【摘要】：電站空冷技術(shù)因其明顯的節(jié)水優(yōu)勢,在我國“三北”地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。目前空冷系統(tǒng)主要包括機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)和自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)。機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)的初投資較低,其空冷凝汽器通常由數(shù)十個空冷單元呈矩形陣列布置而成。空冷單元為“A”型框架結(jié)構(gòu),包含以一定夾角分兩側(cè)傾斜布置的“A”型翅片管束和下部的軸流風(fēng)機(jī)。自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)具有后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低的特點(diǎn),通常由雙曲線型自然通風(fēng)空冷塔及塔內(nèi)水平布置或塔外豎直布置的空冷散熱器組成。針對現(xiàn)有空冷系統(tǒng),國內(nèi)外已開展了大量研究工作,尤其是空冷系統(tǒng)的不利環(huán)境風(fēng)效應(yīng)。對于機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng),在環(huán)境橫向風(fēng)作用下,迎風(fēng)面軸流風(fēng)機(jī)入口流動變形加劇,甚至出現(xiàn)熱空氣倒流現(xiàn)象,使空冷凝汽器整體入口溫度升高,加之環(huán)境橫向風(fēng)對空冷凝汽器出口熱空氣的壓制作用,加劇了空冷凝汽器流動換熱性能惡化。對于廣為采用的空冷散熱器塔外豎直布置自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)而言,在環(huán)境橫向風(fēng)作用下,空冷散熱器外圍冷卻空氣流動與圓柱繞流類似,使得空冷散熱器不同扇段內(nèi)冷卻三角流動換熱性能存在較大差異。其中,空冷散熱器迎風(fēng)面冷卻三角的流動換熱性能被強(qiáng)化,而在空冷散熱器側(cè)面扇段入口處,冷卻空氣加速流動,形成了低壓區(qū),導(dǎo)致兩側(cè)扇段內(nèi)冷卻三角流動換熱性能嚴(yán)重惡化�？傊�,在環(huán)境橫向風(fēng)作用下,不論是機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)還是自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng),其流動換熱性能都受到不同程度的有害影響。針對環(huán)境風(fēng)場對空冷系統(tǒng)的不利影響,國內(nèi)外學(xué)者提出了大量的解決方法和應(yīng)對措施。本文采用CFD數(shù)值模擬手段,借助商業(yè)軟件FLUENT,獲得了直接和間接空冷系統(tǒng)的不利環(huán)境風(fēng)效應(yīng)的表現(xiàn)特征和產(chǎn)生機(jī)理。針對環(huán)境風(fēng)場作用規(guī)律,提出了“有效引導(dǎo)風(fēng)場能量,實現(xiàn)風(fēng)能資源化利用”的新型直接空冷傳熱表面布置方法和間接空冷系統(tǒng)冷卻空氣流場誘導(dǎo)調(diào)控策略。在削弱環(huán)境風(fēng)場不利影響的同時,兼顧環(huán)境風(fēng)場動能的強(qiáng)迫對流傳熱資源化利用。結(jié)果表明,通過豎直布置直接空冷單元和引風(fēng)式“V”型結(jié)構(gòu)直接空冷單元等直接空冷系統(tǒng)傳熱表面的創(chuàng)新性構(gòu)建,直接空冷系統(tǒng)的不利環(huán)境風(fēng)效應(yīng)得到了顯著削弱,熱力性能得到大幅改善。通過在空冷散熱器兩側(cè)冷卻三角外部設(shè)置環(huán)境風(fēng)場引導(dǎo)裝置,在空冷塔內(nèi)部安裝空氣流場優(yōu)化組織裝置,空冷散熱器側(cè)風(fēng)面扇段流動換熱性能得到了大幅提升,各扇區(qū)熱力性能更趨均衡,間接空冷系統(tǒng)整體性能得到明顯強(qiáng)化。間接空冷系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)場和空氣流場誘導(dǎo)調(diào)控策略的應(yīng)用,可顯著改善大風(fēng)工況下空冷系統(tǒng)熱力性能,有效降低空冷機(jī)組運(yùn)行背壓。此外,本文還研究了環(huán)境橫向風(fēng)作用下,間接空冷系統(tǒng)冬季防凍不利環(huán)境風(fēng)效應(yīng)和“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)煙氣擴(kuò)散的不利環(huán)境風(fēng)效應(yīng)及其抑制機(jī)理。針對間接空冷系統(tǒng)冬季低溫大風(fēng)運(yùn)行工況,本文提出了“冷卻空氣流量均衡化”的百葉窗開度調(diào)節(jié)策略,通過調(diào)整空冷散熱器各扇段的百葉窗開度,盡可能減少冷卻能力強(qiáng)的上游扇區(qū)空氣流量。借助不同扇段冷卻空氣流量的控制,既能實現(xiàn)空冷散熱器管束防凍,又能有效降低機(jī)組運(yùn)行背壓,可為間接空冷系統(tǒng)冬季安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供參考。針對“煙塔合一”自然通風(fēng)空冷系統(tǒng)布置方式,本文研究了環(huán)境橫向風(fēng)作用下,煙氣在塔內(nèi)外的流動擴(kuò)散性能,包括煙氣在塔內(nèi)壁上沉積、塔外的抬升高度及塔外的沉降濃度,并獲得了“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)熱力性能參數(shù)隨環(huán)境風(fēng)速的變化規(guī)律。結(jié)果表明,“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)具有良好的煙氣擴(kuò)散性能,并能在一定程度上削弱環(huán)境風(fēng)場對空冷系統(tǒng)運(yùn)行的不利影響,改善空冷系統(tǒng)的流動傳熱性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2252925