AI Summary & Key Takeaways
AI InsightUnlike conventional single-cycle coal plants, this approach provides an innovative pathway to improve overall system efficiency and reduce specific fuel consumption for low-grade coals, contributing to sustainable energy generation strategies for Türkiye’s existing thermal infrastructure.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In Türkiye, most coal resources are lignite and generally have a low calorific value. It is essential to use this domestic resource to reduce Türkiye's external dependency. This study aims to analyze and compare the performance of an integrated power plant model using low-calorific-value coals from the Kütahya region, specifically Tunçbilek and Seyitömer coals, as primary energy inputs. In this study, a novel combined cycle configuration was modelled, where compressed air is heated through the HX1 (heat exchanger) inside the boiler and directed to an air turbine to produce electricity. The exhaust air from the turbine is utilized in a heat recovery steam generator (HRSG) to heat steam and feedwater, while the high-temperature flue gases from the boiler contribute to additional steam generation. The superheated steam is expanded in a condensing steam turbine to generate further electricity, with injection steam supplied from the turbine discharge. The results of this study indicate that the maximum net electrical efficiency was obtained as 35.83% for the Tunçbilek coal-fired power plant model and 32.57% for the Seyitömer coal-fired power plant model. The corresponding net heat rate values were determined as 10,670 kJ/kWh and 13,251 kJ/kWh, respectively. The novelty of this study lies in the comparative thermodynamic evaluation of two locally sourced Turkish lignites within an integrated air–steam power generation system. Unlike conventional single-cycle coal plants, this approach provides an innovative pathway to improve overall system efficiency and reduce specific fuel consumption for low-grade coals, contributing to sustainable energy generation strategies for Türkiye’s existing thermal infrastructure.
Özet
Türkiye'de kömür kaynaklarının büyük çoğunluğu linyit olup, genellikle düşük kalorifik değere sahiptirler. Türkiye'nin dışa bağımlılığını azaltmak için bu yerli kaynağın kullanılması şarttır. Bu çalışmanın amacı, Kütahya bölgesinde bulunan düşük kalorifik değerli kömürleri, özellikle Tunçbilek ve Seyitömer kömürlerini birincil enerji girdisi olarak kullanan entegre bir enerji santrali modelinin performansını analiz etmek ve karşılaştırmaktır. Bu çalışmada, basınçlı havanın kazan içindeki HX1 (ısı eşanjörü) aracılığıyla ısıtılarak bir hava türbinine yönlendirildiği ve elektrik ürettiği yeni bir kombine çevrim konfigürasyonu modellenmiştir. Türbinden çıkan egzoz havası, buhar ve besleme suyunu ısıtmak için bir ısı geri kazanım buhar jeneratöründe (HRSG) kullanılırken, kazandan çıkan yüksek sıcaklıktaki baca gazları ise ek buhar üretimine katkıda bulunmaktadır. Ayrıca kızgın buhar, türbin deşarjından enjeksiyon buharı sağlanarak daha fazla elektrik üretmek üzere bir yoğuşmalı buhar türbininde genişletilmektedir. Bu çalışmanın sonuçları, Tunçbilek kömür yakıtlı enerji santrali modeli için maksimum net elektrik verimliliğinin %35,83, Seyitömer kömür yakıtlı enerji santrali modeli için ise %32,57 olarak elde edildiğini ortaya koymaktadır. İlgili net ısıl değerler sırasıyla 10.670 kJ/kWh ve 13.251 kJ/kWh olarak tespit edilmiştir. Bu çalışmanın yeniliği, entegre bir hava-buhar güç üretim sistemi içerisinde yerel kaynaklı iki düşük kalorili Türk linyitinin karşılaştırmalı olarak termodinamik analizinin yapılmasıdır. Geleneksel tek çevrimli kömür santrallerinin aksine, bu yaklaşım, genel sistem verimliliğini artırmak ve düşük kaliteli kömürler için özgül yakıt tüketimini azaltmak için yenilikçi bir yol sunarak, Türkiye'nin mevcut termik altyapısı için sürdürülebilir enerji üretim stratejilerine katkıda bulunmaktadır.