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逆流湿式冷却塔风水优化匹配强化换热技术研究

曲增杰  
【摘要】:目前,国内火电厂自然通风逆流湿式冷却塔的循环冷却供水系统一般是由设计单位根据项目所在地多年月平均的气象条件,结合汽轮机特性和系统布置进行设计计算,确定最佳的凝汽器面积、冷却水量、水泵、进排水管沟配置、冷却塔的选型及经济配置。但设计院多采用一维均匀进风的原始数据条件进行设计,和实际工况下塔内的非均匀流动场偏差较大,导致冷却塔冷却效率偏低,夏季工况下很难达到汽轮机背压的循环回水温度要求。本文根据目前国内外冷却塔节能优化技术的基础和现状,结合塔内空气动力场数值计算情况,提出了逆流湿式冷却塔“风水双向优化匹配”概念,提高冷却塔冷却效率,降低循环回水温度。具体研究内容和结果如下:一是对冷却塔的热力计算和数学模型进行了介绍分析,通过对麦克尔焓差方程的求解,并结合CFD技术,开发了适用于自然通风湿式冷却塔热力特性计算的三维数值模拟平台,通过模拟对比分析逐步了解掌握冷却塔内部换热的核心状况,在对塔内流场进行模拟研究和对比分析的基础上,提出了塔内填料层不等高布置、非均匀淋水的改进思路,以达到充分利用整个填料区换热的目的。二是通过对工程上广泛应用的两种典型喷嘴和填料的实验研究,掌握了其特点特性和适用范围。分析探讨了喷溅装置各参数对配水性能的影响,对不同布置中每个喷嘴的溅落高度、覆盖范围、相近喷嘴间溅散水滴衔接、水量迭加后的分布进行了综合计算和分析;对喷嘴的三种不同集群布置的模拟研究,分析了不同布置方式对溅水不均匀系数的影响,提出了对现有喷溅装置淋水设计优化和改造的建议。同时,通过实验掌握了“S”波型和双斜波型两种常用PVC淋水填料的热力特性和阻力特性。通过实验研究,达到局部性能优化和全局高效布局的综合布置,为在实际工程中根据需要选取不同淋水填料提供了基础依据。三是以国电集团某300MW火电机组冷却塔为工程实例,按照“风水双向优化匹配”优化理念,对冷却塔进行风水匹配强化换热改造,并对改造后的冷却塔运行指标进行了测试分析。测试结果表明,改造后的冷却塔实际温降为8.02℃,而相同条件下的设计温降为6.21℃,改造后冷却塔的实际冷却能力为129.1%,风水优化匹配强化换热技术能够明显提高冷却塔冷却能力。


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