ASPEN dynamics simulation for combined cycle power plant-validation with hot start-up measurement

Since the beginning of energy market liberalization, shutdown and start-up phases of thermal power plants have acquired greater importance. Dynamic simulation is a helpful tool due to its possibility of predicting the behaviour of the power plant with a good degree of accuracy. This paper goes into the details of the hot start-up phase of a combined cycle power plant with three-pressure level heat recovery steam generator, analysing the capability of the software ASPEN Plus Dynamics through a dynamic comparison between the numerical results and the real operation data. The developed model is built according to the design data of an actual plant including: heat exchangers, pipes, turbines, valves, pumps and so on. Good agreements, between measurement and simulation results, with some discrepancies in the first phase of the start-up, have been found and then discussed. Best deviation values are obtained for the temperature where the maximum relative error is 3.62% in the re-heater section. Worst deviation values are obtained for the pressure where the maximum relative error shown is 10.8%. Further possible improvements of the model and future applications are suggested.

Con la liberalizzazione del mercato dell'energia, le fasi di spegnimento e di avvio negli impianti termici di potenza hanno acquisito maggiore importanza. La simulazione dinamica risulta dunque uno strumento utile, che permette di prevedere il comportamento di un impianto con un buon grado di precisione e accuratezza. Questo testo entra nei dettagli della fase di avviamento a caldo di una centrale a ciclo combinato con recupero di calore a tre livelli di pressione, andando ad analizzare le capacità del software ASPEN Plus Dynamics attraverso il confronto di risultati numerici ottenuti dall'analisi dinamica del modello e di dati operativi reali, ottenuti attraverso misurazioni eseguite sull'impianto stesso. Viene quindi sviluppato un modello numerico concorde con quelli che sono i dati dell'impianto reale. Vengono quindi inclusi gli elementi più importanti dell'impianto tra cui: scambiatori di calore, tubi, turbine, valvole, pompe e così via. Una buona corrispondenza, ma con alcune discrepanze, è stata rilevata dal confronto dei dati ottenuti attraverso la simulazione con quelli ottenuti sperimentalmente. La prima fase dell'avviamento, è stata oggetto di discussione. I migliori valori di deviazione sono stati ottenuti per la temperatura nella sezione del riscaldatore dove l'errore relativo massimo è del 3,62 %. La peggior deviazione si è ottenuta per la pressione nella sezione di alta pressione dove l'errore relativo massimo stimato è del 10,8 %. Possibili miglioramenti del modello e applicazioni future vengono suggerite nella parte finale della tesi.