【摘要】：電站空冷技術因其明顯的節(jié)水優(yōu)勢,在我國“三北”地區(qū)得到廣泛應用。目前空冷系統(tǒng)主要包括機械通風直接空冷系統(tǒng)和自然通風間接空冷系統(tǒng)。機械通風直接空冷系統(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�？绽鋯卧獮椤癆”型框架結構,包含以一定夾角分兩側傾斜布置的“A”型翅片管束和下部的軸流風機。自然通風間接空冷系統(tǒng)具有后期運行維護費用低的特點,通常由雙曲線型自然通風空冷塔及塔內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)境風效應。對于機械通風直接空冷系統(tǒng),在環(huán)境橫向風作用下,迎風面軸流風機入口流動變形加劇,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間接空冷系統(tǒng)而言,在環(huán)境橫向風作用下,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,空冷散熱器迎風面冷卻三角的流動換熱性能被強化,而在空冷散熱器側面扇段入口處,冷卻空氣加速流動,形成了低壓區(qū),導致兩側扇段內冷卻三角流動換熱性能嚴重惡化�？傊�,在環(huán)境橫向風作用下,不論是機械通風直接空冷系統(tǒng)還是自然通風間接空冷系統(tǒng),其流動換熱性能都受到不同程度的有害影響。針對環(huán)境風場對空冷系統(tǒng)的不利影響,國內外學者提出了大量的解決方法和應對措施。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)境風效應的表現(xiàn)特征和產生機理。針對環(huán)境風場作用規(guī)律,提出了“有效引導風場能量,實現(xiàn)風能資源化利用”的新型直接空冷傳熱表面布置方法和間接空冷系統(tǒng)冷卻空氣流場誘導調控策略。在削弱環(huán)境風場不利影響的同時,兼顧環(huán)境風場動能的強迫對流傳熱資源化利用。結果表明,通過豎直布置直接空冷單元和引風式“V”型結構直接空冷單元等直接空冷系統(tǒng)傳熱表面的創(chuàng)新性構建,直接空冷系統(tǒng)的不利環(huán)境風效應得到了顯著削弱,熱力性能得到大幅改善。通過在空冷散熱器兩側冷卻三角外部設置環(huán)境風場引導裝置,在空冷塔內部安裝空氣流場優(yōu)化組織裝置,空冷散熱器側風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化。間接空冷系統(tǒng)環(huán)境風場和空氣流場誘導調控策略的應用,可顯著改善大風工況下空冷系統(tǒng)熱力性能,有效降低空冷機組運行背壓。此外,本文還研究了環(huán)境橫向風作用下,間接空冷系統(tǒng)冬季防凍不利環(huán)境風效應和“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)煙氣擴散的不利環(huán)境風效應及其抑制機理。針對間接空冷系統(tǒng)冬季低溫大風運行工況,本文提出了“冷卻空氣流量均衡化”的百葉窗開度調節(jié)策略,通過調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,又能有效降低機組運行背壓,可為間接空冷系統(tǒng)冬季安全、經濟運行提供參考。針對“煙塔合一”自然通風空冷系統(tǒng)布置方式,本文研究了環(huán)境橫向風作用下,煙氣在塔內外的流動擴散性能,包括煙氣在塔內壁上沉積、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)境風速的變化規(guī)律。結果表明,“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)具有良好的煙氣擴散性能,并能在一定程度上削弱環(huán)境風場對空冷系統(tǒng)運行的不利影響,改善空冷系統(tǒng)的流動傳熱性能。
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【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM62

【參考文獻】

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本文編號：2252925