一种火电厂冷水塔换热装置三维优化布置方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种火电厂冷水塔换热装置三维优化布置方法，属于冷却塔制造领域。包括塔体，塔体的底部两侧分别设置有进风口，从底部依次向上为进风区、雨区、填料区和配水系统，所述的喷嘴不均匀设置于配水系统下方。一种基于上述的换热装置的三维优化布置方法,(1)采集冷水塔原有的设计参数，包括塔体设计参数和气象参数；(2)采集冷水塔实际运行状况参数；(3)采用Fulent软件平台，输入步骤(1)和步骤(2)的参数，对冷却塔进行热交换动力场建模(4)计算，依据计算结果，确定冷水塔进水不同区域喷嘴口径和填料布置高度。从而进行冷水塔换热装置的三维优化布置，风水匹配得当，大大提高了冷水塔换热效率。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及冷却塔制造领域，更具体地说，涉及一种火电厂冷水塔换热装置及其三维优化布置方法。

技术介绍

火力发电厂的冷端系统包括凝汽器、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中做完功的乏汽，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。其中，冷却塔工作性能的优劣，决定了进入凝汽器循环水进水温度的高低，它对机组，及至整个电厂安全经济运行有至关重要的影响。
随着全球能源形势的日益严峻，节能已成为各国能源政策的一大主题。国家发展和改革委员会在《节能中长期专项规划》中明确提出宏观节能目标是在2003年～2020年年平均节能率为3％，形成的节能能力为14亿吨标准煤。国家能源局、财政部关于开展燃煤电厂综合升级性能优化工作的通知，“十二五”期间，采用成熟可靠，经济适用的先进发电技术，对在役煤电机组进行综合升级性能优化。对已投运火力发电厂来说，在保证机组安全稳定运行的基础上，如何做到节能减排、提高机组运行经济性是火电厂最重要的工作。目前的节能技改工作主要集中在机、炉本体性能优化与转机变频性能优化两方面。很少有从冷端系统方面考虑问题，为响应国家节能减排的号召，降低企业的生产成本，提高企业的竞争力。
目前火电厂自然通风逆流湿式冷却塔设计时采用“单区、一维、均风”模型，该模型与实际条件有一定偏差，使得冷却塔工作在设计状态下(即冷却能力达到100％时)，理论上仍有近4℃的温降空间。本技术通过冷水塔换热装置三维优化布置系统，对冷却区域的动力场三维建模仿真模拟计算，依据计算结果重新布置冷水塔填料，强化换热性能，在原设计换热能力(100％)的基础上，使冷却塔换热效率提升不低于20％，使出塔水温再降低达到1.5～3℃。
中国专利申请，申请号201210319829.9，公开日2013年1月9日，公开了超大型逆流式自然通风冷却塔工艺设计三维仿真计算方法，本专利技术公开了超大型逆流式自然通风冷却塔工艺设计三维仿真计算方法，包括：根据超大型冷却塔的工艺尺寸，建立所述超大型冷却塔的三维网格模型；计算所述超大型冷却塔的环境空气参数和冷却水参数，将参数导入预设的环境气象程序；在计算流体力学软件中读入所述三维网格模型，编译所述环境气象程序；指定水温标量的计算区域为传热传质区，设定控制参数；对所述计算域进行初始化，进行计算得到仿真计算结果。本专利技术运用的CFD技术可视化程度高、可扩展性强，提出的三维仿真计算方法可以得到在环境气象条件影响下，超大型逆流式自然通风冷却塔内外部的空气流场以及冷却塔的热力性能参数，评估电厂建筑对超大型自然通风冷却塔热力性能的影响。但本方案并没有针对不同区域的冷水塔换热装置对应不同区域喷水量进行调整，没有进行不均匀的针对性设置，并且没有根据动力场的实际情况将填料设置在不同区域，进行不等高度布置。

技术实现思路

1.要解决的技术问题
针对现有火电厂冷水塔换热技术中的一维设计、均匀进风的布置方式，冷却效果差，效率低。本专利技术提供了一种火电厂冷水塔换热装置及其三维优化布置方法。它采用的三维优化布置、风水匹配得当，冷却效果好，效率高。
2.技术方案
本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
一种火电厂冷水塔换热装置，包括塔体，塔体的底部两侧分别设置有进风口，从底部依次向上为进风区、雨区、填料区和配水系统，所述的配水系统底部设置有喷口向下的若干喷嘴，所述的喷嘴不均匀设置于配水系统下方，配水系统下布置换热效果好的填料层。
更进一步的，所述的配水系统包括集水池、进水管和配水管，配水管不均匀设置，动力场大的部位配水管设置密集，配水管端头与底部的喷嘴连接。
更进一步的，所述的喷嘴均匀口径，在动力场大的部位配水管设置密集，动力场小的部位配水管设置稀疏。
更进一步的，所述的喷嘴口径为20-36mm。
更进一步的，所述的填料区包括填料支架和填料，填料设置于填料支架，填料高度不均匀设置，动力场大的部位填料高度高，动力场小的部位填料高度低。
更进一步的，所述的填料高度为0.5m-2.0m。
一种基于上述的一种火电厂冷水塔换热装置的三维优化布置方法，步骤如下：
(1)采集冷水塔原有的设计参数，包括塔体设计参数和气象参数；
(2)采集冷水塔实际运行状况参数；
(3)采用Fulent软件平台，运用CFD，即计算流体动力学的方法，输入步骤(1)和步骤(2)的参数，对冷却塔进行建模，建模以冷却塔底中心为原点，半径500m、高900m的空间为计算域，网格化后生成1000万-1500万个计算点，通过计算得到塔内湿空气与循环水的速度场、温度场、压力场、湿度场和动力场；
(4)依据计算结果，计算出循环水出塔水温最优值状态对应的配水与填料布置方案，确定冷水塔进水不同区域喷嘴口径和填料布置高度。
更进一步的，所述的步骤(1)中塔体设计参数为塔型、淋水面积、塔总高、进风口高、喉部直径、顶部直径、设计进塔水量、设计循环水进/出水温、全年平均进塔量、年平均出塔量、冷却塔设计温降，气象参数为：当地大气压、空气干球温度、空气相对湿度。
更进一步的，步骤(2)中冷水塔实际运行状况参数包括循环水量、进水温度、出水温度、气温。
更进一步的，所述的对应湿空气与循环水的动力场大的区域喷嘴口径大和填料布置高度高，湿空气与循环水的动力场小的区域喷嘴口径小、填料布置高度低。
3.有益效果
相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
(1)本冷却塔采用了具有针对性的布置方式，针对塔内空气动力场的分布，进行喷嘴和填料的优化配置，配置针对性好，成本低，冷却效果好；
(2)本冷却塔采用了具有针对性的布置方式，通过不同的动力场设置，针对喷嘴大小进行调整，更大的优化了喷嘴的配置，减少了喷嘴设置的成本；
(3)本冷却塔针对不同动力场下的情况，针对配水管进行了有效的分布，可视性好，配置针对喷嘴的密集程度对应，效率高；
(4)本设计方案中基于原冷水塔直接进行改造，针对原塔的效率不高之处针对性改造，改造部位少，成本低，速度快；
(5)充分利用冷却塔在三个区域即、雨区、填料区和配水区不同的冷却效率，重点针对填料区进行改造，改造成本低，效果好；
(6)通过对冷水塔换热装置三维优化布置，使得换热装置内的风与水交换更为匹配，充分发挥了原进塔空气的换热能力，优化效果好，不影响原塔的功效；
(7)出塔空气吸热量的上升，使出塔空气密度减小，由此加大了冷却塔内外空气的密度差，并最终使冷却塔的进塔空气量增大，使得冷却效率高；
(8)出塔空气的动能使其具有携带能力：其相对湿度可以超过100％，即空气呈过饱和状态；充分利用了空气的动力，冷却效率高好；
(9)以600MW机组配套的9000m2冷却塔为例，按常规设计状态进行改造后，换热装置效率可以提高20％以上，可以降低出冷水塔换热水温1.8℃以上；
(10)改造后可以影响发电机凝汽器真空0.75kPa，相当于影响机组发电煤耗近2g/kW.h。每年可以节约标煤5280吨，减排CO2不小于13728吨，由此产生的碳排放交易额为70万元。企业经济效益与社会环保效益都十分显著，投资一般在1年到1.5年可以回收成本。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火电厂冷水塔换热装置，包括塔体，其特征在于：塔体的底部两侧分别设置有进风口(6)，从底部依次向上为进风区(1)、雨区(2)、填料区(3)和配水系统(4)，所述的配水系统(4)底部设置有喷口向下的若干喷嘴(5)，所述的喷嘴(5)不均匀设置于配水系统(4)下方。

【技术特征摘要】
1.一种火电厂冷水塔换热装置，包括塔体，其特征在于：塔体的底部两侧分别设置有进
风口(6)，从底部依次向上为进风区(1)、雨区(2)、填料区(3)和配水系统(4)，所述的
配水系统(4)底部设置有喷口向下的若干喷嘴(5)，所述的喷嘴(5)不均匀设置于配水系
统(4)下方。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂冷水塔换热装置，其特征在于：所述的配水系统(4)
包括集水池、进水管和配水管，配水管不均匀设置，动力场大的部位配水管设置密集，配水
管端头与底部的喷嘴(5)连接。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂冷水塔换热装置，其特征在于：所述的喷嘴(5)
均匀口径，在动力场大的部位配水管设置密集，动力场小的部位配水管设置稀疏。
4.根据权利要求1或2所述的一种火电厂冷水塔换热装置，其特征在于：所述的喷嘴(5)
口径为20-36mm。
5.根据权利要求1所述的一种火电厂冷水塔换热装置，其特征在于：所述的填料区(3)
包括填料支架和填料，填料设置于填料支架，填料高度不均匀设置，动力场大的部位填料高
度高，动力场小的部位填料高度低。
6.根据权利要求5所述的一种火电厂冷水塔换热装置，其特征在于：所述的填料高度为
0.5m-2.0m。
7.一种基于权利要求1所述的一种火电厂冷水塔换热装置的三维优化布置方法，步骤如
下：
(1)采集冷水塔原有的设计参数，包括塔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玄，张新燕，李亚子，许超，顾运磊，
申请(专利权)人：安徽皖苏电力运检科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34