现阶段,集中供热已成为我国城镇的主要供热方式,而在供热产业中,热电联产机组占有很大的比重。集中供热的快速发展,导致集中供热热负荷快速增大,这就要求供热机组需要增大供热量。而另一方面,发电机组要求深度调峰,吸收可再生能源用于发电,会导致系统所提供的热源热负荷下降。因此,如何解决供热量供需的矛盾问题,已成为热电机组亟需解决的关键。热水蓄热技术可以在热低谷时期将系统多余的热量储存起来,等到热高峰时期再进行释放,可以有效满足用户的热需求,并且可根据外界热负荷的波动及时调节系统供热量。同时,在系统中增加热水蓄热技术,还可以提高系统的调峰能力,为太阳能、风能等其他可再生能源的利用提供基础。另外,热水蓄热技术可以代替尖峰热源,减少机组的启停频率,从而可以有效减少一次能源的消耗,保护生态环境。本文主要利用数值模拟和理论计算的方法,研究热水蓄热罐的蓄放热性能、影响因素以及其对机组调峰能力的影响,为热水蓄热罐的广泛应用奠定基础。本文以实际某电厂中热水蓄热罐为研究对象,利用Gambit软件对热水蓄热罐进行几何建模和网格划分,同时完成了网格独立性以及可靠性验证。数值模拟了热水蓄热罐在蓄放热过程中斜温层的变化规律:蓄热时,斜温层会逐渐下移,直至通过下部布水器全部流出,表示蓄热过程结束:放热时,斜温层逐渐上移,直至通过上部布水器全部流出。随着蓄放热时间的增长,斜温层的厚度也会由于冷热水掺混时间的增长而变厚。同时研究了多种因素对蓄热罐斜温层的影响:增大罐体长径比,会使斜温层厚度变大,但是由于截面面积的减小,斜温层所占的体积反而会减小,从而罐体实际可用热量增大;提高供水温度和增大供水流量,会减小罐内斜温层厚度,增大罐内实际可用热量;增大布水器开孔直径和数目,会加速斜温层的形成,使斜温层厚度减小;不同类型布水器形成的斜温层厚度不同,其斜温层厚度排序为:八角型<分体式<直线型。其次,通过数值模拟的方法研究了罐内速度场的变化情况。随着入口距离的增大,截面上的速度会因受阻力的影响,其流动均匀性在逐渐变好。另外,由于所采用的分体式布水器中间部分开孔比较密集,其截面流速极大值主要分布在中间部分,并且这一部分是截面处速度最均匀的地方。同时研究了多种因素对蓄热罐性能的影响,其中包括罐体长径比、供水温度、流量,以及布水器的开孔直径、数目和类型。研究表明,增加罐体长径比,罐内水流流动均匀性会变好,但是蓄热时间会增长,从而使蓄热效率降低;供水温度的变化对罐内水流的流动均匀性影响不大,但供水温度越高,蓄热罐的蓄热量、蓄热时间和蓄热效率都会增加;供水流量越大,罐内流动均匀性会减小,但是蓄热时间减小,蓄热效率会增加;布水器开孔直径和数目越大,流动均匀性、蓄热效率越好,蓄热时间越少;在布水器类型方面,均匀流动性和蓄热效率排序为:八角型>分体式>直线型,但是分体式布水器的制造和使用比较方便。在实际应用中,应结合工程需求,选择适合的罐体长径比、供水温度、流量以及布水器的具体结构。最后,建立了蓄热前后热电联产机组的瞬时调峰容量和日调峰容量的数学模型,并找到影响其变化的因素。针对我国不同机组的运行工况和实际热负荷需求,得到了不同机组蓄热罐的运行状况;获得了不同机组日调峰容量与蓄热罐容量之间的关系。研究表明,机组的日调峰容量随蓄热罐容量的增加在不断增大,最终达到最大日调峰容量。计算表明,蓄热后最大日调峰容量最高可占机组额定容量的57.37%,是蓄热前调峰容量的1.77倍。另外,通过计算我国不同机组蓄热前后的瞬时调峰容量,发现蓄热后的瞬时调峰容量明显高于蓄热前,并且蓄热后最大瞬时调峰容量会随机组容量的增加而不断增大,同时获得了不同机组最大瞬时调峰容量与蓄热罐单位时间放热量关系。计算表明,蓄热后机组的瞬时调峰容量最高可占机组额定容量的40.0%。因此,在实际工程中,可通过机组所需要的最大日调峰容量,来确定蓄热罐的容量值;可通过机组所需要的最大瞬时调峰容量,来选择适宜的蓄热罐单位时间放热量,为蓄热罐的变工况运行提供基础。