循環(huán)水蒸發(fā)量計(jì)算

1、我國是一個(gè)水資源十分貧乏的國家，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) 300MW 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。 2 S9 U Y$ q- l& o/ _% P1.計(jì)算所需數(shù)據(jù)： （機(jī)組在 300MW 工況下）冷卻塔循環(huán)水量 36000t/h循環(huán)水溫升 9.51 C 凝汽

2、器循環(huán)水進(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）4_循環(huán)水濃縮倍率3.02.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：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 要同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。公式 1循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

3、PBu =P1+ P2+ P3 : 1 PBu :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，%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。公式 2.R水量平衡的另一種數(shù)學(xué)表達(dá)式為:M=E+B+D 2M :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

4、失計(jì)算公式為:E=k t Qm 2公式 3k：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。若其它條件不變，僅冷卻水量發(fā)生變化時(shí)，同一機(jī)組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 = QnX P2公式4D = QnrK P3公式52.2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。 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由

5、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:+ n& K8 w, z, D0 G. R9 g7 U6 T3.1 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 ，濃縮倍率K=3.0）3.1.1 蒸發(fā)損失量的計(jì)算：* ?+ L0 a" 4 W9 m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=15 C,查文獻(xiàn)3可得，大氣的干球溫度為 21 C。查文獻(xiàn)4可得，k=0.142%。代入公式 3 可得：E=kX t >Qm=0.142%

6、9.51 >36000=486t/h 3 . 1 . 2風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= QnK P2 =36000X0.1%=36 t/h 3 . 1 . 3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=0.575% 由公式 5 可得：D= QnX P3 =36000X0.575%=207 t/h3.1.4耗水量情況： / L8 j! p, # x$ d; D 7 w# w5 q由公式 2 可得： M=E+B+D =486+36+207=729t/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6C、11C、16C、

7、26C、31 C、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循環(huán)11 16水21 26耗3136水t/h）575626678729781832883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%時(shí)，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%時(shí)，冷卻塔的耗水情況。% a7 H+ Z0 s: l! 6 l3.2.1 蒸發(fā)損失的計(jì)算

8、：當(dāng)環(huán)境濕度為66%時(shí)，取循環(huán)水進(jìn)口溫度為 20C,則大氣的濕球溫度為 20-5=15 C,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=kX t >Qm=0.14% 9.51 >36000=479t/h3.2.2 風(fēng)吹損失量的計(jì)算：: A- F2 b* p; 1 f4 R由公式 4可得： B= Qn> P2 =36000>0.1%=36 t/h3.2.3 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= Qn> P

9、3=36000X 0.57%=205 t/h %3.2.4 耗水量情況：由公式 2 可得： M=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%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)境濕度變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響環(huán)境濕度（ %）46515661667176（Z2 Q3 A'循環(huán)水耗水（ t/h）7617507397297207096983.3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 20 C,大氣濕度為61%,濃縮倍率 K=3.0)1 9 : G

10、; C& j R6 Z# R% V% t由3.1的計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)機(jī)組出力為100%時(shí)，循環(huán)冷卻塔的耗水量為729 t/h。下面我們來計(jì)算一下，當(dāng)機(jī)組出力為75%時(shí)，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：DXyt =G)CpXt :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/A t= D1/ D公式5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%降至 75%時(shí)，由

11、公式 5 可得： t仁75% t=0.75 9.51=7.13C+代入公式 3 可得：E=kX t 9m=0.142% 7.13 >36000=364t/h 3.3.2風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B=Qm< P2 =36000X0.1%=36 t/h.3.3.3 排污損失量的計(jì)算：' U+ W( z; G! b7 N由公式6可推導(dǎo)出：P3=P1+ P2 (1- K) / ( K-1 )代入可得：P3=0.41%由公式 5 可得： D= Qm9 P3=360009 0.41%=148t/h 1 B+ p. W# R7 c3 i; J, u 1 z3.3.4 耗水量情況

12、：由公式 2 可得： M=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%時(shí)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) #.循環(huán)水耗水量( t/h)365438548729表 3：機(jī)組出力變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響機(jī)組負(fù)荷系數(shù)(%)5060751006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 300MW ，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 729 t/h。

13、3 O# H k2 R z) t*下面我們來計(jì)算一下，當(dāng)濃縮倍率K=3.5時(shí)，循環(huán)冷卻塔耗水量的大小。3.4.1取循環(huán)水進(jìn)口溫度為 20C，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21 C。查文獻(xiàn)4 可得，k=0.142% ,.代入公式 3 可得：E=kX t >Qm=0.142% 9.51 96000=486t/h 3.4.2 風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= QmK P2 =36000X0.1%=36 t/h 3.4.3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=0.44%由公式 5 可得

14、： D= QmK P3=36000K 0.44%=158 t/h3.4.4 耗水量情況：由公式 2 可得： M=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） X9 h% ; r+ E9 O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2.02.53.03.54.04.55.0循環(huán)水耗水（ t/h）972810729680648625608圖 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

15、響近似為線性正比關(guān)系。環(huán)境溫度每變化1C,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)。一4.2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)百分點(diǎn)。om#”i4.3 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)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。1 V- s- x$ o1 r） K） P# u建議： 1）在機(jī)組正常運(yùn)行中，應(yīng)重視汽機(jī)側(cè)

16、漏入疏水?dāng)U容器的疏水量。因?yàn)樵撌杷?的增加相當(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)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。- S8 z. n. i1 ! n; j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?。ㄑh(huán)水濃縮倍率每升高0.1,循環(huán)水耗

17、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：= 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 ； : e; m- S） n） |/ Q$ G卩一一 發(fā)系數(shù)，0.00162、排污水量 B o! d k 8 X+ i% 根據(jù)確定的濃縮倍數(shù)及物料平衡關(guān)系式可知：B= K 13 l5 D" d/ G9 s1 I8 t+ x.式中： B