YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ ENERJĠ VERĠMLĠLĠĞĠNĠ ARTTIRMAK ÜZERE TERMĠK SANTRAL ATIK ISILARINI FAYDAYA DÖNÜġTÜRME YÖNTEMLERĠNĠN ARAġTIRILMASI GELĠġTĠRĠLMESĠ VE BĠNALARDA ISITMA UYGULAMASI (TSAD) R6.1 TERMĠK SANTRAL ATILAN ENERJĠ ELKĠTABI ĠSTANBUL ġubat, 2010 Doç. Dr. Hasan Hüseyin Erdem E-Mail:
[email protected] 2 ĠÇĠNDEKĠLER 1 2 3 4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5 5.2.6 6 ÖNSÖZ ........................................................................................................................... 5 GİRİŞ .............................................................................................................................. 6 ATIK ISI KAVRAMI VE YARARLANMA YÖNTEMLERİ ......................................... 8 ATILAN ENERJİ GERİ KAZANMA YÖNTEM VE EKİPMANLARI...................... 11 Doğrudan Geri Kazanma Yöntemleri ................................................................... 11 Dolaylı Geri Kazanma Yöntemleri ........................................................................ 11 Gövde-Borulu Isı Değiştiricileri ................................................................................ 12 Plakalı Isı Değiştiriciler.............................................................................................. 12 Reküperatörler (Gaz-Gaz Isı Değiştiricileri) .............................................................. 14 Isı Pompası ................................................................................................................. 15 TERMİK SANTRAL ATILAN ENERJİLERİ ............................................................. 16 Yeni Dizayn Santralların Atılan Enerjilerinin Değerlendirilmesi ...................... 18 Üst Çevrim Isı Enerjisi Alma Yöntemleri .................................................................. 19 Alt Çevrim Isı Enerjisi Alma Yöntemi ...................................................................... 22 Mevcut Termik Santral Atılan Enerjilerinin Değerlendirilmesi .......................... 22 Baca Gazlarından Atılan Enerji ................................................................................. 24 Kondenseden Atılan Enerji ........................................................................................ 25 Ara Buhar Enerjileri ................................................................................................... 25 Farklı Noktalarda Atılan Buhar Enerjileri (Flaş Buhar) ............................................ 25 Kazan Blöf Suyundan Yararlanma............................................................................. 26 Termik Santralların Bölge Isıtma için Kullanımı....................................................... 26 Kaynaklar ..................................................................................................................... 33 3 ġEKĠLLER ġekil 3.1. Enerji kaynağının sıcaklığına bağlı olarak atılan enerjideki ekserji ve atık enerji oranlarının değiĢimi ...................................................................................................................... 8 ġekil 3.2. Proses sonu sistemden atılan enerjinin geri kazanımının Ģematik gösterimi .............. 10 ġekil 3.3. Proses sonu atılan ısının geri kazanılması ....................................................................... 10 ġekil 3.4. Bir termik santral enerji akıĢı ve proses içi atılan enerji geri kazanımı ......................... 11 ġekil 4.1. Gövde-boru tipi ısı değiĢtirici ............................................................................................ 12 ġekil 4.2. Plakalı ısı değiĢtiricisi ......................................................................................................... 13 ġekil 4.3. Isı tekeri ................................................................................................................................ 14 ġekil 4.4. Isı pompası .......................................................................................................................... 15 ġekil 5.1 Rankine çevriminde enerji akıĢı ......................................................................................... 16 ġekil 5.2 Gaz türbini çevriminde enerji akıĢı ..................................................................................... 17 ġekil 5.3 Kombine çevrim santrali enerji akıĢı.................................................................................. 17 ġekil 5.4 Ayrık ve kojenerasyon sisteminin enerji dengeleri .......................................................... 18 ġekil 5.5. KarĢı basınçlı türbin çevrimi ile ısı enerjisi alma yöntemi .............................................. 19 ġekil 5.6. KarĢı basınçlı türbin çevrimi ile ısı alma yöntemi (gaz türbinli çevrim) ........................ 19 ġekil 5.7. Alçak basınç türbinin ısı enerjisi ihtiyacına göre devre dıĢı kalması ve karĢı basınçlı çalıĢması ...................................................................................................................................... 20 ġekil 5.8. Ara buhar çekilmesi ile ısı enerjisi alma ........................................................................... 21 ġekil 5.9 Ara buhar ile bölgesel ısıtma yapan termik santral örneği .............................................. 21 ġekil 5.10. Alt çevrim ısı enerjisi alma yöntemi ................................................................................ 22 ġekil 5.11. Alt çevrim ısı enerjisi alma yöntemi (Kombine çevrim) ................................................ 22 ġekil 5.12 Termik Santralinin enerji akıĢ diyagramı ......................................................................... 23 ġekil 5.13. Sadece elektrik enerjisi üreten santral ile elektrik ve ısı enerjisini beraber üreten santralın toplam enerji oranları bakımından karĢılaĢtırılması ................................................ 24 ġekil 5.14. FlaĢ buhar üretimi ............................................................................................................. 26 ġekil 5.15. Bir termik santralin bölge ısıtma için dönüĢümü .......................................................... 28 ġekil 5.16 Çekilen buhar oranına göre kullanılan yakıt enerjisinin santraldeki dağılımı ............. 28 ġekil 5.17. Bölge ısıtma amaçlı çekilen buhar oranı ile termik santral performans değiĢimi ...... 31 4 1 ÖNSÖZ Enerji tüketimindeki ve fiyatlarındaki artışa rağmen enerji kaynaklarındaki artışın aynı hızda olmaması ve dünyadaki üretim rekabetinin artması tüm dünyada enerji tüketiminin daha bilinçli bir şekilde yapılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bilinçli enerji tüketiminin anahtar kavramı enerji verimliliğidir. Enerji verimliliği bir enerji kaynağından en fazla yararlanmayı ya da bir ihtiyacın en az enerji ile karşılanması anlamına gelmektedir. Sanayide, güç üretim sektöründe ve tüketim sektörlerinde enerji verimliliğini artırmak için yapılabilecek çok sayıda tedbir ve uygulama vardır. Bunlardan bir tanesi de atılan enerjilerin değerlendirilmesidir. Bu kitapçığın amacı, TSAD projesi hedefleri olan termik santral atılan enerjileri ile bölge ısıtma teknolojileri konusunda ihtiyaç duyulan bilgi ve teknoloji altyapısının kurulması, bölge ısıtma teknolojilerinin yaygınlaştırılarak atık enerji bilincinin yerleştirilmesi ve atılan enerjiyi verimli kullanma yöntemlerinin ülke çapına yaygınlaştırılması doğrultusunda, termik santral atılan enerjilerinin değerlendirmek isteyenlere genel bilgiler kazandırmaktır. Bu amaç için kitapçıkta, atık ve atılan ısı kavramı, geri kazanma yöntem ve elemanları, termik santral atılan enerjileri ile bu enerjilerin çevrelerindeki bölge ısıtma sistemlerinde ekonomik ve teknik olarak nasıl kullanılabileceği açıklanmıştır. 5 2 GĠRĠġ Sürdürülebilir gelişme, şimdiki kuşakların ihtiyaçlarının gelecek kuşakların ihtiyaçlarını tehlikeye atmadan karşılanmasına imkân sağlayan ekonomik büyümedir. Bu ihtiyaçların başında da enerji gelmektedir. Enerji kaynaklarının verimli kullanılması, sürdürülebilir gelişme hedeflerinin sağlanmasını ve aynı zamanda gelecekteki kuşakların enerji ihtiyaçlarının tehlikeye atılmasını engeller. Bu kapsamda, enerjinin türü ve kaynağı ne olursa olsun mutlaka en verimli şekilde değerlendirilmelidir. Sürdürülebilir gelişme doğrultusunda, dünyadaki fosil yakıtlı güç santralları incelendiğinde önemli bir kısmının hem elektrik enerjisini hem de ısı enerjisini birlikte üreten, yani birleşik ısı ve güç tesisleri (kojenerasyon) olduğu görülmektedir. Bu sayede, elektrik üretiminde kullanılamayan ve çevreye atılan enerji, faydalı enerjiye çevrilerek santralın toplam verimi ve dolayısıyla kullanılan yakıttan yararlanma oranı arttırılmış olur. Sadece elektrik üreten termik santral verimlerinin santral özelliklerine bağlı olarak %30-60 arasında olduğu göz önüne alınırsa, atılan enerji miktarı santralde yakılan yakıtın ısıl enerjisinin % 40-70’i kadar olabilmektedir. Çevreye atılan bu enerjiler geri kazanılarak sürdürülebilir gelişmeye ve çevrenin korunmasına katkı sağlanmış olur. Günümüzde sadece elektrik üretim amaçlı kurulmuş olan mevcut fosil yakıtlı termik santrallarda yapılacak uygun dönüşümlerle atılan enerjilerin değerlendirilmesi mümkün olmaktadır. Santralların atılan enerjilerinden geri kazanılan enerji bina ve sera ısıtmasında, sanayide düşük sıcaklıklı proses ısısı elde etmede, binaların soğutmasında kullanmanın yanı sıra, bölge özelliklerine göre birçok değişik alanda (örneğin havuz balıkçılığı gibi) kullanmak mümkündür. Ülkemizde kamuya ait sadece elektrik enerjisi üretmek için kurulmuş, toplam kurulu kapasitesi 9910 MW e olan 18 adet fosil yakıtlı termik santral vardır. Bu santrallar için TSAD (―Enerji Verimliliğini Arttırmak Üzere Termik Santral Atık Isılarını Faydaya Dönüştürme Yöntemlerinin Araştırılması, Geliştirilmesi ve Binalarda Isıtma Uygulaması) projesi kapsamında 14 adet santralın dizayn değerleri kullanılarak yapılan teknik analizler sonucunda toplam 7350 MW t’lik (2008 yılı için toplam 55000000 MW th/yıl) atık ısı potansiyelinin olduğu hesaplanmıştır. Benzer bir yaklaşımla özel sektöre ait termik santralların (12738 MW e) atık ısı potansiyelinin ise yaklaşık 45000000 MW th/yıl olduğu görülmüştür. Sadece elektrik enerjisi üretiminde atılan enerji olmayıp Demir-Çelik ve Çimento sanayi başta olmak üzere yoğun enerji tüketen bir çok sektörde de atılan enerji potansiyelleri bulunmaktadır. Büyük potansiyeli olan atılan enerjinin geri kazanılmasının hem ülkemiz hem de sanayimiz için önemli faydaları olacaktır. Atılan enerjinin geri kazanılması ile elde edilecek faydaların bazıları aşağıda verilmiştir. Birincil enerji tüketimini azaltarak ülke ekonomisine katkı sağlar Yerli kaynaklar daha verimli kullanıldığı için rezerv ömürleri artar Enerji açısından dışarıya olan bağımlılığımız (özellikle de doğalgaza) önemli ölçüde azalır İhracatı azaltacağı için İhracat-ithalat dengesine olumlu katkı yapar Enerji kullanım kaynaklı çevreye atılan emisyon miktarları azalır Termal ve kimyasal kirlenmeler azalır Özellikle bölgesel ısıtma için konforlu, ucuz, güvenilir ve güvenlikli enerji sağlanmış olur 6 Yeni iş sahaları ve imkânlarını artırarak istihdam sağlar Sanayinin üretim maliyetlerini azaltarak rekabet gücünü artırır. Tüm bu faydalar göz önüne alındığına enerji verimliliğini artırmak amacıyla atılan enerjilerin değerlendirilmesi kamu ve özel tüm kurum ve kuruluşların hedefleri arasında olmalıdır. Atılan enerjiyi değerlendirmeye dönük çalışmalar yaygınlaştırmalı ve desteklenmelidir. Bu amaçla 2007 yılında çıkartılan 5627 sayılı Enerji Verimliliği Kanunu uygulamaya yönelik oldukça önemli bir gelişmedir. Enerjinin etkin kullanılması, enerji israfının önlenmesi, enerji maliyetlerinin ekonomi üzerindeki yükünün hafifletilmesi ve çevrenin korunması için enerji kaynaklarının ve enerjinin kullanımında verimliliğin artırılmasına ilişkin usûl ve esasları düzenleyen ―Enerji Kaynaklarının ve Kullanımında Verimliliğin Artırılmasına Dair Yönetmelik‖ 25.10.2008 tarihli resmi gazetede yayınlanarak yürürlülüğe girmiştir. Enerji verimliliği ile ilgili tüm çalışmalar Elektrik İşleri Etüt İdaresi tarafından yürütülmektedir. 7 3 ATIK ISI KAVRAMI VE YARARLANMA YÖNTEMLERĠ Herhangi bir enerji kaynağının kalitesi işe dönüşebilme potansiyeli ile ölçülür. Bu açıdan bakıldığında enerji türlerinin (mekanik, elektrik, iç enerji, ısı, vb.) hepsi aynı kalitede değildir. Verilen bir enerjinin işe dönüştürülen kısmına kullanılabilir enerji (ekserji) ve dönüştürülmesi imkânsız olan kısmına kullanılamaz enerji (anerji) denilmektedir. Bir kaynaktaki enerji başka bir enerjiye dönüştürüldüğünde ya da bu enerjiden herhangi bir prosesi gerçekleştirmek için faydalandığında geriye kalan enerjinin (atılan enerji) şartları, çevre şartlarından daha yukarıda ise hala iş potansiyeli vardır. Sonuç olarak atılan enerji, endüstride herhangi bir prosesten sonra çevreye atılmasına rağmen kullanılabilir enerji potansiyeli (ekserjisi) olan enerjidir. Atılan enerji şartları çevre şartlarına yaklaştıkça iş potansiyeli (ekserji) azalır ve kullanılamaz enerji (atık enerji/anerji) artar. Atılan enerji şartları çevreyle dengeye ulaştığında kullanılamaz enerji yani atık enerji haline gelir (Şekil 3.1). Yukardaki açıklama literatürde ve uygulamada çok defa karıştırılan ―atılan enerji‖ kavramı ile ―atık enerji‖ kavramı arasındaki farkı açık bir şekilde ortaya koymaktadır. Şekil 1 de görüldüğü gibi yüksek kaynak sıcaklıklarında işe dönüşebilir enerji oranı fazla iken, çevre sıcaklığına yaklaşıldıkça atık enerji kısmı hızla artmaktadır. Atılan enerji çoğunlukla sıvı ya da gaz fazındaki akışkanlar ile çevreye atılmaktadır. T T 1918 1828 1738 1648 1558 1468 1378 1288 1198 kaynak 1108 1018 928 838 748 658 568 478 388 298 çevre 0% İşe Dönüşebilir Enerji EKSERJİ Atık Enerji 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Enerji (Atık Enerji +Ekserji) Şekil 3.1. Enerji kaynağının sıcaklığına bağlı olarak atılan enerjideki ekserji ve atık enerji oranlarının değişimi Atılan enerjiden geri kazanımda aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır. Geri kazanım teknik ve ekonomik olarak mümkün olmalıdır Enerjiye talep olmalıdır ya da uygun talepler oluşturulmalıdır Atılan enerjinin sıcaklığı talebe uygun olmalıdır 8 Geri kazanılan enerji ile talep miktarı birbirine uygun olmalıdır Arz ve talep zaman yönünden uyumlu olmalıdır. Uyum yoksa enerji depolama sistemleri ile uyum sağlanmalıdır. Endüstride ve güç üretiminde çok farklı proseslerde enerji atılmaktadır. Bunların başlıcaları ergitme, pişirme, kurutma vb. proseslerdeki fırınlar, ocaklar ve kazanlardaki baca gazları, prosesten elde edilen ürün ısıları, güç üretim santrallarındaki baca ve kondenserden atılan ısı, prosesten artan sıvı ve gaz fazındaki atık akışkanların ısıları ve soğutma sistemlerindeki atık ısılardır. Çizelge 3.1’de bazı atılan enerji kaynakları ve sıcaklık aralıkları örnek olarak verilmiştir. Atılan enerji prosesin tipine bağlı olarak yüksek sıcaklıktaki duman gazlarından düşük sıcaklıklardaki soğutma suyuna kadar değişebilir. Yüksek sıcaklık yüksek kalite anlamına gelir ve genellikle geri dönüşümü ekonomik açıdan daha uygun olur. Yüksek sıcaklıktaki bir enerjiyi düşük sıcaklıkta talep olan bir yerde kullanmakta uygun olmayacaktır. Bu amaçla yüksek sıcaklıktaki atılan enerji kademeli olarak farklı taleplerin karşılanmasında kullanılarak elde edilen fayda artırılabilir. Çizelge 3.1 Çeşitli proses sonu atılan enerji kaynakları ve sıcaklık aralıkları Atılan Enerji Kaynağı Nikel Arıtma Fırını Çelik Ergitme Fırını Çimento Fırını Cam Eritme Fırını Gaz Türbin Eksozu Motor Eksoz Gazı Isıl İşlem Fırınları Kurutma ve Pişirme Fırınları Motor Soğutma Suyu Proses Buhar Kondensi Sıcaklığı [oC] 1370-1650 925-1050 620-730 1000-1550 370-540 315-600 425-650 90-230 60-120 50-90 TSAD kapsamında yapılan çalışmalarda atılan enerji tanımı iki farklı şekilde ele alınmıştır. Bunlar enerjinin sistemden atıldığı veya çekildiği yere bağlı olarak proses sonu ve proses içi olarak adlandırılmıştır. Proses sonu atılan enerji, tüm literatürlerde tanımlanan klasik atılan enerji olup, bir proses sonucunda atılan ve iş potansiyeli olan enerjidir. Şekil 2’de proses sonu atılan enerjinin akış diyagramı ve bu akışa bir örnek verilmiştir. Şekilden de görüldüğü üzere giren enerji istenen bir prosesi gerçekleştirdikten sonra sistemden atılmaktadır. Ancak atılan enerjide hala kullanılabilir bir potansiyel olduğundan, geri kazanma sistemi ile bu enerji başka amaçlar için kullanılabilir. Örneğin, kazana giren yakıt ile buhar üretilmekte ve baca gazları kazandan 9 atılmaktadır. Baca gazlarındaki enerjinin bir kısmı bir ısı değiştirici ile besleme suyunun ön ısıtılmasında kullanılarak geri kazanılabilir. ENERJĠ GERĠ KAZANIM SĠSTEMĠ GĠREN ENERJĠ PROSES ENERJĠSĠ B (P UH En r o A R er se jis s i) BACA GAZI (Atılan Enerji) Çevreye Atılan Enerji GERĠ KAZANILAN ENERJĠ ÇEVREYE ATILAN ENERJĠ YAKIT (Giren Enerji) EKONOMĠK OLMAYAN Ġġ POTANSĠYELĠ ATIK ENERJĠ (ANERJĠ) Şekil 3.2. Proses sonu sistemden atılan enerjinin geri kazanımının şematik gösterimi Proses içi atılan enerji ise, proses sona ermeden farklı amaçlar için kullanılmak üzere sistemden çekilen enerjidir. Proses içi atılan enerjinin kullanılması ile sisteme giren enerjiden sağlanan toplam fayda artar ve proses sonu çevreye atılan enerji azalır. Faydadaki artış, proses içinden çekilen enerjinin şartları ile kullanılacağı yerin şartlarının uyumuna bağlıdır. Böyle bir uygulamaya örnek olarak, termik santrallarda besleme suyunun türbinden çekilen ara buharlarla ön ısıtılması verilebilir (Şekil 3.3). Ara buhar çekilmesiyle sisteme giren birim enerji başına üretilen güç dolayısıyla termik verim artar. Bu durum üretilen birim fayda başına kondenserden atılan ısının azaltılması anlamına gelmektedir. 1 ELEKTRĠK (Ekserji) YAKIT (Giren Enerji) 2 BACA GAZI (Atılan Enerji) 1 Proses içi atılan enerji 2 KONDENSER (Atılan Enerji) 3 6 4 3 Besleme Suyu Ön 5 ısıtıcısı 6 5 Şekil 3.3. Proses sonu atılan ısının geri kazanılması 10 Geri Kazanılan Enerji ATILAN ENERJĠ TSAD projesi kapsamında termik santrallar için yapılan analizler, sadece elektrik üreten bir santralın uygun bir yerinden buhar çekilerek santral çevresindeki yerleşim yerlerinin bu enerji ile ısıtılmasıyla santralda yakılan yakıtın enerjisinden daha fazla faydalanılacağını ve santraldan (kondenserde) atılan ısının azaltılabileceğini göstermiştir (Şekil 3.4). Bu şekilde ki bir enerji geri kazanımı proses içi atılan enerji geri kazanımına uymaktadır. GĠREN ENERJĠ GĠREN ENERJĠ ELEKTRĠK ELEKTRĠK Mevcut durum Şekil 3.4. Bir termik santral enerji akışı ve proses içi atılan enerji geri kazanımı 4 ATILAN ENERJĠ GERĠ KAZANMA YÖNTEM VE EKĠPMANLARI Atılan enerjiden yaralanmak için farklı yöntemler bulunmaktadır. Bu bölümde bu yöntemler kısaca açıklanacaktır. Atılan enerji yararlanma yöntemleri öncelikle doğrudan ve dolaylı yararlanma yöntemleri olarak iki ana başlıkta incelenecektir. 4.1 Doğrudan Geri Kazanma Yöntemleri Bu yöntemde atılan enerji herhangi bir sistem yada ekipman kullanılmadan doğrudan yararlanılır. Atılan enerji doğrudan yararlanma yöntemleri diğer sistemlere göre herhangi bir ilave yatırıma ihtiyaç duymadıklarından hem daha ekonomik hem de uygulaması daha kolaydır. Ancak bu yöntemin kullanılabilmesi için atılan enerjiyi taşıyan akışkanın kullanılacak yer için uygun olması gerekmektedir. 4.2 Dolaylı Geri Kazanma Yöntemleri Atılan enerjinin doğrudan kullanımının mümkün olmadığı durumlarda enerji transferini sağlayan çeşitli geri kazanım sistem ya da cihazları kullanılır. Bu sistem ya da cihazlardan geri kazılan enerji birçok farklı amaç için kullanılabilir. Örnek olarak buhar üretimi, elektrik üretimi, kazan besleme suyunun ısıtılması, yakma havasının ısıtılması, sıcak su veya sıcak hava üretimi sayılabilir. Çok sayıda atılan enerji geri kazanım cihazı vardır ve bunlar atılan enerjinin ısının sıcaklığına, maddesine ve şartlarına bağlı olarak dizayn edilirler. Bu çalışmada atılanenerji ısı geri kazanım cihazlarının bazıları hakkında kısa bilgiler verilecektir. ATILAN ENERJĠ BÖLGE ISITMA ÇEVREYE ATILAN ENERJĠ Proses içi atılan enerji geri kazanılması sonrası 11 4.2.1 Gövde-Borulu Isı DeğiĢtiricileri Mühendislik uygulamalarda atılan enerji geri kazanılmasında en çok kullanılan işlemlerinden birisi, farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkan arasındaki ısı değişimidir. Yani; yüksek sıcaklıktaki akışkandan, düşük sıcaklıktaki akışkana ısı transferi yapılır. Akışkanlar arasında ısı transferi için kullanılan cihazların genel adı ısı değiştiricidir. Gövde-borulu ısı değiştiricileri genellikle, sıvı veya buharın taşıdığı atılan enerjiyi diğer bir sıvıya aktarmak için kullanılan ısı değiştiricileridir. Bu tip ısı değiştiricilerde boru demetleri gövde içerisindedir (Şekil 4.1). Borular içinden bir akışkan ve borular dışından (gövde) diğer akışkan geçer. Maliyeti ve basınç kayıplarını artırmasına rağmen, ısı değiştirici verimini artırdığı için, gövde tarafına akışkan geçiş alanını küçültmek ve akışkanın borulara dik akmasını sağlamak amacıyla engeller (baffles) yerleştirilir. Gövde tarafı borulara göre daha zayıf olduğu için düşük basınçlı akışkan gövde tarafından geçirilir. Gövde-borulu ısı değiştiricilerin en önemli avantajları: 1. Standart malzemeler kullanılarak ihtiyaca göre değişik kapasitelerde (farklı geçiş sayılarında) tasarlanabilir. 2. Boyutları küçüktür. 3. Verimleri yüksektir. Dezavantajları ise; tamir ve bakımlarını zor, maliyetlerinin de yüksek olmasıdır. Gövde-borulu ısı değiştiricileri çok geniş uygulama alanına sahiptir [28,31,32,34,35]. Şekil 4.1. Gövde-boru tipi ısı değiştirici 4.2.2 Plakalı Isı DeğiĢtiriciler Plakalı ısı değiştiriciler birbirlerine cıvata veya benzeri bir bağlama aracı ile birleştirilmiş plakalardan yapılmıştır. Plakalar arasında akışkanın geçmesi için bir boşluk vardır. Plaka yüzeyinde oluklar veya çukurlar oluşturularak plakalar arasındaki mesafeler eşit tutulur. Akışkanlardan biri plakanın bir ucundaki delikten boşluğa girer ve plaka yüzeyi ile temas ederek diğer uçtaki deliğe doğru akar. İkinci akışkan da plakadaki diğer iki delikten plakanın 12 arka yüzündeki boşluğa akar. Bu şekilde ısı plaka yüzeyi boyunca sıcak akışkandan soğuk akışkana aktarılır (Şekil 4.2). Şekil 4.2. Plakalı ısı değiştiricisi Plakalı ısı değiştiriciler, ısı transfer yüzeylerinin kirlenme ihtimalinin düşük olduğu yerlerde kullanılması uygundur. Plakalı ısı değiştiricilerin sökülüp tekrar montajı kolaydır. Bu yüzden, diğer borulu sistemlere göre temizlenmesi daha az zaman alır. Plakalar çalışma sırasında oluşacak basınçlara dayanacak mukavemette imal edilmelidir. Plaka yüzeyleri ısı transfer hızını arttırmak için oluklu veya çukur olarak imal edilir. Oluklu plakalar arasına türbülansı arttırmak amacıyla delikli levhalar yerleştirilebilir. Plaka malzemesi paslanmaz çelik, titanyum, hastelloy B ve C alaşımlarıdır. Titanyum deniz suyunun uygulandığı sistemler için uygun iken sülfürik asit içeren akışkanların kullanıldığı sistemlerde ise hastelloy alaşımları kullanılmalıdır. Plakalar arasında sızdırmazlığı sağlamak amacıyla kullanılan contalar nitrik, etil propan, viton, silisyum gibi malzemelerden imal edilir. Plakalı ısı değiştiricilerin diğer klasik borulu ısı değiştiricilere göre avantaj ve dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz[8,11,28,34,35]: Avantajları: 1. Temizleme ve kontrol için kolaylıkla sökülebilir 2. Isı kayıpları azdır 3. Kapladıkları hacim küçüktür 4. Isı transfer katsayıları daha büyüktür 5. Isı transferi düzgün ve dengeli olarak gerçekleşir 6. Mevcut sistemde ısı transfer yüzeyleri ihtiyaca göre plakaları yeniden düzenleyerek arttırılabilir veya azaltılabilir Dezavantajları: 1. Bağlantılarda sızdırmazlık olarak kullanılan contalar nedeniyle dayanabilecekleri basınç ve sıcaklıklar sınırlıdır 2. Maliyet diğer sistemlere göre daha yüksektir. 3. Sistemin etkin hizmet süresi conta kullanılması nedeniyle diğer geleneksel ısı değiştiricilerine göre daha kısadır. 13 4.2.3 Reküperatörler (Gaz-Gaz Isı DeğiĢtiricileri) Reküperatörler, herhangi bir kaynaktan gelen orta ya da yüksek sıcaklıktaki egzoz (duman) gazlarının enerjisinin geri kazanılarak başka bir gaz fazındaki akışkana aktarıldığı cihazlardır. Kısaca reküperatörler gazdan gaza ısı transferi sağlayan ekipmanlardır. Örneğin baca gazından atılan enerji ile yakma havası ısıtılarak yanma verimini arttırılır ve yakıt tasarrufu sağlar. Gazdan gaza ısı transfer katsayıları düşük olduğundan, uygulamada artan ısı transfer alanını küçük hacimlerde sağlayabilmek için farklı yöntemler kullanılır. Ayrıca atılan enerjiyi taşıyan akışkanının özelliklerine bağlı olarak farklı tipte reküperatör vardır. Bunların bazıları ; 1. Metalik radyasyon reküperatörler 2. Konvektif (taşınım) reküperatörler 3. Seramik reküperatörler 4. Dikey çift borulu konvektif reküperatörler 5. Hibrit reküperatör (ışınım/taşınım hibrit reküperatör) şeklindedir. Reküperatörler tipleri içinde en yaygın olarak kullanılanı döner rejeneratörler olarak da bilinen ısı tekerleridir. Bunlar, düşük ve orta sıcaklıktaki atılan gaz gazındaki enerjilerin kazanılmasında kullanılırlar (Şekil 4.3). Gözenekli disk yüksek ısı kapasiteli malzemeden yapılmıştır. Teker sürekli olarak farklı sıcaklıklardaki gazları taşıyan kanalların arasında döner. Diskin ekseni kanaldaki akışa paraleldir. Disk yavaşça dönerken duyulur ve aynı zamanda gizli ısı diskin yarısına sıcak gazdan transfer olur ve diğer yarısından da soğuk gaza geçer. Bu tip rejenereratörler genellikle gaz türbinlerinde, buhar kazanlarında, cam fabrikalarında yakma havasının sıcak duman gazları ile ısıtılmasında ve iklimlendirme tesislerinde enerji ekonomisi sağlamak için çok kullanılırlar. Özellikle gaz türbinlerinde kullanıldığında, gaz türbininin etrafını sardığı için ses ve ısı yalıtımına yardımcı olur. Isı tekerleri yüksek verime sahiptir. Uygulamaya bağlı olarak nemlendirme ve duyulur ısı kadar gizli ısı transferi de yapılabilir. Bunun için müşterini ihtiyacına göre dizayn yapmak gerekir. Isı tekerlerinin en önemli dezavantajları; akışkanlar arasında kaçakların olması, haraketli parçaların bulunması, tekerlek ve onun dış kabı arasındaki salmastraların bakıma ihtiyaç duymasıdır[8,11,28,34,35]. Şekil 4.3. Isı tekeri 14 4.2.4 Isı Pompası Isı değiştiricilerinde, atılan enerji sıcak akışkandan daha düşük sıcaklıktaki diğer akışkana aktarılmaktadır. Isı kendiliğinden yüksek sıcaklıktaki bir ortamdan düşük sıcaklıktaki diğer bir ortama doğru hareket eder. Ancak düşük sıcaklıktaki bir ortamdan yüksek sıcaklıktaki bir ortama ısı geçişi kendiliğinden gerçekleşemez. Bu ısı pompası olarak bilinen sistemler kullanılarak mümkün olabilir. Bu tür sistemler bir çevrimi esas alarak çalışırlar ve Şekil 4.4’de gösterildiği gibi dört elemandan oluşurlar: kompresör, kondenser (yoğuşturucu), kısılma vanası ve evaporatör (buharlaştırıcı). Isı pompaları soğutma makinalarıyla aynı çevrimi esas alarak çalışır, fakat amacı soğutma makinalarının tersine bir ortamı ısıtmaktır. Çevrimde kullanılan aracı akışkana ―soğutucu akışkan‖ denir. Soğutucu akışkan kompresöre buhar olarak girer ve burada kondenser basıncına sıkıştırılarak kızgın buhar haline getirilir. Kızgın buhar kondenserde çevre ortama ısı vererek yoğuşur. Akışkan kondenserden sonra kılcal borulara girer. Burada kısılma etkisiyle basınç ve sıcaklık önemli ölçüde düşer. Soğutucu akışkan daha sonra evaporatörde soğutulan ortamdan ısı alarak buharlaşır. Çevrim, evaporatörden çıkan akışkanın kompresöre girmesiyle tamamlanmış olur[34,35,36]. Şekil 4.4. Isı pompası 15 5 TERMĠK SANTRAL ATILAN ENERJĠLERĠ Termik santrallar katı, sıvı ve gaz halindeki fosil yakıtların kimyasal enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren tesislerdir. Termodinamik kanunlara göre, termik santrallarda çevrimin tamamlanabilmesi için üretilen ısının bir kısmının çevreye atılması zorunludur. Şekil 5.1’de Rankine çevrimi için, örnek olarak 100 birimlik yakıt enerjisinin elektriğe dönüşüm oranı ile baca ve kondenserden kayıp oranları gösterilmektedir. Şekil 5.2’de de tipik bir gaz türbinine giren 100 birimlik yakıt enerjisinin elektrik enerjisine dönüşen ve çevreye atılan enerji oranları verilmiştir. Her iki çevrimde de çevreye önemli miktarda atılan enerjiler bulunmaktadır. Rankine çevrimi ile gaz türbini çevrimine atık ısı açısından bakıldığında bazı farklılıklar olduğu görülür. Gaz türbini çevriminde çevrimin üst sıcaklığı olan türbin giriş sıcaklığı yüksek olduğundan (900-1300oC) egzoz gazlarının sıcaklıkları da yüksek olmaktadır. Kalitesi yüksek olan bu enerjiden elektrik enerjisi üretmek mümkündür. Bu şekildeki çevrimlere kombine çevrim denilmekte ve üst çevrim olan gaz türbininden atılan enerjiler, alt çevrim olan Rankine çevriminde elektrik üretmek için kullanılmaktadır (Şekil 5.3). Bu yöntem ile gaz türbini çevriminden atılan enerji kullanılarak elektrik üretilerek termik verim %60 seviyelerine çıkartılabilmektedir. BACA % 8 8 1 11 2 1 9 2 YAKIT %100 ELEKTRIK %33 Sogutma Kulesi 8 6 3 KONDENSER % 59 9 6 7 7 5 F 10 5 4 4 3 Şekil 5.1 Rankine çevriminde enerji akışı 16 YAKIT %100 1 ELEKTRĠK %30 1 BACA % 70 2 Şekil 5.2 Gaz türbini çevriminde enerji akışı ÜST ÇEVRİM Gaz Türbini Çevrimi ALT ÇEVRİM Rankine Çevrimi 1 5 2 1 9 5 3 4 6 7 7 4 2 3 6 Şekil 5.3 Kombine çevrim santrali enerji akışı Elektrik üretimi dışında termik santrallardaki atılan enerjilerden yararlanılarak endüstrinin ihtiyaç duyduğu proses ısısı yada bölge ısıtma/soğutma için enerji sağlanabilir. Termik santrallarda elektriğin yanı sıra proses buharı yada sıcak su üretilen santrallara bileşik ısıgüç santrali yada kojenerasyon sistemleri denilmektedir. Bu yöntem ile santral atılan enerjileri faydalı enerjiye dönüştürülmekte ve yakıtın enerjisinden daha fazla yararlanılmaktadır. Şekil 5.4’de elektriğin ve ısı enerjisinin ayrı ayrı üretildiği ayrık sistem ile kojenerasyon sisteminin örnek karşılaştırılması verilmiştir. Bu örnekte kojenerasyon sistemine giren 100 17 birim yakıt enerjinin 35 birimi elektriğe ve 55 birimi ısı enerjisine dönüştürülmektedir. Aynı elektrik ihtiyacını karşılamak için %35 termik verime sahip santralda 86 birim yakıt enerjisine ihtiyaç var iken aynı ısı enerjisini karşılamak için %85 verime sahip bir kazanda 65 birim yakıt enerjisi yeterlidir. Ayrık sistemde kojenerasyon sisteminin 100 birim enerji ile sağladığı faydalı enerjileri üretebilmek için 151 birim yakıt enerjisine ihtiyacı vardır. Bu örnekte kojenerasyon sistemi kullanılarak %34’lük yakıt tasarrufu sağlanmaktadır. AYRIK SİSTEM KOJENERASYON SİSTEMİ 56 86 30 KOJENERASYON TERMİK SANTRAL 151 KAZAN ŞEHİR ISITMA 15 30 100 55 100 65 10 55 PROSES BUHARI Şekil 5.4 Ayrık ve kojenerasyon sisteminin enerji dengeleri Termik santrallardan atılan enerjilerin değerlendirmesi oldukça önemli bir konudur. Bunun en önemli sebeplerinden biri elektrik üretim ihtiyacının fazla olması nedeni ile atılan enerjilerin miktarlarının çok büyük olmasıdır. Atılan enerjilerin çok az bir bölümü dahi geri kazanılabilse ya da azaltılabilse büyük ekonomik kazançlar elde edilmektedir. Termik santrallardaki atılan enerjilerin geri kazanılmasını iki bölüme ayırmak uygun olacaktır. Bunlar; 1. Termik santralın planlama aşamasında atılan enerjilerinin değerlendirmeye alındığı ve beraber dizayn edildiği santrallar 2. Sadece elektrik üretim amaçlı dizayn edilip daha sonra yapılan dönüşümler ile atılan enerjilerin değerlendirildiği santrallardır. 5.1 Yeni Dizayn Santralların Atılan Enerjilerinin Değerlendirilmesi Yeni dizayn edilen termik santralardan atılan enerjiyi geri kazanma yöntemleri, santralın öncelikli üreteceği enerjiye bağlı olarak üst çevrim ve alt çevrim ısı enerjisi alma yöntemleri olarak iki ana grupta değerlendirilebilir. 18 5.1.1 Üst Çevrim Isı Enerjisi Alma Yöntemleri Kurulacak santralın öncelikli amacı elektrik ve ikincil ürün olarak da ısı enerjisi üretmek ise bu yönteme üst çevrim ısı enerjisi alma yöntemi olarak adlandırılır. Isı enerjisi talebinin miktarına bağlı olarak iki farklı şekilde çevrimden sağlanabilir. Bunlar, türbinin karşı basınçlı yapılması ya da türbinden ara buhar çekilerek ısı enerjisinin alınmasıdır. 5.1.1.1 KarĢı Basınçlı Türbinler Bu yöntemde buhar türbini çıkışında kondenser yoktur (Şekil 5.5). Türbinden çıkan çürük buharın ısı enerjisi, bir ısı değiştiricisinde ikinci akışkana aktarılabileceği gibi doğrudan proseste de kullanılabilir. Buhar türbini çıkış basıncı artırılarak çıkan çürük buharın sıcaklığı ve enerji seviyesi talebe göre ayarlanabilir. Bu tip uygulamalar genellikle ısı enerjisi ihtiyacının çok büyük olduğu durumlarda kullanılır. Böylece kondenserde atılacak büyük miktarlardaki enerji atılmamış ve kullanılmış olur. Buhar türbininin karşı basınçlı yapılması kombine çevrim santralları içinde mümkündür (Şekil 5.6). 1 2 1 9 2 3 6 4 6 7 7 4 3 ISI TÜKETIMI Şekil 5.5. Karşı basınçlı türbin çevrimi ile ısı enerjisi alma yöntemi 1 5 2 1 9 5 2 3 6 4 6 7 7 4 3 ISI TÜKETIMI Şekil 5.6. Karşı basınçlı türbin çevrimi ile ısı alma yöntemi (gaz türbinli çevrim) 19 Özel bir uygulama olarak termik santral sadece ısı enerjisi talebinin olduğu zamanlarda karşı basınçlı çalıştırılabilir. Isı enerjisi talebin çok daha fazla olduğu durumlarda alçak basınç türbini girişindeki vana kapatılarak bu türbin devre dışı bırakılır ve yüksek basınç türbininin karşı basınçlı olarak çalıştırılması sağlanır (Şekil 5.7). 14 1 8 8 5 1 2 3 2 9 5 9 H 6 12 6 7 7 4 3 10 H 4 11 10 Şekil 5.7. Alçak basınç türbinin ısı enerjisi ihtiyacına göre devre dışı kalması ve karşı basınçlı çalışması 5.1.1.2 Ara Buhar Almalı Türbinler Bu yöntemde kızgın buhar, türbinde genişlerken türbin ara kademelerindeki çıkışlardan çekilir. Ara buhar çıkışı ısı enerjisinin sıcaklığına ve talep miktarına göre çok farklı sayıda olabilir. Ara basamaktan çekilen buhar doğrudan proseste kullanılır ya da bir ısı değiştiricisinden geçirilerek ısısı başka bir akışkana aktarılır. İkinci durumda ısı değiştiricisinden çıkan kondens uygun bir yerden de sisteme geri beslenir. Ara basamaklardan çekilmeyen buhar türbinde genişleyerek elektrik enerjisi üretir. Böylece hem ısı enerjisi hem de elektrik enerjisi elde edilmiş olur (Şekil 5.8). Bu yöntem ısı enerjisi ihtiyacının az olduğu durumlarda kullanılır. En önemli avantajı ise türbinden çekilen ısı enerjisinin, ihtiyaca göre kademelendirilerek elektrik üretiminin en az kaybı ile ısı enerjisinin de karşılanabilmesidir. Dünyada, bölge ısıtma yapan birçok termik santralda bu yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntem sayesinde aynı santral ile bölgenin hem elektrik hem de ısı enerjisi talebi karşılanabilmektedir. Ayrıca ara buharın ısı enerjisi kullanıldığından kondenserde atılan enerji miktarları azaltılabilmektedir. Bu yöntemde dikkat edilmesi gereken husus ise ara buharın sıcaklığının bölge ısıtma sistemine en uygun noktalardan alınmasıdır. Bu bölge ısıtma yapabilecek yeni dizayn edilen santrallarda kolayla ayarlanarak santralın 20 performansının yüksek olması sağlanabilir. Şekil 5.9’de Danimarka’da kurulu ara buhar ile bölge ısıtma yapan bir santralin akış şeması gösterilmiştir. 1 2 1 9 5 2 Sıcak Akışkan 5 4 H 6 Soğuk Akışkan 3 8 6 7 7 4 3 Şekil 5.8. Ara buhar çekilmesi ile ısı enerjisi alma Ara buhar ile bölge ısıtma Şekil 5.9 Ara buhar ile bölgesel ısıtma yapan termik santral örneği 21 5.1.2 Alt Çevrim Isı Enerjisi Alma Yöntemi Bu yöntemde esas amaç ısı enerjisi üretmektir. Kazan ya da gaz türbini çıkışındaki atık ısı kazanında üretilen buhar öncelikle ısı enerjisi talebinin karşılanmasında kullanılır. Daha sonra prosesten çıkan buhar türbinde genişleyerek elektrik üretir. (Şekil 5.11-Şekil 5.11), [9]. Isı değiştiricisi Jeneratör Sıcak su Soğuksu Türbin Kazan Yakıt Yoğuşturucu Pompa Şekil 5.10. Alt çevrim ısı enerjisi alma yöntemi Şekil 5.11. Alt çevrim ısı enerjisi alma yöntemi (Kombine çevrim) Bu tip uygulamalarda esas amaç ısı enerjisi üretmek olduğundan, ancak ısı enerjisi ihtiyacı fazla olan endüstriyel tesislerde uygulanabilir. 5.2 Mevcut Termik Santral Atılan Enerjilerinin Değerlendirilmesi Termik santrallar, termodinamiğin II. Kanunu gereği kullandığı yakıt enerjisinin bir kısmını güce dönüştürürken bir kısmında çevreye atmak zorundadır. Termodinamik zorunluluktan kaynaklanan atılan enerji (ısı enerjisi) kondenserde, kondenser soğutma suyu ile çevreye 22 atılır. Bunun yanında kazanda duman gazlarının sıcaklığı çevre sıcaklığına kadar düşürülemediği için çevreye duman gazları ile beraber ısı enerjisi atılmaktadır. Şekil 5.12’de Örnek olarak bir termik santralın enerji akışı verilmiştir. Şekilden görüldüğü üzere kazandaki ısıl enerjinin yaklaşık %18’i bacadan ve %46’sı kondenserden atılmaktadır. Baca Kaybı % 18 Kazan Isıl Gücü % 100 Mekanik Güç Üretimi % 36 Şekil 5.12 Termik Santralinin enerji akış diyagramı Ülkemizde sadece elektrik enerjisi üretmek amaçlı kamuya ve özel sektöre ait kömür, linyit ve doğalgaz yakıtlı termik santrallar bulunmaktadır. Bu santrallardan atılan enerjilerin miktarları çok büyüktür. Ancak dizayn aşamasında sadece elektrik üretimi amaç edinildiğinden bu santralların atılan enerjilerinin değerlendirilmesi için uygun kaynak ve yöntemlerin belirlenmesi amacı ile çalışmaların yapılması gereklidir. Termik santrallardaki atılan enerjilerin kullanılması ile santralın toplam kullanılabilir enerjisinde artış meydana gelir ve enerji üretim maliyetleri de bu sayede düşürülmüş olur. Şekil 5.13’de bir termik santralın sadece elektrik enerjisi üretirken ki enerji dağılımı ile hem ısı enerjisi hem de elektrik enerjisi üretirken (kojenerasyon) ki toplam enerji dağılımı karşılaştırılmıştır. Şekilden de görüldüğü üzere, sadece elektrik enerjisi üretiminin olduğu durumda santral toplam enerjisinin büyük bir kısmı kondenser soğutma suyu ve baca gazları ile çevreye atmaktadır. Santralda hem ısı hem de elektrik enerjisinin beraber üretilmesi durumunda ise santralın kondenser soğutma suyundan atılan enerji olarak attığı ısının büyük bir kısmı faydalı enerji haline dönüştürülebilmektedir. Böylece kondenser soğutma suyundan dışarı atılan enerji miktarı azalmakta ve sonuç olarak da santralın toplam verimi artmaktadır. 23 Kondenser Kaybı % 46 Şekil 5.13. Sadece elektrik enerjisi üreten santral ile elektrik ve ısı enerjisini beraber üreten santralın toplam enerji oranları bakımından karşılaştırılması TSAD projesi termik santrallardan atılan enerjilerden faydalanılması amacı ile uygun yöntemlerin araştırılarak geliştirilmesi amacı ile başlatılmıştır. Projede santralların atılan enerjilerinin bölge ısıtma sistemlerinde kullanılması ise özel amaç olarak belirlenmiştir. Bu amaçlarla proje kapsamına kamuya ait santrallar alınmış ve santralların atılan enerji potansiyelleri değerlendirilmiştir. Genel olarak bakıldığında geri kazanılabilecek termik santral atılan enerjileri; Baca gazından atılan enerji Kondenserden atılan enerji Ara buhar enerjileri Farklı noktalarda atılan buhar enerjileri (flaş buhar) Kazan blöf suyu atılan enerjileri olarak 5 temel başlıkta toplanabilir. Bunların dışında termik santrallarda farklı amaçlar için kullanılmak üzere santraldaki bir çok noktadan enerji çekilebilir. Çekilen enerji sonucunda termik santralın esas amacı olan elektrik üretiminde farklılaşma olabilir. Ancak çekilen enerjinin kullanıldığı proses sonucunda elde edilen toplam fayda artıyor ise bu durum olumsuz olarak değerlendirilemez. Yapılan bu değişiklik sonucunda beklenen diğer bir fayda ise santraldan atılan enerjinin azalmasıdır. Bu kitapta TSAD projesi kapsamında termik santrallarda yukarıda bahsedilen 5 atılan enerji kaynağı dışında, atılan enerji geri kazanma yöntemi ve bulunan kaynağın bölge ısıtma sistemine kullanımı için yapılan çalışmalardan özet “Termik Santrallerin Bölge Isıtma için Kullanımı” başllığı altında verilecektir. 5.2.1 Baca Gazlarından Atılan Enerji Kazanda yakılan yakıtın ve kazanın özelliklerine bağlı olarak bacadan sıcak gazlar ile birlikte enerji atılmaktadır. Baca gazı çıkış sıcaklığını belirleyen faktör ise linyit yakıtlı termik 24 santrallerde yakıtın içindeki kükürt oranına bağlı olarak oluşan SO2 miktarıdır. Baca gazı sıcaklığının H2SO4 yoğuşum sıcaklığının altına düşmemesi istenir. Örneğin linyit içersinde %3 civarında kükürt bulunduğunda, baca gazı çıkış sıcaklığının 160oC nin altına düşürülmesi uygun olmaz. Türkiye’deki bir çok termik santralda baca gazı sıcaklıkları bu değerler civarındadır. Teorik olarak gerekli tedbirler alınarak caca gazı sıcaklığını katı ve sıvı yakıtlar için 100 ºC’ye, gaz yakıtlar için ise 30 ºC’ye kadar düşürmek mümkündür. Buradan elde edilecek enerji buhar üretimi, elektrik üretimi, kazan besleme suyunun ısıtılması, endüstriye proses ısısı sağlama, alan ısıtması/soğutması ve kazan yakma havasını ısıtma gibi birçok uygulamada kullanılabilir. Sonuçta, bacadan geri kazanılan enerji sayesinde yakıt tasarrufu sağlanmış olur. Örneğin baca gazının sıcaklığının 20 ºC düşürülmesi %1’lik yakıt tasarrufu sağlar. Termik santrallerde %1’lik yakıt tasarrufu çok anlamlıdır. Çünkü bu durumda yerli linyit kaynaklarımızı daha verimli kullanarak dışarıya olan bağımlılığımızı azaltmış, çevreyi daha az kirletmiş ve de enerji üretim maliyetleriyle işletme-bakım maliyetlerini düşürmüş oluruz. Sonuçta ekonomik olduğu sürece baca gazlarındaki atılan enerjiden yararlanılmaya çalışılmalıdır[33]. 5.2.2 Kondenseden Atılan Enerji Kondensere giren çürük buhar, soğutma suyu ile gizli ısısı alınarak yoğuşturulmaktadır. Soğutma suyuna geçen atık ısı ise soğutma kulelerinde çevreye atılmaktadır. Kondenserde atılan enerjinin geri kazanılması ile hem atılan enerjiden hem de kule soğutma suyundan tasarruf sağlanacaktır. Fakat kondenserde önemli miktarda atık enerji olmasına rağmen sıcaklığının düşük olması (~40oC) bu sıcaklıktaki enerjinin kullanılmasını oldukça kısıtlamaktadır. Bu sıcaklıktaki bir akışkanın proses ya da ısıtma amacı ile kullanılması için ya ısı pompalarının ya da yeni geliştirilmekte olan duvardan ısıtma sistemlerinin uygulanması gerekmektedir. 5.2.3 Ara Buhar Enerjileri Santral üzerinde tamamı atılan enerji olarak değerlendirilemese de, proses ve ısıtma için enerji alınabilecek diğer kaynaklar ön ısıtıcılar için çekilen türbin ara buharlarıdır. Bu buharların kazan besleme suyunun ön ısıtılması yerine proses yada bölge ısıtma sistemlerinde kullanılması mümkündür. Dünya’daki birçok bölge ısıtma yapabilen termik santrallarda ara buharların kullanılması durumu görülmektedir. Fakat bu santrallar, elektrik üretimi ve bölge ısıtma amaçları için dizayn edildiklerinden, ara buhar alma yeri dizayn aşamasında kararlaştırılmakta ve uygulanmaktadır. Mevcut elektrik üretim amaçlı santrallere bölge ısıtma sistemi ilave edilmesi durumunda, ara buharların bölge ısıtma amaçlı kullanılmasının santral performansında meydana gelecek değişikliklerin mutlaka analiz edilmesi gereklidir. Analiz sonuçlarına bağlı olarak, ara buharların kullanılıp kullanılamayacağına, yeterli potansiyelin bulunup bulunmadığına ya da santral üzerinde bölge ısıtma için en uygun enerji kaynağının ara buhar olup olmadığına karar verilmesi daha doğru olacaktır. 5.2.4 Farklı Noktalarda Atılan Buhar Enerjileri (FlaĢ Buhar) Buhar sistemlerinde atılan enerjilerden geri kazanılarak verimliliğini arttırma yöntemlerinden biride, flaş buharının kullanılmasıdır. Flaş buhar, yüksek basınçlı bir ortamdan düşük basınçlı bir ortama geçen kondensin sahip olduğu gizli ısının buhar şekline dönüşmesidir. Yani; yüksek sıcaklıktaki kondens, kondens tankına gönderilmeden önce bir flaş tankından 25 geçirilerek flaş buhar üretilebilir. Böylece yüksek sıcaklıktaki kondensin enerjisinden yararlanılarak buhar üretilmiş olur (Şekil 5.14)[29]. Termik santrallarda birçok noktadan farklı sebeplerle atılan kondensler vardır. Ancak bunların hem atılan enerji potansiyelleri küçük hem de santral içinde farklı amaçlar için geri kazanılmaktadır. Şekil 5.14. Flaş buhar üretimi 5.2.5 Kazan Blöf Suyundan Yararlanma Blöf, kazan suyundaki toplam erimiş katı maddelerin önceden belirlenmiş bir miktarda tutulmasını sağlama işlemidir. Bu miktar kazanın tasarımına, yüküne, su arıtma özelliklerine ve besleme suyuna bağlı olarak belirlenir. Besleme suyundaki geri dönen kondens oranı yüksek sistemlerde, periyodik blöf çok sık yapılmamaktadır. Bu durumda atılan enerjinin geri kazanımı ekonomik olmamaktadır. Blöf vanasının sürekli açık olduğu sistemlerde drenaj, bir blöf havuzunda toplanmaktadır. Havuzun amacı blöf suyundan katı parçacıkların arıtılmasının yanında, oluşacak flaş buharın değerlendirilmesidir. Söz konusu buhar birçok noktada kullanılabilir [30]. Termik santrallarda blöf ile atılan enerji farklı amaçlar için geri kazanılmaktadır. 5.2.6 Termik Santralların Bölge Isıtma için Kullanımı TSAD projesi kapsamında termik santrala bölge ısıtma sistemi ilave edilirken baca ve kondenser dışındaki diğer enerji çekilebilecek noktalar araştırılmış ve santralın farklı noktalarından buhar çekilebileceği görülmüştür. Santral üzerinde bölge ısıtma için çekilebilecek buhar yeri olarak öncelikle değişik ihtiyaçlarda kullanılmak üzere santral dizaynı esnasında yerleştirilen farklı basınçlardaki kollektörler ele alınabilir. Eğer bu buharlar uygun olmaz ise santral üzerinde santralin dengesini bozmayacak şekilde bir yerin belirlenmesi de uygun olacaktır. Elektrik üretim amacı ile dizayn edilmiş bir termik santraldaki herhangi, bir noktadan çekilecek ara buharın bölge ısıtma amaçlı kullanılması durumunda santral performansında meydana gelecek değişikliklerin analiz edilmesi gereklidir. Böyle bir 26 dönüşümden beklenen esas fayda ise santraldan atılan enerjinin azalmasıdır. Bu durumda çekilen noktadaki enerjiye bu çalışmada tanımlanan ismi ile proses içi atılan enerji denilir. Eğer çekilen buharın yeri doğru bir şekilde belirlenirse, kondenserden atılan enerji önemli oranda azaltılabilecektir. Santral üzerinde yapılan incelemelerde, termodinamiğin I. ve II Kanunu açısından bölgesel ısıtmada kullanılabilecek en uygun şartlardaki akışkanın belirlenmesi amaçlanmıştır. Belirlenecek akışkanın sıvı fazdaki bir akışkan olmaması gereklidir. Çünkü sıvı fazdaki bir akışkandan yaralanılarak sıcaklığının düşürülmesi ile elde edilecek potansiyel kullanıldığında, sıcaklığı düşmüş olan akışkan kazanda tekrar yakıttan elde edilen enerji ile ısıtılacağından bölge ısıtma için ayrı bir kazanda yakıt yakılması durumundan farklı bir durum olmayacaktır. Bu ise yakıtın yüksek ekserjisinin düşük sıcaklıktaki bir akışkanı ısıtılması için kullanılacağı anlamına geldiğinden II. Kanun açısından istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle santral üzerinde bölge ısıtma için potansiyel belirlenirken ara buhar alma yeri araştırılmıştır. Yeni belirlenecek noktadan alınacak ara buharın belirlenmesinde aşağıdaki hususlar göz önünde bulundurulmuştur. Buharın sıcaklığının bölge ısıtma ve soğutma sistemleri için uygun bir kaynak sıcaklığına sahip olması Enerjetik açıdan santral güç ve termik verimi en az değiştirecek Eksejetik açıdan ekserji vermini artıracak ve birim ekserji çıktısı başına ekserji kayıplarını azaltacak Santralin fiziksel şartlarının değişikliğe müsaade etmesi Bölge ısıtma sistemlerinde 90oC sıcaklıkta sıcak su kullanılabileceğinden ara buhar sıcaklığının bu sıcaklığın üzerinde olması, fakat çok yüksek sıcaklıklarda olmaması uygundur. Çünkü buharın sıcaklığının ve basıncının artması ekserji değerini ve dolayısı ile türbinde üretebileceği mekanik enerji potansiyelini artırmaktadır. II. Kanun açısından da bölgesel ısıtma için çekilecek buharın ekserji değerinin mümkün olduğunca bölgesel ısıtma sistemindeki akışkanının sahip olduğu ekserjiye yakın olması ekserjetik kayıpları azaltacaktır. Yüksek ekserjili bir akışkanının kullanılması ekserji veriminin düşmesine neden olabilecektir. Bu şartları sağlayan santral üzerinde bir akışkan yeri arandığında orta basınç türbini çıkışı ve alçak basınç türbinine giriş noktasının en uygun olduğu görülür (Şekil 5.15). Bu noktadaki kızgın buhar sıcaklığı, doyma sıcaklığı ve basıncının bölge ısıtma sistemi açısından yeterli olduğu görülmüştür. Ayrıca bu noktadan çekilecek buharın alçak basınç türbininin simetrik eş kartere sahip olmasından dolayı yatak dengelerini bozmayacağı santralde yapılan görüşmeler ile doğrulanmıştır. Diğer bir avantaj ise santralda yerinde yapılan incelemelerde ara buhar almak için bu noktada yeterli boyutların bulunmasıdır. 27 Şekil 5.15. Bir termik santralin bölge ısıtma için dönüşümü Alçak basınç türbin girişinden bir miktar buharın çekilelerek bölge ısıtma sisteminde kullanılması türbinden elde edilecek güçte azalmaya neden olacaktır. Ancak, bu noktadaki buharın basıncı ve sıcaklığı oldukça düşük olduğundan güç düşüş miktarı oldukça az olacaktır. Ayrıca, bu cüzi azalışa karşı önemli kazanımlar elde etmek mümkün olmaktadır. Şekil 5.16 alçak basınç türbin girişinden çekilen buharın yüzdesel oranına göre santrale verilen yakıt enerjisinin santralde dağılım yüzdelerini göstermektedir. Bu şekilden açıkça görülmektedir ki belirtilen noktadan çekilen buhar, kondenserden çevreye atılacak enerjiyi önemli derecede azaltmaktadır. Diğer bir deyişle, bölge ısıtma için gerekli enerjinin büyük bir bölümü kondenserden atılacak ama henüz atılmamış enerjiden karşılandığı anlamına gelmektedir. Termik santrallerin bölge ısıtma için enerji kaynağı olarak kullanmanın yerleşim merkezlerinde ısınma için kullanılacak yakıtı ortadan kaldırması gibi neticeler ortaya çıkmaktadır. Sadece bu avantaj bile ülke ekonomisine çok büyük katkı sağlayacaktır. Ayrıca, atmosfere atılan emisyonların azalması, yaşam kalitesinin artması, insan sağlığına katkısı, enerjide dışa bağımlılığını azalması gibi birçok hayati ve stratejik faydaları olacaktır. Şekil 5.16 Çekilen buhar oranına göre kullanılan yakıt enerjisinin santraldeki dağılımı 28 Bu bağlamda, Türkiye’de yeni kurulacak termik santrallerin hem elektrik hem de bölge ısıtma için enerji üretecek şekilde dizayn edilmeleri yerli yakıtların kullanım verimliliğini artırmada önemli bir adım olacaktır. Bununla beraber, mevcut santrallerin de gerekli dönüşümlerin gerçekleştirilmesiyle bölge ısıtma için kullanılması da oldukça faydalı olacaktır. Örneğin, bu dönüşümler gerçekleştirilirse yılda 7~27 milyon MW th enerji tasarrufu sağlanabilir. Bir termik santral ile 15~140 bin konut ısıtabilir. Konutların santral ile ısıtılmasının ekonomik potansiyeli 200~1100 Milyon TL/yıl’dır. Ekonomiye katkının yanında bölge ısıtma sistemi kullanımı sayesinde emisyonlarda yılda 1,5 ~ 6 Milyon ton CO2 ve 37 ~ 150 bin ton SO2 azalma sağlanabilir. Ayrıca, bölge ısıtma sistemi sayesinde, santral su sarfiyatlarında toplam 4 ~ 17 Milyon ton azalma sağlanabilir. Bu konu ile ilgili daha fazla bilgi TSAD projesi web sayfasından (www.tsad.org.tr) alınabilir. Mevcut elektrik üretim amaçlı dizayn edilmiş bir termik santralin bölge ısıtmada kullanılabilmesi için bazı dönüşümlerin yapılması gereklidir. Bu dönüşümler santralin performansını etkileyecektir. Bu etkileri ortaya koyacak kriterleri belirlemeden sadece elektrik üretimi için söz konusu olan elektrik gücü ve klasik termik verim ile analiz yapmak yanlış yorumlara yol açabilecektir. Bu nedenle hem elektrik hem de ısı enerjisinin beraber üretildiği bu termik santralli kojenerasyon sisteminin performansını doğru şekilde değerlendirecek kriterler ortaya konması gerekmektedir. Yukarıda belirtilenlerin ışığı altında, sadece elektrik üretimi için dizayn edilmiş termik santrallerin bölge yakınlarındaki yerleşim yerlerinin ısınma taleplerini karşılayacak şekilde kojenerasyon sistemlerine dönüştürülmesi neticesinde performanslarındaki değişimler incelenmiştir. Hem elektrik üreten hem de bölge ısıtma sistemlerine enerji sağlayan bu termik santralli kojenerasyon sistemi için farklı performans kriterleri tariflenmiştir. Bu çerçevede bir termik santralin termodinamik modeli oluşturularak, bölge ısıtması yapmak için belirlenen bir noktadan alınan enerjinin bu yeni sistemin performansında meydana getireceği değişiklikler simülasyon çalışmaları ile analiz edilmiştir. Performans kriterleri olarak net güç çıktısı, klasik termik verim, yararlanma oranı ve çoklu termik verimi dikkate alınmıştır. 5.2.6.1 Mevcut Termik Santraller için Performans Kriterleri Mevcut termik santraller sadece elektrik üretimini gerçekleştirmektedirler. Dolayısıyla, iki önemli performans kriteri söz konusudur; bunlar sırasıyla net güç çıktısı ve termik verimdir. Termik santralin net gücü türbinlerden elde edilen güç çıktılarının yardımcı makinelerde tüketilen güç girdilerinden çıkartılmasıyla bulunur: WNet = WT - WY [MW] (1) burada, T ve Y alt indisleri sırasıyla türbin ve yardımcı makineleri göstermektir. Termik santrallerin termik verimi, elde edilen net gücün yakıtın sağladığı ısı enerjisi değerine oranlanması ile ifade edilir: ηth = WNet Qyakıt (2) 29 5.2.6.2 Bölge Isıtma için Kullanılan Termik Santrallerin Performans Kriterleri 5.2.6.2.1 Çoklu üretim termik verimi Elektrik üretimi yapan santrale bölge ısıtma sistemi ilavesi ile çoklu üretim gerçekleştiren bir kojenerasyon santrali elde edilir. Bu yeni sisteme giren tek yakıt ile elektrik ve ısı enerjisi beraber üretilmektedir. Bu nedenle çoklu üretim sisteminin performansını değerlendirmekte sadece elektrik üreten santrallerin performans kriterleri yetersiz kalmaktadır. Bu amaçla çoklu üretim termik verimi tanımlanmış ve aşağıdaki gibi ifade edilmiştir: ηth,BIS = WNET Q Q yakıt - BIS ηIS (3) burada, ηIS klasik ıstma sistemlerinin (soba, kalorifer gibi) verimini göstermektedir. Denk.(3)’den anlaşılacağı üzere, çoklu üretim termik verimin, ısıtma amaçlı bölgede yakılan yakıtın ısıl gücünün (QBIS/ηIS) santralde yakılan yakıtın ısıl gücünden (Qyakıt) çıkartılması ile termik verimin hesaplanmasıdır. Böylece sadece elektrik üretiminde kullanılan yakıt enerjisinin ne kadarının faydalı enerjiye (elektrik) dönüştüğü belirlenmiş olmaktadır. 5.2.6.2.2 Yararlanma oranı Kojenerasyon sistemlerinin değerlendirilmesinde literatürde yaygın olarak kullanılan performans göstergesi yararlanma oranıdır. Denk(4)’de oluşturulan termik santralli kojenerasyon sisteminin yararlanma oranı kriteri ifade edilmiştir: YOBIS WNET QBIS Qyakıt (4) Yararlanma oranı kojenerasyon sisteminden elde edilen elektrik ve ısı enerjileri toplamının sisteme giren yakıtın ısıl enerjisine oranıdır. Bu oran giren yakıt enerjisinin ne kadarından faydalanıldığını göstermektedir. 5.2.6.2.3 Performans katsayısı Ara buhar ile yapılacak bölge ısıtma sisteminin performanslarını mekanik ısıtma/soğutma sistemleri ile karşılaştırmak için bu sistemlerin performanslarını gösteren performans katsayısına benzer kriter tanımlanmış ve aşağıdaki denklem ile ifade edilmiştir: COPBIS = QBIS ΔN (5) burada, ∆N çekilen buhar ile termik santralde meydana gelen güç azalmasını göstermektedir. Mekanik ısıtma/soğutma sistemleri sistemlerinin performans katsayıları, birim elektrik enerjisi ile ede edilen ısı enerjisini göstermektedir. Buna göre oluşturulan Denk.(5) santrale ilave edilen bölge ısıtma sistemiyle oluşturulan kojenerasyon sisteminde birim elektrik güç kaybı için elde edilen ısı enerjisini ifade etmektedir. 30 5.2.6.2.4 Örnek Simülasyon ÇalıĢması Alçak basın türbin girişinden çekilecek ara buhar ile bölge ısıtma gerçekleştirmenin yukarıda tanımlanan performans kriterlerinde meydana getireceği değişiklikler örnek bir simülasyon çalışmayla gösterilmiştir. Sonuçlar Şekil 5.17’de verilmiştir. (a) 300 270 240 0,40 (b) 0,50 Çoklu Üretim Termik Verimi 0,36 0,32 0,28 0,24 0,20 Net Güç Termik Verim 0,16 0,12 0,08 0,04 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,00 0,30 0,48 IS=0,50 Net Güç [ MW ] 210 180 150 120 90 60 30 0 0,00 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38 0,36 0,00 Termik Verim IS =0,70 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Ara Buhar Orani Arabuhar Orani 9 8 7 (c) 0,50 0,48 (d) Yararlanma Orani 0,46 0,44 0,42 0,40 0,38 COPBIS 6 5 4 3 2 1 BIS performans katsayisi 0,36 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Arabuhar Orani 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Arabuhar Orani Şekil 5.17. Bölge ısıtma amaçlı çekilen buhar oranı ile termik santral performans değişimi Şekil 5.17a’da görüldüğü gibi santralden bölge ısıtma amaçlı çekilen ara buhar, santralin güç çıktısını azaltmaktadır. Bunun nedeni çekilen buharın alçak basınç türbininden geçen buhar kütlesini ve dolayısı ile bu türbinden üretilecek gücü azaltmasıdır. Türbinde üretilen güç, kütlesel debi ile doğru orantılı olduğundan çekilen ara buhar miktarının artması ile türbindeki güç azalması doğrusal olarak değişmektedir. Güç üretimindeki bu azalma sadece pik ısıtma talebi olması durumunda söz konusu olacaktır. Yıllık ortalama talepler göz önüne alındığında elektirik gücündeki yıllık ortalama azalma oldukça küçülecektir. Santral gücündeki azalma ancak elektrik ve ısıtma pik taleplerinin çakışması durumunda güç azalması olarak değerlendirilmesi gerekir. Böyle bir durum olsa bile ısının depolaması ile elektrik yönünden arz ve talep dengesizliği oluşmayacaktır. Santralden bölge ısıtma amaçlı çekilen ara buhar santralin güç çıktısının yanı sıra termik verimini de çok az azaltmaktadır. Şekil 5.17b.’de ara buhar kütle oranı ile çoklu üretim termik verimin değişimi verilmiştir. Klasik ısıtma sistemleri olarak linyit yakan sobalar, kat kaloriferleri ve linyit yakan kazanlar öngörülmüştür. Bu sistemlerdeki yanma verimleri (ηIS) 0,5-0,7 aralığındadır. Şekilden görüldüğü gibi santrale bölge ısıtma sistemi ilave edilmesi yeni tanımlanan çoklu üretim termik verim değerini artırmaktadır. Şekilde ayrıca klasik ısınma sistemlerinin yakma verimleri parametre olarak alınmıştır. Klasik ısınma sistemlerinin veriminin azalması ısıtma için yakılan 31 yakıt miktarını artırdığından çoklu üretim termik verimini daha da artırmaktadır. Şekil 5.17c’de bölge ısıtma sistemi ilave edilen santralin ara buhar kütle oranı ile yararlanma oranının değişimi verilmiştir. Yapılan değişiklikler kullanılan yakıttan daha fazla yararlanıldığını göstermektedir. Şekil 5.17d’de çekilen ara buhar oranı ile ısıtma sistemin performans katsayısı verilmiştir. Bu kriterin değeri bölge ısıtma sisteminde 6,8 civarında olduğu görülmektedir. Değer ara buhar oranın artmasıyla değişmemektedir. Bunun nedeni ara buhar miktarının artmasıyla bölge ısıtma enerjisindeki artma oranıyla buna karşılık gelen santraldeki elektrik güç azalma oranın sabit olmasındandır. Bu performans katsayı değeri klasik klima sistemlerinde 2,6-3,2 arasında değişmektedir. Dolayısıyla, oluşturulan sistemin klasik klima sistemlerinden iki kat daha etkin ısıtma gerçekleştirdiği anlaşılmaktadır. Bu değer bile tek başına santralda yapılan dönüşümün ısıtma için harcanan enerji miktarının önemli miktarda azaltılabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak santral elektrik üretiminin yanında bölge ısıtma talebini de karşılayacak şekilde kojenerasyon sistemine dönüştürüldüğünde enerjitik performansta (elektrik güç çıktısı ve klasik termik verim) çok küçük oranlarda azalma olduğu görülmüştür. Ancak, kojenerasyon sistemlerinin performans değerlendirilmesinde santralle birlikte bölgenin kazançları da dikkate alınması gerektiğinden klasik termik verim böyle bir sistemin enerjitik performansını tanımlamada yeterli değildir. Kojenerasyon sisteminin performansının doğru bir şekilde değerlendirilmesi için çoklu üretim termik verimi tanımlanmıştır. Yeni tanımlanan verim santral ile beraber ısıtılan bölgenin enerji tüketimlerini de dikkate aldığından daha gerçekçi bir değerlendirme yapmaya olanak sağlamaktadır. Santralin çoklu üretim termik verimi sadece elektrik üretildiğinde klasik termik verime eşit olmakta, bir yerleşim merkezinin santralden ısıtılması durumunda bu termik verim oldukça yükselmektedir. 32 6 Kaynaklar 1.Kiameh, P., 2003, Power Generation Handbook, McGraw-Hill Handbooks, New York, USA. 2. Petchers, N., 2003, Combined Heating, Cooling and Power Handbook, The Fairmont Press. Lilburn, GA. 3. Hwaseong Cogeneration Plant South Korea, http://www.energy.poyry .com/projects/Hwaseong.pdf 4. Steps – Kontrol of Heating System, Danfoss. 5. Nielsen, T., 3/2005, Solutions for unbalanced DH systems, Danish Board of District Heating. 6. Büyükalaca,O., Yılmaz, T., 2003, Güneş enerjisi ile soğutma teknolojilerine genel bir bakış, Tesisat Mühendisliği, s.45-56. 7.Petchers, N., 2003, An Integrated Approach To Energy Resource Optımızatıon , The Fairmont Press. Lilburn, GA. 8. Genceli, O.F., Isı Değiştiricileri, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2005. 9. Enerji Verimliliğini Arttırmak Üzere Termik Santral Atık Isılarını Faydaya Dönüştürme Yöntemlerinin Araştırılması, Geliştirilmesi ve Binalarda Isıtma Uygulaması (TSAD), PROJE NO: 105G099, PROJE KODU: 5052115, RAPOR NO: R2-1, TÜBİTAK-MAM, YTÜ, 2007. 10. Halıcı, F., Gündüz, M., Örneklerle Isı Geçişi Isı Transferi, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2007 11. Altınışık, K., Uygulamalarla Isı Transferi, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 2003. 12. Holman, J.P., Heat Transfer, McGrawHill, 2002. 13. Turner, W.D., Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy, Taylor and Francis Group, 2006. 14. Bahmann, P. D., Epstein, M., and Kern, E. E. 1992. Coal gasification-based integrated coproduction energy facilities. 1992 ASME Cogen-Turbo Conference, IGTI, 7, 69–74. 15. Alanne, K. and Saari, A. 2004. Sustainable small-scale CHP technologies for building: The basis for multiperspective decision-making. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 8 (5), 401–431. 16. IEA Clean Coal Centre, http://www.iea-coal.org.uk 17. Maurstad, O. 2005. An Overview of Coal Based Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) Technology, MIT LFEE 2005-002 WP, September 2005, http://lfee.mit.edu, click on publications, then click on working papers. 18. Ruth, L. K. and Bedick, R. C. 1992. Research and development efforts at the Department of Energy (DOE) supporting integrated gasification combined cycle (IGCC) demonstrations, 1992 ASME Cogen-Turbo Conference, IGTI, 7, 87–94. 19. Turbine-based cogeneration systems. In Planning Cogeneration Systems, D. R. Limaye, ed., pp. 119–143. Fairmont Press, Atlanta, GA. 20. United States Combined Heat and Power Association 2001. National CHP Roadmap. 21-Jörn P. Jacobs, ―The future of fluidized-bed combustion‖, Chemical Engineering Science, vol. 54, p. 5559-5563, 1999. 22-Ja´nos M. Bee´r, ―High efficiency electric power generation: The environmental role‖, Progress in Energy and Combustion Science, vol. 33, p. 107-134, 2007. 23. 16- W. Nowak, ―Clean coal fluidized-bed technology in Poland‖ Applied Energy, vol. 74, p. 405–413, 2003. 24. Qinggang Lu, Jianguo Zhu, Tianyu Niu, Guoliang Song, Yongjie Na, ―Pulverized coal combustion and NOx emissions in high temperature air from circulating fluidized bed‖, Fuel Processing Technology, Volume 89, Issue 11, Pages 1186-1192, 2008. 25. Joris Koornneef, Martin Junginger, Andre Faaij, ―Development of fluidized bed combustion—An overview of trends, performance and cost‖, Progress in Energy and Combustion Science, Volume 33, Pages 19–55, 2007. 26. Anthony F. Armor, Jan F. Kreider, Ari Rabl, ―Economic Aspects of Buildings‖, Handbook of Heating, Ventilation, and Air Conditioning, CRC Press LLC., 2001. 33 27. Nevin Selçuk, ―Akışkan Yatakta Yakma Teknolojisi ve Türk Linyitlerine Adaptasyonu‖, TMMOB 1. Enerji Sempozyumu, 12-14 Kasım 1996, s. 83. 28. Industrial Heat-Recovery Strategies, Pasific Gas and Electric Company, 1997. 29.http://www.demirmakina.com/DEMIR%20MAKINA%20Kondens%20Isisi%20Geri%20Kaz anma%20Sistemleri.htm 30. http://www.spiraxsarco.com 31. http://teskon.mmo.org.tr/bildiri/1999-09.pdf 34