大同一电厂直接空冷系统风洞模拟试验

课题概述

大同第一热电厂供热机组替代改造工程安装两台200MW供热机组,根据当地水源条件,汽轮机排汽冷却系统采用直接空冷系统。
根据大同气象站的气象资料和电厂总平面布置,夏季高温时空冷凝汽器可能受到不利风向的影响,从山西省气象科学研究所在1992年3月13日至3月20日对大同一电厂附近区域大气边界层探测的资料分析,近地面层风的垂直结构受地形的影响比较显著,直接空冷的散热能力受外界风的影响较大,合理确定空冷凝汽器的布置是系统设计的主要工作之一,因此需进行风洞模拟试验,以便比较准确地确定其最佳布置和大风的影响程度及防范措施。我院与北大力学系以及大同一电厂在北大风洞实验室共同进行了大一直接空冷装置风洞模拟试验。参加的主要工作人员有:大同一电厂:朱斌,陈继军;北大顾志福;山西院:顾祥祈,李福林。

主要研究内容

第一阶段:首先确定外界风对不同的空冷凝汽器放置平台高度的影响。选择25米、28米、31米三种平台高度,在夏季主导风向和最不利风向下,确定外界风对不同平台高度的影响程度和趋势,确定影响较小的最低空冷凝汽器放置平台高度。(3×2)
第二阶段:在确定一个合适的平台高度的基础上,试验不同风向、不同风速对空冷凝汽器散热能力的影响程度。风向取夏季主导风向、常年主导风向和最不利风向;风速取4m/s、6m/s、8m/s、10m/s四个典型风速。(3×4)
第三阶段:通过第二阶段的试验,筛选出两种影响较大的两种风速,选择其他风向角(间隔22。5度)进行系统的风洞试验(6×2),全面确定不同风向对空冷凝汽器散热能力的影响。

推广应用前景与价值

从国外的研究结果表明,自然风会对空冷凝器的正常运行有很大影响。直接空冷方式的冷却效率除了受到当地总体气候条件(包括附近的地形和地貌)的影响外,还会受到凝汽器附近的建筑物和构筑物以及凝汽器的具体布置方案的极大的影响。因此,在电厂设计施工前,通过系统的风洞模拟实验,掌握当地的自然风对空冷凝汽器各个布置方案散热能力的影响,提出减少或消除自然风的空冷凝汽器散热能力的不利影响,进而挖掘其可能的有利影响的积极因素,对于设计和建设一座成功的直接空冷发电厂是非常重要的一环。由于本研究除了空气动力学问题外,还涉及热对流和交换问题,比一般的风环境研究更增加了难度。所以,本项目研究既有非常实际的工程意义,又具有很大的学术意义。因为这是从具体工程中提出的课题,在国内还没有这方面的研究,十分必要对大同电厂直接空冷系统方案进行系统的风洞实验研究, 并根据可能,预备将来建成后的实测工作,为今后类似的直接空冷系统设计提供依据和指导。

项目评价

通过风洞试验研究,了解了不同风向、不同风速对空冷凝汽器热回流的影响以及在现有空冷凝汽器布置下,不利风向下不同风速的热回流影响,提出了减小热回流的措施,并应用于工程设计中。本次物模试验在国内属首次,对直接空冷系统的布置提供了一个有效的手段。同时为今后类似的直接空冷系统设计提供依据和指导。

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