循環(huán)水蒸發(fā)量計算

1、循環(huán)水蒸發(fā)量計算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。火力發(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 火電機組為實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。2 S9 U Y$ q- l& o/ _% P1.計算所需數(shù)據(jù)： （機組在 300MW 工況下）冷卻塔循環(huán)水量 36000t/h循環(huán)水溫升 9.51 0 A6 l7 w

2、2 9 u# w: M凝汽器循環(huán)水進水溫度20空氣濕度 61%循環(huán)冷卻塔的端差 5（端差為冷卻塔循環(huán)水出水溫度與大氣濕球溫度之差）4 a9 a, e4 C8 J3 t/ w; M循環(huán)水濃縮倍率3.0. d. T+ $ j5 Q. . R2.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)運行中，維持系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的關(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)生相應變化。& r7 # M9 M: N/ Y7 h, m8 _,2.1 循環(huán)水的水量平衡：, Y2 L6 s+ p7 ! a2 r水量平衡過程是： 機組運行過程中， 對于敞開式

3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來說， 水的損失有蒸發(fā)損失、風吹損失、排污損失、漏泄損失（由于量較小，一般可略去不計）等，要維持水量平衡就需要同時對系統(tǒng)進行補水。循環(huán)水系統(tǒng)的水量平衡數(shù)學表達式為：PBu =P1+ P2+ P3 1公式PBu：補充水量占循環(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，1%P2：風吹損失占循環(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荷，以及氣候條件（主要是溫度因素） ；P2 的大小取0.1%（機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)所能達到的濃縮倍率。水量平衡的另一種數(shù)學

4、表達式為：M=E+B+D 2公式 2. R1 C) |$ J: % F9 pM ：補充水量， t/h; E ：蒸發(fā)損失量， t/h;B：風吹損失量， t/h;的 D ：排污損失量， t/h其中：自然通風冷卻塔的蒸發(fā)損失計算公式為：E=k t Qm 2公式 3; ?, F3) F+ X( N2 Qk：與環(huán)境大氣溫度有關(guān)的系數(shù)，%； t：循環(huán)冷卻水溫升，； Qm：循環(huán)水量， T 。循環(huán)水蒸發(fā)量計算若其它條件不變，僅冷卻水量發(fā)生變化時，同一機組t 成反比變化，因而蒸發(fā)損失水 t) T(2 - : R! V量則保持不變的。由公式 1 和公式2 可以推出： B Qm P2公式 4) S8 E9 u( J

5、8 o z2 SD Qm P3公式 5 # D+ h8 J- D* C2.2 循環(huán)水的鹽量平衡：循環(huán)水系統(tǒng)的鹽量平衡過程是：機組在運行過程中，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。當循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中進入和失去的鹽類達到平衡后可得：, O) c* A D K= （ P1+ P2+ P3） /（ P2+ P3） 1公式 6!n g( c# % O S3 B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 g

6、7 U6 T3.1 環(huán)境溫度變化對冷卻塔耗水量的影響：（取空氣濕度61%，機組出力 300MW ，濃縮倍率K=3.0 ）3.1.1 蒸發(fā)損失量的計算：* ?+ L0 a4 W9 m當循環(huán)水進口溫度為 20時，環(huán)境（大氣）的濕球溫度為20-5=15 ，查文獻 3 可得，大氣的干球溫度為21。查文獻 4 可得， k=0.142% 。代入公式3 可得： E=k t Qm=0.142% 9.51 36000=486t/h3.1.2 風吹損失量的計算：由公式 4 可得： B= Qm P2 =360000.1%=36 t/h 8 U9 l Y t- i& k ) P$ b3.1.3排污損失量的計算：由公式

7、 6 可推導出： P3=P1+ P2 （ 1- K ） / （ K-1 ）代入可得： P3=0.575%由公式 5 可得： D= Qm P3 =360000.575%=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, Y% S: s% x s c運用以上方法， 我們可以很方便地計算出當環(huán)境溫度為6、11、16、26、31、36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） # U# N% H7 b9 4 M* Z$ J6表 1：環(huán)境溫度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影

8、響o8 C: D+ z* Y# E n%環(huán)境溫度（）6111621263136循環(huán)水耗水量循環(huán)水蒸發(fā)量計算（ t/h）5756266787297818328830 v5 x! q) t/ i4 | 7 W+ a2 n& S1 & s7 L+ g& U* 1; L1 y. x J( q/ v4 t圖 1：環(huán)境溫度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響! W7 n. C% E0 s7 K+ O& c8 Q q8 P2 U B3.2 環(huán)境濕度變化對冷卻塔耗水量的影響：（取循環(huán)水進水溫度20 ，機組出力300MW ，濃縮倍率 K=3.0 ）由 3.1 的計算結(jié)果可知，當環(huán)境濕度在61%時，冷卻塔的耗水量為729

9、t/h。下面我們來計算一下，當環(huán)境濕度為66%時，冷卻塔的耗水情況。% a7 H+ Z0 s: l! 6 l3.2.1 蒸發(fā)損失的計算：當環(huán)境濕度為66%時，取循環(huán)水進口溫度為20， 則大氣的濕球溫度為20-5=15 ， 根據(jù)文獻 3 可知，大氣的干球溫度為20。查文獻 4 可得， k=0.14% ，+ _) z ?0 r) : b代入公式3 可得： E=k t Qm=0.14% 9.51 36000=479t/h3.2.2 風吹損失量的計算：: A- F2 b*p; 1 f4 R由公式 4 可得： B= Qm P2 =360000.1%=36 t/h3.2.3 排污損失量的計算：由公式 6

10、可推導出： P3=P1+ P2 （ 1- K ） / （ K-1 ）代入可得： P3=0.57%由公式 5 可得： D= Qm P3=360000.57%=205 t/h : % A7 y ) ; c4 x& m3.2.4 耗水量情況：由公式 2 可得： M=E+B+D =479+36+205=720t/h 8 - O; S1 e4 u2 4 Z. m1 X3 # 運用以上方法，我們可以很方便地計算出當環(huán)境濕度為71%、 76%、56%、 51%、 46%時循環(huán)水冷卻塔耗水量的變化情況（具體結(jié)果見表2 和圖 2）7 M x j# E0 u1 7 l6 e- v表 2：環(huán)境濕度變化對循環(huán)冷卻塔耗

11、水量的影響環(huán)境濕度（ % ）46515661667176(Z2 Q3 A * N, q1 x; v7 L, |0 M循環(huán)水耗水量（ t/h）7617507397297207096985 I) v: N; V1 g/ H0( T1 s8 |0 P& 4 r2 M b+ + p% x圖 2：環(huán)境濕度變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響循環(huán)水蒸發(fā)量計算3.3 機組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響：（取循環(huán)水進水溫度為20，大氣濕度為61%，濃縮倍率K=3.0 ）1 9 : G; C& j R6 Z#R% V% t由 3.1 的計算結(jié)果可知，當機組出力為100%時，循環(huán)冷卻塔的耗水量為729 t/h。下面我們

12、來計算一下，當機組出力為75%時，循環(huán)冷卻塔的耗水量情況。3.3.1 蒸發(fā)損失的計算： 1 w1 q, # y 7 O由公式 3 可知，當機組出力變化時，t 將會隨之而改變。哪么如何變化的呢？) S9 m! ?5 P K2 9 , 由文獻 5 可知，凝汽器的傳熱方程數(shù)學表達式為：D t =G Cp t 5在機組出力變化時， G、 Cp 是不變的，而 將有所變化，但變化很小，在此認為不變。( M( L- 1 p/ 9 b+ K# V因此，由上式可推出： t1/ t= D1/ D公式 5& q A, U& w _, Q$ N( C我們知道，汽輪機的排汽量變化與機組出力變化基本是成正比的，因此，當機

13、組出力由100%降至 75%時，由公式5 可得： t1=75% t=0.759.51=7.13+ 0 & m8 _1 . v0 代入公式 3 可得： E=k t Qm=0.142% 7.13 36000=364t/h7 ) z* e D3 G U; z3Q3.3.2 風吹損失量的計算： R# E& y) 7 |: F& |由公式 4 可得： B= Qm P2 =360000.1%=36 t/h l) p/ 4 % G: E; g8 4 w3.3.3 排污損失量的計算： U+ W( z; G! b7 N由公式 6 可推導出： P3=P1+ P2 （ 1- K ） / （ K-1 ）代入可得： P

14、3=0.41% e2 v) E; 9 f3 c- J由公式 5 可得： D= Qm P3=360000.41%=148t/h 1 B+ p. W# R7 c3 i; J, u 1 z3.3.4 耗水量情況：由公式 2 可得：M=E+B+D =364+36+148=548t/h) & D# K& B9 r( N: ?! R;u ! |/ O( R運用以上方法， 我們可以很方便地計算出當機組出力在60%、50%時循環(huán)冷卻塔的耗水量變化情況（具體結(jié)果見表3 和圖3）# B. m g8 G4 g3 y( |表 3：機組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響機組負荷系數(shù)（ %）5060751006 k/ A

15、w4 H6 |1 7 J%循環(huán)水耗水量（t/h）3654385487292 t$ V. C5 M% h(i9 g3圖 3：機組出力變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響1 Z* 6 ; E# / c2 , R6 y/ h + P% F% g-S; J3 L3.4 濃縮倍率變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響：（取機組出力300MW ，循環(huán)水進口溫度為20，大氣濕度為61%）) A; Y& f4 ! A s# B由 3.1 的計算結(jié)果可知，當循環(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。3 O# H k2 R z) t*循環(huán)水蒸發(fā)量計算W, 下面我們來計算一下，當濃縮倍率K=3.5 時，循環(huán)

16、冷卻塔耗水量的大小。1 2 ( 4 h ! # w9 w; Y3.4.1 取循環(huán)水進口溫度為20，則大氣的濕球溫度為20-5=15，查文獻 3 可得，大氣的干球溫度為21。查文獻 4 可得， k=0.142% ，6 |7 C1 r. h; r; x0 O+ a代入公式 3 可得： E=k t Qm=0.142% 9.51 36000=486t/h 4 q3 I6 G( U3 t f6 _ 8 h( S3.4.2 風吹損失量的計算：由公式 4 可得： B= Qm P2 =360000.1%=36 t/h - |* z3 j/ B/ A0 : j+ |* b0 a3.4.3 排污損失量的計算：-

17、? G g3O! U. m6 h4 c: R由公式6 可推導出： P3=P1+ P2 （ 1- K ） / （ K-1 ） 代入可得： P3=0.44%# E6 |8 g! J8 E6 a% L: P- a由公式 5 可得： D= Qm P3=360000.44%=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運用以上方法，我們可以很方便地計算出當環(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）) X9 h% ; r+ E9 O表 4：濃縮倍率變化對循環(huán)冷卻塔耗水量的影響

18、濃縮倍率2.02.53.03.54.04.55.0循環(huán)水耗水量（ t/h）972810729680648625608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： P: h% u8 Y% + d+ w4.1 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1，循環(huán)水耗水量則變化約10 t/h 。約相當于循環(huán)水量的0.028 個百分點。 r6 o4 O- V0 b4 G1 Y5 t& g6 K4.2 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，循環(huán)水耗水量則變化約2 t/h。約相當于循環(huán)水量的0.0056 個百

19、分點。% o m# x% B, M% ; l4.3 機組出力變化對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的耗水量影響近似為線性正比關(guān)系。機組出力每變化1個百分點，循環(huán)水耗水量則變化7.3 t/h。約相當于循環(huán)水量的0.02 個百分點。該結(jié)論是依據(jù)發(fā)電機組推導得出的，對熱電聯(lián)產(chǎn)機組不適用。1 V- s- x$ o1 r) K) P# u建議： 1）在機組正常運行中，應重視汽機側(cè)漏入疏水擴容器的疏水量。因為該疏水量循環(huán)水蒸發(fā)量計算的增加相當于增加了凝汽器的熱負荷，也即相當于機組出力是增加的。2）應重視冷卻塔的日常維護工作， 因為若冷卻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，同時還導致機組煤耗升高。在 3.3 的計算中，若不忽略的變化，則計算結(jié)果與忽略變化相比，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。- S8 z. n. i1! n; j當機組循環(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?。ㄑh(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：當濃縮倍率達到