Gaz/buhar kombine çevrim enerji santrallarının performans analizi

Özet

Elektrik üretiminde gaz türbini sistemleri için yüksek performans seviyeleri, gaz/buhar kombine çevrimi uygulanarak elde edilmektedir. Sistem, Joule ve Rankine çevrimlerinin birleştirilmesini içerdiğinden genel sistem performansı hem gaz türbini hem de buhar türbininin tasanın parametrelerinden etkilenecektir. Dolayısıyla, kombine çevrimin optimum performansı, ancak, gaz ve buhar türbin çevrimlerinin uygun bir şekilde bütünleştirilmesiyle elde edilebilir. Bu çalışmada, gaz türbini tek basınçlı buhar türbini ile birleştirilmiştir. Analizlerde soğutmalı gaz türbini modeli içerilmiştir. Kompresör basınç oranının ve gaz türbini giriş sıcaklığının kombine çevrimin genel performansı üzerine etkisi incelenmiştir. Kombine çevrimin genel veriminin yükseltilmesinin gaz türbini giriş sıcaklığının artırılması ile sağlandığı görülmüştür. Ayrıca, kombine çevrim uygulamalarında, tek başına bir gaz türbini sistemindekine nazaran daha düşük kompresör basınç oranlarının, hem maksimum genel verim hem de maksimum özgül iş üretimi açısından daha tercih edilir olduğu da görülmüştür. Bu sayede elektrik üretim maliyeti de azalmaktadır.

Abstract

In power generation applications, high performance levels are achieved for gas-turbine systems by means of gas/steam combined cycle. Because the system involves the coupling of a topping Joule cycle to a bottoming Rankine cycle, the overall system performance will be influenced by the design parameters of both the gas turbine engine and steam power plant. Consequently, optimum performance of the combined cycle is achieved only if the gas turbine and steam turbine cycles are properly matched. In the present work, internal combustion gas turbine engine has been coupled with single pressure steam power plant. Cooled gas turbine model has been included in the analysis. The effects of compressor pressure ratio and gas turbine inlet temperature on overall performance of the combined cycle has been investigated. Results showed that, the increase in overall efficiency of combined cycle is achieved by increasing the gas turbine inlet temperature. In combined-cycle applications, lower compressor pressure ratio values compared to that for simple gas turbine systems would be more attractive where peak overall efficiency and specific work output of combined-cycle power plant are maximized, and cost of electricity generation is minimized.