空分装置循环水系统冷却塔选型对比分析

安阳化学工业集团有限责任公司新建空分循环水站(正常用水量4 500 m^(3)/h)在厂区原址上建设,需从初期投资、运行成本、占地面积等方面考虑循环水系统中冷却塔的选型。结合安阳地区工业水价和电价情况,在同等循环水处理量6 000 m^(3)/h条件下,从运行参数、系统能耗、投资、占地面积等方面对普通开式冷却塔、闭式冷却塔、消雾冷却塔进行对比分析。结果表明,就安化公司目前的情况而言,选用普通开式冷却塔更具优势。目前,已将空分循环水站建设普通开式逆流冷却塔列入新建300 kt/a合成氨项目整体工艺设计计划,预期可取得较好的经济效益。

典型核电厂址大型自然通风冷却塔对扩散的影响规律初探

近海核电厂采用二次循环冷却供水方式,配逆流式大型海水自然通风冷却塔。由于冷却塔作为高大建筑物以及冷却塔排放的雾羽对烟囱排放污染物扩散会造成影响,因此,需要针对工程布局,开展核电厂址大型自然通风冷却塔对扩散的影响规律研究。本研究联合风洞实验与数值模拟技术,发现核电厂大型冷却塔卷吸效应对放射性物质迁移途径和分布特征有显著影响。研究结果表明,无论是否排放雾羽,大型自然通风冷却塔都存在卷吸效应,烟囱排放的气载污染物会通过冷却塔底部进风口进入冷却塔,作为高架源进行二次排放。相比不排放雾羽,排放雾羽时的卷吸效应更加显著,通过冷却塔二次排放的污染物浓度显著增加。

机力通风冷却塔风机自寻优群控方法研究

机力通风冷却塔以占地面积小的显著优点,在中小型基建工程中得到广泛应用。为提升中小型基建工程外冷系统的节能性和可靠性、改进传统多风机控制方法,创新性地提出了一种基于累计运行时间的机力通风冷却塔风机自寻优群控方法。将多风机整体化控制改进为顺序化联动控制,可有效降低风机启动门槛出力、消除整体化控制固有缺陷,满足非线性、时变性、大滞后系统控制的节能、可靠需求。经工程验证:该方法是一种契合纯变频电机配置冷却塔系统的多风机控制方法。该方法风机出力柔和、控制线性度好、系统易镇定、稳态偏差小;能够通过累计运行时间参数比对,实现风机自动交互运行,运行可靠性高。该方法的提出与实际应用可对配置机力通风冷却塔的中小型基建工程的安全节能运行提供借鉴。

采用冷却塔补偿的地埋管地源热泵热平衡系统控制研究

采用冷却塔补偿来减少夏季土壤排热量的做法是地埋管地源热泵最常见的一种热平衡措施,但目前与其相适应的控制策略尚不够完善。在此,针对采用冷却塔补偿的地埋管地源热泵热平衡系统,提出一种以效率优先和热量补偿双模式运行的控制策略。这种控制策略明确了冷却塔与地埋管双向切换的条件,可以在保持地埋管地下热平衡前提下提高地源热泵系统的工作效率,并能够自动适应不同负荷特点的建筑物。

超大型冷却塔结构选型研究

以某2×660 MW火力发电厂两机一塔间接空冷塔为例,采用大型通用有限元软件SAP2000对双曲线型钢筋混凝土冷却塔和直筒-锥型钢结构冷却塔分别进行建模设计计算,对钢筋混凝土冷却塔和钢结构冷却塔的优缺点及经济性进行对比分析,为冷却塔结构选型提供依据。

大型冷却塔夏季日照筒壁温差原型实测与分布准则

中国现行规范的夏季日照筒壁温差条款源自20世纪80年代秦岭电厂的单一冷却塔(105m)实测结果,既有条款忽略了不同地域与不同尺度的温差分布影响,同时国际上现有冷却塔夏季日照温差分布准则取值存在差异,亟需开展真实大型冷却塔日照筒壁温差更普适的实测研究。鉴于此,基于预制墙板日照试验实现非接触式红外三维测温技术的有效性校订,以分布于我国“寒冷及严寒地区”的五座不同典型高度的大型冷却塔进行夏季全天候的筒壁温差实测;基于实测数据数理统计,提炼了日照筒壁温差的板内梯度分布、时域演变规律、空间分布模式和向阳内壁特性;在此基础上,量化了夏季日照筒壁温差子午向分布、环向分布、最大温差取值,提炼了囊括向阳内壁的大型冷却塔筒壁温差分布准则。研究发现,我国“寒冷及严寒地区”应考虑日照温度应力;日照筒壁温差沿厚度为三段式梯度分布,沿塔高约为恒值,沿环向为外表面非对称半圆分布,喉部以上向阳内壁具有负温差。研究结论加深了对大型冷却塔日照温差分布的理解,也为规范修订提供实测依据。

冷却塔热羽对核电厂周围流动与扩散影响的数值模拟研究

以某核电厂为研究对象,利用计算流体力学(CFD)方法研究了自然通风冷却塔对核电厂周围气流流动与污染物扩散的影响,并与风洞实验结果进行了比对,以验证模式有效性。结果表明:冷却塔背风侧,在近尾流区风速显著减小,湍流强度显著增大。冷却塔位于烟囱下风向时热羽排放对烟囱污染物扩散的影响较大,污染物通过冷却塔自然卷吸,出现二次排放现象,有热羽排放时的地面轴线扩散因子在1000 m前小于无热羽排放的。

自然通风湿式冷却塔节水方案的数值研究

为降低自然通风湿式冷却塔的耗水量,本文采用一种可用于回收其蒸发损失的空气冷凝器结构,并通过数值模拟方法对其节水特性展开研究。首先基于空气运动控制方程和水蒸气冷凝模型,建立了用于分析空气冷凝器节水特性的数学模型,其次分析了冷却空气流速、空气冷凝器的结构尺寸和材质等因素对该冷凝器节水特性的影响。研究结果表明:空气冷凝器的单位面积节水量随着冷却空气流速以及冷凝器宽度的增大而增大,但随着冷凝器长度和高度的增大而减小;空气冷凝器的材质和壁厚对其单位面积节水量没有显著影响,空气冷凝器可采用重量轻和成本低的薄壁PVC来加工制造。

某电厂老旧冷却塔结构检测鉴定研究

一座大型老旧电厂的冷却塔出现了混凝土剥落和钢筋腐蚀的现象。利用大型3D激光雷达对塔架进行倾斜状态监测,对其混凝土强度、缺陷及循环水中的氯离子浓度等指标进行测试,并对其损伤机理进行了研究,获得了详尽的现场检测结果。通过综合评估,为炼钢厂冷却塔结构提供了科学的鉴定结论,为后续维护与改造提供了重要参考。

冷却塔冷却技术的应用与优化

冷却塔冷却是指利用冷却塔来散去生产或生活中产生的废热,从而降低循环水温的技术。与其他制冷方式相比,具有制冷效果好、耐腐蚀、成本低等优势。基于近年来国内外文献分析,主要从冷却塔冷却的应用及性能优化两方面进行阐述。对冷却塔在工业冷却和建筑供冷方面的应用及相关研究进行了归纳分析,并对其在碳捕集和余热回收方面的应用进行了拓展分析。在性能优化方面,总结了包括模型优化、结构优化和运行优化三个方向的诸多方法,重点讨论了该技术在当前研究与应用中依旧面临的挑战,并指出了未来的发展方向,助力于冷却塔系统高效、绿色和稳定运行。

超大型海水冷却塔盐沉积影响数值模拟研究

针对核电项目中的大型海水冷却塔,采用三维数值模型,结合厂址气象数据、冷却塔设计参数、总图布置以及周围环境特征,研究了2座超大型自然通风海水冷却塔在建筑物、自然风相互作用下的冷却塔飘滴扩散迁移特征和盐沉积量。结果表明,当环境风向与塔排平行时,出口热空气相互叠加形成一股气流,有利于减少飘滴和盐沉积对环境的影响;粒径大于550μm的飘滴不能从高位冷却塔出口逸出;2台核电机组正常运行工况时,盐沉积量一般不会对植物造成损坏。

大型冷凝式消雾节水冷却塔性能试验研究

为研究获得菱形模块消雾节水冷却塔的消雾节水和节能特性,对某设计循环水量为5000 m^(3)/h的菱形消雾节水冷却塔的消雾性能、节水性能和节能性能进行了试验研究。建立了冷却塔消雾节水节能性能评价模型,通过现场试验获得冷却塔消雾节水和节能特性参数及其变化规律。结果表明:消雾节水冷却塔设计出塔空气相对湿度为85%,实测出塔相对湿度为82.28%,消雾指数为1.03,符合“零雾型”消雾冷却塔的要求。经菱形消雾冷凝模块换热后的冷凝水量为14.19 m^(3)/h,冷却塔节水率为25.3%,冷凝节水效果好。单塔年总节能收益约40万元,整体年节能收益达240万元,菱形消雾节水冷却塔具有良好的经济效益及环保效益。

冷却塔对气载放射性核素扩散影响的计算流体力学数值模拟

核电厂的冷却塔在正常运行时,会将部分带有一定温度的水蒸气排放到出口,并与周围的空气相混合,一部分水蒸气遇空气冷凝形成可见雾羽。本研究利用计算流体力学方法对某核电站厂址6台核电厂机组及其配套冷却塔进行模拟,研究不同风向条件下6台冷却塔及其排放的雾羽对核电厂排放放射性扩散的影响。结果表明:冷却塔排列方向与风向一致时,冷却塔对环境流场的影响距离较大,主要影响下风向1500 m范围内。当冷却塔位于机组下风向时,冷却塔排放增大1000 m范围内烟囱污染物扩散因子。随环境风速增大,冷却塔排放对烟囱污染物扩散影响减小。

配水方式对冷却塔热力性能的影响研究

为了研究电厂在调峰影响下低负荷运行时合理的配水方式,探寻冷却塔“带水”检修的可能性,采用三维数值模拟方法,计算了某高位收水冷却塔两机六泵全塔配水、一机三泵全塔外围配水和一机三泵半塔配水方式下的塔内外流场特性及热力性能。分析了外围配水和半塔配水可能存在的进塔空气全部从未淋水区域的填料流过而不与淋水填料换热的问题,并统计了配水方式对冷却能力的影响。结果表明,外围配水、半塔配水虽然不存在进塔空气全部从未淋水区域的填料流过的情况,但分区配水热力性能易受到环境风影响,在改善电厂调峰低负荷运行条件下的冷却塔热力性能方面起负面效果。

基于露点间接蒸发冷却塔的数据中心冷却系统的应用分析

“双碳”背景下,蒸发冷却技术已经成为降低数据中心能耗,满足数据中心PUE指标的一种重要手段,对数据中心冷却系统的优化将对该领域节能降碳做出重要贡献。介绍了数据中心间接蒸发冷却预冷一体化架构冷却系统。系统应用露点型间接蒸发冷却塔,补充了传统冷却塔的短板,实现了出水温度低于湿球温度,大幅度提高全年自然冷源利用时间;还采用下送风列间空调,将末端二次泵内置至末端空调内部,降低了一次泵的功耗,实现末端和冷源侧的个性化负荷控制;封闭冷热通道的气流组织可最大限度地提高机房空调系统的利用率,使系统有着高效的降温效果。同时结合实际应用案例,通过实测得出全年综合性能系数(GCOPA)达6.64,电能利用效率(PUE)低至1.23和水资源利用效率(WUE)为1.39来评价和验证该系统的节能效果。结果表明,该系统在推动数据中心蒸发冷却技术发展的同时,还为整个数据中心的节能减排做出贡献,在数据中心领域有着巨大的应用前景。

基于定热负荷的自然通风湿式冷却塔防冻特性三维数值研究

针对湿式冷却塔(湿冷塔)冬季运行易出现填料底层、进风口上缘等位置易挂冰的实际问题,建立了基于定热负荷的自然通风湿冷塔三维数值模型,探究了湿冷塔在严寒天气不外加防冻装置运行时的防冻特性规律,分析了填料底层水温、通风量等关键参数的变化特征及影响因素。研究结果表明:环境温度越低,机组负荷对填料底层平均水温、最低水温的影响越大;填料底层水温偏差变化的主要因素是机组负荷、环境风速、配水方式,其中配水方式的影响幅度较大,机组负荷次之,环境风速影响较小;通风量与机组负荷呈正相关关系,与环境温度呈负相关关系;环境温度相同时,外圈配水下的通风量小于全塔配水;迎风侧内部较低处及背风侧外部的水温最低,冻结风险最大,湿冷塔冬季运行时,应着重在迎风侧和背风侧进行防冻装置布置。

基于外部冷却模块和内部凝雾模块的高位收水机械通风冷却塔性能对比研究

为了控制雾羽和节约水资源,搭建了高位收水机械通风冷却塔热态实验系统,分别对外部冷却模块(干湿联合冷却塔)和内部凝雾模块(凝雾式冷却塔)的消雾、节水及热力性能进行对比分析,研究了环境温度、循环水进水温度及循环水量对冷却塔性能的影响。结果表明:干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔均具有消雾和节水能力,但实现二者的消雾和节水是以降低冷却塔冷却性能为代价的;与原塔相比,干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔的循环水温降约降低了1.5 K;干湿联合冷却塔和凝雾式冷却塔的消雾和节水性能受运行参数的影响很大,且凝雾式冷却塔的节水量和节水率高于干湿联合冷却塔。

超大型海水冷却塔塔群飘滴及盐沉积数值模拟研究

针对核电项目大型海水冷却塔,采用三维数值模型,结合厂址气象数据、冷却塔设计参数、总图布置以及周围环境特征,研究了超大型自然通风海水冷却塔在建筑物、环境风相互作用下的冷却塔飘滴扩散迁移特征和盐沉积量。结果表明,当环境风向与塔排平行时,出口热空气相互叠加形成一股气流,有利于减少飘滴和盐沉积对环境的影响,粒径大于550μm的飘滴不能从高位冷却塔出口逸出,6台核电机组正常运行工况时,盐沉积量一般不会对植物造成严重损坏。

地铁车辆段冷却塔对住宅楼声环境影响试验

针对地铁车辆段冷却塔运行引起的临近住宅楼噪声扰民问题,采用室内噪声现场实测与噪声标准曲线分析的方法,对冷却塔噪声在车辆段上盖开发住宅楼内传播规律以及频率特性进行研究。结果表明:冷却塔噪声影响随楼层升高有增大的趋势,顶层冷却塔噪声贡献值高出与冷却塔高度相近的楼层1.8 dB(A);冷却塔噪声贡献值低楼层增长速度较快,11层以下平均每3层增长1.8 dB(A),11层以上平均每3层增长0.5 dB(A);冷却塔噪声以低频噪声为主,根据噪声标准曲线分析高频噪声对人主观感受的影响较大。

低风阻流线型导风板对自然通风湿式冷却塔的性能影响

为改善冷却塔雨区流场结构,进一步增大通风量,在已有平板型导风板基础上,提出一种布置在雨区的低风阻流线型导风板。设计工况下,以常规冷却塔和在各高度布置平板型导风板的改造塔为参考对象,分析5种不同布置高度(1/6、1/3、1/2、2/3、5/6进风高度)下低风阻流线型导风板对整塔通风量、塔内流场结构和温度分布等参数的影响。结果表明:随着导风板布置高度的升高,塔内各区域的空气分配发生了变化,对内区填料换热产生了明显影响,使整塔冷却性能呈现出先提升后下降的趋势;在进风口高度2/3处布置流线型导风板时,通风量增量与填料区底部平均温度减量达到最优值,冷却塔性能改善效果最佳,此时相较于常规冷却塔,循环水温降相对增长2.65%,通风量相对增长2.78%。此外,相较于最佳布置高度的平板型导风板,采用低风阻流线型导风板改造后循环水温降相对增长1.2%。