適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境風場的空冷傳熱表面構(gòu)建及風場誘導(dǎo)調(diào)控.pdf

1、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(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(nèi)水平布置或塔外豎直布置的空冷散熱器組成。
　

2、　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)境風效應(yīng)。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

3、內(nèi)冷卻三角流動換熱性能存在較大差異。其中，空冷散熱器迎風面冷卻三角的流動換熱性能被強化，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(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

4、FLUENT，獲得了直接和間接空冷系統(tǒng)的不利環(huán)境風效應(yīng)的表現(xiàn)特征和產(chǎn)生機理。針對環(huán)境風場作用規(guī)律，提出了“有效引導(dǎo)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(dǎo)調(diào)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(jié)果表明，通過豎直布置直接空冷單元和引風式“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)境風效應(yīng)得到了顯著削弱，熱力性能

5、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(dǎo)調(diào)控策略的應(yīng)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(yīng)和“煙塔合一”間接空冷系統(tǒng)煙氣擴

6、散的不利環(huán)境風效應(yīng)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(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(jīng)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(nèi)外的流動擴散性能，包括煙氣在