Termik santral - Vikipedi
ısı enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü bir santral türü
Pistonlu buhar makineleri özellikle James Watt tarafından yapılan büyük yenilikler sayesinde 18nci yüzyıldan beri mekanik güç kaynakları için kullanılmaktadır. 1882 yılında, ticari amaçlı ilk merkezi elektrik üretim istasyonları olan New York'taki Pearl Street İstasyonu ile Londra'daki Holborn Viaduct enerji istasyonununda da pistonlu buhar makineleri kullanılmaktaydı. Buhar türbini'nin geliştirilmesi daha büyük ve verimli merkezi üretim santrallarının yapılmasına olanak verdi. 1892 yılında pistonlu buhar makinelerine alternatif olan buhar türbinleri daha yüksek hızlara sahip olmaları ve hızlarının daha kararlı olarak ayarlanabilmesi sayesinde ortak çıkışı besleyen senkron paralel jeneratörlerin çalıştırılabilmesine olanak sağlamışlardır. Yaklaşık olarak 1905 yılından sonra büyük merkezi enerji santrallarındaki pistonlu buhar makinelerinin yerini tamamen buhar türbinleri almıştır. Tarihte kullanılan en büyük pistonlu motor-jeneratör setleri 1901 yılında Manhattan Yükseltilmiş Demiryolu için üretilmiştir. On yedi adet ünitenin her biri yaklaşık 500 ton ağırlığında, 6000 kilowatt gücündeydi ve aynı katalog değerindeki bir türbin setinden yaklaşık %20 daha hafifti.
Termik Santralin canlılara ve doğaya zararlarıDüzenle
- Termik santrallerin çalışması sonucu ortaya çıkan baca gazı (SO2, NOx) birçok çevresel problemi de beraberinde getirmektedir. - Kullanılan yakıta bağlı olarak değişen oranlarda çıkan gaz ve partikül maddeler uzun zaman boyunca havada asılı kalmaları nedeniyle bronşit, anfizeme, damar hastalıkları gibi hastalıkların yanında insan ölümlerine de sebebiyet vermektedir. - Termik santrallerin oluşturduğu hava kirliliği sadece havayı soluyan canlılara değil, orman ve geniş tarım arazilerine de olumsuz etkiler yapmaktadır. Bacadan çıkan gazlar ve diğer maddelerin ürün verimlerine olumsuz etkileri görülmektedir. - SO2 ve NOx gazları asit yağmurlarının oluşumunda birinci derecede sorumludurlar. Bacalardan atılan kükürt ve azot oksitler, rüzgarla birlikte ortalama 2-7 gün içerisinde atmosfere ulaşırlar. - Bu zaman süresi içinde bu kirleticiler atmosferdeki su partikülleri ve diğer bileşenlerle tepkimeye girerek Sülfirik Asit ve Nitrik Asit’i oluştururlar. Atmosferde oluşan bu asitler, yağmur ve kar ile yeryüzüne ulaşırlar. - Böylece termik santrallerin bacalarında gazlar ikinci kez ve daha geniş bir bölgeye etki etmiş olurlar. - Termik santral küllerinin toplandığı alanda oluşan Radon gazı havaya ulaşmaktadır. - Küllerin üzeri toprakla örtülse bile oluşan Radon gazı toprağın gözeneklerinden geçerek havaya karışmakta, yaklaşık 4 gün içerisinde Polonyum’a ve aktif Kurşuna dönüşebilmektedir. - Bu nedenle kül yığınları çevreye radyoaktif madde yaymaktadır. Bacadan atılan maddelerin içerisinde en önemli olan radyoaktif madde Uranyum maddesidir.
- Termik santrallerde soğutma, temizleme vb. işlemler için önemli miktarda su kullanılmaktadır. Kullanılan bu suyun alıcı ortama deşarjı sonucu ortamdaki sıcaklık dengesi bozulur. Sıcaklık canlılar için hayati önem taşıyan bir kavramdır ve sıcaklık değişimlerinin canlı faaliyetleri üzerinde kısıtlayıcı hatta öldürücü etkisi vardır. - Kullanılan soğutma sularının alıcı ortama verilmeden önce arıtılması sırasında (geçici sertlik giderimi, çöktürme) kullanılan kimyasal maddeleri suyun verildiği ortamlarda kirliliğe neden olmaktadır. - Baca gazından çıkan maddelerin yarattığı asit yağmurları da yeryüzüne düşmeyle beraber kirliliğe, bitki ve toprak yapısında değişime neden olabilmektedir. - Uçucu küllerde bulunan Fe, Zn, Cu, Pb vb. ağır metaller yağmur sularıyla yıkanma gibi durumlarla yer altı suyuna ve içme suyu kaynaklarına ulaşabilmektedir.
- Termik santrallerin hava ve su ortamlarında yarattığı etkiler toprak içinde geçerlidir. - Santralde kullanılan suların toprağa deşarjı, asit yağmurları, uçucu küllerin toprak üzerinde birikmesi gibi birçok kavram toprak kirliliğine ve dolaylı olarak verim düşmesi ve ürün kalitesinin bozulmasına sebep olmaktadır. - Santralden çıkan baca gazları bitki örtüsünün gelişimini yavaşlatır. Ürün kalitesi ve ürün veriminin düşmesine neden olabilir. - Toprak çoraklaşması, orman azalmasına sebep olabilir. - Yapılan araştırmalar santral çevrseinde yaşayan insanlarda solunum yolu rahatsızlıklarının diğer bölgeler göre daha çok olduğunu ortaya koymuştur. Prof. Dr. Gülfem Bakan (TMMOB Samsun Kent Sempozyumu kitabında yayınlanmıştır)
Canlılar üzerinde yarattığı etkilerDüzenle
Arazi kullanımı üzerindeki etkileriDüzenle
Birincil enerji kaynağının depolanması dışında termik santrallerinde çıkan büyük miktardaki küllerin imhası da her zaman sorun olmaktadır. Günlük olarak çıkan kül miktarının fazla olması geniş alanların kül depolama alanı olarak kullanılmasını gerektirmektedir. Küllerin ağır metal ve radyoaktif elementlerce kirlenmiş olma olasılığı da vardır. Bu durum, kül depolama alanlarının özenle seçilmesini, toprak ve su kaynaklarının kirlenmesini engelleyecek tedbirlerin alınmasını zorunlu kılmaktadır.
Ana madde: :en:Relative cost of electricity generated by different sources
Tipik bir kömürlü termik santralDüzenle
Kazan ve buhar döngüsüDüzenle
Nükleer enerji santralinde ise buhar kazanı, bir Basınçlı Su Reaktörü (Pressurized Water Reactor - PWR) içinde primer (reaktör ünitesi) ile sekonderi (buhar ünitesi) termal yoldan birbirine bağlayan özel bir çeşit ısı eşanjörü'nü ifade eder. Kaynar Su reaktörü (Boiling Water Reactor - BWR) olarak adlandırılan nükleer reaktör tipinde ise su doğrudan reaktör içinde kaynatılır ve ayrı bir buhar kazanı yoktur.
Fosil yakıtlı bir buhar kazanı ekonomizör ve buhar fıçısı ile buhar üretici tüpler ve süperısıtıcı boru demetlerinden oluşan bir fırından meydana gelir. Kazanda aşırı basınç oluşmasını önlemek için uygun yerlere gerekli güvenlik valfleri konulmuştur. Hava ve baca gazı yollarında kullanılan ekipmanlar arasında enerjili akım fanı, hava önısıtıcısı, kazan ocağı, endüklenmiş akım fanı, kül hunisi, filtreler ve baca(lar) bulunur.
Besleme suyu ısıtılması ve gazdan arındırmaDüzenle
Buhar kazanında kullanılan besleme suyu yanan yakıttan elde edilen ısı enerjisini buhar türbinini döndüren mekanik enerjiye dönüştürmede kullanılır. Toplam besleme suyu geri dönüştürülmüş yoğuşturulmuş su ve arıtılmış sudan oluşur. Temas ettiği materyaller yüksek ısı ve basınçta korozyona meyilli olduğundan arıtılmış su kullanılmadan önce ileri derecede arıtma sürecinden geçer. Su yumuşatıcılar ve iyon dönüşümlü demineralizatörlerden oluşan bir sistem suyu o derece arı hale getirir ki 0.3-1.0 mikrosiemens/cm aralığındaki iletkenlik katsayısı ile su neredeyse bir yalıtkan haline gelir. 500 MW'lık bir tesiste saflık kontrolü için buhar fıçısından alınan suyun yerine konulan ve sistemdeki küçük kaçakları telafi etmek için elkenen arıtılmış suyun akış miktarı yaklaşık olarak 7.6 litre/saniye mertebesindedir.
Su basıncı iki aşamada artırılır ve altı ya da yedi adet orta seviye besleme suyu ısıtıcısından geçer. Her noktada ısınan suyun buharı türbinlerdeki uygun bir borudan tahliye edilir ve her aşamada sıcaklığı artar. Tipik olarak bu bir seri besleme suyu ısıtıcısı arasında ve ikinci basınç oluşturma aşaması öncesinde yoğuşmuş ve arıtılmış su karışımı suyun içinde çözünmüş olan havayı alan ve paslandırıcı mineralleri ayrıştıran bir gaz alıcıdan geçer. Bu noktadan sonra suyun içinde kalan oksijen miktarını 5 ppb'in altına indiren hidrazin adlı kimyasal eklenebilir, ayrıca amonyak, morfolin gibi pH kontrol araçları eklenerek asidite, dolayısıyla korozif etkisi azaltılabilir.
Fırın ve buhar fıçısıDüzenle
Tipik bir su soğutmalı yüzey yoğunlaştırıcı diyagramı.
Yüzey yoğunlaştırıcı bir kabuk ve içinde soğutma suyu dolaştırılan tüplerden oluşan bir ısı dönüştürücüdür. Yandaki diyagramda görüldüğü gibi düşük basınç türbininden gelen egzoz buharı tüperin üzerinden geçerek su haline geldiği kabuğa girer. Bu tip yoğunlaştırıcılar buharın içindeki hava ve gazları atmak ve vakum sağlamak için buhar ejektörleri ya da yıldız motorlu aspiratörler kullanırlar.
Dolaşımdaki suyun soğutma kabiliyetinin korunması için fazla ısısının alınması gereklidir. Bu da soğutma suyu doğal çekişli, cebri çekişli ya da yandaki resimde görüldüğü gibi bir indüklenmiş çekmeli soğutma kulesine pompalanıp buharlaşma yoluyla fazla ısı atmosfere atılarak sağlanır. 500 MW'lık bir santraldaki soğutma suyunun dolaşım akış oranı tam yükte yaklaşık olarak 14.2 m³/s kadardır.
Buhar türbinli üreteçDüzenle
Üreteç 30 fit (9,1 m) uzunluğunda ve 12 fit (3,7 m) çapındadır. Sabit bir stator ve hareketli rotordan oluşur. Her biri kilometrelerce uzunluğunda bakır sargılarla örülmüştür - kalıcı mıknatıs kullanılmaz. Üreteç 24,000 volt gerilimde 21,000 ampere kadar alternatif akım (504 MWe) üretebilir ve elektrik şebekesine senkron olarak 3,000 ila 3,600 devir/dk aralığında döner. Rotor hidrojen gazı ile soğutulan yalıtılmış bir hücrede döner. Hidrojen gazı bilinen en yüksek ısı transfer katsayısına sahiptir ve viskozitesi düşük olduğundan sürtünme kaybı azdır. İlk başlatmada bölme önce karbondioksit gazı ile doldurulup daha sonra hidrojen gazı basılarak içerde yüksek derecede patlayıcı hidrojen-oksijen karışımı oluşması engellenir.
Yanmış gaz çıkışı ve arıtmaDüzenle
Kanunla zorunlu tutulması durumunda kükürt ve nitrojen oksit gibi kirlilik meydana getiren gazlar öğütülmüş kireç taşı ya da bulamaç haline getirilmiş başka bir alkalin bileşeni kullanan atık gaz temizleme sistemleri kullanılarak ayrıştırılır. Bazı sistemler atık gazları arıtmak için kimyasal katalizör de kullanabilir. Atık gaz bacasından yukarı doğru hareket eden yanmış gazların sıcaklığı çıkışta 50 °C (122 °F) ye kadar düşebilir. Tipik bir atık gaz bacasının yüksekliği kalan yanmış gaz içeriğinin atmosfere salınması için 150–180 metre (490–590 ft) kadar olabilir. Dünyadaki en yüksek atık gaz bacası 419.7m ile Kazakistan, Ekibastuz'daki GRES-2 termik santralının bacasıdır.
Birleşik Devletler ve diğer birkaç ülkede atık gaz bacası yüksekliğinin yerel hava kirliliği yönetmeliklerine uyumlu olması için atmosferik dağılma modellemesi  çalışmaları ile hesaplanması gereklidir. Birleşik Devletler'de ayrıca atık gaz bacası yüksekliğinin "İyi Mühendislik Uygulamaları(GEP)" nda belirtilen yüksekliklerle uyumlu olması gerekmektedir. Mevcut atık gaz bacalarının GEP baca yüksekliğini aşması durumunda bu bacalar için yapılacak atmosferik dağılma modellemesi'nde gerçek baca yüksekliği yerine GEP baca yüksekliği kullanılmaktadır.
Dip külü toplanması ve bertaraf edilmesiDüzenle
^ Şengül ARSLAN'nın (BÜYÜKGÜL) çalışmasından alıntıdır.
^ British Electricity International (1991). Modern Power Station Practice: incorporating modern power system practice. 3rd Edition (12 volume set) (3rd Edition (12 volume set) bas.). Pergamon. ISBN 0-08-040510-X.
^ a b c Babcock & Wilcox Co. (2005). Steam: Its Generation and Use. 41st edition (41st edition bas.). ISBN 0-9634570-0-4. KB1 bakım: Fazladan yazı (link)
^ a b Thomas C. Elliott, Kao Chen, Robert Swanekamp (coauthors) (1997). Standard Handbook of Powerplant Engineering. 2nd edition (2nd edition bas.). McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-019435-1. KB1 bakım: Birden fazla ad: yazar listesi (link) KB1 bakım: Fazladan yazı (link)
^ a b c Energy savings in steam systems Figure 3a, Layout of surface condenser (scroll to page 11 of 34 pdf pages)
^ Robert Thurston Kent (Editor in Chief) (1936). Kents’ Mechanical Engineers’ Handbook (Onbirinci basım (İki cilt) bas.). John Wiley & Sons (Wiley Engineering Handbook Series).
^ Beychok, Milton R. (2005). Fundamentals Of Stack Gas Dispersion (4th Edition bas.). author-published. ISBN 0-9644588-0-2. KB1 bakım: Fazladan yazı (link) www.air-dispersion.com
"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Termik_santral&oldid=20373323" adresinden alındı.
Last edited on 4 Şubat 2019, at 19.41