环境风速对空冷凝汽器运行性能的影响
环境风对空冷凝汽器换热特性的影响
环境风对空冷凝汽器换热特性的影响张利君;冀树芳【摘要】研究环境风对空冷凝汽器换热性能的影响,对提高火电厂运行水平具有重要意义.以600MW机组空冷凝汽器为研究对象,采用Fluent软件分析了环境风对空冷凝汽器换热性能的影响.针对各种空冷凝汽器运行工况,研究了凝汽器风机流量随环境风速的变化规律,分析了空冷岛的温度分布情况,得出了环境风温对空冷凝汽器换热效率的影响规律.研究表明:环境风速增加,空气流量偏差率增大,空冷凝汽器逐渐出现传热恶化,换热效率降低;环境温度升高,凝汽器换热效率降低,机组热耗增加,出力下降,热经济性变差.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P91-93,97)【关键词】环境风;直接空冷;空冷岛;凝汽器;数值模拟【作者】张利君;冀树芳【作者单位】神华神东电力有限责任公司萨拉齐电厂,内蒙古包头 014100;神华神东电力有限责任公司萨拉齐电厂,内蒙古包头 014100【正文语种】中文【中图分类】TH16;TK264摘.：研究环境风对空冷凝汽器换热性能的影响，对提高火电厂运行水平具有重要意义。
以600MW机组空冷凝汽器为研究对象，采用Fluent软件分析了环境风对空冷凝汽器换热性能的影响。
针对各种空冷凝汽器运行工况，研究了凝汽器风机流量随环境风速的变化规律，分析了空冷岛的温度分布情况，得出了环境风温对空冷凝汽器换热效率的影响规律。
研究表明：环境风速增加，空气流量偏差率增大，空冷凝汽器逐渐出现传热恶化，换热效率降低；环境温度升高，凝汽器换热效率降低，机组热耗增加，出力下降，热经济性变差。
我国的水资源非常匮乏，人均量仅为2200m3，位列世界109位，而且呈现东南多、西北少的局面[1-2]。
近年来，西北内陆地区新建的火力发电机组大多采用直接空冷凝汽器作为电站冷却系统，直接空冷机组比传统湿冷机组节水约80%左右，每台600MW空冷机组每小时可节水约1300m3，节水效果十分显著[3]。
空冷系统简介
空冷系统简介1 空冷系统简介1.1 空冷技术方案介绍在火力发电厂中采用的空冷系统形式有：直接空冷系统、混凝式间接空冷系统、表凝式间接空冷系统。
直接空冷系统是将汽轮机排汽由管道送入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，直接由空气冷却。
混凝式空冷系统由于有水轮机和喷射式凝汽器等系统设备，设备多系统复杂，使得整套系统实行自动控制较难；而表凝式间接空冷系统与常规的湿冷系统比较接近，也是通过两次换热，以循环冷却水作为中间冷却介质，循环冷却水由水泵加压后，进入凝汽器冷却汽轮机排汽，热水进入自然通风冷却塔由空气冷却。
表凝式间接空冷系统与湿冷系统不同之处是在冷却塔内（外）布置着钢（铝）制散热器，热水与空气不接触，进行表面对流散热。
直接空冷系统直接空冷系统主要由排汽装置、大排汽管道（包括大直径膨胀节、大口径蝶阀等）、钢制空冷凝汽器、风机组（包括轴流风机、电动机、减速机、变频器等）、凝结水系统、抽真空系统（包括水环式真空泵）、清洗系统等设备构成。
空冷凝汽器布置在汽机房A列外的高架空冷平台上。
直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，通过排汽管道引入钢制空冷凝汽器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，多采用机械通风方式。
其特点是：设备较少，系统简单，调节灵活，占地少，防冻性能好，冷却效率高；直接空冷受环境风的影响较大，运行费用较高，煤耗较大，风机群产生一定噪声污染，厂用电较高。
表凝式间接空冷系统表凝式间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。
该系统主要由表面式凝汽器与空冷塔构成，采用自然通风方式。
表凝式间接空冷与直接空冷相比，其特点是：冬季运行背压较低，所以煤耗较低；由于采用了表面式凝汽器，循环冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使水处理系统简单、便于操作；表凝式间接空冷塔基本无噪声，满足环保要求；空冷塔占地大，冬季运行防冻性能较差。
外部环境对风电机组性能影响分析
外部环境对风电机组性能影响分析摘要：清洁能源中的风能资源开发在国家推动下发展较快，大量风电机组运行中暴露许多问题，因此提高风电机组运行稳定性尤为重要。
风电机组的性能是决定发电质量和效率的重要因素。
随着大量风电机组投入运行，一些风电场陆续出现风电机组在恶劣环境中运行导致的性能问题。
由于中国地域辽阔，不同地区的风电场运行环境不同。
其中温度变化对功率输出的影响不容忽视，成为影响风电机组运行的一大因素。
对于温度变化对功率曲线的影响，说明了空气密度对风电机组性能的影响和对于温度变化时风电机组功率影响，重点阐述了在海拔较高的地区，叶片易形成覆冰情况，也会大大影响风电机组的功率因数。
主要论述了气候因素导致叶片表面结冰的问题，分析了叶片表面结冰后风轮气动性能的变化，并对不同程度的叶片表面结冰情况下，气动性能和风能利用率的变化进行对比分析。
指出海拔高度和风电机组气动性能密切相关，海拔高于1000m时，风电机组运行环境将急剧变化。
随着陆地和低海拔地区风力开发逐渐饱和，高海拔地区将成为重点开发地区，但高原环境给风电机组叶片气动性带来的影响不容忽视。
关键词：外部环境；风电机组；性能影响引言风能和风能是世界各国政府开发和利用的清洁能源。
目前，中国主要面向东南沿海，主要位于蒙古和甘肃地区的海风养殖场正在开发中。
青藏高原和高原地区风电场建设仍处于起步和试验阶段。
2012年5月，旧金山首座高原原型风电场在甘肃附件海拔3200米的地方建成，2018年安装了66台1.5瓦风轮，时速1.2亿千瓦。
2014年10月，西藏风电场4700m在5个1.5瓦风电场运行。
这是目前世界上最受欢迎的风电场，也是西藏唯一正在建设的大型风电场。
1风电机组气动特性分析风力机是通过风能的推动而旋转的机构，主要为发电机转子旋转提供动能。
虽然能量守恒，但风能推动风力机旋转时由于机械摩擦力等因素存在能量损失，通常用特定的参数即风能利用系数代表风力机吸收风能效率。
直接空冷凝汽器换热性能影响因素研究
48机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第3期2021年3月直接空冷凝汽器换热性能影响因素研究刘晓玲\张力、王智2(1.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南250013;2.华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室，河北保定071003)摘要：以内蒙古某电厂为研究对象，采用理论计算和数值模拟相结合的方法，研究了环境温度、风速、湿度及风机转速对直接空冷凝汽器换热特性的影响。
研究表明：来流风速为（13~15)m/s时，总换热量较设计工况降低了（3.2~7.5)%;环境温度对总换热量影响很大，但当环境温度大于15T时，总换热量下降趋势逐渐变的缓慢;环境湿度对总换热量的影响较小；随着环境风速的增加,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进口流量降幅最大。
关键词:来流风速;环境温度;凝汽器渣接空冷;换热特性中图分类号:T H16;T K26文献标识码:A文章编号：1001-3997(2021 )03-0048-05Study on Influencing Factors of Heat Transfer Performanceof Direct Air-Cooled CondenserLIU Xiao-ling', ZHANG Li1, WANG Zhi2(1.Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp.,Ltd.,Shandong Jinan250013, C hina;2.Key Lab of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipm ent,North China Electric Power University,Ministry of Education,Hebei Baoding071003, C h in a)Abstract：TaA: m g a power plant in Inner Mongolia as the research object, the effects o f e nvironmental temperature, w ind speed, humidity and f a n speed on the heat transfer characteristics o f d irect air-cooled condenser were studied by combining theoretical calculation with numerical simulalion. The results show that the total heat transfer decreases by(3.2~7.5)% compared with the design condition when the inflow wind speed is (A3~\5)m/&EnvironmentaI temperature has a great influence on the total he —at transfer^ but when the ambient temperature is higher than15T1, the total heat transfer decreases slowly. The influence o f ambient humidity on total heat transfer is small. With the increase o f ambient wind speedy the inlet flow rote o f each aircooled unit fa n decreases as a whole,and the first fa n on the windward side decreases the most.Key Words： Inlet Air Velocity；Environmental Temperature；Condenser；Direct Air Cooling；Heat Transfer Characteristicsl引言中国是一个严重缺水的国家，根据电力发展“十三五”规划，煤电机组的超低排放及节能改造成为煤电清洁化发展的重点％ 随着600M W、1OOOMW机组相继采用直接空冷技术，标志着我国 空冷技术已经达到世界领先水平。
环境风对空冷岛换热性能影响的分析及其改善措施
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环境风在不同风向、风速对空冷凝汽器的影响及解决措施
环境风在不同风向、风速对空冷凝汽器的影响及解决措施林宝森【摘要】由于空气冷凝器直接暴露在空气中，直接利用周围的空气作为介质来进行冷却，并通过风机的强迫对流来加强冷却效果，因此环境风场必然会对空气冷凝器的正常运行产生很大影响。
主要介绍环境风对空冷系统平面布置的影响以及改善环境风对空冷器影响的措施。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】1页(P69-69)【关键词】直接空气冷凝器;环境风;热风回流【作者】林宝森【作者单位】哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150078【正文语种】中文直接空冷系统亦称为ACC（Air Cooled Condencer）系统，它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来冷凝。
其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内，布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝为凝结水，凝结水再经泵送回汽轮机的回热系统。
空冷凝汽器的工作原理是通过向大气释放热量对汽机排汽或汽机旁路来的蒸汽进行冷凝，凝结水在重力的作用下排入汽机排汽箱下面的主凝结水箱，再由凝结水泵送回汽机的回热系统。
其流程原理如图1。
环境风对直接空冷系统的影响主要有两方面，其一是热风回流，表现为空冷平台上部的热空气，在侧向风吹过空冷凝汽器的影响下，回流到空冷平台下部风机进口处，使风机进口气温升高从而降低空冷器的冷却效果；其二是对风机的影响，表现为增加了风机的阻力、影响风机出力。
两个因素共同影响，其结果是空冷器换热性能迅速下降、汽轮机的背压骤然升高，严重时甚至威胁机组安全运行。
从南非的马廷巴（Matimba）6×665MW电厂到国内已经投运的300MW、600MW机组运行情况看，环境风对空冷凝汽器乃至电厂的安全稳定运行确实影响不小。
所以，从空冷器散热考虑，空冷系统的总体布置主要考虑大风对空冷器的影响，它与厂址所处的地形地貌和空冷平台周围建筑物的布置有关，在布置条件确定后，主要与风向、风速、空气温度有关。
高风速下直接空冷系统流场优化分析
高风速下直接空冷系统流场优化分析摘要：随着现代社会对电力的需求量越来越大，加上小型机组存在效率低、污染高、综合效益低等缺点，在我国大型火力发电汽轮机组不断上马,这些机组在耗用大量煤炭的同时,也耗用大量水资源。
发展空冷技术是倡导可持续发展的科学发展，是解决我国北方富煤缺水地区电力发展问题的关键，势在必行。
由于空冷凝汽器布置在自然风场中,因此直接受环境风场的影响。
根据目前直接空冷系统的情况来看,环境横向风的不利影响是需要解决的突出问题之一，本文将就高风速下直接空冷系统内部流场的运动情况做出分析研究，以促进进一步优化直接空冷系统的效率做出科学依据。
关键词：高风速空冷系统优化1引言目前，大型空冷电厂的直接空气凝汽器冷却系统的优点是系统简单，设备少，基建投资小，空气量调节灵活，该系统一般与高背压汽轮机配套。
直接空冷机组受到环境气象条件，尤其是环境风速、风向、风频等的影响显著。
国内对于环境风作用下，直接空冷机组变工况运行时，空冷单元内部的空气动力流场特性以及翅片管束流场优化的研究成果还相对缺乏。
因此，揭示高速环境风作用下空冷系统的流场变化特性对于空冷岛安全优化运行具有十分重要的意义。
2空冷凝汽器控制方程RNGk-ε湍流模型是用于研究空冷单元内部流场较为复杂的空冷凝汽器的控制方程。
在理论的计算中去取理想模型，即认为翅片管内的热流体为饱和状态，热力变化当作为等温凝结过程。
翅片管束部分忽略管壁的导热热阻，使用散热器模型，把管束空间看作是多孔介质平面。
不考虑计算过程中的辐射换热，以及忽略蒸汽在管道内部的凝结对流换热过程。
对于翅片管束结构，当速度比较高时，动量方程中的源项仅考虑惯性损失项，本实验采用的数据r1=71.69，r2=-31.71，r3=4.80。
能量方程中的源项Sh只考虑空气流过翅片管束的换热量q，本实验采用的数据为h1=536.99，h2=2016.09，h3=-97.77。
3数学模型及计算方法无导流空冷单元基本模型与实际尺寸一致，即在单元内无任何空气导向装置。
直接空冷机组运行中常见问题分析及处理
直接空冷机组运行中常见问题分析及处理作者：裴建兵来源：《环球市场》2017年第18期摘要：直接空冷技术是直接利用环境空气作为介质对发电机组进行冷却的技术，在水分紧缺区域也是该项科技发挥巨大作用的地区。
同时系统运行的效果受环境中风速、风向、环境温度等因素的影响，在直接空冷系统运转阶段，需要订立管控策略，从而保证直接空冷机组的安全、可靠、经济的运行。
本文对直接空冷机组运行中常见问题进行了分析，并提出应对策略。
关键词：直接空冷机组；问题分析；对策伴随水资源的紧缺，在火力发电站中直接空冷机组被大量采用。
直接空冷机组使用大气中的空气为媒介，冷却汽轮设备。
所以，节省了大量水资源，是发展循环经济的重要举措。
特别是在我国水资源紧缺的北方区域，直接冷空机组的使用是大势所趋，直接空冷系统在运行过程中会遇到严寒冻裂、管束积灰、真空泄漏等问题，假如不采取有效解决方法，直接空冷设备就会无法正常运转。
所以，需要对难题实施解读，以保证系统运行的可靠性、安全性和经济性。
1 真空泄漏问题及对策1.1真空渗漏的原由直接空冷系统的排气管内径较大，所以焊缝过长、焊装位置面积偏大、密闭情况不良，尤其是在拐弯位置，真空渗漏频发；直接空冷系统散热设备通常使用管束结构，管子数目众多并且自带散热翅片，这些翅片一般通过焊装与管子联接，再加上翅片特别单薄，一旦输送不慎或遭到外力破坏就有可能发生形变，翅片与管子相连的位置极易脱焊而可能导致管子破坏泄漏；此外，空冷岛占地规模大、结构复杂，安装设阶段要做到全部密闭非常难，装设完毕后也缺少大规模检测渗漏的办法。
综上所述，可见直接空冷系统在运转阶段形成真空渗漏的难题似乎很难避免。
1.2预防真空渗漏的策略要解决直接真空系统真空泄漏的问题，第一步应在排气管道焊装阶段，采用先进的焊接工艺，例如无缝焊接等，让焊接位置能够被融合成一个整体，使焊装导致的密闭情况不佳的问题得以决；第二步，要科学设计散热器的结构，要设计翅片与管子融合的散热设备或降低翅片变形对管子造成损伤的几率；空冷岛的安装要按部就班的进行，避免在运送或安装过程中损毁，并研究出大面积真空检漏的方法，让空冷岛在安装后可以及时检测真空度，以便检查出故障并及时解决。
空冷机组换热单元计算及风速场对机组的影响分析
摘要在我国火力发电厂一般采用湿冷系统对机组进行冷却，此方法受水源限制较大，近几年来随着空冷技术日趋成熟，空冷技术受到广大缺水地区的电站的欢迎。
本文首先介绍了空冷机组的发展过程，叙述了直接空冷系统与间接空冷系统的工作原理，并从结构、性能、特点、运行特性等方面对直接空冷和间接空冷系统进行对比、分析。
其次详细分析直接空冷的特点，重点介绍了风速场对直接空冷系统的影响以及今后的发展方向。
最后，对600MW直接空冷机组进行热力工况的计算，在此基础上，对直接空冷系统凝汽器压力变工况计算数学分析，得到直接空冷系统运行经济性的影响因素，以及对凝汽器压力的影响规律，并利用Visual Basic软件绘制出直接空冷凝汽器压力随迎风速度、排汽热负荷、环境气温变化的特性曲线，从而为提高直接空冷凝汽器的性能提供了有力的依据。
η）关键词：直接空冷；特性曲线；变工况；间接空冷；效率—传热单元数（NTU-AbstractGenerally the wet cold system are used in thermal power plant our country to carry on cooling to the unit, this method was limited by water source, in the last few years is day by day mature along with air-cooled technology, air-cooled the technology receives generally by lacks the water area the power plant welcome. This article first introduced air-cooled unit's developing process, narrated direct air-cooled systematic and the indirect air-cooled system principle of work, and from aspect and so on structure, performance, characteristic, movement characteristic to is direct air-cooled and the indirect air-cooled system carries on the contrast, the analysis .Next multianalysis direct air-cooled characteristic, introduced with emphasis the wind field will guard against to the direct air-cooled system influence as well as the next development approaches. Finally, the long-lived direct air-cooled unit carries on the thermal energy operating mode the computation, in this foundation, changes the operating mode computational mathematics analysis to the direct air-cooled system water recovery condenser pressure, obtains the direct air-cooled system movement efficient influence factor, as well as to the water recovery condenser pressure influence rule, and software draws up the direct air-cooled water recovery condenser pressure using Visual Basic along with against the wind the speed, the exhaust hot load, the environment temperature change characteristic curve, thus has provided the powerful basis for the enhancement direct air-cooled water recovery condenser performance.η;Indirect Air-cooled;Keywords: Direct Air-cooled; Characteristic Curve;NTU-Variable Condition目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1 电站空冷系统概述 (2)1.1.1 国外空冷系统发展状况 (2)1.1.2 国内空冷系统发展概况 (3)1.２电站直接空冷系统应用现状 (3)1.３空冷系统的工作原理 (4)1.3.1 海勒式间接空冷系统 (4)1.3.2 哈蒙式间接空冷系统 (5)1.3.3 直接空冷系统 (6)1.4 空冷系统的特点 (7)第二章直接空冷系统 (9)2.1 直接空冷系统概述 (9)2.2 直接空冷散热器的布置原则 (11)2.3 直接空冷系统与间接空冷系统的比较 (12)2.4 风场对空冷系统的影响 (15)2.4.1 风场对空冷系统影响的研究成果 (15)2.4.2 风场对空冷系统影响的具体分析 (20)2.4.3 直接空冷自然通风的发展 (22)第三章600MW直接空冷机组的热力计算 (24)3.1 已知条件和计算参数 (24)3.2 能量计算过程 (27)3.3 通风计算过程 (34)第四章电站直接空冷系统变工况计算 (39)4.1 算法简介 (39)4.2 空冷凝汽器变工况计算实例 (40)4.3 直接空冷系统的变工况计算及曲线图绘制程序 (41)4.3.1 变工况计算程序 (41)4.3.2 变工况曲线图绘制程序 (41)4.3.3 直接空冷系统参数的变工况特性分析 (41)结论 (44)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (57)谢辞 (75)引言煤炭是许多国家发展电力的主要一次能源，但煤电的发展同时还受到了水资源的制约。
挡风墙对空冷岛的防风效果分析
挡风墙对空冷岛的防风效果分析摘要：环境风引起的“热风回流”和“倒灌”降低空冷凝汽器换热效率，在空冷岛安装挡风墙，能够有效的降低“热风回流”和“倒灌”对空冷凝汽器换热的影响。
以在空冷电厂应用较多的上挡风墙为例，从挡风墙的防风效果和挡风墙的布置及结构形式对空冷岛换热的影响等几个方面对挡风墙在空冷岛的应用进行了分析研究，下挡风墙目前停留在理论研究阶段。
关键词：直接空冷凝汽器；热风回流；倒灌；挡风墙中图分类号：tk264.10 序言火电空冷机组由于节水，近几年发展迅速，截止2011年，空冷机组装机容量已经超过1亿千瓦，约占我国火电机组总装机容量的1/7，其中直接空冷机组以其性能好，投资省、占地面积小而被广泛应用，是空冷机组发展的趋势。
但是大型空冷发电机组在我国投入运行时间短，很多方面还不成熟，研究空冷机组以提高其经济性和可靠性具有重要意义。
空冷凝汽器的排汽压力影响整个空冷机组的经济性，文献[1-2]分别以300mw和600mw直接空冷机组为例，在考虑排汽管道的压损，排汽口至空冷凝汽器入口间水蒸气柱高度压力及排汽管对环境散热量的条件下，建立直接空冷机组冷端系统特性曲线，同时分析了空冷凝汽器压力及管道压损的变工况特性。
文献[3-4]用fluent对空冷塔外部流场进行数值模拟，研究了环境风对直接空冷凝汽器换热的影响。
文献[5]提出几种在夏天高温天气提高空冷凝汽器散热量的措施。
在夏季高温天气，由环境风引起的“热风回流”和“倒灌”，影响空冷凝汽器换热，进而使机组背压急剧升高，降低了机组的经济性和可靠性。
对此，空冷电厂一般安装挡风墙以降低环境风对空冷凝汽器换热的影响。
本文从挡风墙的防风效果和挡风墙的布置及结构形式对空冷岛换热的影响等几个方面对挡风墙在空冷岛的应用进行了研究。
1 安装挡风墙对空冷单元防风效果分析1.1 环境风对空冷凝汽器的换热的影响直接空冷凝汽器安装在空冷平台上，由空冷单元组成，空冷平台一般安装在锅炉汽轮机的背后，直接暴露在空气中，通过空冷风机吸入的空气冷却汽轮机排汽。
环境风速对空冷塔的影响专题报告
专题报告4 环境风速对空冷塔的影响1分析目标中泰化学托克逊年产100万吨电石配套600MW动力站项目拟采用表凝式间接空冷系统。
该项目位于托克逊县，是有名的风口，常年有大风。
根据招标技术资料本工程50年一遇离地10m高10min平均设计风速采用36.9m/s，100年一遇离地10m高10min平均设计风速采用40.0m/s。
这些条件无疑增加了本项目的设计难度。
冷却塔的冷却性能受环境影响较大，尤其是环境侧风。
研究表明当有环境侧风时，自然通风干式冷却塔（间冷塔）的出力将会受到较大影响。
目前我们在风速较小时采用一维的冷却塔的设计方法可以对塔的选型、尺寸、以及换热器面积进行设计。
但当风速较高时塔内外流场分布不均，且产生纵向漩涡和横向漩涡，使空气流动性能有所减弱，沿塔一周的冷却三角的通风量和换热量与低风速时有很大的差别。
该问题是复杂边界的三维湍流传热问题。
因此首航在间冷塔的设计中充分的认识到这个影响，采用CFD（计算流体力学）方法对大风时的冷却塔出力进行校核计算，给出在不同风速下间冷塔的传热性能。
2分析过程本次分析了在风速为6m/s,12m/s,18m/s,26m/s,30m/s,35m/s这六种风速在考核工况下（气温19℃，塔进水温度46.74℃）的空冷塔出力，基于目前阶段出力采用出塔水温这个指标来反映，即在同样进水温度和流量下出塔水温高则性能下降，反之如此。
2.1计算域选取计算域的选区对于微气候环境下空冷设备的传热性能计算分析非常重要，尤其对于间冷塔的分析尤其如此。
由于冷却塔的外形尺寸庞大，而位于塔底部的散热器尺寸较小，为了达到较高的分析精度网格要足够小，以达到N-S方程离散求解的要求。
本次由于要得到塔底部各散热器的传热量以及冷却水出水温度等值因此计算格外关注计算精度。
外掠钝体扰流流动在钝体后方会形成不稳定的尾迹区，但是本次计算由于关心的是底部散热器的传热，而对塔体本身的风载等结构安全问题并不是本次计算的目的。
积灰及迎面风速对直接空冷机组性能的影响
积灰及迎面风速对直接空冷机组性能的影响王丽;张义江;郭民臣;纪执琴【摘要】直接空冷凝汽器积灰和迎面风速降低是影响机组背压上升的主要因素,机组背压升高会影响机组出力.以某330MW直接空冷机组为例,分析了积灰和迎面风速对传热系数和机组背压的影响规律,并提出了防治措施.结果表明:当积灰厚度达到1.0 mm时,机组背压由设计值34.0kPa升高到49.0 kPa,机组功率降低了8.6 MW;迎面风速由设计值2.2 m/s降低到1.6 m/s,机组背压由设计值34.0 kPa升高到50.1kPa,机组功率减小了9.4 MW.【期刊名称】《中国电力》【年(卷),期】2015(048)002【总页数】6页(P21-26)【关键词】火电厂;直接空冷机组;积灰;迎面风速;传热系数;机组背压;机组出力【作者】王丽;张义江;郭民臣;纪执琴【作者单位】神华国能蒙东能源有限公司,内蒙古海拉尔021000;神华国能蒙东能源有限公司,内蒙古海拉尔021000;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TK264.1+1直接空冷机组的节水效果明显，在中国三北地区被广泛采用[1-4]，而背压对空冷机组的安全高效运行至关重要。
机组背压主要受环境温度、空冷岛迎面风速、传热系数等的影响。
受中国三北地区的气候和环境影响，空冷机组运行后普遍存在翅片管表面积灰的问题，而环境风较大会导致迎面风速低于设计值，都会影响空冷凝汽器的传热能力。
尤其在夏季高温时段，由于上述因素的影响，导致机组的实际运行背压往往高于设计值，为了机组的安全运行，需降负荷运行，严重影响机组的热经济性。
因此，本文分析积灰、环境温度、迎面风速等对空冷系统传热系数和机组背压的影响规律，并提出防治措施，为直接空冷机组的安全经济运行提供依据。
机组背压一般视为与凝汽器压力相同，而凝汽器压力根据水的饱和温度确定，所以确定机组的背压首先要计算凝汽器中水的饱和温度。
空冷岛防冻措施
空冷系统防冻措施为确保机组空冷系统安全过冬，防止空冷凝汽器发生冰冻损坏，要求运行人员必须严格执行运行规程及以下补充安全措施。
一、 冬季机组启停（环境温度达到-3℃）：1. 锅炉点火后，应检查高，低旁关闭，主、再热蒸汽管道、本体疏水及空冷岛进汽电动门关闭。
2. 启机过程主汽流量达到或大于最小防冻热量后，背压已抽至18KPa 以下空冷岛方可进汽。
开始进汽时 低旁一次开至15%并保持不变，并控制背压升高不超过2KPa/min 。
当背压开始下降后说明排汽装置与空冷散热器之间压差已建立，应再开大低旁，当开大低旁后背压升高到30KPa 时应再投入一列，如此类推。
尽量缩短开始进汽到全部列投入的时间，防止个别列进汽电动门不严，小流量进汽而结冻。
3. 当空冷岛进汽后，锅炉应加强燃烧，保证空冷岛进汽量，并严密监视凝结水及抽气温度。
4. 高、低旁系统投入后，控制低旁减温器后温度在100—130℃，控制三级减温器后温度不超80℃，尽量提高空冷岛进汽温度。
5. 各列风机启动顺序：先逆流，后顺流。
6. 逆流和顺流风机的转速要保持一致。
7. 机组并网后，根据汽缸金属温度使机组在尽可能短的时间内带到较高的负荷，要尽力避免小流量，低负荷，长时间运行。
8. 尽可能加快启动速度，尽量缩短小流量进入空冷系统的时间。
9. 机组启动过程中，应严格执行空冷岛最小允许进汽量。
10. 停机时尽量缩短停机时间，发现蒸汽流量低于最小防冻热量时，果断打闸停机，锅炉开启对空排气。
关闭低旁及至排汽装置各疏水门，禁止空冷岛进汽。
停机后及时检查空冷岛进汽电动门及凝结水后水管道电伴热是否投入，并且检查抽汽温度和凝结水温度是否升高。
二、 冬季正常运行中的防冻措施（环境温度达到-3℃）1. 空冷系统中蒸汽进汽阀及凝结水回水管道的电伴热,冬季运行期间应可靠投入。
2. 加强对空冷温度场的监视，发现空冷受热面温度有偏低的情况，应及时调整风机转速必要时启动备用真空泵或采取回暖等措施使其正常。
空冷系统简介
1空冷系统简介空冷技术方案介绍在火力发电厂中采用的空冷系统形式有：直接空冷系统、混凝式间接空冷系统、表凝式间接空冷系统。
直接空冷系统是将汽轮机排汽由管道送入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，直接由空气冷却。
混凝式空冷系统由于有水轮机和喷射式凝汽器等系统设备，设备多系统复杂，使得整套系统实行自动控制较难；而表凝式间接空冷系统与常规的湿冷系统比较接近，也是通过两次换热，以循环冷却水作为中间冷却介质，循环冷却水由水泵加压后，进入凝汽器冷却汽轮机排汽，热水进入自然通风冷却塔由空气冷却。
表凝式间接空冷系统与湿冷系统不同之处是在冷却塔内（外）布置着钢（铝）制散热器，热水与空气不接触，进行表面对流散热。
1.1.1 直接空冷系统直接空冷系统主要由排汽装置、大排汽管道（包括大直径膨胀节、大口径蝶阀等）、钢制空冷凝汽器、风机组（包括轴流风机、电动机、减速机、变频器等）、凝结水系统、抽真空系统（包括水环式真空泵）、清洗系统等设备构成。
空冷凝汽器布置在汽机房A列外的高架空冷平台上。
直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，通过排汽管道引入钢制空冷凝汽器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，多采用机械通风方式。
其特点是：设备较少，系统简单，调节灵活，占地少，防冻性能好，冷却效率高；直接空冷受环境风的影响较大，运行费用较高，煤耗较大，风机群产生一定噪声污染，厂用电较高。
1.1.2 表凝式间接空冷系统表凝式间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。
该系统主要由表面式凝汽器与空冷塔构成，采用自然通风方式。
表凝式间接空冷与直接空冷相比，其特点是：冬季运行背压较低，所以煤耗较低；由于采用了表面式凝汽器，循环冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使水处理系统简单、便于操作；表凝式间接空冷塔基本无噪声，满足环保要求；空冷塔占地大，冬季运行防冻性能较差。
第二章风速和风向对直接空冷凝汽器运行的影响
第二章风速和风向对直接空冷凝汽器运行的影响2.1 风速对直接空冷凝汽器换热性能的影响在2.2节在几个不同风速下研究了横向风对空冷凝汽器的不良影响，为了进一步研究横向风速与空冷单元进风量之间的确切关系，本节通过模拟计算给出横向风速与空冷单元进风量之间的关系曲线。
0~10m/s范围内四个典型单元横向风速与进风量之间的关系曲线如图2-12所示。
从图2-12 中可以看出随着风速的升高，第一单元风机质量流量逐渐下降，下降速率先升高后降低，当横向风速超过2m/s 时，第一单元的风机质量流量开始迅速下降，当风速达到6~8m/s 时，第一单元质量流量变为负值，这说明此时第一单元产生了倒灌现象；随着风速的增加，受影响的风机数量逐渐增多，当风速分别达到4m/s 和6m/s 时，第二和第三单元开始受到横向风严重影响，进口质量流量开始迅速降低；10m/s 以下横向风速对第四单元产生的影响不大。
研究环境条件变化，尤其是不同环境风速、风向作用下，空冷岛的冷却空气流量以及温度的变化规律，以及空冷岛内不同空冷单元冷却空气流场和温度场的变化，对于指导空冷凝汽器的安全高效运行具有重要意义。
顾志福等利用风洞模拟实验，揭示了外界风速和风向对电厂空冷系统换热效率的影响规律，并提出了直接空冷系统风效应应满足的相似准则和实验方法。
研究表明，对于特定的机组，存在一个使热风回流发生的最不利方向，当风速在2～4m／s时最容易发生热风回流现象。
提高空冷平台的高度和挡风墙的高度能够有效减轻热风回流对空冷凝汽器的影响。
杨立军等就某直接空冷电站布局，研究了环境横向风对空冷岛冷却空气流动传热特性的影响。
揭示了环境风作用下空冷岛冷却空气流量和热风回流率的变化规律，对环境风影响下的空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟，获得了不同风速、风向下冷却空气的流场和温度场，计算得到了空冷岛的迎面风速以及热风回流率。
结果表明：环境风速越高，空冷岛迎面风速越小；回流率则先随环境JxL速增加而增加，后随风速增加而降低。
夏季直接空冷系统运行问题与应对措施
夏季直接空冷系统运行问题与应对措施[摘要] 鉴于火电机组直接空冷技术的广泛运用，针对托电三、四期直接空冷系统夏季出现的环境温度高、风向多变、热风回流等问题，对其产生原因、应对措施以及运行中调整方法进行了分析探讨。
[关键词] 直接空冷；运行问题；应对措施；调整方法1、引言托克托发电厂三、四期直接空冷系统布置在整个厂房的A列（南边），由西向东依次为5-8号空冷凝汽器系统。
每台机组空冷平台共计安装56组空冷凝汽器，平台标高45m，分为8排冷却单元垂直于A列布置，散热器管束为单排扁平翅片管，采用镀铝防腐工艺处理。
2、据托电三四期生产厂房设备位置布局和环境因素分析，影响空冷系统夏季运行的问题大致有以下几点1）空冷凝汽器散热器管束表面脏污，空冷凝汽器热交换能力下降，机组真空降低。
2）环境温度高，夏季普遍温度较高，空冷凝汽器入口风温上升，空冷凝汽器冷却能力下降，真空降低。
3）风向的变化，夏季多刮偏南风(南风、东南风、西南风)。
由于空冷凝汽器整个系统全部布置在整个厂房的最南边，正常情况下南风不利于真空提高,风向突然从南风转向东南或者西南，利于机组真空提高。
4）热风回流，由于直接空冷凝汽器同大气进行热交换加热了周围的空气，在某些特定条件下，这些被加热的空气又被风机再次吸入并加压后重新冷却空冷凝汽器，或者是在其上风向处有热源，由于环境风场的作用，经上风向热源加热的空气被风机再次吸入并加压后重新冷却凝汽器的现象，统称为空冷凝汽器的热风回流。
这种热风回流现象提高了进入空冷凝汽器的冷空气温度，导致了空冷凝汽器冷却能力的下降，有时会在很短时间内造成汽轮机背压急剧升高而跳闸。
空冷入口空气温度对其热力性能有很大影响，如果空冷器布置不当，会使空冷器入口气温高于环境气温，降低传热能力。
传热恶化直接影响机组的出力与安全运行。
空冷凝汽器入口气温高于环境气温有两种原因：a空冷凝汽器距离某些高温设备太近，吸进了高温气流。
b热风回流的影响。
环境风速对空冷凝汽器运行性能的影响分析
民营科技2018年第5期科技创新环境风速对空冷凝汽器运行性能的影响分析袁帅（北京首航艾启威节能技术股份有限公司，北京100070）随着空冷式发电厂成立数量的逐年增多，针对该厂空冷凝汽器运行方式、工作性能具体分析，能够提高发电厂工作效率，有利于扩大这类工厂推广范围。
探究其受环境风速影响，能够根据探究结果适当调整该设备运行状态，有利于提高发电厂的安全性。
1建立数值模型本文以MW 直接空冷发电厂为例，分析空冷凝汽器实际工作的过程中受复杂因素影响的表现，借助计算机技术构建物理模型，具体探究、总结该设备运行性能受环境风速影响的基本规律，以便为这类发电厂持续运行提供借鉴。
1.1建立物理模型。
模型中空冷平台长为180.5m ，高为46m ，宽为88.1m ，增设挡风墙高为16m ，数量为四面，它主要用来阻挡热风回流。
空冷平台内部空冷单元数量为112个，其组成部分主要包括两方面，第一方面即轴流风机，第二方面即单排管束，其长度为11.4m ，对应风机直径为9.145m 。
网格划分的过程中，主要应用Gambit 软件，划分完成后对其进行加密处理，其中，网格总数为467万，计算模型区域为500m ×1000m ×300m 。
1.2优选数值计算方法。
模拟空冷电厂外流场，所应用的模型为标准k-ε模型，通过交错网格法、有限体积法完成流向的有效离散和离散化处理，最后对其进行数值计算。
针对流体变化情况模拟时，需要事先确定风机边界条件；针对空气、蒸汽换热过程模拟时，需要事先完成程序加载操作。
最后通过公式代入，求得压力差、压力损失系数、迎面风速、翅片管换热器厚度、空气密度、环境风速沿高度方向风速、平均风速、地面粗糙度等值。
2环境风速对空冷凝汽器运行性能影响分析2.1结果。
空冷电厂外部流场受风速变化影响会改变分布形式，同时，换热状况也会产生影响，本文所介绍空冷机组凝汽器蒸汽参数如表所示。
空冷机组凝汽器蒸汽参数根据各参数值计算理论层面散热量，根据得到的换热量计算总换热量，并将实际数值与理论数值进行差值对比，据此判断空气冷凝器运行性能，环境风速影响分析如下。
环境风影响下空冷风机群的分区调节
环境风影响下空冷风机群的分区调节黄鹤;赵廷进【摘要】外界环境风对直接空冷机组风机运行有较大影响.基于环境风对不同位置空冷凝汽器的影响规律,提出了空冷风机转速分区调节的运行方案.以某330MW直接空冷机组为例,采用数值模拟,获得了各空冷单元的空气流量和出口平均温度;将转速调节由整个风机群具体到风机排,开展分区调节优化运行的研究.结果表明:位于环境风上游的空冷单元,其空气流量受环境风影响较大,平台上流场与温度场存在一致性;随着环境温度或风速的升高,各排风机最佳转速也随之增大.利用机组净收益的计算模型,能够确定5个不同分区轴流风机的转速,使机组净收益最大化.轴流风机转速分区调节方案,可为空冷机组节能运行提供参考.【期刊名称】《东北电力大学学报》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】6页(P50-55)【关键词】直接空冷机组;环境风;分区调节;优化运行【作者】黄鹤;赵廷进【作者单位】国家电投集团贵州金元股份有限公司,贵州贵阳550081;东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012【正文语种】中文【中图分类】TK124直接空冷技术作为一种有效的节水方式，在我国富煤缺水地区获得了较快的发展。
但其运行中存在着背压高，环境风影响大，风机群耗电量大等诸多问题。
实际运行中，环境空气温度、风向和风速等参数[1]会不断变化，导致各空冷单元的入口平均温度、空气流量发生变化，使传热效果下降。
此外空冷机组运行调节手段单一[2]，研究风机群的运行特性[3，4]，合理地调配不同位置轴流风机在不同环境参数下的转速是提高经济性的有效途径之一。
周兰欣[5]采用传热单元数法，建立了某300 MW直接空冷机组冷端系统变工况特性的数学模型，分析了凝汽器压力及管道压损的变工况特性，得到了冷端系统的特性曲线。
李慧君[6]通过研究直接空冷机组的运行优化，确定了风机最佳转速。
刘丽华[7]对某2×330 MW直接空冷机组，将所有风机分成9个区，开展热力性能实验。
间接空冷塔内外流动和传热性能的数值模拟研究
间接空冷塔内外流动和传热性能的数值模拟研究向同琼;田松峰【摘要】利用流体计算软件FLUENT,对自然通风状态下,某电厂2×300 MW机组两机—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、Tl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6 m/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,Tl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.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2013(029)012【总页数】7页(P58-63,76)【关键词】间接空冷散热器;空冷塔;数值模拟;流动传热性能【作者】向同琼;田松峰【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TK264.10 引言间接空冷系统由于其换热端差小、煤耗率低(相对于直冷)、节水等优点而广泛应用于富煤缺水地区的火力发电机组，其由混合式或表面式凝汽器、空冷散热器和自然通风冷却塔组成。
空冷系统的关键问题是夏季安全度夏和保证汽轮机满发。
空冷塔内外空气的流动和传热性能受环境风影响较大，因此，研究环境风速变化对空冷塔性能的影响规律对于实时运行调控和提高机组真空具有重要意义。
针对环境风对空冷塔性能的影响，国内外学者进行了诸多研究。
A.F.du Preez和D.G.Kriiger[1，2]指出，侧风对空冷塔的影响与风速、空冷塔结构、压力损失系数及散热器的具体布置情况等有关。
D.D.Derkson[3]通过风洞实验模拟，从外部流动形式、压力特性、入口流率等方面研究了侧风对空冷塔的影响。
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第 ５ 期
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通 大 学 学
报
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ５ １４ ．
Ｍ ａ ２ １ ｖ ０１
２１ 年 ５ ０１ 月
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环 境 风 速 对 空 冷 凝 汽 器 运 行 性 能 的 影 响
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１４ ８ ６ＭＷ． １． 通过 分析 获得 了环 境风 速 对 空冷凝 汽 器运行 性 能的 影 响机 理 ， 可为 空 冷 电厂 运 行 背
压 的预 测提 供 参考 ． 关键 词 ：数值模 型 ； 环境 风 速 ； 空冷 凝汽 器 ； 积 效率 ； 容 换热 量
中图分 类 号 ：ＴＫ１ ４ 文献标 志 码 ：Ａ 文 章编 号 ： ２ ３９ ７ ２ １ ） ５０ ３ —５ ２ ０ ５ —８ Ｘ（０ １ ０ —０ １０ Ｅｆ ｅ ｔｏ ｉ ｐ ｅ ｎ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｏ ｎ Ａｉ－ ｏ ｅ ｔ ａ ｎ ｎｓ ｒ ｆ ｃ ｆ Ｗ ｎｄ Ｓ ｅ ｄ ｏ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆ ａ ｒ Ｃｏ ｌｄ Ｓ ｅ ｍ Ｃｏ ｄｅ ｅ
何纬 峰 ，戴义 平
（ 安交 通 大 学 叶 轮 机 械 研 究 所 ， １０ ９ 西 安 ） 西 ７０４ ，
摘 要 ：通过 建 立 ２ ０ ×６ ０Ｍｗ 直接 空冷 电厂 的数 值模 型 ， 用 Ｆ ｕ ｎ 软 件 计 算得 到 了环 境 风速 影 采 ｌｅ ｔ 响 下空冷凝 汽 器风机 的运行规 律 ， 通过加 载 翅 片管换 热 器 内部 汽轮 机排 汽 的凝 结程序 ， 并 分析 了环 境 风速 对 空冷凝 汽 器换 热 量 的影 响机 理． 算 结 果 表 明 ： 环 境 风速 的扰 动 作 用 下 ， 计 在 环境 风 速 由
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０ｍ／ 上升 至 １ ｓ时空冷凝 汽 器周 围的 流场 变化 使凝 汽 器总容 积 效率 下降 了 １ ． ％ ， ｓ ２ｍ／ ５ ９ 迎风 面 风 机 的容 积效 率 下降幅 度 更是 高达 ４ ． ， 空冷凝 汽 器 的换 热 量也 相 应地 从 １６ ５ ２ＭＷ 下降 至 ３６ 而 ９．