Termik santrallerde kullanılan kömürün kurutma tekniklerinin araştırılması


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MEHMET MUSTAFA YATARKALKMAZ

Danışman: MUSTAFA BAHADIR ÖZDEMİR

Özet:

Ekonomik ve sosyal kalkınmanın temelini oluşturan enerjinin arz güvenliği her geçen gün önemini artırırken, bu durum ülkeleri, enerji kaynaklarını etkin ve rasyonel bir şekilde kullanmaya itmektedir. Türkiye gibi yerli enerji kaynakları sınırlı olan ülkeler için enerjinin verimli şekilde kullanılması büyük önem arz etmektedir. Türkiye’de yerli enerji kaynaklarının çoğunluğunu düşük ısıl değere ve yüksek nem oranına sahip linyitler oluşturmaktadır. Termik santrallerde kullanılan bu linyitler nem oranı ve ısıl değerleri nedeniyle düşük verimliliklere neden olmaktadır. Bu yüzden de termik santrallerde kömürün kurutulması zorunluluk haline gelmektedir. Çalışma, kömürün ön kurutulması işleminin termik santral üzerine etkilerinin incelendiği teorik bir kısımdan ve teorik analizde kullanılacak kömür numunelerinin kurutma karakteristiklerinin ve özelliklerinin elde edildiği deneysel kısımdan oluşmaktadır. Çalışmanın deneysel kısmında, farklı başlangıç nem içeriğine sahip olan kömür numunelerinin analizleri yapıldıktan sonra kurutma işlemine tabi tutularak numunelerin kurutma eğrileri ve karakteristikleri elde edilmiştir. Daha sonra kurutulmuş kömürlerin analizleri tekrar gerçekleştirildikten sonra deney sonuçları teorik analizde kullanılmıştır. Teorik analiz kısmında baca gazının atık ısı kaynağı olarak kullanıldığı akışkan yataklı kurutucu, pnömatik kurutucu ve döner kurutuculardan oluşan ön kurutma sistemleri tasarlanmıştır. Referans santralde Afşin-Elbistan linyiti kullanıldığında ön kurutma yapılmadan verim %40,7 iken, akışkan yataklı ön kurutma sistemi kullanıldığında santral verimi %45,1’a yükselmektedir. Aynı şartlar altında pnömatik kurutuculu ön kurutma sistemi kullanıldığında verim %44,91’e, döner kurutuculardan oluşan sistemde %44,54’e yükselmektedir. Referans santralde Yatağan linyiti kullanıldığında ön kurutma yapılmadığında verim %41,25 iken, akışkan yataklı sistemde %44,77, pnömatik sistemde %44,66 ve döner kurutuculu sistemde %44,44 olmaktadır. Sistem tasarım sonuçların ekonomik analizleri yapılarak ön kurutma sistemlerinin amortisman süreleri hesaplanmıştır. Ekonomik analizde ön kurutma derecesi arttıkça sistemlerin amortisman sürelerinin kısaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca amortisman süresi linyit türünden ve başlangıç nemlerinden bağımsız olarak en kısa akışkan yataklı kurutuculu sisteme aittir, bunu pnömatik kurutuculu sistem ve döner kurutuculardan oluşan sistem takip etmektedir. Yapılan çalışmanın, ön kurutma sistemleri ile termik santrallerde enerji verimliliğinin iyileştirilmesi ilkelerini sunması açısından benzer alanda çalışma yapmak isteyen tasarımcılara yol göstereceği ve literatürdeki boşluğu dolduracağı sonucuna varılmıştır.