间接空冷塔三维热力性能评价及控风策略的试验研究

摘要

空冷系统由于其显著的节水特性，被世界各国和地区，尤其是水资源匮乏而又盛产煤矿的地区普遍采用。常规情况下发电站汽轮机排汽产生的废热通过冷却循环水在凝汽器中间接换热并通过湿式冷却塔排出，在此过程中，会蒸发掉大量的冷却循环水，该系统称为湿式冷却系统，然而，直接利用或间接利用自然空气去冷却汽机排气技术的出现和发展，对于富煤缺水地区或者电力需求量特别的区域，如何取得大量电力资源，提供了一种新的思路和途径。由于气-水之间传热为非接触传热，不存在循环水的蒸发损失，所以间接空冷系统具有显著的节水特性。但间接空冷系统内循环水的冷却极限为环境空气干球温度，使得空冷机组耗水量的大幅降低是以高耗煤为前提的。
　　因此间接空冷系统由于换热方式的不同，较湿冷机组具有明显的节水特性，但同时也有该系统本身固有的缺陷，那就是冷却效率低，导致背压高且易受外界环境影响，最终导致机组煤耗的升高。如何能够降低空冷机组发电煤耗，稳定机组背压，减弱外界环境尤其是环境风对间冷塔的影响，即是空冷发电站现场所面临的工程问题，也是空冷技术人员所面临的科学问题。本课题的出发点及最终目的亦如此，利用相关热态模型试验的理论，构建间冷塔热态模型试验台，研究环境风对间冷塔空气动力场和散热器换热场特性的影响，对间接空冷塔三维热力性能进行评价，并在此基础上提出合理的控风策略以提高其冷却效率，并最终实现间接空冷塔三维热力性能的试验模拟分析、性能评价及效率优化。
　　本文根据实际空冷塔塔型、当地气象条件等相关数据，按照一定的相似准则，建立了热态模型试验台，使进塔水温水量，环境温度湿度，侧风风速等因素可侧可控可调。针对不同机组，不同散热器布置方式，典型工况下进行无风及侧风下的热力性能研究。首先进行了机组典型工况，无风条件下的基础实验，空冷塔四周进塔风速的大小及分布特点，不同位置处散热器进出水温值及分布规律，作为基础数据与有侧风时和优化后的数据相对比。然后在环境风存在的条件下，间冷塔周边不同位置的散热扇段，其冷却温差及进塔风速等参数随着环境侧风风速的变化情况，分析侧风对空冷塔性能的影响，为提出优化改造措施提供依据。从减弱该不利影响出发，利用导风板及十字隔墙来优化侧风条件下间冷塔的热力性能。对不同机组的不同散热器布置形式的间冷塔进行了相关改造试验，对并导风板和十字隔墙两种控风策略的改善作用进行了对比。并依据空冷塔一维热力及阻力计算模型，并基于三维数值计算结果，对于不同的环境温度，环境风速，逆温条件，进塔水侧参数等，在一定的输入条件下，可进行出塔水温的迭代计算。由于一维模型有着更简单的算法，而且不需要做大量的准备工作，因此本一维模型可以更快速的实现间冷塔热力性能的评价。

目录

声明

摘要

符号说明

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 电站间接空冷系统发展概述

1．3 间接空冷塔三维热力性能的评价及控风研究现状

1．4 本文研究任务

2 间接空冷塔三维热态物模试验平台的构建

2．1 试验相似准则

2．2 试验系统

2．3 测量参数及相关仪表配置

2．4 试验内容

2．5 间冷塔热力性能参数

2．6 本章小结

3 侧风对空冷塔的热力性能影响的实验研究

3．1 实验工况

3．2 侧风条件下进塔风速的变化

3．3 进风均匀性

3．4 侧风对不同扇段循环水温降的影响

3．5 侧风对空冷塔总体热力性能的影响

3．6 本章小结

4 导风板及十字隔墙对间冷塔热力性能影响的实验研究

4．1 导风板对空冷塔热力性能的影响

4．1．1 6600ut额定工况下加装导风板的实验研究

4．1．2 其他工况下全高导风板对空冷塔总体热力性能的影响

4．2 十字隔墒对间冷塔热力性能的影响

4．2．1 十字隔墙对散热器塔外布置形式的影响

4．2．2 十字隔墙对散热器塔内布置形式的影响

4．3 导风板与十字隔墙改善作用的对b匕

4．4 本章小结

5 基于一维模型的间冷塔热力性能的评价

5．1 空冷塔一维热力及空气动力计算方法

5．1．1 热力计算

5．1．2 空气动力计算

5．2 程序流程

5．3 计算结果

5．4 本章小结

6．1 本文结论

6．2 本文创新点

6．3 未来研究建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要成果