直接空冷机组雾化增湿系统的数值研究_王松岭

第28卷第29期中国电机工程学报 V ol.28 No.29 Oct. 15, 2008

28 2008年10月15日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng.

文章编号：0258-8013 (2008) 29-0028-06 中图分类号： TK 264 文献标志码：A 学科分类号：470⋅20

直接空冷机组雾化增湿系统的数值研究

王松岭，赵文升，刘阳，林阿彪

(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学)，河北省保定市 071003)

Numerical Study on Spray Humidification System Used in the Direct Air-cooled Unit

WANG Song-ling, ZHAO Wen-sheng, LIU Yang, LIN A-biao (Key Laboratory of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipment (North China Electric Power University),

Ministry of Education, Baoding 071003, Hebei Province, China)

ABSTRACT: To study the feasibility of the spray humidification applied in direct air-cooled unit of large power plant, using computational fluid dynamics (CFD) technique the spray humidification system had been 3-D numerically simulated, based on standard turbulence model and discrete phase model (DPM). The process of atomization about the droplet and the exchange effect of heat and humidity in air-cooled cell had been discussed in detail. The results indicate that the air temperature of air-cooled radiator’s inlet and outlet declines remarkably in the air-cooled cell which contains spray humidification device. In the direct air-cooled unit applying spray humidification system, the efficiency of heat exchange and the vacuum in the air-cooled radiator increased obviously. This method not only can significantly enhance the economical efficiency of the unit, but also keep the unit operating safely, which is worth widely popularizing and applying.

KEY WORDS: direct air-cooled unit; spray humidification; numerical simulation; economical efficiency

摘要：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。

关键词：直接空冷机组；雾化增湿；数值模拟；经济性

0 引言

我国三北地区的煤炭资源比较丰富，但由于水资源匮乏,限制了当地的火电建设。直接空冷系统因其具有良好的节水效果，在近几年得到了广泛推广和应用。但近年来已投运的直接空冷机组在夏季高温季节普遍存在出力受阻、不能满发的问题。由于直接空冷机组的冷却能力取决于进入空冷器空气的干球温度，夏季较高的空气温度会导致空冷器冷却能力下降，降低机组真空，使机组实际出力低于设计出力，这大大降低机组的经济和安全性[1-3]。因此，采取必要的度夏措施以降低空冷器的进口空气温度，强化空冷器的冷却效果，是解决直接空冷机组夏季出力受阻，提高机组经济性和安全性的有效途径之一[4-5]。

降低空气温度的方法有多种，如喷淋降温法、雾化加湿降温法等，这些方法在化工行业和水泥行业得到了广泛的应用，但在大型电站直接空冷系统中少有运用。本文通过CFD软件对雾化增湿法在大型电站直接空冷系统的应用进行了可行性研究。

1 雾化增湿系统的原理和结构

由于直接空冷系统是直接利用干空气进行冷却，因此直接空冷机组的出力取决于进入空冷器的空气干球温度。借鉴化工和水泥行业的雾化增湿塔的实验结果[6-8]，通过进一步的研究发现：在空冷器进口采用雾化增湿方法可以有效地降低空冷器入口空气的温度，能显著提高空冷器的冷却能力。雾化增湿系统如图1所示，其工作原理是：水经过喷嘴雾化形成一定粒径的雾滴，雾滴在运动过程中与空气充分混合并迅速蒸发，由于水的汽化潜热较大，水蒸发时会大量吸收空气中的热量，从而降低空气的干球温度，然后将降温后湿空气送到空冷散热器，以提高空冷器的换热量，提高机组的运行真空，增加夏季出力。