一直以来,人们在谈及火力发电厂的能源利用率时,往往会因为循环冷却水中蕴含的是属于低品位热能而被忽略。众所周知,凝汽器的背压与机组循环热效率有着密切的联系,而背压又与进入凝汽器的循环冷却水的温度密切相关,即循环冷却水水温每下降1℃,其相对应的中压机组以及高压机组的效率分别将提升0.47%和0.35%。此外,自从2013年火电厂运行小时数连续下降以来,提高能源利用率、降低单位发电能耗显得刻不容缓。冷却塔作为火力发电厂重要的冷却设备之一,其冷却性能的好坏决定了凝汽器的循环冷却水的进口水温,因此本文通过数值模拟的方式对其模拟计算,根据对模拟结果的分析研究,得出提高冷却塔冷却性能优化方案,从而达到进一步降低循环水出塔水温的要求。本文首先对冷却塔的研究背景和研究意义进行了阐述,研究分析了自然通风逆流湿式冷却塔(常规冷却塔)以及自然通风逆流湿式高位收水冷却塔(高位冷却塔)的发展现状以及高位冷却塔的现状与发展。根据高位冷却塔的工作原理和相关理论,对高位冷却塔塔内气-水间的传热传质过程进行了理论分析。以1000 MW燃煤火电机组循环冷却系统为对象,建立了1000 MW火电机组循环冷却系统中高位冷却塔的三维模型。根据模拟计算结果可知,数值计算得到的循环冷却水出塔水温与实际循环冷却水出塔水温相差为0.35℃,相对于总温降的误差率为3.4%,可认为数值模拟结果可靠。研究环境侧风对自然通风逆流湿式高位收水冷却塔冷却性能的影响,分别对环境侧风风速为2 m/s、4 m/s、6 m/s、8 m/s时高位冷却塔塔内空气速度场、温度场进行了计算模拟。根据模拟计算结果,比较分析了不同侧风风速对高位冷却塔冷却效率的影响,并且指出侧风风速到达8m/s时,高位冷却塔冷却效率最低,且循环冷却水出塔水温比无侧风时升高了1.12℃。最后对高位冷却塔结构进行了优化分析,常规布置的高位冷却塔塔内气流分布并不均匀。本文认为可从分区配水、不等高不等间距填料布置以及进风口优化布置三个方面来提高冷却塔冷却性能。提出采用分区配水的方式提高冷却塔冷却性能,即将配水喷淋层分为内外两个区域,并设置不同的淋水密度。分析模拟计算结果得出,当内部区域(Ⅰ)区面积占比增大并且淋水密度的增大时,冷却塔出塔水温呈现先降低后升高的规律。结果表明,采用分区配水后,塔内温度场、速度场分布趋于合理。此外在最优分区配水下依次改变空气干球温度、相对湿度、循环水进塔水温、循环水流量等运行条件,在不同运行工况下研究各因素对高位冷却塔冷却性能的影响规律。