新型喷溅装置与强化传热在9000m2自然通风冷却塔中的应用

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1、新型喷溅装置与强化传热在9000M2自然通风冷却塔中的应（淮南洛河发电厂232007）摘要：针对大唐淮南洛河发电厂国产600MW所配置的一座90002逆流式双曲线自然通风冷却塔，因早期塔内设计工艺落后，塔淋水填料及配水方式的布置不够合理，传统喷溅装置存在下部淋水屮空等问题，通过采用较为先进的二维数值模拟设计思路，对塔内淋水填料及配水方式进行优化布置，并选用自行设计新型喷溅装置以解决淋水屮空问题，使冷却塔冷却能力大大提高，改善了机组经济性，实现企业节能减排目的。关键词：冷却塔；出塔水温；喷溅装置；冷却能力0引言火力发电厂的冷端系统包括凝汽

2、器、真空泵、冷却塔、循环水泵及其供水管路。其作用是向凝汽器提供所需温度及流量的循环冷却水用以冷却主系统屮做完功的乏汽，吸收乏汽的汽化潜热使其变成凝结水,从而完成循环；另一方面，也对凝汽器真空的形成与保持提供保证。其屮，冷却塔冷却能力，决定了进入凝汽器循环水进水温度的高低，它将直接影响机组的经济指标。1存在问题大唐淮南洛河发电厂600MW机组所配置一座90002逆流式双曲线白然通风冷却塔，其淋水面积：9000m2；塔总高：150.601m;进风门高：9.8m；出门直径：71.972m；喉部直径：65.79m；喉部标高：119.843m;塔

3、底直径：115.728m；塔底部水池内径：121.66m。夏季频率10%气象参数:干球温度:32.6°C；湿球温度：27.3°C；相对湿度:66%；大气压力:999.2hPa。冷却水量:70668m3/h；冷却水设计温差：9.02°C；在夏季频率10%气象参数下，冷却塔设计出塔水温33.49dC。该冷却塔因早期塔内设计工艺落后，塔内淋水填料及配水方式的布置不够合理；传统TPII型喷溅装置存在下部淋水中空问题；致使淋水面积未充分得到利用，喷淋区配水不均，换热效果恶化，严重影响冷却塔效果。夏季工况下，冷却塔出塔水温平均在34〜36°C左右，

4、经西安热工研究院热力性能试验经测试,5号塔的冷却能力值为89.3%,未达到设计冷却能力，严重制约机组经济运行能力。2冷却塔填料层厚度分布及淋水密度分布的数值优化首先分析填料层厚度一致，淋水密度均匀分布情况下，冷却塔内的流动特点以及水温、空气焓值、空气含湿量等物理量沿径向分布的特点。图1给出了当淋水水温均匀时，填料层顶部、填料层底部及集水池表面的水温沿半径方向的分布，可以看出，填料层区域是全塔冷却效率最高的地方，但其冷却能力沿径向并不致。在r=0.6-0.94的区域中，经过填料层后的水温最低，亦即此区域内的冷却能力最高，而在t=0.0-0

5、.3的区域中，水温改变很小，即此区域内的冷却能力最低。图1淋水水温均匀吋，水温沿半径方向的变化曲线类似分析空气焓值及空气含湿量沿半径方向的变化曲线，可以得到类似的结论，即在i-0.6-0.94附近的范围内，空气的焓值与饱和焓值之间的差值，空气含湿量与饱和含湿量的差值均比中心区(r=0-0.3)或近壁区(r=1.0)明显大得多。就表明，尽管在这一区域内，水温己有较大的下降，但此区域的冷却能力并没有完全发挥出来。在冷却塔中由于流动及热交换的复杂性，苏冷却能力沿半径方向是不均匀的，在中心区及塔壁附近冷却能力较低，从充分发挥各个不同区域的冷却能

6、力考虑，砬当在冷却能力较大的区域，增加填料层厚度或相应增大此区域的淋水密度，而在冷却能力较低的区域应减少填料层厚度或淋水密度。3冷却塔填料层实际优化方案基于冷却塔内部二维流场分布原理，并借鉴最新传热传质三维空气运动方程计算结论，对我厂#5机组冷却塔内部进行优化，采用强化传热技术对淋水填料及配水进行部分优化，根据冷却塔内部空气动力场试验特性，空气在冷却塔进风UI处加速上行，在经过雨区吋，气流速度缓慢减小，在到达填料区时，塔中心及塔壁处空气流速较小。结合该流场试验结论，对塔内风--水重新进行优化配置，将除塔中心及塔壁处的其它区域增加配水管道

7、并加装新型无中空喷溅装置，对全塔喷芯直径重新进行布置，不仅可以使热量集中于空气流动较快区域，冋吋，由于中心淋水密度减小，对空气的阻力也相应减小，从而使气流分布均匀性得到改善。另一方面对填料的布置方案采用与配水相对应的优化，淋水填料布置为不等高的方式，将塔内填料区分为中心区和外围区，塔内中心区风速小热交换量小，淋水填料层沿径向在R=33m范围内的中心区域全部更换为原规格1000×500×500mm“S”波淋水填料，淋水填料层沿径向在R=33〜53.54范围内的冷却塔外围区采用1250×500×

8、;500mm布置高度的“S”波淋水填料，全塔约增加填料面积约1500平方米，以增加外区的散热能力，减小内区的气流阻力，使配风均匀化，从而达到提高散热效率的目的。图2填料分区示意图图3配水分区示意图4冷却塔喷