Dolaşımlı Akışkan Yataklı Kazanlar İçin Dağıtıcı Plaka-Nozül Sisteminin Modellenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Mustafa Metin Çam

Danışman: Cenk Çelik

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Dolaşımlı akışkan yataklı (DAY) kazan teknolojisine sahip elektrik üretim santralleri özellikle esnek yakıt kullanımı imkan sağlaması ve düşük emisyon değerlerinde çalışmasından dolayı dünyada kullanımı hızla artmaktadır. DAY kazanında toplam havanın yaklaşık %40-60 gibi büyük oranı yatak tabanından plaka-nozul sistemi ile kazana beslenmektedir. Plaka-nozul sisteminde kullanılan çok sayıda farklı nozul tasarımları olsa da DAY kazanının karakteristik özelliğine ve tasarımcının yaklaşımına göre tasarım geometrisi değişmektedir. Plaka-nozul sisteminde ince tasarım detayları DAY kazanda akışkanlaşmayı, yanma verimini, işletme sürekliliğini ve enerji sarfiyatını önemli ölçüde etkilemektedir. Bu çalışma, Türkiye'de linyit yakıtlı 2x160 MWe DAY Ünitesine sahip ÇAN Termik Santrali'nde (ÇTS) kullanılan birincil hava dağıtıcı çan tipi nozulun yeniden tasarlanarak tasarım geometrisinin optimize edilmesi hakkındadır. Öncelikle, sahada plaka-nozul sistemi boyunca ölçülen basınç kaybı verileri esas alınarak çan tipi nozulun ANSYS Fluent yazılımında oluşturulan sayısal modeli doğrulandı. Nozul modelinde basınç kayıplarını azaltmak ve orifis çıkışında hava hızını artırmak için mevcut nozulun tasarım geometrisi yenilendi. Yeni tasarlanan nozul modelinde orifis sayısına bağlı orifis çapı ve açısının basınç kaybına, çıkış hava hızına ve uniform dağılımına etkisi analiz edilerek tasarım geometrisi optimize edildi. Orifis sayısına bağlı optimum nozul modelde basınç kaybı ortalama 2,86 kPa azalırken orifis çıkış hava hızında ortalama 20 m/s artış sağlandı. Nozulda orifislerin 105°'lik açıyla tasarlanması sonucunda basınç kaybında ortalama %7,6 azalma ve orifis çıkış kesit alanında hıza bağlı uniform indeksinde %2 artış sağlandı. Sonuç olarak, yeni tasarlanan çan tipi nozulun ÇTS DAY kazanında kullanılması durumunda işleteme de geri akış riskini azaltacak ve bir ünitede yaklaşık 2,26 GWh/yıl enerji tasarrufu sağlayacaktır.