环境风对直接空冷机组的影响及控制策略研究

直接空冷火电机组的运行状况受环境自然风的影响很大,不利的风速、风向不仅会影响到机组运行的经济性,严重时还会造成掉闸停机事故。在总结火力发电厂空冷系统特点的基础上,依据热风再循环理论,对现场环境及所采集数据进行了系统分析,重点研究了热风回流产生的原因及横向风对直接空冷机组的影响;环境风场对直接空冷机组空冷风机吸入风量和入口温度的影响;当环境风场作用在直接空冷散热器时,对空冷散热器换热性能的影响,并提出相应防治对策。采取措施的直接空冷火电机组运行状况良好,抗风能力能力明显增强,证明了该分析的合理性和防治对策的有效性。     

风向对半塔运行间冷散热器性能影响的数值研究

环境因素对间接空冷散热器性能有着显著影响。利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对自然通风状态下,某2×300 MW机组分期投运的两机一塔表面式间接空冷散热器和空冷塔进行流动和换热性能的数值模拟、分析和研究。在考核工况环境风速下,研究不同风向对半塔运行的间接空冷散热器流动和换热性能。模拟结果表明,当间冷散热器半塔运行时,间冷塔四周剩余部分应密封,以保证换热效果。     

空冷岛加装挡风墙的数值模拟

在大风情况下,空冷凝汽器换热效率由于热风回流和"倒灌"现象的共同作用而降低。为了改善环境风对空冷凝汽器的影响,提出了在空冷岛背风侧(主导风向下)加装挡风墙的方案。以某600 MW直接空冷机组为例,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)软件对空冷岛外部流场进行数值模拟,分析主导风向、主导风向相反风向情况下,不同风速时挡风墙对空冷凝汽器换热效率的影响。结果表明:在主导风向下,加装挡风墙使空冷单元空气流量大幅度增加,空冷凝汽器换热效率提高;在主导风向相反风向下,加装挡风墙造成空冷岛背风侧出现热风回流,空冷凝汽器换热效率降低,在背风侧水平挡板边缘处竖直加装一定高度的挡风墙可以改善热风回流现象。     

环境风对直接空冷凝汽器性能的影响及主导因素分析

环境风对直接空冷凝汽器的换热性能具有重要影响.以某300MW直接空冷机组为例,分步建立了空冷岛和每个空冷单元的数值分析模型.分析了环境风对直接空冷凝汽器换热性能的影响,得到了环境风工况下影响空冷凝汽器换热性能的主导因素.结果表明：位于空冷平台边缘的空冷单元,由于受到热风回流和倒灌的影响,其入口风温受环境风的影响较大;位于空冷平台迎风侧的空冷单元,因为负压区的存在降低了风机的性能,使其进气量受环境风的影响较大;空冷单元因风机性能下降所导致的进气量减少是造成空冷凝汽器性能降低的主导因素.     

基于移动边界模型的空冷阵列动态性能数值研究

研究动态自然风扰动下空冷阵列的热力学特性,对设计轴流风机的转速控制器具有重要意义。文中以6×5空冷阵列物理模型为数值模拟对象,基于移动边界模型和滑移网格方法,建立与求解时变风速和时变风向下的空冷阵列瞬态数学模型,并通过对比风机入口风速的实验数据和数值解,验证模型的有效性。数值结果表明,空冷阵列的风机入口平均温度和平均速度对环境风速的变化响应快速无时滞;在连续型环境风速变化下,迎风面第2行轴流风机入口空气流量可定性为风速的负系数比例对象;在脉冲型环境风速变化下,空冷阵列入口热风回流率可定性为环境风速的有差自平衡对象。空冷阵列在风向变化过程中,迎风面第1行风机的入口流量受自然风影响最大,并且迎风面位置随风向变化动态移动,移动带有2s左右的时间延迟;在风向反转下,风向边缘侧出现热风回流的轴流风机会发生位置对调。根据数值模拟结果,给出了5点关于轴流风机群分区与转速控制的建议。     

600 MW直接空冷机组风机转速优化

直接空冷机组风机转速与其排汽压力紧密相关,故直接影响机组运行经济性。因此,基于环境温度、风速及风向等影响因素,确定最佳风机转速,对实现节能降耗具有较大意义。以某600 MW直接空冷机组为例,建立风机转速优化目标函数,通过分别确定风机工作点、风机转速与排汽压力的关系及汽轮机功率背压特性,得到目标函数值,利用适当的优化算法确定最佳风机转速。结果表明：随着环境温度或风速或机组负荷的增加,排汽压力逐渐提高,进而最佳风机转速也随之增大,反之降低;当环境温度高于20 ℃时,对风机转速的影响较为突出;环境风向对风机转速也具有一定影响,其最佳值在x风向下最高,在主导风向下最低。     

直接空冷火电机组风机群分区调节运行实验

处于环境风作用下的直接空冷机组,受轴流风机群的群抽效应和热风回流的耦合作用,致使不同区域风机的冷却能力发生复杂变化。针对夏季主导风向下运行的某2 330 MW直接空冷机组,将其空冷风机群分9个区,开展热力性能实验。利用实验数据,有针对性地考虑环境气象条件、不同分区风机群转速等运行参数对机组背压的综合作用,建立最小二乘支持向量机背压预测模型,分析了空冷岛风机群转速分区调节对机组背压的影响规律:适当降低受热风回流影响较大区域的风机转速,反而可以起到降低机组背压的作用;不同分区的风机转速发生变化,对机组背压的影响明显不同;改变一台机组空冷风机的转速,也会对另一台机组的背压产生影响。实验验证表明,所建立的最小二乘支持向量机背压预测模型可以有效的抑制输入参数噪声产生的相对误差,分析结果具有可靠性。     

基于PSO优化RBF的直接空冷散热器性能监测研究

为了监测直接空冷散热器的换热效率,采用建立模型的方法进行空冷散热器换热性能的研究预测,空冷散热器出水温度能间接反映其换热能力,可以作为空冷散热器换热性能优劣的一个评价指标。根据散热器换热模型分析以及换热性能影响因素,建立以环境风速、环境温度、风机转速、排汽压力、排汽温度以及机组负荷这6个主要因素为输入,出水温度为输出的径向基（RBF）神经网络模型。为了避免模型陷入局部最优,使用粒子群（PSO）算法优化RBF神经网络参数,并借助大量空冷塔运行数据,训练RBF神经网络,再进行仿真验证。实验结果表明,优化后模型的MAE、RMSE最小,与RBF、PSO-BP模型进行对比,验证了该算法在预测温度方面的优越性。     

直接空冷凝汽器加装导流叶栅的性能分析

直接空冷凝汽器换热性能易受环境风的影响。以某600 MW机组中单列空冷单元为例,建立了环境风对直接空冷凝汽器换热性能影响的数值分析模型,得到了加装导流叶栅后空冷单元的流场特性,计算了加装导流叶栅对空冷凝汽器换热性能的影响。结果表明,加装导流叶栅明显缩小了空冷单元风机入口处负压区的范围,进而提升了风机效率,当风速为6 m/s时,a1单元风机效率提高了17.5%;加装导流叶栅还能降低各空冷单元风机入口平均温度,当风速为12 m/s时,a1单元风机入口平均温度下降了3.7℃。因此,加装导流叶栅使得各空冷单元的换热性能得到大幅提升,当风速为12 m/s时,整列空冷单元的换热效率升高了14%。所得结论为改善环境风工况下直接空冷凝汽器的性能提供了参考。     

600MW直接空冷凝汽器加装下挡风墙的数值研究

以某2×600 MW直接空冷机组为例,利用CFD软件对其空冷岛外部流场进行数值模拟.通过数值模拟,分析计算了三种不同位置加装下挡风墙对直接空冷凝汽器风机风量的影响.在风速大于7 m/s时,空冷凝汽器换热效率的降低是热风回流与“倒灌”现象综合作用的结果,加装曲面下挡风墙可以有效改善空冷凝汽器风机换热效果.结果表明,最佳下挡风墙安装方案为安装在第一排风机后,此时的风机风量达到最大,换热效果最好.为空冷岛换热效果的优化提供了理论依据.     

消能导流装置在空冷岛的应用

为减少环境风对直接空冷机组换热性能的不利影响,介绍一种在空冷岛挡风墙下延方向加装电动旋转网板的消能导流装置,分析不同风速和风向下空冷岛换热性能的变化规律,采用数值模拟的方法计算得到消能导流装置旋转网板在不同风速风向下的开度,对加装消能导流装置前后空冷岛的各项参数进行计算分析,结果表明加装消能导流装置后降低了高风速下风机流量的波动,明显稳定了机组背压,并且该装置比固定开孔率的防风网更能有效的抵御各种风速风向环境风的影响,确保空冷岛的换热效率,为直接空冷机组防风设计提供一定参考。     

直接空冷凝汽器加装曲面下挡风墙的数值模拟

以2×600MW直接空冷机组为例,利用CFD软件对其空冷岛外部流场进行数值模拟。分析了不同高度的下挡风墙对直接空冷凝汽器风机风量的影响。在风速大于7m/s时,空冷凝汽器换热效率的降低是热风回流与"倒灌"现象综合作用的结果。提出了加装曲面下挡风墙的方案,并计算了加装不同高度的曲面下挡风墙对背风面风机的风量和风机换热效果的影响。结果表明,最佳下挡风墙高度为8.5m,此时的风机风量达到最大,换热效果最好,前2排风机平均换热效率比没有安装下挡风墙时提高了17.03%。研究成果为进一步完善空冷岛的结构设计提供了理论依据。     

间接空冷散热器防冻问题的数值模拟分析

利用计算流体力学软件Fluent对康巴什热电厂350 MW机组间接空冷塔内布置的表面式空冷散热器空气侧和水侧的流动特性及换热性能进行数值模拟,以获取间接空冷散热器中的低温区。结果表明:无论风向如何变化,迎风侧的扇区与其他扇区相比,温度最低。而在同一扇区内,供水支管附近的矩形冷却器第20—24号小管内温度最低,为间接空冷机组冬季扇区投退、重点部位温度监测提供理论支持。     

环境风对火电厂直接空冷系统热回流影响的研究

本文利用Fluent软件对某火电厂2×1000MW机组直接空冷系统流场进行数值计算,研究了热回流率随环境风向和风速的变化规律以及挡风墙高度对热回流率的影响。计算结果表明:直接空冷系统的散热性能对周围风环境很敏感,特别是从锅炉房和间接空冷塔方向来流时,大风对空冷岛的散热效果影响较大;其他风向下,随着来流风速增加,热回流率先增大后减小;适当增加挡风墙高度,可以有效降低热回流率。     

直接空冷凝汽器加装消旋导叶栅的性能及优化

消除轴流风机进风口处的漩涡可以显著提高风机出力,增加冷却空气流量,有效提升空冷凝汽器的换热性能。以某600MW机组单列空冷单元为例,数值模拟了加装消旋导叶栅对空冷单元流场的影响,计算了空冷单元的换热性能,并对消旋导叶栅的结构参数进行了优化。结果表明,加装消旋导叶栅能明显减弱风机入口处和空冷岛内部的涡旋,缩小风机入口处负压区范围,有效提高了风机出力,并降低了各空冷单元风机入口平均温度,大大提高了空冷机组换热能力。在6m/s工况下,风机容积效率提高了5.4%,换热效率提高了5.2%。当消旋导叶栅叶型结构为NACA6412叶型时,空冷凝汽器的换热性能最佳;消旋导叶栅的最佳导流角度为45°,最佳叶片数量为30,加装多列导叶栅的效果好于单列。所得结论为改善直接空冷凝汽器在环境风工况下的换热性能提供了参考。     

环境风工况下直接空冷凝汽器的性能分析及对策研究

环境风对直接空冷凝气器的性能有较大的影响,以华能国际电力股份有限公司上安电厂2台620 MW直接空冷机组为例,基于Fluent软件建立了数值计算模型,得到环境风工况下空冷岛外部空气流场特性,分析提高风机转速对空冷凝汽器换热性能的影响。结果表明:环境风对迎风侧空冷单元及边缘空冷单元换热性能有较大的影响;随着风速的增加空冷凝汽器的换热效率均下降,在低风速区-y方向(炉后来风)环境风对空冷凝汽器的影响最大,在高风速区NW(西北)环境风对空冷凝汽器的影响最大,提高迎风侧或边缘空冷单元的风机转速,可以提高环境风工况下整个空冷岛的换热量。     

电站间冷系统空冷散热器翅片管束流动传热性能的数值研究

空冷散热器为电站间接空冷系统的主要设备,研究空冷散热器翅片管束的流动传热特性,对于电站间冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。对间接空冷系统空冷散热器常用翅片管束流动传热性能进行了数值模拟研究,通过计算获得了空冷散热器冷却空气流动阻力和平均对流换热系数随迎面风速的变化规律,拟合得到了摩擦因子与努赛尔特数随雷诺数的变化关系。利用对流换热的综合性能评价标准(performance evaluation criteria,PEC),即Nu/f1/3,对6种翅片管束的流动传热性能进行了比较。结果表明,随迎面风速增加,空气对流换热增强,压降增加,翅片管的对流换热系数随之升高,摩擦因子降低,但是换热系数的增加幅度小于压降的增加幅度。Forgo型翅片管束综合流动传热性能优于椭圆型管束。本文研究结果为电站间冷系统空冷散热器的选型和优化设计提供了一定的理论依据。     

发电厂空冷技术的现状与进展

介绍了3种空气冷却系统:即直接空冷系统(GEA)、表面式凝汽器的间接空冷系统、混合式凝汽器的间接空冷系统(海勒系统)的发展现状。指出国内直接空冷电站发展空前迅速,但是否过热值得注意。文章概括性的介绍了空冷系统的关键技术,如冷却元件、翅片管束结构、风机、设计技术的最新发展情况,以及干式—湿式联合冷却塔的设计原理。对于热风再循环和横向风对冷却效果的影响给出了温度分布模拟图。文章还介绍了一种新的空冷散热器组装方案:即采用模块组装,可缩短工期,降低投资。     

直接空冷凝汽器风机的运行性能

直接空冷凝汽器风机的运行性能Ｄ．Ｇ．Ｋｒｏｇｅｒ在设计空冷系统时必须使用准确可靠的方法，以保证空冷系统达到最大有效的运行性能。令人遗憾的是，某些运行中的较小空冷凝汽器看来达不到规定的性能要求。其主要的原因是：除了翅片管散热器管束的一次风阻力或压降之外...     

基于冷却幅高的间接空冷塔冷却特性分析与评价

自然通风间接空冷塔的冷却性能直接关系到机组运行的经济性和安全性,为了更加直观、全面地描述空冷塔运行状态和冷却性能,针对某1 000 MW机组间接空冷系统,提出空冷塔冷却幅高的概念,建立理论计算模型,结合现场实测和机组运行数据,研究了环境条件及机组运行参数对冷却幅高的影响规律,通过对比实测冷却幅高与实测工况参数无风条件下冷却幅高计算值,分析了环境风对间接空冷塔冷却性能的影响。结果表明:冷却幅高随环境温度的升高而减小,随进水温度的升高而增大;环境风条件下,主导风向迎风面扇区的冷却幅高低于侧风面扇区。研究结果可为间接空冷系统防冻运行调控、空冷散热器管束清洗和间接空冷塔冷却性能的评价和改善提供依据。