenme suyu kullanımının rercih edildiği buhar tiirbünü devrelerinin ram tersidir. Yanmasız ısı iyileştirmeli buhar jenerarörleri konusuna gelince, yanmasız bir ünire, en basir IİBJ konfigürasyonudur. Tipik olarak, buhar durumları 150 psig (10.3 bar) dan 154 psig 955 °f (l06 bar, 513 °C) a kadar değişiklik gösrerir. Buhar sıcakl ığı genelde egzozunun sıcak l ığının 75 °f (42°C) veya çok daha alt ı ndadır. "F" teknolojiIi gaz ti.irbiinlerinin orcayaçıkmasıyla, egzoz durumları 1000 °f (5 83 °C) a kadar varan siiper ısı r ılmış buhar sıcaklıklarına müsade edecekrir. Yanmasız üniteler enerjinin yaklaşık %95ini iyileşcirecek şekilde ekonomik olarak casarlanabilir. Daha yüksek performanslar da mümkündlir fakat kazanılacak enerjiyi göz önüne alırken ısı geçirgen yiizeyin artacak maliyetini de göz ardı ermemek gerekir. Kombine bir devre için yüksek buhar durumlu yanmasız üniteler tasarlanırken, çok kısımlı basınç i.initelerinde genellikle egzoz ısı iyileşririlmesini artırmak ve sistem performansını iyileştirmek için uygulanır. Bu orra seviye NOx konrrolu enjeksiyonu ve/veya si.ireç aşamasında gerekli olabilir. Doğal gaz kullanı lan uygulamalarda, iiçi.incü bir basınç seviyesi, ti.im sisrem performansını artırabilir. Şimdi de bütünleyici yanmalı ısı iyileşrirmeli buhar jeneratörleri konusunu inceleyelim. Gaz ti.irbUnleri genel olarak içerdeki hava akımındaki oksijenin çok azını ti.ikertikleri için gaz ri.irbiinü egzozundaki oksijen mikcarı, IIBJnin önündeki bütünleyici (destek) yakır yanmasının, yanmasız bir ünireye oranla daha yüksek buhar üretim oranı sağlamasına izin verir. Bi.irünleyici.yanma l ı ünice 1700 °f (927 °C) orralama sıcaklığı geçmeyen bir IlBJ olarak tanımlanır. Ti.irbi.in egzoz gazı zaren önceden ısırılmış hava olduğundan, desrek yanmalı IİBJnin yakıt ti.ikerimi buhar üretiminde aynı arcışı sağlayan güçlü kaynarıcıdan daha diişükri.ir. Tipik olarak yanmasız bir IIBJ üzerinden descek yanmasıyla sağlanan buhar üretiminde %100 verimlilik elde edilecektir, bu aynı zamanda yakır yanmalı siscemin dlişük sıcaklık değeri ile de ilgilidir. Yakıt, aynı buhar miktar arrışını sağlayan doğal gaz yanmalı güçlü ısır ı cıya nazaran % 10 ile %20 arası daha az olacaktır. Yukarda da be l irrildiği gibi, buhar durumu bulunan yanmasız IIBJ genellikle gaz cürbün egzozundan mümkün olan en fazla enerjiyi iyileştirecek şekilde tasarlanır. Bu yanmasız IİBJ ek maliyer getirir fakar giderler bazen devre için art tı rılabilir. Descek-yanmalı IIBJ çalışma saarlerinde 1400-1700 °F (780-927 °C) sınırını aşmayacak şekilde çalışcırılmalıdır. O şekilde uygun bir baca sıcaklığı cek bir basınç seviyesi ünicesiyle elde edilebilir. Bu yanmasız I!BJ ile karşılaşcırıldığında, arrmış olan
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=