Thermodynamic and economic evaluation of different technologies to enhance heat recovery steam generators flexibility during shut-down

In the present European energy market, investors focus their attention on new solutions to manage the existing power plants in the best way possible. A wide fraction of electricity production is generated by renewable sources, but they are random and rarely forecasting. As a result, the traditional power plants have to minimize their start-up and shut-down times in order to follow the frequent oscillations of the market. In addition, these requirements have to be achieved without compromising the structural integrity of the facility. This paper aims to study (both in thermodynamic and economic terms) three solutions that keep the HRSG warm during the shut-down: these equipments are stack damper, bypass stack and sparging steam system. In particular, the last technology allows also an extension of the power plant lifetime because it reduces significantly the number of cold start-ups.

Nel panorama attuale del mercato energetico europeo, gli investitori sono alla ricerca di nuove soluzioni per gestire al meglio gli impianti già esistenti. Una frazione consistente dell’energia elettrica è prodotta a partire da fonti rinnovabili, che però sono aleatorie e difficilmente prevedibili. Di conseguenza, gli impianti tradizionali sono costretti a minimizzare i tempi di avviamento e spegnimento per rispondere alle frequenti oscillazioni del mercato. Tra l’altro, questi requisiti devono essere conseguiti senza compromettere l’integrità strutturale dell’impianto. L’obiettivo della tesi è la valutazione di tre soluzioni impiantistiche (sia dal punto di vista termodinamico che economico) che consentono di mantenere in temperatura la caldaia a recupero durante il transitorio di spegnimento: queste sono la serranda sul camino, il camino di bypass e il sistema di sparging steam. In particolare, quest’ultimo permette anche di estendere la vita utile dell’impianto, in quanto riduce sensibilmente il numero di avviamenti a freddo.