冷卻塔耗水量

1、火電廠循環(huán)冷卻塔耗水量影響因素分析我國是一個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)約用水成了一個社會發(fā)展所必須面對的問題?；鹆Πl(fā)電廠是一個耗水大戶，其中 循環(huán)水冷卻塔的耗水量約占整個電廠耗水量的 60%以上。因此，冷卻塔耗水量的變化對整 個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300MWT況下）冷卻塔循環(huán)水量36000t/h循環(huán)水溫升9.51 C凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度20 C空氣濕度61

2、%循環(huán)冷卻塔的端差5°C（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 3.02. 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，如果其中一個平衡變化，那么另一個平衡也會隨之 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對系統(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

3、：補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分率， % P i: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， % P 3 :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）；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+D 2公式 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)損失計(jì)算公式為：E=kx t x Q公式3k:與環(huán)境大

4、氣溫度有關(guān)的系數(shù)， % t:循環(huán)冷卻水溫升，C ； Q：循環(huán)水量，T。 若其它條件不變，僅冷卻水量發(fā)生變化時，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= Qx P2公式42.2 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由以上兩個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

5、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：當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度為20E時，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%。代入公式 3 可得：E=kX t X Qm=0.142%x 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= QmXP2 =36000X 0.1 %=36 t/h3.1.3 排污損失量的計(jì)算：由公式 6可推導(dǎo)出： P3=P1+ P2（1- K） /

6、（ K-1 ） 代入可得： P3=0.575%由公式 5 可得：D= QX P3 =36000 X 0.575%=207 t/h耗水量情況: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、1C、16C、26C、31C、36C時循環(huán)水冷卻塔耗水量的變化情況(具體結(jié)果見表1和圖1)環(huán)境溫度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響環(huán)境溫度(C)6111621263136循環(huán)水耗水量(t/h )575626678729781832883圖1:環(huán)境溫度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響3.2環(huán)境濕度變化對冷卻塔耗水量的影響：(取循環(huán)水進(jìn)水溫度

7、20 C,機(jī)組出力300MWV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。蒸發(fā)損失的計(jì)算：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=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=kxA t X Qm=0.14%x 9.51 X 36000=479t/h322風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= QX P2 =36000X 0.1%=36 t/h排污損失量的計(jì)算：由公式6可推導(dǎo)出：

8、R=Pi+ P2 (1- K ) / ( K-1 )代入可得：Pa=0.57%由公式 5 可得：D= QX Pa=36000X 0.57%=205 t/h耗水量情況：由公式 2 可得：M=E+B+D =479+36+205=!0t/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%寸循環(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)境濕度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響環(huán)境濕度(%46515661667176循環(huán)水耗761750739729720709698水量(t/h )圖2:環(huán)境濕度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響3.3機(jī)組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量

9、的影響：(取循環(huán)水進(jìn)水溫度為 20T，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%時，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，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， t將會隨之而改變。哪么如何變化的呢？由文獻(xiàn) 可知，凝汽器的傳熱方程數(shù)學(xué)表達(dá)式為：DXyXA t =GX CpX t 5在機(jī)組出力變化時，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： ti/ t= D 1/ 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

10、是成正比的，因此，當(dāng)機(jī)組出力由100%筆至 75%寸，由公式 5 可得： 11=75%t=0.75 X 9.51=7.13 C代入公式 3 可得：E=k XA t X Q=0.142%X 7.13 X 36000=364t/h3.3.2 風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4可得： B= QmXP2 =36000X 0.1 %=36 t/h3.3.3 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=0.41%由公式 5可得： D= QmXP3=36000X 0.41%=148t/h3.3.4 耗水量情況：由公式 2 可得：M=E+B+D =364+

11、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)組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響機(jī)組負(fù)荷系數(shù)（%506075100循環(huán)水耗水量（t/h ）365438548729圖3：機(jī)組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響3.4濃縮倍率變化對循環(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，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)濃縮倍率 K=3.5時，循環(huán)冷卻塔耗水量的大小。取循環(huán)水進(jìn)口溫度

12、為20T，則大氣的濕球溫度為 20-5=15T，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=kX t X Qm=0.142%x 9.51 X 36000=486t/h風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= QX P2 =36000X 0.1%=36 t/h排污損失量的計(jì)算:由公式6可推導(dǎo)出：R=P汁P2 (1- K ) / ( K-1 )代入可得：P3=0.44%由公式 5 可得：D= QX Ps=36000X 0.44%=158 t/h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

13、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972810729680648625608水量(t/h )圖4：濃縮倍率變化對循環(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個百分點(diǎn)。4.2環(huán)境濕度變化對循環(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個百分點(diǎn)，循環(huán)水耗水量則變

14、化約 2 t/h。約相當(dāng)于循環(huán)水量的0.0056個百分點(diǎn)。4.3機(jī)組出力變化對循環(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?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引起冷卻塔的出水溫度上升，這不但會增 加其耗水量，同時還導(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超過 10%。4.4 濃縮倍率變化對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響是一個反比關(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，濃縮倍率的變化對循環(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)的比較時應(yīng)