电厂冷却塔噪声治理对其热力性能的影响研究

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自然通风逆流湿式冷却塔是电厂冷端系统的主要换热设备之一,因其冷却效率高,运行可靠等特点被广泛应用。冷却塔运行时会产生巨大的噪声,所以一般被布置在厂界周围,但随着社会发展及城市规模的扩大,在部分电厂周边形成居民区,而冷却塔的噪声有可能影响附近居民的正常生活。所以相关电厂需要采取噪声治理措施,以满足相关的噪声排放标准。但也应该注意到,附加在冷却塔周围的降噪设备可能会对冷却塔的性能产生影响,进而影响电厂机组的经济效益,甚至运行安全。本文基于国内某电厂冷却塔噪声治理项目,以阵列式消声器以及自然通风逆流湿式冷却塔为研究对象,建立了阵列式消声器的数学模型以及冷却塔三维数值模型;基于阵列式消声器的性能测试数据,计算了阵列式消声器的阻力特性和消声性能,分析了阵列式消声器的性能与其结构参数之间的变化关系;基于数值计算软件FLUENT模拟了冷却塔塔内部流场及气-水两相传热传质过程,分析了阵列式消声器的阻力特性及布置方式对冷却塔热力性能及循环水温度的影响;最后讨论了冷却塔噪声治理方案的优化。具体的工作内容分为以下几个方面:针对目标电厂冷却塔噪声特性问题,采用现场测试的方式获得冷却塔噪声在进风口处以及在电厂厂界处的频谱特性。测试结果表明:电厂冷却塔的噪声频域宽广,噪声强度高,超过了80 d B(A),且不易衰减。冷却塔噪声的特点决定了噪声治理必须采用有效的降噪手段,即采用大型冷却塔消声器。针对阵列式消声器的阻力特性及消声性能问题,利用阵列式消声器的性能测试数据,获得其不同结构参数下,各项性能的变化特性,再结合建立的消声器阻力及消声性能理论模型,从而得到阵列式消声器的性能与结构之间的关系。计算结果表明:阵列式消声器的阻力特性与消声性能二者呈正相关,越大的消声量必然伴随着越大的阻力系数。针对阵列式消声器对电厂冷却塔性能的影响问题,本文基于建立的冷却塔三维数值模型和消声器阻力特性,通过改变阵列式消声器对冷却塔进风口包围的角度、消声器的阻力系数来计算冷却塔的出塔水温度、通风量、蒸发量、排热量等指标的变化。另外,本文还计算了阵列式消声器对机组冷端系统循环水温度的影响。计算结果显示:目标电厂采用的降噪方案(消声器围绕集水池边缘180°)会使出塔水温度上升0.18°C;而如果消声器围绕集水池边缘360°时,出塔水温度会上升0.36°C。随着消声器阻力系数或者包围角的增加,冷却塔雨区空气流场及出塔水温度分布发生明显偏移,冷却塔各项性能指标均下降,但是未包围消声器的那一侧进风口通风量会增加,产生“补偿”现象,原因是消声器导致塔内外湿空气密度差增加,冷却塔的抽力上升。最后本文尝试从阵列式消声器的布置方式角度优化冷却塔噪声治理方案,并取得了一定的效果。
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