电站空冷系统变工况性能的数值研究

无论直接还是间接空冷系统,其热力性能都受到环境气象条件的显著影响。研究不同环境条件,不同机组热负荷和操作条件下机组背压的变化规律,对于电站空冷系统变工况优化运行具有重要参考价值。该文建立了电站空冷系统变工况运行性能的计算模型和数值方法,分别以典型直冷和间冷系统为例,通过数值模拟,获得了不同环境气象条件下,直冷系统空冷凝汽器空气流量和进口空气温度,以及间冷系统空冷散热器空气流量和进口空气温度。以变工况数值计算为基础,分析了直接和间接空冷机组背压的变化规律。结果表明,直接空冷系统热力性能随风速和风向发生显著变化,并随风速增加而降低,导致机组背压随风速增加而升高。对于间接空冷系统,其热力性能先随风速增加而降低,随后又增加,使机组背压呈现先升后降的变化趋势。电站空冷系统变工况性能的数值研究结果,可用于指导空冷系统的优化设计和安全运行。     

环境风对空冷单元运行性能影响的数值研究

通过加载汽轮机排汽在翅片管换热器中的凝结程序来模拟空气和蒸汽的换热过程,并利用FLUENT风机边界条件和多孔介质模型对空冷单元的空气动力特性进行建模,研究了环境风速对空冷单元风机风量的影响,分析了翅片管换热器换热量随环境风速及风温的变化规律,对比了加装挡风墙前后空冷单元运行性能的变化。计算结果表明：随着环境风速的增大,风机进口处不断扩大的负压区导致风机风量及换热器换热量的下降;环境风温的变化改变了换热器冷端的进口温度,使换热器换热量发生变化。挡风墙削弱了空冷单元热风回流率,但同时降低了风机的风量,两方面的相互作用最终使换热器的换热量几乎没有变化。环境风对空冷单元运行性能的影响规律为进一步研究空冷凝汽器的运行性能提供了理论依据。     

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。     

风机模型对直接空冷单元数值研究的影响分析

对模块化直接空冷单元的研究是空冷凝汽器研究的一项基础性工作。建立某直接空冷单元流动和传热的数值模型,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,研究简单风机模型与详细风机模型对直接空冷单元数值模拟结果的影响。结果表明:详细风机模型可反映空冷单元管束内外部空气速度场和温度场的实际情况。因此,对空冷单元及空冷岛进行模拟和分析时,应采用详细的风机模型。     

间接空冷塔内外流动和传热性能的数值模拟研究

利用流体计算软件FLUENT,对自然通风状态下,某电厂2×300MW机组两机一塔的间接空冷塔内外空气的流动和传热性能进行了数值模拟研究。将空冷塔划分为W区、T1区、Tr区和L区,在确定的考核工况基准下,模拟了不同环境气温、不同环境风速对空冷塔各区域通风量和间接空冷散热器散热量的影响。模拟结果显示,当风速高于6m／s时,空冷塔通风量和空冷散热器散热量随着气温的升高而增大,此时高温处于有利状况。同一气温下,随着环境风速的增加,空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量减小,W区通风量呈线性增加,T1区、Tr区和L区通风量减小。该结论为间接空冷系统空冷散热器的优化设计提供了参考。     

空气凝汽器模拟用空冷单元数值模型的建立

空气凝汽器由模块化的空冷单元组成。建立了某135 MW机组直接空冷岛空冷单元流动和传热数值模型,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对不同环境风速下空冷单元进行数值模拟。经对直接空冷单元外部空气的速度场、温度场的模拟、分析和研究表明,风机风量为370.0 m3/s,空冷单元散热量为13.8 MW,即当模拟风量低于设计风量7.57%时,模拟散热量高于设计值2.76%。     

直接空冷机组空冷单元内喷雾方向对增湿效果影响的数值研究

以北方某600 MW直接空冷机组空冷单元内的喷雾增湿系统为例,在综合两相流、传热传质理论并结合实际运行过程的基础上,建立具有实用意义的喷雾增湿三维数学模型。利用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）软件模拟出当喷雾系统喷雾方向发生变化时的空气流场和雾滴流场,分析出喷雾方向对喷雾增湿效果的影响,且找出最有利的喷雾方向,为直接空冷系统空冷单元内增加喷雾增湿系统提供参考。     

直接空冷机组空冷单元内喷雾增湿系统纵向双排布置的数值研究

在综合两相流、传热传质理论并结合实际运行过程的基础上,建立具有实用意义的喷雾增湿三维数学模型。结合热力学理论,计算出使进入空冷单元的空气达到饱和状态时理论上所需的临界水量,合理地选用喷嘴个数;分别将喷嘴双排纵向平行对称布置在空冷单元内,形成4 种不同的喷雾增湿方案;利用CFD软件对某电厂600 MW机组直接空冷单元内4 种不同的喷雾增湿方案进行了三维数值模拟,得出增湿效果最佳方案。     

直接空冷机组雾化增湿系统的数值研究

为研究雾化增湿降温法在大型电站直接空冷机组中应用的可行性,基于标准湍流模型和离散相模型,采用计算流体动力学技术对雾化增湿系统进行了三维数值模拟,讨论了雾滴的雾化过程和雾滴在空冷单元内热湿交换效果。结果表明,含有雾化增湿装置的空冷单元,空冷散热器入口和出口的空气温度都有明显的降低。直接空冷机组应用雾化增湿系统使空冷散热器的散热效率和真空度得到明显提高,不仅显著提高机组的经济性,而且有利于机组的安全运行,具有较高的推广应用价值。     

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。     

海勒空冷系统运行性能试验研究

在国产汽轮机与匈牙利海勒空冷系统配套使用的国内第一台大型空冷机组上进行的性能试验研究工作,获得了不同汽温、不同运行工况下大量实测数据.本文根据海勒空冷系统工作的基本原理,对空冷塔的实际散热性能、排汽压力与凝汽器传热端差、初始温差(ITD)值、空冷塔散热器的传热系数等及其影响空冷机组运行经济性方面的问题进行了初步探讨。用试验数据绘制出了大同第二发电厂海勒空冷系统特性曲线,对指导电厂运行及我国设计同类型空冷机组具有一定的参考价值.     

直接空冷机组性能评估技术研究

火电空冷机组及其系统的性能评估是在其投入运行一年内应进行的工作,以鉴定机组功率与系统的性能是否达到设计要求。阐述了空冷汽轮机结构特点与性能初评方法;结合实例说明了空冷凝汽器与空冷风机群的性能评估方法及直接空冷系统综合性能系数的计算。对我国这一评估技术的开展提出几点建议。     

并列配置间接空冷系统性能研究

介绍了一种新型并列配置间接空冷系统,并对该空冷系统进行了性能试验分析。该系统的冷却能力达到了考核工况下的设计要求:在夏季高温条件下仍能带满负荷运行;冬季通过调整运行方式,借助机械通风塔冷却面积小的优势,实现空冷防冻。该系统可有效解决新疆地区高温、高寒条件下的空冷运行难题。     

直接空冷系统性能试验方法的研究

根据直接空冷系统性能试验的实践研究,阐述了VGB导则的不完善之处,并提出对应修正方法及建议,包括空冷系统性能试验时真空严密性指标≤200Pa/min;根据试验目的和设备状态不同,可采用不同位置测量空冷凝汽器进风温度;试验计算时风机功率修正系数取1,增加风机频率修正系数;空冷风机功耗的考核指标规定为设计环境条件及设计风机频率下的功耗在±3%设计值范围内为合格;环境风速规定为在各试验工况有效时间内,空冷凝汽器上边缘1m高度处的平均环境风速≤5m/s。     

空冷汽轮发电机增压运行的性能研究

发电机单机容量的提高使空冷技术在效率和温升等方面逐渐暴露出不足,限制了空冷发电机容量的进一步发展。但随着气体压力的提高,空气传热能力得到改善,能够有效降低电机温升:文章以某空冷汽轮发电机为例,对增压工况下的相关运行性能进行研究。     

间接空冷散热器及空冷钢塔流动和传热数值研究

依托实际工程项目,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对自然通风状态下,某2×350 MW机组外覆铝板钢结构空冷塔及四周表面式间接空冷散热器的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究。确定了考核工况基准下,不同环境风速对空冷钢塔通风量和间接空冷散热器散热量的影响。模拟结果显示,随着环境风速的增加,空冷钢塔通风量和间接空冷散热器散热量减小。     

国外空冷汽轮发电机动态综述

介绍２０年来国外空冷发电机大容量化的趋势和一些大公司开发的容量系列，指出燃气轮机大容量化及燃气蒸汽联合循环电站的发展，开辟１００￣２３０ＭＷ空冷发电机需求的市场，强调容量在３００ＭＷ以下的空冷发电机可替代氢冷发电机的趋势，阐述一些大公司开发大型空冷发电机的经验。     

电站空冷散热器管束防冻性能实验研究

冬季低温环境下,电站空冷散热器存在管束冻结风险,确定管束水侧低热负荷、低流速条件下的冻结临界值对空冷机组安全高效运行具有重要意义。由于实际空冷散热器翅片管束长,测试困难,采用分段实验测试方法,将原型散热器管束均匀分割为8段,以其中一段作为实验样件开展临界防冻测试,通过对每段测试数据的衔接与关联,实现对全尺寸空冷散热器管束防冻特性的定量表征。以水冰点0 ℃为临界冻结边界,获得环境温度为–10、–8、–6 ℃,迎面风速为1.0、1.5、2.0 m/s条件下,每个测试段管束的进口水温。实验数据显示:在循环水流量一定时,临界进口水温随着空气迎面风速的增加、环境温度的下降而升高;当环境条件一定时,迎风侧管束临界进口水温随着循环水流量的增加而下降,这可为空冷散热器防冻设计提供关键数据。     

关于火电厂空冷平台数值模拟的探讨

在我国北方近期建设的火电厂项目空冷平台的数值模拟中,不少学者对外流场分析已经做了一定的研究。通过现代的流体计算软件,可以分析出各种外界因素(气温,风速,风向等)对整个冷凝器换热能力及汽轮机背压的影响。我们尤其关心的是在夏季高温大风条件下是否会引起汽轮机背压升高超过临界值,从而引起系统停机。同时,目前对冷凝单元内部的流动换热分析,还处在一个起步的阶段。尤其是在冬季极端低温情况下,如何正确地模拟出管内流动的冻结现象,对指导空冷平台冬季运行具有非常强的指导意义。本文作者利用国际知名的商业流体软件,结合正在进行的某火电厂新建工程,对空冷冷凝器的管内流动进行初步两相流分析。在目前阶段分析的结果与理论构想非常吻合。后续的具体模拟工作将随着工程的进行得到进一步的深化。