一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法与流程

1.本发明涉及冷却塔技术领域，尤其涉及一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法。


背景技术：

2.自然通风湿式冷却塔是火电站重要的冷却设备，而填料承担着60％～70％的散热量。淋水填料的热力特性和阻力特性，是影响冷却塔冷却效率的关键因素，并直接影响了出塔水温和机组经济性。传统湿式冷却塔填料一般采用均匀布置方式，然而塔内水平布置的填料出口的大部分区域，空气的焓值、含湿量跟以水温为准的饱和值相比，还有明显的差值，也就是说，在填料径向的很大区域内，填料的冷却能力并没有充分的发挥。为了使填料的作用发挥到最大，就要实现冷却塔填料合理优化布置，使综合的冷却效率达到最佳。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.本发明提供了一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法旨在提高冷却塔的冷却效率。
5.(二)技术方案
6.为了解决上述问题，本发明提供了一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法，所述逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法包括以下步骤：
7.步骤一：获取冷却塔中填料的两侧的温差、焓差以及含湿差；
8.步骤二：根据所述温差、焓差以及含湿差将冷却塔中的填料分为n个填料区域，n大于1；
9.步骤三：根据所述填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域中的填料片距和填料高度。
10.优选地，根据所述填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域中的填料片距和填料高度具体为：
11.沿冷却塔径向方向，由填料的中心向塔壁，填料区域的填料片距依次减小，填料区域的填料高度依次增加。
12.优选地，所述根据所述温差、焓差以及含湿差将冷却塔中的填料分为n个填料区域具体为：
13.根据所述温差、焓差以及含湿差确定填料两侧的空气吸湿能力：
14.w＝(1 |δt|)(1 |δh|)(1 |δx|)
15.w为填料两侧的空气吸湿能力，δt为填料的两侧的温差，δh为填料的两侧的焓差，δx填料的两侧的含湿差；
16.根据填料两侧的空气吸湿能力将冷却塔中的填料分为n个填料区域。
17.优选地，所述n＝3，所述填料分为第一填料区域、第二填料区域和第三填料区域，
所述第一填料区域为位于填料中心区域，所述第三填料靠近冷却塔的塔壁设置，所述第二填料区域位于所述第一填料区域和第三填料区域之间。
18.优选地，空气吸湿能力所在的区域为第一填料区域；
19.空气吸湿能力所在的区域为第二填料区域；
20.空气吸湿能力所在的区域为第三填料区域；
21.其中，w
max
为冷却塔中填料的空气吸热吸湿能力的最大值，w
min
冷却塔中填料的空气吸热吸湿能力的最小值。
22.优选地，所述第二填料区域的填料片距d2为33mm、32mm、31mm、30mm、29mm或者28mm；所述第二填料区域的填料高度h2为1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m或2.1m。
23.优选地，所述第一填料区域的填料片距d1＝w
avr
/w
min
×
d2，所述第一填料区域的填料高度h1＝w
min
/w
avr
×
h2，其中w
avr
为填料为空气吸热吸湿能力沿冷却塔径向的平均值。
24.优选地，所述第一填料区域的填料片距d3＝w
avr
/w
max
×
d2，所述第一填料区域的填料高度h1＝w
max
/w
avr
×
h2。
25.优选地，所述填料的波形为双斜波、s波、斜折波或梯形波。
26.优选地，所述填料的材料为pvc。
27.(三)有益效果
28.本发明通过冷却塔中填料的两侧的温差、焓差以及含湿差来将填料分为多个填料区域，并通过填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域的填料片距和填料高度，该方法可大大提高冷却塔的冷却效率，对降低冷却塔的耗能。
附图说明
29.图1为发明一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法的流程图；
30.图2为本发明中填料两侧温差分布图；
31.图3为本发明中填料两侧含湿量差分布图；
32.图4为本发明中填料两侧焓差分布图；
33.图5为本发明中空气吸湿能力沿冷却塔塔径方向上的分布图。
具体实施方式
34.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
35.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.本发明提供了一种逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法，逆流湿式自然通风冷却塔填料布置优化方法包括以下步骤：
39.获取冷却塔中填料的两侧的温差、焓差以及含湿差。通过建立逆流湿式冷却塔冷却性能计算的三维数值计算模型，基于定热负荷计算，得到填料上下方空气温度、焓值、含湿量数值，如图2至图4所示，进而得到冷却塔中填料的两侧的温差、焓差以及含湿差。
40.根据温差、焓差以及含湿差将冷却塔中的填料分为n个填料区域，n大于1。
41.根据所述填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域中的填料片距和填料高度。
42.通过冷却塔中填料的两侧的温差、焓差以及含湿差来将填料分为多个填料区域，并通过填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域的填料片距和填料高度，该方法可大大提高冷却塔的冷却效率，对降低冷却塔的耗能。
43.进一步地，根据所述填料区域所在冷却塔中的位置确定填料区域中的填料片距和填料高度具体为：
44.沿冷却塔径向方向，由填料的中心向塔壁，填料区域的填料片距依次减小，这就强化了冷却塔中心区域的填料的冷却性能；填料区域的填料高度依次增加，这使得沿冷却塔塔壁的填料区域的高度最高，充分利用沿冷却塔塔壁的填料区域空气器的冷却性能。在整个方案是冷却塔的冷却性能得到大幅提高。
45.更进一步地，根据温差、焓差以及含湿差将冷却塔中的填料分为n个填料区域具体为：
46.根据温差、焓差以及含湿差确定填料两侧的空气吸湿能力：
47.w＝(1 |δt|)(1 |δh|)(1 |δx|)
48.w为填料两侧的空气吸湿能力，δt为填料的两侧的温差，δh为填料的两侧的焓差，δx填料的两侧的含湿差；
49.根据填料两侧的空气吸湿能力将冷却塔中的填料分为n个填料区域。
50.在优选的实施方案中，由于填料两侧空气温差、焓差、含湿量差沿冷却塔径向由内向外差值逐渐增大的分布规律，且空气吸湿能力w沿冷却塔径向具有非线性增大规律，据此由内向外将填料划分为第一填料区域、第二填料区域和第三填料；在第一填料区域减小填料高度增大填料片距，在第三填料区域增加填料高度减小填料片距，不仅强化了第一填料区域的冷却性能，同时充分利用了第三填料区域内空气的冷却能力，使冷却塔的整体冷却性能得到大幅提高。即n＝3，填料分为第一填料区域、第二填料区域和第三填料区域，第一填料区域为位于填料中心区域，第三填料靠近冷却塔的塔壁设置，第二填料区域位于第一填料区域和第三填料区域之间。
51.此外，空气吸湿能力所在的区域为第一填料区域；
52.空气吸湿能力所在的区域为第二填料区域；
53.空气吸湿能力所在的区域为第三填料区域；
54.其中，w
max
为冷却塔中填料的空气吸热吸湿能力的最大值，w
min
冷却塔中填料的空气吸热吸湿能力的最小值。
55.在优选的实施方案中，第二填料区域的填料片距d2为33mm、32mm、31mm、30mm、29mm或者28mm；第二填料区域的填料高度h2为1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m或2.1m。运用cfd软件对逆流湿式自然通风冷却塔周边及内部流场进行模拟，建立可靠的三维数学模型，研究填料片距d2为33mm、32mm、31mm、30mm、29mm或28mm，填料高度h2为1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m或2.1m的优化效果，结果表明：相比较其他填料片距和填料高度，采用上述填料片距d2和填料高度h2的出塔水温降低0.3～0.4℃。
56.第一填料区域的填料片距d1＝w
avr
/w
min
×
d2，第一填料区域的填料高度h1＝w
min
/w
avr
×
h2，其中w
avr
为填料为空气吸热吸湿能力沿冷却塔径向的平均值。由于w沿冷却塔塔径方向具有非线性增大的规律，如图5所示，若冷却塔的半径为r，w
avr
可以理解为w与横轴围成的剖面的面积s与r的商，即w
avr
＝s/r。
57.第三填料区域的填料片距d3＝w
avr
/w
max
×
d2，第三填料区域的填料高度h1＝w
max
/w
avr
×
h2。
58.最后，填料的波形为双斜波、s波、斜折波或梯形波。填料的材料为pvc。
59.需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。