Analysis of efficiency improvements for a coal-fired power plant by numerical investigation of the mill duct system and a geothermal power plant by evaluation of alternative evaporative cooling methods
Kömür yakıtlı bir termik santralde değirmen kanalsisteminin sayısal incelemesi ve jeotermal bir santralde alternatif evaporatif soğutma yöntemlerinin değerlendirilmesi ile verimlilik artışlarının analizi
- Tez No: 627322
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ BAHADIR OLCAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Dünyadaki yaklaşık 62.000'den fazla enerji santrali, insanların elektrik ihtiyaçlarını karşılamak için işletilmektedir. Kömür santralleri elektrik üretiminde en yaygın santraller arasındadır. Buna karşılık, jeotermal santraller yenilenebilir enerji kaynakları açısından en güvenilir santraller olarak kabul edilebilir. Bu santraller tasarım değerlerine göre çalıştırılması planlandığından, gerçek zamanlı elektrik üretimi tasarlanan üretim değerlerinden farklılıklar gösterebilir. Bu çalışmada, hem Manisa, Türkiye'deki bir kömür termik santrali (TS) hem de Aydın, Türkiye'deki bir jeotermal santrali verim kayıplarının belirlenmesi ve verimlilik iyileştirmeleri konusunda önerilerde bulunmak amacıyla araştırılmıştır. İlk olarak, Soma B TS'deki değirmen kanalı sistemindeki kömür/hava akışı, kömür parçacıklarının ve gaz karışımının akış davranışını karakterize etmek için sayısal olarak modellenmiştir. Değirmen kanalı sisteminde daha iyi bir karışım sağlaması için ND01 ve ND-02 adlı iki yeni tasarım önerildi. Kanal sisteminde özellikle ND-01 tasarımı uygulandığında, 230 µm'den daha büyük partikül boyutları için daha homojen partikül dağılımının elde edildiği anlaşıldı. İkincisi, hava soğutmalı iki kademeli binary tip organik Rankine çevrimine sahip 21 MW'lık bir jeotermal santralin termodinamik performansı, tasarım ve işletim verilerine göre sayısal olarak araştırıldı. Sonuçlar, ortam sıcaklığı 5 °C'den 35 °C'ye yükseldiğinde, santralin elektrik üretiminin nominal yükte 6.8 MW azaldığını, enerji verimliliğinin yüzde 13.5'ten yüzde 9.98'e düştüğünü ve ekserji verimliliğinin yüzde 54.65'ten yüzde 38.67'ye azaldığını göstermektedir. Ayrıca, geri ödeme süresi, iç getiri oranı ve net bugünkü değer yöntemleri göz önünde bulundurularak santral için en karlı ve ekonomik olan soğutma yöntemini belirlemek amacıyla bu üç ayrı evaporatif soğutma sistemi yatırımı için termoekonomik analiz yapılmıştır. Doğrudan sprey, ıslak ortam ve ekomesh yöntemlerinin geri ödeme süreleri sırasıyla 8.4, 11.2 ve 14.0 yıl olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, IRR ve NPV sonuçlarına dayanarak doğrudan sprey sistemi, alternatifler arasında en avantajlı yatırım seçeneği olduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
Nearly over 62,000 power plants in the world are operating to produce people's electricity needs. Coal-fired power plants are being among the most common plants in electricity production. In contrast, geothermal plants can be considered to be the most reliable ones from the renewable energy sources aspect. As these power plants are planned to be operated based on their design data, their real-time electricity production can show variation from the designed values. In the present study, both a coal-fired thermal power plant (TPP) in Manisa, Turkey, and a geothermal plant in Aydın, Turkey, were investigated to identify efficiency losses and provide recommendations on efficiency improvements for these plants. Firstly, coal/air flow in the mill duct system in the Soma B TPP was numerically modeled to characterize the flow behavior of the coal particles and gas mixture. The two new design alternatives of the mill duct system, named ND-01 and ND02, were proposed to provide a better mixing at the duct system. It was realized that more homogenous particle disturbance was obtained in the mill duct system, especially for the particle sizes larger than 230 µm when ND-01 design is placed into the duct system. Secondly, the thermodynamical performance of a 21 MW geothermal plant with an aircooled two-level binary type organic Rankine cycle was numerically investigated based on its design and operating data. The study results show that when the ambient temperature rises from 5°C to 35°C, the power generation of the plant has a decrease of 6.8 MW at nominal load, energy efficiency has decreased from 13.5 percent to 9.98 percent and exergy efficiency is reduced from 54.65 percent to 38.67 percent. Furthermore, thermoeconomic analysis was carried out to determine the most profitable and economical evaporative cooling system for the plant by considering the payback period, internal rate of return (IRR), and net present value (NPV) methods. The payback periods of direct spray, wetted media, and ecomesh methods are calculated to be 8.4, 11.2, and 14.0 years, respectively. Besides, the direct spray system appears to be the most advantageous investment alternative among the others based on IRR and NPV results.
Benzer Tezler
- Bir termik santralin termodinamik analizi ve iyileştirilmesi
Thermodynamic analysis and improvement of a thermal power plant
SERAP GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KEMAL YAKUT
- Ülkemiz yerli enerji kaynaklarının yeni teknolojilerle değerlendirilmesi sonucunda oluşacak sera gazı azaltım potansiyelinin belirlenmesi ve maliyet analizleri
Determination of greenhouse gas mitigation potential resulting from the utilization of our country's domestic energy resources with new technologies and cost analysis
ECE GİZEM ÇAKMAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN
- Termik santrallerde kullanılan kömürün kurutma tekniklerinin araştırılması
The investigation of coal drying techniques used in thermal power plants
MEHMET MUSTAFA YATARKALKMAZ
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAHADIR ÖZDEMİR
- Hamitabat kombine çevrim santralinin enerji-ekserji analizi ve iyileştirme önerileri
Energy-exergy analysis of the Hamitabat combined cycle power plant and suggestions for improvement
GÖKSEL TOPAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiBursa Teknik ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYFUN TANBAY
- Kombine çevrimli bir güç santralinin termodinamik performans analizi
Thermodynamic performance analysis of a combined cycle thermal power plant
PERİHAN AYIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELÇUK MERT