Elektrik Üretimi için Gaz Türbini
Elektrik üretmek için gaz türbinlerinin kullanımı 1939’a kadar uzanmaktadır. Bugün, gaz türbinleri en yaygın kullanılan elektrik üretim teknolojilerinden biridir. Gaz türbinleri, bir hava-yakıt karışımının yanmasının sıcak gazlar ürettiği bir tür içten yanmalı (IC) motordur.
Güç üretmek için bir türbini döndürür. Gaz türbinlerine adını veren yakıtın kendisi değil, yakıtın yanması sırasında sıcak gazın üretilmesidir. Gaz türbinleri, doğal gaz, fuel-oiller ve sentetik yakıtlar dahil olmak üzere çeşitli yakıtları kullanabilir. Yanma, yanmanın aralıklı olarak meydana geldiği pistonlu IC motorlarının aksine, gaz türbinlerinde sürekli olarak meydana gelir.
Gaz Türbinleri Nasıl Çalışır?
Gaz türbinleri, aynı şaft üzerine monte edilmiş üç ana bölümden oluşur: kompresör, yanma odası (veya yanma odası) ve türbin. Kompresör eksenel akış veya santrifüj akış olabilir. Eksenel akışlı kompresörler, daha yüksek akış hızlarına ve verimliliklerine sahip oldukları için enerji üretiminde daha yaygındır. Eksenel akış kompresörleri, havanın dönme eksenine paralel olarak çekildiği ve her aşamadan geçerken kademeli olarak sıkıştırıldığı çok sayıda dönen ve sabit bıçak (veya stator) aşamasından oluşur. Dönen kanatlardan havanın hızlanması ve statorlar tarafından difüzyon, basıncı arttırır ve havanın hacmini azaltır. Isı eklenmemesine rağmen havanın sıkışması da sıcaklığın artmasına neden olur.
Basınçlı hava, nozullardan enjekte edilen yakıtla karıştırılır. Yakıt ve basınçlı hava önceden karıştırılabilir veya basınçlı hava doğrudan yakıcıya verilebilir. Yakıt-hava karışımı, sabit basınç koşullarında tutuşur ve sıcak yanma ürünleri (gazlar), hızla genişlediği ve şafta dönüş sağladığı türbin içinden yönlendirilir. Türbin ayrıca, genişleyen gazları yönlendirmek için bir sıra sabit kanatlara (veya nozullara) ve ardından bir sıra hareketli kanatlara sahip olan aşamalardan oluşur. Milin dönüşü, kompresörü sürekli yanmayı sürdürmek için daha fazla hava çekmeye ve sıkıştırmaya yönlendirir. Kalan şaft gücü, elektrik üreten bir jeneratörü çalıştırmak için kullanılır. Türbinin ürettiği gücün yaklaşık yüzde 55 ila 65’i kompresörü çalıştırmak için kullanılıyor. Yanma gazlarından şaft dönüşüne kinetik enerji transferini optimize etmek için, gaz türbinleri birden fazla kompresör ve türbin aşamasına sahip olabilir.
Kompresörün, yanma süreci sürekli ya da kendi kendini idame ettirebilmeden- önce belirli bir hıza ulaşması gerektiğinden, ilk momentum türbin rotoruna harici bir motordan, statik frekans dönüştürücüden veya jeneratörün kendisinden verilir. Yakıt eklenmeden ve ateşleme meydana gelmeden önce kompresör sorunsuz bir şekilde hızlandırılmalı ve ateşleme hızına ulaşmalıdır. Türbin hızları, üreticiye ve tasarıma göre, dakikada 2.000 devir (RPM) ile 10.000 RPM arasında değişen büyük farklılıklar gösterir. İlk ateşleme, bir veya daha fazla bujiden meydana gelir (yanma hücresinin tasarımına bağlı olarak). Türbin, tam hızın % 50’sinin üzerinde kendi kendini idame ettiren hıza ulaştığında, güç çıkışı kompresörü çalıştırmak için yeterlidir, yanma süreklidir ve marş sistemi devreden çıkarılabilir.
