Exergetic and thermoeconomic performance analysis and optimization of diesel engine powered cogeneration systems

Bu çalışmada, termoekonomik analiz ve optimizasyon yaklaşımı, Gaziantep'te bulunan, 25.32 MW elektrik ve 8100 kg/saat buhar çıktısı olan ağır yakıtlı ve dizel motor tahrikli gerçek bir kojenerasyon sistemine, Sanko Dizel Motorlu Kojenerasyon'a uygulanmıştır. Bu çalışmada sunulan yaklaşım, herhangi bir sistem bileşeni için verilen maliyet ve performans girdilerinin birleşiminin, sistemdeki bileşenlerin ürün çıktılarının ekserjileri ve yakıt maliyetleri sabit kalmak koşuluyla, optimum dizayn şartlarında hesaplanmasını mümkün kılan iteratif (yinelemeli) bir performans iyileştirme yöntemidir. Kojenerasyon sistemine giren yakıtın ekserjisi 62,800 kW olarak hesaplanmıştır. Sisteme giren toplam yakıt ekserjisinin %40.4' ü elektriğe, % 0.3' ü ise buhara çevrilmektedir. Dizel motorlu kojenerasyon sisteminin ikinci kanun (ekserji) verimi %40.6 olarak hesaplanmıştır. Gerçek çalışma şartlarında sisteme giren yakıtın ekserjiye bağlı maliyeti ve birim ekserji maliyeti sırasıyla 1806 $/saat ve 2.70 $/GJ bulunmuştur. Sistemdeki dizel motorlar için yakıt girdisi değerleri sırasıyla 1933.3 $/saat ve 2.85 $/GJ olarak hesaplanmıştır. Gerçek çalışma şartlarında elektrik maliyeti 10.31 $/GJ (8.90 ¢/kW-saat) bulunmuştur. Termoekonomik optimizasyon çalışması neticesinde elektrik maliyeti 8.38 $/GJ (6.70 ¢/Kw-saat) olarak hesaplanmıştır, termodinamik optimizasyon sonucunda ise elektrik maliyeti 21.36 $/GJ' e (23.18 ¢/kW-saat) yükselmektedir. Sistemde üretilen buharın gerçek çalışma şartlarında, termodinamik ve termoekonomik optimizasyon çalışmaları sonucunda maliyeti sırasıyla, 5.22 ¢/kW-saat, 10.04 ¢/kW-saat, and 4.50 ¢/kW-saat olarak hesaplanmıştır. Egzoz emisyon analiz sonuçlarına göre, birleşik ısı ve güç kullanımı, ısı ve gücün ayrı üretildiği sistemlere göre enerji ve ekserjiye bazlı analizlerde yakıt tüketiminde sırasıyla %23.84, ve %17.25 oranında bir tasarruf sağlamaktadır.Anahtar Kelimeler: Birleşik Isı ve Güç Üretimi (CHP), Kojenerasyon, Dizel Motor, Enerji, Ekserji, Eksergoekonomik Analiz, Termoekonomik Analiz, Optimizasyon