新型空冷单元的数值模拟研究

为了解决"Λ"形空冷单元换热中存在的诸多问题,增强空冷凝汽器冷却效果,以龙山电厂600 MW机组模型为对比对象,借助Fluent软件对双曲形和圆台形2种新型空冷单元进行了数值模拟,得到其温度场和速度分布情况,分析了顶部挡板空隙率对空冷单元换热的影响,并以换热效果为衡量目标对其结构进行了优化.结果表明:2种新型空冷单元的换热效果均优于原"Λ"形空冷单元,能更有效地降低汽轮机背压、减少整机煤耗,且顶部挡板空隙率为0时效果最佳;圆台形空冷单元比双曲形空冷单元换热效果更好,更适合安全、经济、长久运行.     

直接空冷单元流动换热特性数值研究

对A型直接空冷单元流动换热特性进行了数值研究,分析了环境风速、风向、风温、平台高度等对空冷单元流动换热特性的影响。计算结果表明:环境侧风通过两方面影响空冷单元的性能,水平分速度严重影响通风量在散热器上的分配均匀性,垂直分速度严重影响风机的通风量。随着环境风速的增大,散热器的通风量减小,散热器温度升高,热回风率增加,风机压头有效利用系数降低;在同样环境风速下,Y向风是更不利的风向,应尽量避免;环境温度增加一方面提高了空冷单元的进风温度,另一方面减少了风机的通风量,使流动和换热恶化;在所研究的平台高度内,平台高度对空冷单元的流动和换热影响不大。研究结果可为空冷凝汽器的运行及优化设计提供参考。     

环境风影响下空冷系统换热特性数值模拟

环境风是影响直接空冷系统运行特性的主要因素之一。以某2×300 MW直接空冷机组空冷系统为研究对象,通过数值模拟,获得了不同炉后风速下空冷岛的空气流量和热风回流率,分析了空冷岛冷却空气流动换热特性。计算结果表明:不同炉后风速对空冷岛换热特性影响差别较大;随着炉后风速的增加,直接空冷岛空气流量不断降低;热风回流率先随炉后风速增大而增加,而后随炉后风速增大而降低;空冷岛各单元热风回流现象表现出明显的区域特性,处于风场上游的空冷单元具有较大的热风回流率。     

圆台形空冷单元导流装置优化数值模拟研究

在圆台形空冷单元添加引风环的基础上,为减少空气回流现象以保证最大化地提高空气利用效率,在空冷单元内部添加凹槽和凸槽导流板,利用Fluent软件对导流板的结构进行优化研究,通过分析其温度场和流线分布的情况,得到换热效果最佳的导流板结构,并对不同空冷单元的凝汽器背压和汽轮机煤耗进行计算、分析与比较。研究表明:添加导流板后,空气回流现象得到明显改善;两种导流板均能提高换热效果;换热效果最佳的是凹槽导流板。     

空冷单元加装弯叶式导流板的数值研究

空冷单元换热面的最高温度直接影响着空冷单元的安全长久使用,同时也标志着其换热效果。针对直接空冷凝汽器空冷单元典型结构中所存在的局部高温问题,以龙山电厂600MW机组的模型为例,在空冷单元内部加装弯叶式导流板,对加装不同形式和位置导流板下的空冷单元流场和温度场进行了数值模拟研究,并与原空冷单元模型和已有的加装弓形导流板的空冷单元模型进行比较,得到了较为理想的结果,为直接空冷单元结构的改进优化提供了参考依据。     

环境风工况下直接空冷机组加装进风扩压装置的性能分析

减弱或消除环境风对直接空冷凝汽器性能的影响对于保证其安全和经济运行具有十分重要的意义。以某电厂600MW直接空冷机组为例,设计了一种应用于空冷单元的进风扩压装置,建立了空冷单元和加装进风扩压装置空冷单元几何模型,基于CFD软件进行数值模拟。计算结果表明,所设计的进风扩压装置能有效降低各风机入口的平均温度,提升风机性能,增加了风机进风量。在环境平均风速6m/s的情况下,可使风机进风量增加63kg/s。环境风工况下,加装进风扩压装置使得空冷凝汽器的换热性能得到提升,当环境风速9m/s,机组换热效率提高3%。     

空冷单元风机出口加装结合形导流板的数值模拟

以600MW机组直接空冷单元的典型结构为依据,建立在风机出口加装结合形导流板的空冷单元模型,并利用CFD软件对加装了导流板的空冷单元内部流场进行数值模拟,分析结合形导流板尺寸变化对整个单元换热特性的影响,得到了最优结果。比较最优化的结合形导流板与长方形导流板的换热,可以得知,结合形导流板的换热效果更佳。为提高空冷单元换热效率、优化空冷机组设计提供了一定的依据。     

锅炉侧面来风对空冷机组换热效率的影响

环境风特别是横向环境风会引起热风回流,造成空气凝汽器换热恶化,影响直接空冷机组的安全、经济性运行。以国内某电厂300MW直接空冷系统为例,利用Fluent软件,针对锅炉侧面风给直接空冷机组带来的不利影响,对空冷岛外部流场进行了数值模拟研究。主要分析了锅炉侧面来风的不同风速下空冷平台流场情况,研究了锅炉侧面风在对空冷风机冷空气吸入量和空冷凝汽器换热性能的影响。     

新型翅片管束提高自然通风直接空冷系统效率

自然通风直接空冷系统凝汽器单元"Λ"型布局和传统翅片结构使得冷却空气流过翅片管束时发生严重转向,从而显著影响空冷凝汽器的流动传热性能。提出了一种新型翅片管束,其翅片通道与基管椭圆长轴方向呈一定夹角,使翅片通道方向与塔浮升力方向平行。通过CFD数值模拟和实验验证,获得了采用新型倾斜翅片管束的自然通风空冷凝汽器的空气流场和温度场,计算得到了不同环境风速下空冷凝汽器总换热量的变化规律,并与现有翅片管束的空冷凝汽器性能进行了对比。研究结果表明,采用倾斜翅片空冷凝汽器可以显著改善自然通风直接空冷系统热力性能,降低机组背压,提高空冷机组运行的经济性。     

不同单元型式的直接空冷岛数值试验对比研究

利用ANSYS Fluent软件研究某2×660MW直接空冷岛,以期提高其整体换热性能。对不同单元型式、散热器管束和风机布置方式下的空冷岛方案进行流动和传热特性的数值模拟、分析和研究。在环境风速风向的影响下,不同布置型式的空冷岛出现一定的性能差异。静风状态下,不同布置方案的空冷岛通风量及换热量之间的差别很小,均在1%以内。TRL考核风速各风向下,与常规空冷布置方案相比,双小“A”风机低位布置方案的机组背压较低。炉后风向下,双小“A”风机低位布置方案的机组平均背压低于常规布置方案约1.57kPa。     

环境风对直接空冷机组影响的数值仿真及优化

以宁夏某电厂350MW直接空冷机组为例,环境风直接影响直接空冷机组的换热性能,针对环境风温对空冷机组影响,数值仿真不同风温、风速、风向对直接空冷机组背压和负荷的影响,分析不利情况,提出降负荷运行。     

直接空冷机组凝汽器加装下挡风墙的数值模拟

利用CFD软件对某300 MW机组空冷岛的换热进行了数值模拟,分析了不同风速对直接空冷凝汽器换热效率的影响,提出在空冷岛上加装下挡风墙,以减小热风回流对空冷岛换热的影响.计算结果表明:随着环境风速的增加,热风回流量也增大,换热效率随之降低;加设10 m下挡风墙后,空冷平台总的换热效率提高了13%以上.     

“V”型直接空冷凝汽器单元内部导流的数值研究

针对某直接空冷单元温度分布极不均匀的现象,运用FLUENT软件,在考虑环境风的情况下,对"V"型空冷单元风机出口加装不同数量的平直导流板进行数值研究。结果表明,风机出口加装平直导流板确能改善冷却空气流场和温度场,使翅片管束出口温度分布更均匀,且最高温度明显降低,改善了凝汽器的换热性能,在加装4块导流板时,翅片管束出口温度分布达到最佳,最高温度降到最低。     

太阳能增强型间接空冷塔流动换热特性及其受环境侧风的影响机制

通过建立太阳能增强型间接空冷塔的三维数值模型，从塔内外流场、温度场分布以及塔内不同高度层空气温度、速度的趋势变化剖析太阳辐射对塔流动换热的增效作用以及受环境侧风影响后的变化规律，并与传统间接空冷塔的性能变化进行对比分析。结果表明：太阳辐射的引入降低了侧风对间接空冷塔流动换热的不利影响，具体为减弱塔内涡流及提升塔侧风区、背风区换热器的进气与散热能力。在无风和低风速下，太阳能增强型间接空冷塔在地面和集热器附近的空气速度、温度均高于传统间接空冷塔，且地面附近空气受太阳辐射影响更大，其温升更高，而中间高度层上空气温度会稍小于传统间接空冷塔；高风速下，受塔内涡流影响，太阳能增强型间接空冷塔内背风区的进气温度沿径向呈下降趋势。侧风下太阳能增强型间接空冷塔的通风量与散热量均要高于传统间接空冷塔，最大分别提升10.5%和5.8%，且其对环境侧风的敏感度要小于传统间接空冷塔。     

环境风对空冷岛内部涡流分布的影响

随着环境风速的变化,空冷岛内部涡流分布对空冷单元换热器性能的影响愈加重要。以2×600MW的直接空冷机组为研究对象,采用Fluent软件模拟了环境因素对空冷岛内部流场的影响。针对不同的环境风速,分析了空冷机组周围流场温度和压力的分布情况,研究了涡流产生的机理和变化规律,以及环境风速对空冷机组风机流量的影响。结果表明:随着环境风速的增大,热空气羽流倾角增大,空冷单元与周围环境的换热量相对减少,换热效率降低。空冷单元呈现更多的负压区域,流场内出现涡旋并逐渐在增大,此时出现回流情况。另外,各空冷单元风机进口流量整体呈下降趋势,其中迎风侧的第一个风机f1的进口流量降幅最大,整体下降298.54kg/s;其功率的降幅也最大,下降了14.338kW。对此提出了优化运行改进措施。     

环境风对直接空冷系统塔下热回流影响的试验研究

对发电厂空冷系统热回流产生的原因及其危害进行了分析,提出了定量分析热回流的评价标准.在直接空冷系统模型内导入恒温热水构成循环系统,在低速风洞中对直接空冷模型进行热效应试验研究,并在不同来流条件下,通过测量风机入口和翅片管束出口空气的温度,计算各测点回流率的大小,探求环境来流风速和风向的变化对空冷塔下回流率的影响,结果发现在实验风速范围内,空冷塔下平均回流率随着来流风速的增加而增加,不同来流风速下空冷塔下平均回流率随风向角变化趋势基本相同;实验风向角β=0时,空冷塔下平均回流率最大.     

环境风影响下换流变压器空冷系统换热性能研究

针对北方地区某高压直流输电换流站,建立了换流变压器空冷系统以及周围建筑物的计算流体动力学仿真模型,研究了不同环境风向和风速影响下空冷系统换热性能的变化规律。研究结果表明：由于周围建筑物的影响,空冷系统的换热性能在不同的环境风向下均有所衰减。当风向为W、风速为6m/s时,环境风流动方向与风机进气方向相反,极1和极2换流变空冷系统的换热能力衰减最为严重,分别下降了38%与40%。在高风速占比最多的NW28°风向下,环境风速逐渐升高时换热器上方的涡旋随着风向移动,迎风侧换热器出口高温气流回流至其他换热器入口;处于迎风侧的变压器2F换热器换热量最低,沿着环境风的运动方向不同位置换热器换热量呈现先升高后降低的趋势。研究结果为深入理解环境风影响下空冷系统换热性能的变化规律提供了理论依据,也为设计适应真实场景的变压器空冷系统提供了技术支撑。     

空冷凝汽器单元换热面积优化数值模拟研究

直接空冷凝汽器采用空气作为冷却介质,其运行状况直接影响整个机组的安全经济运行,改善空冷凝汽器的换热效果能有效地为节能减排做出贡献。以某600MW直接空冷凝汽器空冷单元的传统结构为研究对象,创新性地在空冷单元三角形侧面加装散热器,用以增加散热器的换热面积。从三角形散热器的布置方式、散热器厚度、孔隙率3个方面模拟分析了加装三角形散热器对空冷单元换热效果的影响,得到了最佳的布置方案,并通过凝汽器背压进行验证。新方案改善了空冷单元的传热特性,为空冷单元的结构优化设计提供了一定的理论参考。     

基于双元网格法的间接空冷塔性能数值模拟研究

以某2×600MW间接空冷机组为例,采用Fluent软件的双元网格法对间冷塔性能进行数值模拟研究。结果显示:随着环境温度的升高,间冷塔换热量迅速下降,环境温度每提高5℃,间冷塔换热量下降约250MW。因此,环境温度越高对间冷塔运行越不利。随着环境风速的升高,间冷塔换热量在1m/s～5m/s风速之间下降约1%(10MW),当风速增大到8m/s后,换热量有较大幅度的下降,下降25MW。因此,较大环境风速对间冷塔的运行不利。该数值计算结果表明:应用双单元网格耦合换热计算方法可以直接获得间接空冷塔两侧的换热性能,特别是循环水温度可以直接计算获得,减少了传统单侧计算带来的误差。     

直接空冷凝汽器热负荷分配不均的原因分析与改善措施

通过对某1000MW直接空冷凝汽器热负荷分配不均的现象进行研究,分析各直接空冷单元热负荷分布不均的原因,并重点从运行角度提出改善措施,对每个单元的凝结水温度和风机进风温度进行监测,独立的对每个单元的风机转速、喷雾系统进行有针对性的调节,达到提高空冷系统整体换热性能的目的。