在火力发电厂中,冷端设备是影响机组运行经济性的重要辅助设备,而在冷端设备中,冷却塔是最为常见也是最为关键的设备,为了提高发电机组的效率。本文以当前火电机组承担较多调峰任务为背景,深入研究了在机组调峰时自然通风湿式冷却塔在较低循环水量的特殊工况下的性能,并结合实火电机组实际运行情况提出了相应的优化方案。首先,本文基于传热传质学理论,以及冷却塔设计原理,建立了自然通风湿式冷却塔的数学物理模型,接下来结合冷却塔的数学物理模型,建立了基于CFD方法的冷却塔数值模拟模型,提出了合理有效的数值模拟方案和求解策略,并通过对某火电厂湿式冷却塔的试验数据,对所建立的数值模拟模型进行有效性验证。然后根据冷却塔的热力特性,针对冷却塔核心冷却单元——淋水填料在低循环水量工况下的性能表现进行了模拟分析,对比了不同种类淋水填料在低循环水量工况下的性能表现,经模拟研究发现,在低水量工况下,双斜波和S波填料具有较高的冷却能力,此外还研究了低水量工况下填料非均匀布置方式的性能表现,结果表明,在低循环水量工况下,非均等填料仍具有提高冷却效果的特性。最后,结合实际工程问题,对某火电厂低循环水量工况下冷却塔运行效率低的问题进行了模拟分析,并结合分析结果和冷却塔的热力特性,提出了低水量工况湿式冷却塔外围配水运行方式的优化方案,该方案可以使冷却塔在循环水量较低时,平均出塔水温降低0.43℃,对于300MW火电机组而言,每年可降低燃料成本87.3万元和26.09万元。通本文获得的对自然通风湿式冷却塔在低循环水量工况下的模拟研究结果,对火电厂实际运行具有一定的参考意义。