本文關鍵詞：側風對間接空冷塔性能影響的數(shù)值研究及防風措施的探索

  更多相關文章： 間接空冷系統(tǒng) 側風 數(shù)值模擬 防風措施 經(jīng)濟效益

【摘要】：隨著人們對環(huán)境保護問題的高度重視以及水資源的日益匱乏,傳統(tǒng)的火電水冷方式因耗水量大,并且對環(huán)境造成一定的負面影響而面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。因此,近些年來空冷系統(tǒng)在世界電力建設中獲得了快速發(fā)展,尤其在我國北方廣大富煤缺水地區(qū)被廣泛應用。SCAL式間接空冷系統(tǒng)結合了海勒式和哈蒙式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點,將散熱器垂直布置在塔外,并采用表面式凝汽器。間接空冷系統(tǒng)作為電站運行的重要環(huán)節(jié),其冷卻性能受較多因素的影響,主要有本體結構、環(huán)境狀況、循環(huán)水參數(shù)等,其中環(huán)境側風日益受到人們的重視。本文根據(jù)某電廠660MW間接空冷機組的實際運行情況,了解到間冷塔的冷卻性能受環(huán)境側風的影響較大,特別是在夏季環(huán)境溫度較高時,循環(huán)水得不到充分冷卻,導致凝汽器背壓升高,機組經(jīng)濟性降低,嚴重時甚至會限制機組負荷。鑒于此,本文借助CFD平臺建立了較為精細的三維數(shù)值模型,對間冷塔在側風下的流動規(guī)律與換熱性能進行研究,結果表明間冷塔的散熱量和通風量隨側風風速的增大而呈現(xiàn)明顯下降的趨勢,且二者的變化趨勢較為一致,主要原因是側風引起的氣流流動規(guī)律的變化導致散熱器通風量下降,散熱量隨之降低。從不同扇區(qū)散熱量分布的角度來看,隨著風速不斷增大,塔底散熱器周圍氣流圓柱繞流逐漸起主導作用,側風面扇區(qū)散熱器內(nèi)外壓差降低,散熱器進風受阻；迎風面扇區(qū)散熱量雖有所提升,但不足以彌補其它扇區(qū)散熱量的損失；背風面扇區(qū)的通風散熱則受到塔外氣流回流和塔內(nèi)氣流漩渦的綜合影響。側風主要從兩方面對間冷塔內(nèi)外流態(tài)造成影響,一是塔頂?shù)臍饬鞒隽?二是塔底的氣流繞流。為了明確防風措施的探索方向,對側風在塔頂以及塔底的影響進行定量分析,結果表明塔底散熱器周圍的氣流繞流是導致通風量降低的主要原因,所以對防風措施的探索主要集中在塔底部。通過對迎風面百葉窗開度調(diào)整、循環(huán)水分區(qū)配送以及外筑翅墻等防風措施的研究,結果表明迎風面百葉窗開度調(diào)整方案無法達到預期的防風效果。相比較而言,外筑翅墻方案則能較為明顯地減輕側風對間冷塔散熱性能的影響,為了將翅墻方案提升到實際應用層面,本文對翅墻的布置位置、數(shù)量、寬度及孔隙率等參數(shù)進行了分析研究,結果表明在垂直來流處分別布置一片寬度為23.6m,孔隙率為0.6的翅墻是最具可行性的翅墻方案。同時,考慮到某些電廠間冷塔周圍有限的空間,首次提出了分扇區(qū)配水方案,在不安裝任何防風裝置的前提下,按各扇區(qū)散熱量比例對循環(huán)水量進行合理分配,通過合理利用通風量來減輕側風所造成的不利影響。散熱量不僅是間冷塔冷卻性能的體現(xiàn),也是評價防風措施的標準,但僅根據(jù)這一參數(shù)的變化無法掌握機組實際運行的經(jīng)濟指標。為了對防風措施的經(jīng)濟效益進行更加直觀地評價,根據(jù)常規(guī)熱平衡法建立了汽輪機組變工況數(shù)學模型,結合數(shù)值模擬的計算結果,對采用防風措施前后的機組相關熱經(jīng)濟性指標進行對比分析,結果表明分扇區(qū)配水方案在常見風速(v=8m/s)下的經(jīng)濟效益不夠明顯,當風速較大時(v≥12m/s),這一方案逐漸具有較高的經(jīng)濟效益。翅墻方案依然是最有效的防風措施,在常見風速下即可獲得較高的經(jīng)濟效益,相對于不采取任何防風措施的情況,THA工況下的機組背壓降低了1.54 kPa,發(fā)電標準煤耗率降低了2.06g/kW.h,發(fā)電功率提升了4.57MW。
【關鍵詞】：間接空冷系統(tǒng) 側風 數(shù)值模擬 防風措施 經(jīng)濟效益
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM621
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 間接空冷系統(tǒng)的發(fā)展歷程9
• 1.3 國內(nèi)外研究動態(tài)9-11
• 1.3.1 國外研究成果9-10
• 1.3.2 國內(nèi)研究成果10-11
• 1.3.3 有研究存在的問題11
• 1.4 本文主要研究目的及內(nèi)容11-13
• 1.4.1 研究目標11-12
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容12-13
• 第二章 間冷塔三維數(shù)值模型13-29
• 2.1 間冷塔概況13-15
• 2.2 數(shù)值模擬計算方法15-16
• 2.3 數(shù)值模型的建立過程16
• 2.4 網(wǎng)格模型階段16-22
• 2.4.1 間冷塔本體幾何模型16-18
• 2.4.2 計算空間的選擇18-19
• 2.4.3 網(wǎng)格劃分19-22
• 2.5 參數(shù)設置階段22-25
• 2.5.1 換熱器模型參數(shù)的設置22-24
• 2.5.2 湍流模型的選擇24
• 2.5.3 邊界條件的設置24-25
• 2.6 迭代求解階段25
• 2.7 數(shù)值模型的驗證25-28
• 2.7.1 網(wǎng)格無關性驗證25-27
• 2.7.2 無風與有風工況驗證27-28
• 2.8 本章小結28-29
• 第三章 側風下間冷塔流動與換熱的數(shù)值模擬29-44
• 3.1 不同風速下周向冷卻柱通風量及散熱量分布29-33
• 3.2 側風對間冷塔總散熱量及通風量的影響33-35
• 3.3 圓柱繞流理論分析35-36
• 3.4 特征風速下塔內(nèi)外流態(tài)分析36-42
• 3.4.1 風速為0m/s時塔內(nèi)外流態(tài)分析36-37
• 3.4.2 風速為3m/s時塔內(nèi)外流態(tài)分析37-38
• 3.4.3 風速為6m/s時塔內(nèi)外流態(tài)分析38-39
• 3.4.4 風速為10m/s時塔內(nèi)外流態(tài)分析39-40
• 3.4.5 風速為16m/s時塔內(nèi)外流態(tài)分析40-42
• 3.5 側風對間冷塔散熱性能影響的機理42-43
• 3.6 本章小結43-44
• 第四章 防風措施的探索方向44-48
• 4.1 數(shù)值模型的調(diào)整44-45
• 4.2 塔頂側風影響的定量研究45-47
• 4.3 本章小結47-48
• 第五章 防風措施的開發(fā)與研究48-64
• 5.1 百葉窗開度調(diào)整方案48-50
• 5.2 循環(huán)水分區(qū)配送方案50-51
• 5.3 外筑翅墻方案51-58
• 5.3.1 翅墻邊界的設置52
• 5.3.2 翅墻的布置位置及數(shù)量52-55
• 5.3.3 翅墻的寬度55-56
• 5.3.4 翅墻的孔隙率56-58
• 5.3.5 翅墻方案總結58
• 5.4 防風措施的經(jīng)濟效益58-63
• 5.4.1 相關設備介紹59-60
• 5.4.2 經(jīng)濟效益計算方法60-62
• 5.4.3 翅墻方案的經(jīng)濟效益計算62-63
• 5.4.4 分扇區(qū)配水方案的經(jīng)濟效益計算63
• 5.5 本章小結63-64
• 第六章 總結與展望64-66
• 6.1 研究總結64
• 6.2 進一步工作建議64-66
• 參考文獻66-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士期間科研成果70

【參考文獻】

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本文編號：1012734