1、發電技術中國電力第42卷第42卷第10期2009年10月中國電力中 EiaCTRlC丈POWERVol. 42, No. 10Octib(49 卷冷卻塔進風口加裝導風板后的冷卻性能比較與評價戴振會，孫奉仲，王宏國，高 明（山東大學能源與動力工程學院，山東濟南250061）摘要：針對冷卻塔的冷卻性能在很大程度上受外界側風的影響，研究了冷卻塔采用進風優化技術后冷卻性能的變化。對某電廠300 MW機組現場運行數據進行分析，對采用進風優化技術的冷卻塔和未采用該技術的冷卻塔的運行性能數據進行比較：在進風口安裝導風板可削弱外界側風的不利影響，均勻塔內通風 ，改善冷卻塔的冷卻性能 。提出以溫度變化相對量作為

2、衡量和評價冷卻塔在側風下冷卻性能新的技術指標，該指標也可應用于其他自然通風濕式冷卻塔。關鍵詞：導風板；側風；技術改造；溫度變化相對量中圖分類號：TK264.1文獻標識碼：B文章編號：1004-9649 2。09）10-0024-04、汽水溫度場以及塔內漩，得出外界側風破壞了塔2改造前后的性能數據比較分析,年平均氣溫為低。全年盛行西南 大，春季以西南收稿日期：2009-03-06；修回日期：2009-04-20作者簡介：戴振會Q986 ）女，山東棗莊人，碩士研究生，從事火電廠熱力設備安全經濟與控制的研究E-mail :dzh07240 引言自然通風逆流濕式冷卻塔是火電廠冷端的主要設備之一，它的性

3、能好壞直接影響到電廠的經濟性和安全性不。由于工業的不斷發展，能源的日益緊張，冷卻塔的研究越來越受到人們的重視。在冷卻塔的常規設計中 ，大多沒有全面考慮外界側風的影響，而在實際運行中，環境側風對冷卻塔的傳熱傳質性能有較大影響。前人對側風下干式塔的傳熱性能進行了深入研究24,但是外界側風對濕式塔性能影響的研究還不夠。文獻 5-7通過冷卻塔熱態模型試驗臺研究了側風條件下冷卻塔內的傳熱傳質性能，包括塔內空氣動力場 渦隨外界側風的變化規律等 內的均勻通風，惡化了冷卻塔的傳熱傳質性能。為了降低外界側風的不利影響，可采用進風優化技術，在冷卻塔底部進風口周圍加裝導風板。理論分析和數值計算，以及實驗室實驗均證明

4、了采用此項技術的有效性、可行性。加裝導風板后，形成多個曲面光滑翼型通道來整流側風，可使側風下冷卻塔內的空氣流場得到改善，增強了塔內的換熱性能。該文以某廠為例，從現場實際運行數據來證實導風板對冷卻塔冷卻性能的改善。1工程簡介實施冷卻塔進風優化技術改造的某火電廠廠址地區氣候屬暖濕帶半濕潤大陸氣候13.5 C ,以7月份最高 ，1月份最風和東北風，風頻分布隨季節變化較風頻占優勢，秋季以東北風頻占優勢該廠7、8號機組的裝機容量均為300 M W,冷 卻塔的填料面積為6 500 m2,填料為塑料復合波淋水填料，均勻布置。7、8號塔的塔型完全相同，差別主要在于8號塔在 7號塔的基礎上進行了改造，即8號塔加

5、裝了導風板 。根據電廠 2001年度記錄的該 冷卻塔進塔和出塔平均水溫顯示：在春秋季多風季節循環水溫降在10 H2 C, 而在少風的季節可達到21 C ,這充分說明了環境側風對冷卻塔的性能有很 大影響。2.1 改造前后冷卻塔整體性能比較為了比較7號塔與采用進風優化的8號塔的運行狀況，從機組DCS分布式控制系統）數據庫中挖 掘了 2臺機組 2006年的運行數據。從2006年運行的月平均值來看8號機組 2月份停運 ），7號塔和 8號塔大致在相同的工況下運行，包括相同的負荷、循環水流量等，僅8號塔的進塔水溫略高于7號塔。這保證了可以用冷卻溫差 回 來反映冷卻塔的冷卻效 率和性能 。由圖1可知，8號塔

6、的冷卻溫差幾乎均大于7號塔，但是由于 8號塔的進塔水溫高于7號塔，還不能說明有導風板時冷卻塔的冷卻效果要好于無導風IO rn 1 7吟塔與8號塔進出口溜差比較Fig. 1 Compa nsonof the waler temperatu ro differencebetween #7 and *8 tower板的。為解決這個問題，定義8號塔溫差與7號塔溫差的差值為增幅Ata 7,可以表示為下式：At 8-7 = At 8 - At7（1）從圖2可看出，增幅受進塔水溫影響，如果2個塔的性能和運行工況完全相同，在任一時刻，此增幅應為零。本工程中，不加導風板時增幅應為一條水平線。而圖2中增幅變化比較

7、明顯 ，增幅最大約為 5 C , 該增幅就是加裝導風板后的溫度差增幅，增幅的變化實際上也是安裝導風板帶來的效益。對進風的誘導作用更加明顯因而對冷卻塔冷卻性能的改善越大。而且冷卻塔在冬季時的冷卻效果已經很好，塔內空氣的溫度也很低，此時導風板的效果不明顯。2.2 加裝導風板后進風均勻性的研究從機組 DCS數據庫中查取7、8號塔 2005年和2006年典型日期的運行情況。為了盡量減小其他因素的影響，選取的 2組工況數據除風速上的差別外 具有相同的環境參數和運行參數。其中一組數據為大風天氣（風速均在4級以上,有的甚至達到 7、8級，即側風工況）；另一組為風速較小日期的運行數 據 風速一般僅在2、3級）

8、。不同風速的環境側風對冷卻塔的影響是不同 的，一定風速范圍內環境側風對冷卻塔性能產生不 利影響，但隨著風速的繼續增加，側風的影響由不利轉為有利，因而冷卻溫差波動較大。從圖3、4中可看到7號塔的冷卻性能明顯受到大風的影響，并且呈現不同的效果 ； 而8號塔在 2種環境條件下的溫差 曲線幾乎趨于平行，即不論在何種風速下均能保持與無風或風速很小時相當的效果。表1顯示了 7、8號塔側風下溫差相對無風狀態下的變化幅度。從表中可知 8號塔的溫差變化幅度明顯小于7號塔。上述比較可得出導風板使進塔的氣流趨于均勻，減弱了外界側風對塔的不利影響，改善了側風下冷卻塔的冷卻性能 。*9 IQ It 13由于現場實際數據

9、的復雜性導風板的影響效圈Z不同逋塔水溫時溫的0*Fig.2 Amplitucie variation of lemperalu re difference wittidifferent inlet wat9r t白Eperatwe圖2還顯示59月時，環境溫度較高，進塔水 溫高，雖然冷卻溫差較低，冷卻效果較冬季差，但是 溫差的增幅較大 ，也就是導風板的 效果較好（6月份 的反常可能是現實運行中其他因素的影響結果）。尤其是8月份，溫差增幅約5 C o環境溫度較低時，進塔水溫低，溫差增幅也小，特別是 3月份僅為 0.1 C。因而可看出夏季時導風板的效果比冬季時更明顯。 這是因為夏季所需的循環水量較大

10、，塔的抽力也較大，進入塔內的空氣量增多，進塔風速較大，導風板圖3 7號塔瀛差變化Ftg.3 Water tenperature difference vanation ai #7 tower2.3 改造前后溫度變化相對量的比較果不可避免地存在其他很多因素的影響 ，故很難用 較準確的定量關系去分析導風板的影響 ，但是加裝 導風板后冷卻塔冷卻效果的改善是顯而易見 的。前面的分析比較 ，主要是從冷卻溫差上去評價和比較冷卻塔的冷卻效果，但是在很多情況下特別是現場運行中 2塔的運行工況一般是不相同的，因溫度變化相對量冷卻塔的整體運行性能 過濾掉很多其他因素的影響 測量誤差進一步縮小可以反映當運行工況變化

11、時，通過溫度的2次差值，可以o而相對變化又使一些因而應用這種方法可以比較不同塔，不同工況下冷卻塔的冷卻效果。圖5中工況點均為相同循環水量下，即循環水泵電流和大約都在320 330 A o可以看到，對應工況下8號塔的溫度變化相對量88幾乎均大于7號塔的溫度變化相對量次。圖中的負值表明由于某種變化引起的塔的效果變差8號塔的效果總是優了，但不論是變差還是變好，于7號塔。為了排除改造前8號塔的效果比7號塔好的可能性 ，選取了相應的改圖4 8號塔溫黑變化Fig 4 Water teflriperature drtternce variation of 附8 tower表1側風條件下較無側風時的溫度變化幅

12、度造前的數據。從圖6可看到改造前 ，7號塔的效果是優于8號塔的，這樣更能說明改造后8號塔的性能合理的指標評價中進一步證明了加裝導風板后得到了很大改善。從溫度變化相對量這個更一般和Tab.1 Variation of temperature difference in cross-wind conditions compared with windless conditionsC而利用溫差比較的前提條件就不滿足，即塔的進塔水溫和循環水量相同的情況下，溫差大才能說明塔的冷卻效果好。并且對于物理特性不同的塔利用冷卻溫差評價塔的冷卻效果更加難以得到準確客觀的結論。為了更具一般性地評價冷卻塔的冷卻性能，

13、并進一步證實導風板的改善效果，引入了一個新的評價標準溫度變化相對量。在循環水量相同的情況下，如果塔的運行工況發生變化，包括環境條件或自身運行條件發生變化，導致循環水進塔水溫升高及1,出塔水溫升高t2。對于一個特定的冷卻塔，如果僅1>僅2,可知塔的冷卻 溫差是增大的，則說明塔的冷卻效果變好；反之，如 果加1<加2,則說明塔的冷卻效果變差。定義溫度變化相對量S,表示如下：a Ah- At2（2）它可以反映冷卻塔自身冷卻效果的改善程度。 對于2個不同的塔，如比較 7號塔和 8號塔，當它們的初始 冷卻溫 差相同時 ，若67>§8,則說明 7號塔的 改善效果要大于8號塔，從而

14、7號塔的冷卻效果好于8號塔；反之，如果 =< §8,則說明7號塔的冷卻 效果差于8號塔。號塔的冷卻效果得到了明顯的改善I:發點P-.亥等3射翼相ffl 5改造后7方號塔溫度變化相對量Relative variation of water temperature difference of#7 and #8 lower after modification品直P.靜五W串言需圖6波造前葭H號塔溫度變慳相對Fig6 Relative variation of water temperalure ditference ot#7 andlower befone modification

15、3結語1）為分析實際運行中冷卻塔的整體冷卻性能，對300 MW 冷卻塔現場運行數據進行了收集和分 析，驗證了在進風口安裝導風板后冷卻塔的冷卻性 能得到了改善，且夏季時導風板的效果比冬季時更明顯。2）通過對冷卻塔運行性能的分析和評價，采用進風優化技術后，導風板均勻塔內通風，削弱了外界側風的不利影響，從而改善冷卻塔的冷卻效果，提高冷卻塔的冷卻效率 。3）以溫度變化相對量 在側風下冷卻性能的技術指標 導風板前后冷卻塔性能的變化 板對冷卻塔冷卻性能的改善 用于其他自然通風濕式冷卻塔作為衡量和評價冷卻塔,并以此分析了安裝,進一步驗證了導風o同時該指標也可以應參考文獻：11趙振國.冷卻塔 M1.北京：中國

16、水利水電出版社，1997.ZHAOZhen-guo. CoOingtower M【.Bejing：ChinaWster Power Press, 1997.2唐革風，蘇銘德，符松.橫向風影響下空冷塔內外流場的數值研究小.空氣動力學學報，1997,15（3） 328-336.TANG Ge-feng, SU Ming-de, FU S6g. Numerical study on flow field of adry- cooling tower in a crosswind J. Acta Aerodynamica Sinica, 1997,15 3）:328-336.3 WEI QD,ZHAN

17、GBY,LIUKQ, etal. Astudyoftheunfavorable effects of wind on the cooling efficiency of dry cooling towers J. Journal of Wi nd Engineering and Industrial Aerodynamics, 1995（54/ 55）:633-643.41 FU S,ZHAI Z. Numerical investigation of theadverseeffect of wind on the hed transfer performanceof two natural

18、draft cooling towers in tandenarrargement J.ActaMechanicaSinica,2001,17 1） 24-34.5： YANG X L, SUN F Z, WANG K, etal. Numerical simulation of flow fieldsin ana：ura dra"t wet- coolingtower J. Journa of Hydrodynamics, 2007,19 6） 762- 768.61 GAO M, SUN F Z. Experimental research of heat transfer pe

19、rformance on natural draft counter flow wet cooling tower under cross -winds conditions J . International Journal of Thermal Science, 2007）47 935-941.71 GAOM, SUN FZ. Researchof the efect of cross-winds to temperature differenceand efficiency of natural draft counter - flow wet cooling tower J. Proc

20、. of Int. Conf. on Power Engineering, 2007 （7）: 513- 517.（責任編輯孫家振）Performance evaluation and its comparison of cooling towers before andafter the installation of air deflectorsDAI Zhen-hui, SUN Feng-zhong, WANG Hong-guo,GAO Ming（School of Energy and Power Engineering, Shandong University, Jinan 2500

21、61, ChinaAbstract: The cross-windhasa distinct influence on thermal performance of cooling towers. Air deflectors are installedaround the airinlet circumference of thetower to improve theefficiency. Thethermal performanceof naturaldraft wetcooling towersof 300 MW unitsinapower plant is analyzed. Eng

22、ineering modification is made in one tower in order to improve the cooling efficiency. The operation data of the tower are investigated and compared with that of another similar tower which is not modified. The results show that the air deflectors installed aroundthetower inlet canreducetheadverseeffect of cross-wind, improve theflow uniformity of theinlet air andfinally improve thec