Termal Güç Santralinde Ekonomayıcı | Ekonomayıcı
Dünya genelinde elektrik talebinin önemli ölçüde artması, güç santralinin büyüklüğünü artırmıştır. Kömür yakıtlı termal güç santralindeki elektrik üretme süreci, tüm dünyada toplu güç üretimi için en yaygın ve geleneksel yöntemlerden biridir, çünkü bu süreç, küresel olarak 7 milyarın üzerinde nüfusun enerji ihtiyacını büyük ölçüde karşılamaktadır.
Büyüyen boyut, yakıt ihtiyacının artmasına neden olur. Ancak hepimizin bildiği gibi, yeryüzünün kabuğundaki kömür miktarı ebedi olacak şekilde sürmeyecek. Bu nedenle, güç üretme süreci geçen her gün daha da pahalı hale geliyor.
İkinci olarak, tüm büyük termal güç santralleri, yüzlerce karmaşık ve sofistike aletlere sahiptir ve her biri belirli bir miktarda güç kaybına sahiptir. Böylece sonucunda, santral kapasitesine bağlı olarak, santralin verimliliği sadece %20 ile %26 arasında sınırlıdır.
Yukarıda bahsedilen iki kısıtlama, güç üretim sürecinin tasarruf edilmesi konusunda acil bir ihtiyaç olduğunu vurgulamaktadır ve bir tasarruf cihazı tam olarak bunu yapmaya yardımcı olan bir alettir. Bu nedenle, herkesin tasarruf sürecini daha detaylı incelemesi faydalı olacaktır.
Tasarruf Cihazı Nedir?
Bir tasarruf cihazı, bir ısıtıcı sıvıyı önceden ısıtarak enerji tüketimini azaltan bir ısıtma cihazıdır. Bir buhar kazanında, buharlanma ürünü olan kül gazlarından kalıcı ısıyı alıp, buharlanma suyunu önceden ısıtma amacıyla kullanılan bir ısıtma cihazıdır. Kül gazları, çoğunlukla azot, karbondioksit, su buharı, karbon monoksit vb. içeren yanma atık gazlardır.
Bu nedenle, termal güç santrallerindeki tasarruf cihazı, adından da anlaşılacağı gibi, elektrik üretme sürecini tasarruf etmek için kullanılır. Geri kazanılan ısı, nihayetinde süper ısıtılmış buhar haline getirilecek kazan besleme suyunu önceden ısıtmak için kullanılır. Böylece, yakıt tüketiminden tasarruf sağlayarak ve sürecin büyük ölçüde tasarruf edilmesi sağlanır, çünkü esasen atık ısıyı topluyor ve gereken yere uyguluyoruz. Günümüzde ise, buna ek olarak, pulversize kömür yakıtlı kazanlarda mecburi olan hava ön ısıtıcıları kullanılarak, atık kül gazlarındaki ısı ekonomik olarak geri kazanılabilir.
Tasarruf Cihazının Çalışma Prensibi
Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi, buhar kazanı fırından çıkan kül gazları çok fazla ısı taşımaktadır. Termal güç santralindeki tasarruf cihazının işlevi, şömineye çıkana kadar kül gazları tarafından taşınan ısıdan bir kısmını geri kazanmak ve buhar kazanına besleme suyunu ısıtmak için kullanmaktır. Basitçe, sıcak kül gazları kabuk tarafında, su boru tarafında ve uzatılmış ısıtma yüzeyi (örneğin, Fin veya Gills) olan bir ısıtma cihazıdır.
Termal elektrik santralindeki ekonomizörler, baca gazının hacmi ve sıcaklığı, şimşir boyunca geçen maksimum basınç düşüşü, kazanda kullanılan yakıt türü ve ne kadar enerjinin geri kazanılması gerektiği gibi faktörlere göre boyutlandırılmalıdır.
Buhar kazanında su kaynatıldığında, üretilen buhar daha sonra süper ısıtılır ve ardından türbinlere iletilir. Sonra türbin kanatlarından çıkan bitmiş buhar, türbindeki buhar soğutucusu üzerinden geçirilir, burada buhar kondense edilir ve bu kondense edilmiş su önce besleme su ısıtıcısında, ardından tekrar kazana beslenmeden önce ısıtılır.
Bu, baca gazlarının kazandan çıkışından şimşire girişine kadar olan yoluna yerleştirilir. Burada, iki başlık arasında birçok küçük çaplı ince duvarlı tüp yerleştirilir. Baca gazları genellikle karşı akım olarak tüplerin dışına aktarılır.
Ekonomizör, Evaporatör ve Süper Isıtıcıdaki Isı Transfer Süreci
Buhar jeneratöründeki suya olan ısı transferi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 3 farklı rejimde gerçekleşir. Su, ilk önce ekonomizörda belirli bir basınçta sıvı fazda durum 4'ten durum 5'e (aşağıdaki diyagrama bakınız) sensibel olarak ısıtılır ve doyurulmuş sıvı haline gelir.
Daha sonra bu doyurulmuş sıvı, evaporatöre gönderilir, burada bu sıvı belirli bir basınç altında faza geçiş yaparak latent buharlaşma ısısını emerek durum 5'ten durum 6'ya kaynatılır.
Şimdi bu durum 6'da bulunan doyurulmuş buhar, süper ısıtıcıda daha da ısıtılır ve durum 1'e, yani gaz veya buhar formuna getirilir. Birim kütleye düşen akışkan için, 3 tip ısı alıcıdaki ısı transfer denklemi şu şekildedir,
QEkonomizör = h5 – h4
QEvaporatör = h6 – h5
QSüper Isıtıcı = h1 – h6
Bu 3 ana ısı alıcı bileşeni arasında, sadece ekonomizör sıfır yakıt tüketimiyle çalışır ve bu nedenle termal elektrik santrallerinde en önemli ve ekonomik ekipmanlardan biridir.
Ekonominin Türleri
CI Gilled Tube Ekonomizör
Dikiz tüp ekonomizörler, kalıplı dökme demir pençeler kullanılarak üretilen dökme demirden yapılmıştır ve aşağıdaki özelliklere sahiptir,
Tüplerle pençeler arasındaki uygun temas sayesinde yüksek optimum verimlilik.
Yanılan yakıtın kalitesi nedeniyle zehirli bacası gazı üretilen tesislerde yaygın olarak kullanılır.
Yuvarlak Pençeli Tüp Ekonomizör
Bu, kare ve yuvarlak pençelerle imal edilen hafif çelikten yapılmış, karbon çelikten kesintisiz tüplere kaynaklanmıştır ve aşağıdaki özelliği vardır,
Optimum verimlilik için tüpler ve pençeler arasındaki uygun temas sağlanması.
Sarmallı Tüp Tipi Ekonomizör
Bunlar genellikle termal enerji santralleri ve büyük işleme birimlerinde kullanılır. Bu sarmallı tüp tipi ekonomizörler, karbon çelikten kesintisiz tüpler kullanılarak imal edilmiştir ve aşağıdaki özellikleri içerir,
Gazlardan ısıyı almakta çok etkilidir.
Çok az alana sahiptir.
Yatay Pençeli Tüp Ekonomizör
Bu, karbon çelikten kesintisiz tüpler ile yatay pençeler arasında kaynakla tam bir ekonomizör montajı oluşturularak ısı transferi için yapılmıştır ve aşağıdaki özellikleri içerir,
Mükemmel ısı transferi için pençelerin tüplerle temasını sağlamak için gerekli özen gösterilmiştir.
Bunlar genellikle Termal Enerji Santralleri tarafından kullanılır.
Kazan Etkinliğine Göre Ekonomizer Türleri
Bu makale boyunca, ekonomizerin maliyet etkisi hakkında niteliksel bir tartışma yaptık. Şimdi, farklı ekonomizer türlerinin kazanla birlikte nasıl en uygun şekilde monte edilebileceği ve böylece maksimum kazan etkinliği sağlanması konusuna bakalım. Genel olarak iki ana türe ayrılırlar, aşağıdaki gibi açıklanmıştır.
Kondansasyon Olmayan Ekonomizer
Termal enerji santrallerinde en yaygın kullanılan tür, kondansasyon olmayan ekonomizerdir. Bu, genellikle spiral şeklinde finlendirilmiş ısıtıcı kolyelerdir ve kazanın çıkış bölgesinde bulunan yan gaz borusu içinde yer alır. Bu ekonomizerler, exit yan gazdan buhar kazan besleme suyu'na ısıyı aktararak, kazanın yakıt gereksinimini azaltabilir. Kömür yakıtlı kazanlarda kullanılır ve burada yan gazın soğutulabileceği en düşük sıcaklık yaklaşık 250o F (120oC) kadardır.
Yukarıdaki tartışmadan anlayabileceğiniz gibi, yan gazın 250o F'nin altına soğutulması ve bu ekstra ısının kazan besleme suya aktarılması daha fazla etkinlik sağlardı, ancak kömür yakıtlı bir güç santralında bu yapılmamalıdır, çünkü kömür, bir kirletici olarak çok yüksek oranda sülfür içerir. Bu kömürün yakılması sonucu oluşan yan gaz, sülfürlü bileşiklerin yan ürün olarak oluşmasına neden olur.
Şimdi, eğer bu yan gaz 250o F'nin altına soğutulursa, gazlı bileşiklerin kondansasyonu sülfürik asit oluşturmaya neden olur, bu da metalle karşılaştığında aşırı korrodifiktir. Güç santralinin kurulum ve bakım maliyeti oldukça yüksektir, bu yüzden kondansasyon olmayan ekonomizer kurulması, yan gazın soğutma kapasitesini yaklaşık 250o F'ye, yani kondansasyon sıcaklığının üzerinde sınırlaması ve genel kazan etkinliğini yaklaşık %3 ila %6 artırması önemlidir.
Kondansasyon Ekonomizer
Buharlaştırıcı ekonomizörler, doğal gaz yakıtlı termal enerji santrallerinde yaygın olarak kullanılır çünkü buharlaşan gazların kondansasyon sıcaklığından (yaklaşık 80o F veya 25oC) altında soğutarak atık ısı kurtarımını artırmalarına imkan tanır. Bu ekonomizörün özel varyantı, hem buharlaşan gazlardan hassas ısıyı hem de buharlaşan gazdaki su buharının latent ısısını geri kazandığı için yaklaşık %10-15 daha fazla verimlilik sağlar ve daha ekonomik bir işlem sunar.
Bu, sadece yaklaşık %5 verim artışı sağlayan geleneksel non-kondansasyonlu ekonomizörlere karşı gelir. Ancak, daha yüksek verim değerine sahip kondansasyonlu varyant, buharlaşan gazda sülfürik, nitrat veya diğer koruyucu bileşenler içermediği zaman kullanılabilir.
Ekonomizörün Uygulamaları
Tüm modern tesislerde kullanılmaktadır. Ekonomizör kullanımı, yakıt tüketimini azaltır, buhar üretim hızını artırır ve kazan verimliliğini yükseltir.
Aşağıda ekonomizörün bazı yaygın uygulamaları verilmiştir:
Buhar güç santrallerinde, kazan duman gazlarından (flue gazları) atık ısıyı yakalayarak buhar besleme suyasına aktarır.
Hava tarafı ekonomizör HVAC (Isıtma, Havalandırma ve Klima) sistemleri, binaları soğuk dış hava ile soğutarak enerji tasarrufu sağlar.
Soğutma: Bu, genellikle endüstriyel soğutma uygulamalarında, buhar kompresyon soğutmasının olduğu durumlarda kullanılır. Ekonomizör olan sistemler, gaz kompresörlerinin normalde daha verimli olduğu yüksek basınç koşullarında soğutmanın bir kısmını üretmeyi amaçlar.
Ekonomizörün Avantajları ve Faydaları
Ekonomizörün avantajları şunlardır:
Normal hava ön ısıtıcılarının yapamayacağı kadar çok flue gazı ısısını kurtarır.
Yakıt fiyatlarındaki artış nedeniyle, tüm güç santralleri kazan verimliliğini artırmak için baskı altındadır. Ekonomizör kullanımıyla bu baskı azaltılabilir.
Kullanılmayan güç santrallerinde, desülfürizasyondan önce flue gazını soğutmak için büyük miktarda su gereklidir. Ekonomizörlerle bu ihtiyaç azalır.
Üretimde buhar hava ön ısıtıcısı buhar gerektirdiğinde, güç santralinin verimliliği düşer.
Açıklama: Orijinal metni saygılı olun, iyi yazılmış makaleler paylaşmak için değerlidir, telif hakkı ihlali varsa lütfen silme talebinde bulunun.
