本文關(guān)鍵詞：側(cè)風(fēng)對(duì)間接空冷塔性能影響的數(shù)值研究及防風(fēng)措施的探索

  更多相關(guān)文章： 間接空冷系統(tǒng) 側(cè)風(fēng) 數(shù)值模擬 防風(fēng)措施 經(jīng)濟(jì)效益

【摘要】：隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)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(duì)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響而面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,近些年來(lái)空冷系統(tǒng)在世界電力建設(shè)中獲得了快速發(fā)展,尤其在我國(guó)北方廣大富煤缺水地區(qū)被廣泛應(yīng)用。SCAL式間接空冷系統(tǒng)結(jié)合了海勒式和哈蒙式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),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(yùn)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(jié)構(gòu)、環(huán)境狀況、循環(huán)水參數(shù)等,其中環(huán)境側(cè)風(fēng)日益受到人們的重視。本文根據(jù)某電廠660MW間接空冷機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況,了解到間冷塔的冷卻性能受環(huán)境側(cè)風(fēng)的影響較大,特別是在夏季環(huán)境溫度較高時(shí),循環(huán)水得不到充分冷卻,導(dǎo)致凝汽器背壓升高,機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拗茩C(jī)組負(fù)荷。鑒于此,本文借助CFD平臺(tái)建立了較為精細(xì)的三維數(shù)值模型,對(duì)間冷塔在側(cè)風(fēng)下的流動(dòng)規(guī)律與換熱性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明間冷塔的散熱量和通風(fēng)量隨側(cè)風(fēng)風(fēng)速的增大而呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì),且二者的變化趨勢(shì)較為一致,主要原因是側(cè)風(fēng)引起的氣流流動(dòng)規(guī)律的變化導(dǎo)致散熱器通風(fēng)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(lái)看,隨著風(fēng)速不斷增大,塔底散熱器周圍氣流圓柱繞流逐漸起主導(dǎo)作用,側(cè)風(fēng)面扇區(qū)散熱器內(nèi)外壓差降低,散熱器進(jìn)風(fēng)受阻；迎風(fēng)面扇區(qū)散熱量雖有所提升,但不足以彌補(bǔ)其它扇區(qū)散熱量的損失；背風(fēng)面扇區(qū)的通風(fēng)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(cè)風(fēng)主要從兩方面對(duì)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(fēng)措施的探索方向,對(duì)側(cè)風(fēng)在塔頂以及塔底的影響進(jìn)行定量分析,結(jié)果表明塔底散熱器周圍的氣流繞流是導(dǎo)致通風(fēng)量降低的主要原因,所以對(duì)防風(fēng)措施的探索主要集中在塔底部。通過(guò)對(duì)迎風(fēng)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(fēng)措施的研究,結(jié)果表明迎風(fēng)面百葉窗開度調(diào)整方案無(wú)法達(dá)到預(yù)期的防風(fēng)效果。相比較而言,外筑翅墻方案則能較為明顯地減輕側(cè)風(fēng)對(duì)間冷塔散熱性能的影響,為了將翅墻方案提升到實(shí)際應(yīng)用層面,本文對(duì)翅墻的布置位置、數(shù)量、寬度及孔隙率等參數(shù)進(jìn)行了分析研究,結(jié)果表明在垂直來(lái)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(shí),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(fēng)裝置的前提下,按各扇區(qū)散熱量比例對(duì)循環(huán)水量進(jìn)行合理分配,通過(guò)合理利用通風(fēng)量來(lái)減輕側(cè)風(fēng)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(píng)價(jià)防風(fēng)措施的標(biāo)準(zhǔn),但僅根據(jù)這一參數(shù)的變化無(wú)法掌握機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為了對(duì)防風(fēng)措施的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行更加直觀地評(píng)價(jià),根據(jù)常規(guī)熱平衡法建立了汽輪機(jī)組變工況數(shù)學(xué)模型,結(jié)合數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果,對(duì)采用防風(fēng)措施前后的機(jī)組相關(guān)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明分扇區(qū)配水方案在常見風(fēng)速(v=8m/s)下的經(jīng)濟(jì)效益不夠明顯,當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)(v≥12m/s),這一方案逐漸具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。翅墻方案依然是最有效的防風(fēng)措施,在常見風(fēng)速下即可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益,相對(duì)于不采取任何防風(fēng)措施的情況,THA工況下的機(jī)組背壓降低了1.54 kPa,發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低了2.06g/kW.h,發(fā)電功率提升了4.57MW。
【關(guān)鍵詞】：間接空冷系統(tǒng) 側(cè)風(fēng) 數(shù)值模擬 防風(fēng)措施 經(jīng)濟(jì)效益
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)9-11
• 1.3.1 國(guó)外研究成果9-10
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究成果10-11
• 1.3.3 有研究存在的問(wèn)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(biāo)11-12
• 1.4.2 主要研究?jī)?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(jì)算方法15-16
• 2.3 數(shù)值模型的建立過(guò)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(jì)算空間的選擇18-19
• 2.4.3 網(wǎng)格劃分19-22
• 2.5 參數(shù)設(shè)置階段22-25
• 2.5.1 換熱器模型參數(shù)的設(shè)置22-24
• 2.5.2 湍流模型的選擇24
• 2.5.3 邊界條件的設(shè)置24-25
• 2.6 迭代求解階段25
• 2.7 數(shù)值模型的驗(yàn)證25-28
• 2.7.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證25-27
• 2.7.2 無(wú)風(fēng)與有風(fēng)工況驗(yàn)證27-28
• 2.8 本章小結(jié)28-29
• 第三章 側(cè)風(fēng)下間冷塔流動(dòng)與換熱的數(shù)值模擬29-44
• 3.1 不同風(fēng)速下周向冷卻柱通風(fēng)量及散熱量分布29-33
• 3.2 側(cè)風(fēng)對(duì)間冷塔總散熱量及通風(fēng)量的影響33-35
• 3.3 圓柱繞流理論分析35-36
• 3.4 特征風(fēng)速下塔內(nèi)外流態(tài)分析36-42
• 3.4.1 風(fēng)速為0m/s時(shí)塔內(nèi)外流態(tài)分析36-37
• 3.4.2 風(fēng)速為3m/s時(shí)塔內(nèi)外流態(tài)分析37-38
• 3.4.3 風(fēng)速為6m/s時(shí)塔內(nèi)外流態(tài)分析38-39
• 3.4.4 風(fēng)速為10m/s時(shí)塔內(nèi)外流態(tài)分析39-40
• 3.4.5 風(fēng)速為16m/s時(shí)塔內(nèi)外流態(tài)分析40-42
• 3.5 側(cè)風(fēng)對(duì)間冷塔散熱性能影響的機(jī)理42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 防風(fēng)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(cè)風(fēng)影響的定量研究45-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 防風(fēng)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(shè)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(jié)58
• 5.4 防風(fēng)措施的經(jīng)濟(jì)效益58-63
• 5.4.1 相關(guān)設(shè)備介紹59-60
• 5.4.2 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法60-62
• 5.4.3 翅墻方案的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算62-63
• 5.4.4 分扇區(qū)配水方案的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 研究總結(jié)64
• 6.2 進(jìn)一步工作建議64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士期間科研成果70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1012734