CN110686527A - 一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法 - Google Patents

一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，本发明属于冷却塔技术领域，特别是冷却塔技术领域中配水优化方法。该方法中冷却塔配水区域基于冷却潜动力的分布特点，实现不等量配水及配水系统的不均匀区域布置，该方法有利于使得塔内各处的传热传质性能变得均匀，进一步提高冷却塔的冷却效率。

Description

一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法
技术领域
本发明属于冷却塔技术领域，具体涉及一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法。
背景技术
节能减排是我国的一项基本国策，作为电厂中耗能较大的冷却塔来说，降低冷却塔的能源消耗是降低GDP产值能耗，提高经济效益和竞争力的重要措施。传统的湿式冷却塔中配水一般采用均匀布置的方式，但是在冷却塔雨区的阻力和热质交换是不可忽略的，如仍采用均匀喷淋密度，将会产生不可忽视的偏差，影响冷却塔冷却效率准确性，成为超大型冷却塔热力性能提升的障碍之一。
中国专利申请，申请号201610150021.0，公开了一种火电厂冷水塔换热装置及其三维优化布置方法，本发明公开了一种火电厂冷水塔换热装置及其三维优化布置方法，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Fluent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。该方法虽然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，但是并没有根据空气冷却潜动力进行不同配水区域的划分与界定。
发明内容
针对现在技术尚存在的问题，本发明目的是提供一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，用于解决上述背景中出现的问题，本发明冷却效率提高，大大节约能源消耗。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，包括：沿着塔的半径由内向外，将冷却塔中配水系统依次设置不同的淋水密度区域。
沿着冷却塔的半径方向划分配水区域，同一配水区域处喷淋水密度相同。
建立冷却塔冷却性能计算的三维数值计算模型，得到填料下方空气温度和含湿量等沿塔径向分布规律。
依据填料下方某位置处空气焓值h1，风速v，单位面积通风量g，进塔水温对应的饱和空气焓h2，计算得到空气的冷却潜动力g·(h2-h1)。
冷却潜动力沿塔径向分布每一段内其传热特征是相近的，将 配水区域分为2个或3个区域，配水区域为3部分时，内围区域 冷却潜动力范围为中间区域冷却潜动 力范围为
Figure RE-GDA0002271589070000022
外围区域冷却潜 动力范围为
Figure RE-GDA0002271589070000023
配水区域为2部 分时，内围区域冷却潜动力范围为外 围区域冷却潜动力范围为
Figure RE-GDA0002271589070000025
(其 中，Q表示冷却潜动力，Qmax表示最大冷却潜动力，Qmin表示最小 冷却潜动力)。
依据空气冷却潜动力设置不同配水区域的喷淋水量，内区的喷淋密度最小，沿着塔半径由内向外喷淋密度依次增加，各部分喷淋水量之和等于冷却塔的总喷淋水量。
依据空气冷却潜动力设置不同配水分区形状为圆形或者内方外圆。
与已有的技术相比，本发明的有益效果如下。
本发明的一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，由冷却塔的三维计算结果，得到内外区填料中空气可吸收的热量与风量、温度及含湿量有关，即内外区的冷却潜动力是不同的，依据该原则设置不等量配水区域并分配不同水量；为了使冷却塔的冷却效率达到最佳，根据上述的冷却潜动力合理设置不等量配水区域，在冷却效率高的部分增加冷却水量，效率低的部分减少冷却水量，提高冷却塔的冷却效率，降低能耗。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法的结构示意图。
图2为本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法的配水布置平面图。
图3为本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法的基于冷却潜动力的配水不均匀区域划分图。
图4为本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法的配水优化前后冷却潜动力的变化曲线图。
图5为本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法的不均匀配水垂边与对角线方向出塔水温的变化曲线图。
图中：1-冷却塔塔体；2-集水池；3-进风口；4-淋水填料层；5-配水系统；6-收水器。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明案例中，由图1至图2所示，本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，冷却塔配水系统共划分了2个区域，包括内围部分1、外围部分2，在填料层的上方布置有配水系统5，收水器6位于配水系统5的正上方。
由图1至图2所示，本发明一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，内围部分1淋水密度较小，外围部分2淋水密度较内围部分1增加，内围部分1喷淋水量与外围部分2喷淋水量之和等于冷却塔的总喷淋水量，且各部分区域中淋水密度一致。
由图3所示，靠近冷却塔的中心部分，冷却潜动力最小，表明内围部分1的冷却能力较小，此时应减小内围区域喷淋水密度，塔的外围部分2中冷却潜动力最大，表明内围部分2的冷却能力较大，增加外围部分2的淋水密度。
本发明实施例的实施步骤如下：基于冷却潜动力的原则实现冷却塔的配水优化问题，实现塔内各处的传热传质性能变得均匀。
雨区是造成内外区传热强度差异的主要原因，由于超大塔进风困难，填料区域的风速总体呈现外区高内区低的特点，外区风量较大，内区进入填料的空气，其温度、含湿量大，内区换热变差，外区的空气冷却能力大于内区。
在本实施案例中，建立某冷却塔冷却性能计算的三维数值计算模型，塔内填料采用内方外圆的分区形式，得到塔内填料下方空气温度和含湿量的分布规律以及填料上方速度的变化情况；计算得到空气的冷却潜动力，依据冷却潜动力沿冷却塔半径的分布规律，由于每一段内其传热特征是相近的，将主流区配水系统划分为2部分，此时对应的内围区域为0-0.57R，外围区域为0.57R-R；由图4所示，采取内外分区配水较均匀配水，内区的冷却潜动力增加，由于内围部分1湿空气流量增大，阻力降低，传热传质效果得到很大提升，在内围部分1与外围部分2交界处空气冷却潜动力发生突变，主要是交界处外侧的淋水密度要大于内侧的淋水密度，外侧空气流动阻力大于内侧空气流动阻力，从而使内围部分1与外围部分2交界处的冷却潜动力降低；由于外围部分2增加淋水密度，该区域的空气阻力增加即该区域的空气流速降低，较均匀配水时的空气冷却潜动力降低，此时该区域的冷却潜动力得到充分的利用，提高了冷却塔的冷却效率，说明均匀配水中存在的较大冷却潜动力被充分利用，非均匀配水对冷却塔冷却性能的改善作用较大；由图5所示的垂边方向与对角线方向的出塔水温对比曲线图，垂边方向与对角线方向的出塔水温变化趋势是一致的，较均匀配水时的出塔水温相比，内区的出塔水温得到较大幅度的降低；且沿着对角线方向冷却塔的内区的出塔水温温降更大。
基于冷却潜动力实现配水系统的优化，在本案例中，由此方法计算得到的配水方法，出塔水温降低了0.16℃，综合冷却效果得到很大提升。
本发明基于冷却潜动力原则，由冷却塔的三维计算结果，得到内外区填料中空气可吸收的热力与风量、温度及含湿量有关，即内外区的冷却潜动力是不同的，依据该原则设置不等量配水区域并分配不同水量；为了使冷却塔的冷却效率达到最佳，根据上述的冷却潜动力合理设置不等量配水区域，在冷却效率高的部分增加冷却水量，效率低的部分减少冷却水量，提高冷却塔的冷却效率，降低能耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施案例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施案例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为已和整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：沿着塔的半径由内向外，将冷却塔中配水系统依次设置不同的淋水密度区域。
2.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：沿着冷却塔的半径方向划分配水区域，同一配水区域处喷淋水密度相同。
3.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：建立冷却塔冷却性能计算的三维数值计算模型，得到填料下方空气温度和含湿量等沿塔径向分布规律。
4.根据权利要求1所述的冷却潜动力，其特征在于：依据填料下方某位置处空气焓值h1，风速v，单位面积通风量g，进塔水温对应的饱和空气焓h2，计算得到空气的冷却潜动力g·(h2-h1)。
5.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：冷却潜动力沿塔径向分布每一段内其传热特征是相近的，将配水区域分为2个或3个区域，配水区域为3部分时，内围区域冷却潜动力范围为
Figure RE-FDA0002271589060000011
中间区域冷却潜动力范围为
Figure RE-FDA0002271589060000012
外围区域冷却潜动力范围为
Figure RE-FDA0002271589060000013
配水区域为2部分时，内围区域冷却潜动力范围为外围区域冷却潜动力范围为
Figure RE-FDA0002271589060000021
(其中，Q表示冷却潜动力，Qmax表示最大冷却潜动力，Qmin表示最小冷却潜动力)。
6.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：依据冷却潜动力设置不同配水区域的喷淋水量，内区的喷淋密度最小，沿着塔径由内向外喷淋密度依次增加。
7.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：各部分喷淋水量之和等于冷却塔的总喷淋水量。
8.根据权利要求1所述的基于冷却潜动力的冷却塔配水优化方法，其特征在于：配水分区的形状为圆形分区或者内方外圆。
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