Bir kağıt fabrikasında bulunan kojenerasyon tesisinin enerji ve ekserji analizi

Bu çalışma kapsamında, Balıkesir ilinde konumlanan Varaka Kağıt Fabrikası'nın kojenerasyon tesisine yönelik enerji ve ekserji temelli bir analiz yürütülmüştür. Hesaplamaların gerçekleştirilebilmesi amacıyla belirli noktalar tanımlanmış ve bu noktalara ait basınç, sıcaklık ile kütlesel debi verileri esas alınarak termodinamik özelliklerden yararlanılmıştır. Yapılan ekserji analizi, fiziksel ve kimyasal ekserji unsurlarını temel almış, ancak potansiyel ve kinetik ekserji etkileri göz ardı edilmiştir. Bu analiz sayesinde, sistemin bileşenlerinin ekserji verimleri ve ekserji yıkımları hesaplanmıştır. Analizlerde, termodinamik hesaplamalar için EES (Engineering Equation Solver) programı kullanılmıştır. Sistemin genel akış diyagramı oluşturulmuş ve sistemin bileşenleri olan kazan, türbin, kondenser, pompalar, degazör, su ısıtıcıları ve buhar kollektörü detaylandırılmıştır. Buhar kollektöründen fabrikaya ısıtma buharı sağlanmaktadır. Bu çalışmada, referans çevre şartları olarak 25 ℃ ve 101,325 kPa kabul edilmiştir. Hesaplamalar sonucunda, kütle dengesi, enerji dengesi ve ekserji dengesi elde edilmiştir. Kütle dengesi, sistemdeki tüm bileşenlerin kütle akışlarının dengede olduğunu doğrulamaktadır. Enerji dengesi, sistemde enerji giriş ve çıkışlarının dengelendiğini göstermektedir. Ekserji dengesi ise, sistemdeki ekserji yıkımlarını ve her bir bileşenin ekserji verimliliğini ortaya koymaktadır. Balıkesir'de yer alan Varaka Kağıt Kojenerasyon Tesisi, bu çalışmada 35185 kW elektrik üretimi gerçekleştirmekte ve aynı zamanda kağıt fabrikasına saatte 40 ton buhar göndermektedir. Tesisteki buhar üretimi akışkan yataklı bir kazanda gerçekleşmektedir. Bu sistemin enerji ve ekserji analizi gerçekleştirilerek, sistemin performansı değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, kazan %43,77 ekserji verimliliğine sahip olup 69513 kW ekserji yıkımıyla en yüksek kayıp oranına sahiptir. %81,39 ekserji verimliliği ve 8044 kW ekserji kaybıyla türbin, enerji kullanımında oldukça verimlidir. Spreyleme sistemi %98,76 ekserji verimliliği ile 182,7 kW ekserji kaybı yaşarken, degazör %75,51 ekserji verimliliği ve 7713 kW kayıp oranıyla iyileştirme potansiyeli sunmaktadır. %4,939 ekserji verimliliği ve 10761 kW ekserji kaybına sahip kondenser ise en düşük verimliliğe sahip bileşen olarak dikkat çekmektedir. Besi suyu pompası %74,34 izentropik verimle ideal performansına yakın bir şekilde çalışmaktadır. Ancak kondenser pompası %56,75 izentropik verimle daha düşük bir performans sergilemektedir. Gerçek çalışma koşullarında ise besi suyu pompasının ekserji verimliliği %44, kondenser pompasının ekserji verimliliği ise %13 olarak hesaplanmıştır. Bu durum özellikle kondenser pompasında daha yüksek enerji kayıplarına işaret etmektedir. Bu analizler, kojenerasyon sisteminin termodinamik performansını değerlendirmede ve iyileştirme potansiyellerini belirlemede önemli bilgiler sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar, sistemin verimliliğini artırmak ve enerji kayıplarını minimize etmek için yapılabilecek iyileştirmeler konusunda rehberlik etmektedir.