循環(huán)水蒸發(fā)量計(jì)算

1、精心整理我國(guó)是一個(gè)水資源十分貧乏的國(guó)家，一些地區(qū)水資源已成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因 素之一，節(jié)約用水成了一個(gè)社會(huì)發(fā)展所必須面對(duì)的問題。火力發(fā)電廠是一個(gè)耗水大 戶，其中循環(huán)水冷卻塔的耗水量約占整個(gè)電廠耗水量的60%以上。因此，冷卻塔耗水量的變化對(duì)整個(gè)電廠耗水量有著較明顯的影響。那么哪些因素影響冷卻塔的耗水量， 又是如何影響的呢？下面以一臺(tái) 300MV火電機(jī)組為實(shí)例具體分析一下其變化的內(nèi)在 規(guī)律，以期獲得對(duì)火電廠節(jié)水工作有益的結(jié)論。1. 計(jì)算所需數(shù)據(jù)：（機(jī)組在300MV工況下）冷卻塔循環(huán)水量 36000t/h? ? ? ? ? ? ? ? ? 循環(huán)水溫升9.51 C廣廠？ IJ 7*廠-凝汽器循環(huán)水

2、進(jìn)水溫度 20 C ? ? ? ? ? ? ? ? 空氣濕度61%循環(huán)冷卻塔的端差5C（端差為冷卻塔循環(huán)水出水溫度與大氣濕球溫度之差）? ?循環(huán)水濃縮倍率3.0f （ I 少 / T I/ 丁丈、2. 影響冷卻塔耗水量因素分析：?火力發(fā)電廠循環(huán)水冷卻系統(tǒng)運(yùn)行中，維持系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是兩個(gè)平衡， 即：水量平衡和鹽量平衡。二者相互聯(lián)系，如果其中一個(gè)平衡變化，那么另一個(gè)平 衡也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)變化。2.1循環(huán)水的水量平衡:精心整理水量平衡過程是：機(jī)組運(yùn)行過程中，對(duì)于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說，水的損失有 蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失、排污損失、漏泄損失（由于量較小，一般可略去不計(jì)）等， 要維持水量平衡就需要

3、同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡數(shù)學(xué)表達(dá)式為：PBu =P1 + P2+ P3 : 1 ? ? ? ? ? ? ?公式1PBu:補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分率，?P1:蒸發(fā)損失水量占循環(huán)水量的百分率，%P2:風(fēng)吹損失占循環(huán)水量的百分率，%? ? P3 :排污損失占循環(huán)水量的百分率， %_ 哆 I在以上平衡中通常P1所占的份額較大，而它的大小主要取決于凝汽器的熱負(fù)荷，以 及氣候條件（主要是溫度因素）；P2的大小取0.1% （機(jī)組冷卻塔中裝有除水器時(shí)）； P3的大小主要取決于循環(huán)水系統(tǒng)所能達(dá)到的濃縮倍率。水量平衡的另一種數(shù)學(xué)表達(dá)式為：?M=E+B+D2 ? ? ? ? ? ? ?公勺7 I 式

4、2 | 廠久:.彳IM補(bǔ)充水量，t/h;?E :蒸發(fā)損失量，t/h;B:風(fēng)吹損失量，t/h;的D:排污損失量，t/h其中：自然通風(fēng)冷卻塔的蒸發(fā)損失計(jì)算公式為：E=kxt x Qm 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 公式 3 k:與環(huán)境大氣溫度有關(guān)的系數(shù)，% t:循環(huán)冷卻水溫升，C ； Qm循環(huán)水量，T精心整理若其它條件不變，僅冷卻水量發(fā)生變化時(shí)，同一機(jī)組厶t成反比變化，因而蒸發(fā)損失水量則保持不變的。由公式1和公式2可以推出：B=Qrh P2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 公式4D=Qrh P3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 公式 5

5、?2.2循環(huán)水的鹽量平衡：循環(huán)水系統(tǒng)的鹽量平衡過程是：機(jī)組在運(yùn)行過程中，由于循環(huán)冷卻系統(tǒng)中水的蒸發(fā)作用，循環(huán)水中的溶解鹽類不斷濃縮，因此就需要通過排污等方式降低溶解鹽類。1 , -.%當(dāng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中進(jìn)入和失去的鹽類達(dá)到平衡后可得：K= (P1+ P2+ P3) / ( P2+ P3) 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?公式6,-j I.f I 廠/.氣由以上兩個(gè)平衡過程的分析可以得出，影響循環(huán)水冷卻塔耗水量的主要因素為：環(huán)境溫度，空氣濕度，機(jī)組出力，濃縮倍率。3. 影響耗水量因素的定量分析：3.1環(huán)境溫度變化對(duì)冷卻塔耗水量的影響：(取空氣濕度61%機(jī)組出力300MW

6、濃縮倍率K=3.0)3.1.1蒸發(fā)損失量的計(jì)算：？ ?精心整理當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度為20C時(shí)，環(huán)境(大氣)的濕球溫度為 20-5=15C，查文獻(xiàn)3可得，大氣的干球溫度為21C。查文獻(xiàn)4可得，k=0.142%o代入公式 3 可得：E=kxt XQm=0.142%9.51 x 36000=486t/h3.1.2風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= QrXP2 =36000X0.1%=36 t/h? ?由公式 6 可推導(dǎo)出：P3=P1+ P2 (1- K) / ( K-1 ) ? ?代入可得：P3=0.575%I X 1 CX i Xj/由公式 5 可得：D= QXP3 =36000X0.575 %

7、=207 t/h3.1.4耗水量情況：i ；?由公式 2 可得：M二E+B+D =486+36+207=729t/h,-jI： |:/ )運(yùn)用以上方法，我們可以很方便地計(jì)算出當(dāng)環(huán)境溫度為 6C、11C、16C、26C、31C、36 C時(shí)循環(huán)水冷卻塔耗水量的變化情況(具體結(jié)果見表1和圖1)表1： ? ? ? ?環(huán)境溫度變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響環(huán)境溫度C) ? ? ? ? 6? ? ? ? 11? ? ? ? 16? ? ? ? 21? ? ? ? 26? ? ? ? 31? ? ? ?36精心整理循環(huán)水耗水量（t/h ） ? ? ? ? 575? ? ? ? 626? ? ? ? 678?

8、? ? ? 729? ? ? ? 781? ? ? ?832? ? ? ? 883?圖1: ? ? ? ?環(huán)境溫度變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響3.2環(huán)境濕度變化對(duì)冷卻塔耗水量的影響：（取循環(huán)水進(jìn)水溫度20 C,機(jī)組出力300MW/濃縮倍率K=3.0）由3.1的計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)環(huán)境濕度在 61%寸，冷卻塔的耗水量為729t/h。下面我 們來計(jì)算一下，當(dāng)環(huán)境濕度為66%寸，冷卻塔的耗水情況。當(dāng)環(huán)境濕度為66%寸，取循環(huán)水進(jìn)口溫度為20C，則大氣的濕球溫度為20-5=15C,根據(jù)文獻(xiàn)3 可知，大氣的干球溫度為20C。查文獻(xiàn)4可得，k=0.14%,代入公式 3可得：E=kxt XQm=0.14%9.5

9、1 x36000=479t/h3.2.2風(fēng)吹損失量的計(jì)算:精心整理由公式 4可得：B= Qm(P2 =36000X0.1%=36 t/h323排污損失量的計(jì)算：由公式6可推導(dǎo)出：P3=P1+ P2 (1- K ) / ( K-1 ) 代入可得：P3=0.57% 由公式 5 可得：D= QMP3=36OOO0 .57%=205 t/h由公式 2 可得：M二E+B+D =479+36+205=720t/h運(yùn)用以上方法，我們可以很方便地計(jì)算出當(dāng)環(huán)境濕度為71% 76% 56% 51% 46% I X 1 CX i時(shí)循環(huán)水冷卻塔耗水量的變化情況(具體結(jié)果見表2和圖2)表2： ? ? ? ? ? ? 環(huán)

10、境濕度變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響 環(huán)境濕度(% ? ? ? ? 46? ? ? ? 51? ? ? ? 56? ? ? ? 61? ? ? ? 66? ? ? ? 71? ? ? ?,-JI-11廠/廠弋丫 i76循環(huán)水耗水量(t/h ) ? ? ? ? 761? ? ? ? 750? ? ? ? 739? ? ? ? 729? ? ? ? 720? ? ? ?709? ? ? ? 698精心整理3.3機(jī)組出力變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響：（取循環(huán)水進(jìn)水溫度為20C，大氣濕度為61%濃縮倍率K=3.0）由3.1的計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)機(jī)組出力為100%寸，循環(huán)冷卻塔的耗水量為729 t/h。 下面

11、我們來計(jì)算一下，當(dāng)機(jī)組出力為75%寸，循環(huán)冷卻塔的耗水量情況。3.3.1蒸發(fā)損失的計(jì)算：?由公式3可知，當(dāng)機(jī)組出力變化時(shí)， t將會(huì)隨之而改變。哪么如何變化的呢？? ?由文獻(xiàn)5可知，凝汽器的傳熱方程數(shù)學(xué)表達(dá)式為：DXyXA t二GxCpX t : 5 在機(jī)組出力變化時(shí)，G Cp是不變的，而丫將有所變化，但變化很小，在此認(rèn)為不 變。? ?因此，由上式可推出： t1/ t= D1/ D? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?公式5、弋/ ?丁 I ；,-jI? ?我們知道，汽輪機(jī)的排汽量變化與機(jī)組出力變化基本是成正比的，因此，當(dāng)機(jī)組出力由 100%至 75%寸，由公式 5可得： t1=75

12、%t=0.75 X9.51=7.13 C代入公式 3可得：E=kxt XQm=0.142%7.13x36000=364t/h由公式 4 可得：B= QrXP2 =36000X0.1%=36 t/h精心整理? ?由公式 6 可推導(dǎo)出：P3二P1+ P2 （1- K ） / （ K-1） ? ?代入可得：P3=0.41%由公式 5 可得：D= QrP3=360000.41%=148t/h由公式 2 可得：M二E+B+D =364+36+148=548t/h運(yùn)用以上方法，我們可以很方便地計(jì)算出當(dāng)機(jī)組出力在60% 50%寸循環(huán)冷卻塔的耗水量變化情況（具體結(jié)果見表3和圖3）表3： ? ? ? ? ?機(jī)組

13、出力變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響| I X 1*L機(jī)組負(fù)荷系數(shù)（% ? ? ? ? 50? ? ? ? 60? ? ? ? 75? ? ? ? 100j-J 循環(huán)水耗水量（t/h）? ? ? ? 365? ? ? ? 438? ? ? ? 548? ? ? ? 729 ? ?、/ - ；:Jh X圖3： ? ? ? ? ?機(jī)組出力變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響3.4濃縮倍率變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響：（取機(jī)組出力300MWV循環(huán)水進(jìn)口溫度為20C，大氣濕度為61%由3.1的計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)循環(huán)水濃縮倍率為K=3.0時(shí)，循環(huán)冷卻塔的耗水量為729t/h精心整理下面我們來計(jì)算一下，當(dāng)濃縮倍率K=3

14、.5時(shí)，循環(huán)冷卻塔耗水量的大小。C,則大氣的濕球溫度為 20-5=15C，查文獻(xiàn)3可得，大氣的干球溫度為21C。查文獻(xiàn)4 可得，k=0.142%,代入公式 3 可得：E=kxt XQm=0.142%9.51 x 36000=486t/h由公式 4 可得：B= QrXP2 =36000X0.1%=36 t/h3.4.3排污損失量的計(jì)算：廠0咄f于? ?由公式 6 可推導(dǎo)出：P3=P1+ P2 (1- K ) / ( K-1 ) ?代入可得：P3=0.44%1 , -.%由公式 5 可得：D= QXP3=3600X0.44%=158 t/h3.4.4耗水量情況：,-j I.f由公式 2 可得：M二

15、E+B+D=486+36+158=680t/h運(yùn)用以上方法，我們可以很方便地計(jì)算出當(dāng)環(huán)境溫度為4.0、4.5、5.0、2.5、2.0時(shí)循環(huán)水冷卻塔耗水量的變化情況(具體結(jié)果見表4和圖4)表4: ? ? ? ? ? ?濃縮倍率變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響濃縮倍率? ? ? ? 2.0? ? ? ? 2.5? ? ? ? 3.0? ? ? ? 3.5? ? ? ? 4.0? ? ? ? 4.5? ? ? ?5.0精心整理循環(huán)水耗水量（t/h ） ? ? ? ? 972? ? ? ? 810? ? ? ? 729? ? ? ? 680? ? ? ? 648? ? ? ?625? ? ? ? 608圖

16、4: ? ? ? ? ?濃縮倍率變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響4.結(jié)論與建議：4.1環(huán)境溫度變化對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響近似為線性正比關(guān)系。環(huán)境溫度每變化廠一 1 C,循環(huán)水耗水量則變化約10 t/h。約相當(dāng)于循環(huán)水量的0.028個(gè)百分點(diǎn)。4.2環(huán)境濕度變化對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響近近似為線性反比關(guān)系。 環(huán)境濕度 每變化1個(gè)百分點(diǎn)，循環(huán)水耗水量則變化約 2 t/h。約相當(dāng)于循環(huán)水量的0.0056個(gè) |f廠！百分點(diǎn)。4.3機(jī)組出力變化對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響近似為線性正比關(guān)系。 機(jī)組出力每 變化1個(gè)百分點(diǎn)，循環(huán)水耗水量則變化 7.3 t/h 。約相當(dāng)于循環(huán)水量的0.02個(gè)百分 點(diǎn)。該結(jié)

17、論是依據(jù)發(fā)電機(jī)組推導(dǎo)得出的，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組不適用。建議：1）在機(jī)組正常運(yùn)行中，應(yīng)重視汽機(jī)側(cè)漏入疏水?dāng)U容器的疏水量。因?yàn)樵撌杷康脑黾酉喈?dāng)于增加了凝汽器的熱負(fù)荷，也即相當(dāng)于機(jī)組出力是增加的。2）應(yīng)精心整理重視冷卻塔的日常維護(hù)工作，因?yàn)槿衾鋮s塔的冷卻效果較差會(huì)引起冷卻塔的出水溫度上升，這不但會(huì)增加其耗水量，同時(shí)還導(dǎo)致機(jī)組煤耗升高。在3.3的計(jì)算中，若不忽略丫的變化，則計(jì)算結(jié)果與忽略 丫變化相比，耗水量將有所增加但增加幅度不會(huì)超過 10% 4.4濃縮倍率變化對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響是一個(gè)反比關(guān)系，但不是直線關(guān)系。當(dāng)機(jī)組循環(huán)水濃縮倍率升至4.0以后時(shí)，濃縮倍率的變化對(duì)循環(huán)水耗水量的影響基 本上就已經(jīng)比較小（循環(huán)水濃縮倍率每升高0.1，循環(huán)水耗水量則下降1.5 t/h ）。即：當(dāng)濃縮倍率達(dá)到4.0以后，再提高濃縮倍率其節(jié)水效果已不十分明顯。4.5同類機(jī)組若安裝的地理位置不同（主要是指年平均溫度和濕度的影響）的話，其循環(huán)冷卻塔的耗水情況也是不同的。因此同類型機(jī)組在進(jìn)行發(fā)電耗水率指標(biāo)的比較 時(shí)應(yīng)考慮這方面客觀因素1、蒸發(fā)水量：E和？ t?R? ? ? ? ? ? ? 式中：E蒸發(fā)損失水量，m3/h; ? ? t 冷卻水溫差，C；? ? ? ? ? R 循環(huán)水量，m3/h;卩一一蒸發(fā)系數(shù)，0.0016?2、排污水量B精心整理? ?根據(jù)確定的濃縮倍數(shù)及物料平衡關(guān)系式可知: ?