在夏季,由于环境温度和机组负荷经常波动,直接空冷机组常常在变工况条件下运行,为了全面提高喷雾增湿系统的冷却效果,更好的解决直接空冷机组夏季运行的经济性和安全性问题,很有必要对其在设计工况和变工况条件下进行优化研究。本文以某600MW直接空冷机组为研究对象,结合计算流体力学理论,采用数值模拟软件FLUENT,建立了喷雾增湿系统数值计算模型,并根据空冷机组相关热力计算理论,结合机组背压降低带来的节煤收益以及喷水费用,建立了空冷机组喷雾增湿系统净收益数学计算模型。在优化设计方面,首先,在设计工况条件下,以喷雾增湿系统净收益为优化目标,对喷嘴在空冷单元内部的布置位置进行了优化；同时研究了喷嘴雾化压力、雾化角、流量系数和喷嘴孔径对冷却效果的影响；然后,在变工况条件为使机组仍可以获得最大净收益,对空冷单元内喷嘴布置位置和运行方式进行了优化调整,通过数值模拟实验的方法,确定了各工况条件下的最大净收益及最佳喷水量；最后,简单分析了煤价和除盐水价格分别变化时最佳喷水量和最大净收益的变化情况。通过本文所建立的数学计算模型和相关计算结果,可确定煤价和除盐水价格分别变化时各工况条件下的最佳喷水量和最大净收益。本文的计算结果和研究结论可为空冷机组喷雾增湿系统的现场安装和运行提供指导。