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?；鹆Πl(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。1. 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凝汽器循環(huán)水進(jìn)水溫度20? ? ? ? ? ? ? ?空

2、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）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。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

3、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。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=kXAt 4m 2 ? ? ? ? ? ? ? ?

4、? ? ? ? ? ? ?M 3k:與環(huán)境大氣溫度有關(guān)的系數(shù)，; At:循環(huán)冷卻水溫升，C ； Qm：循環(huán)水量，To若其它條件不變，僅冷卻水量發(fā)生變化時(shí)，同一機(jī)組4t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=QmK P2公式4D = Qmx 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機(jī)組出力，由以上兩個(gè)平衡過程的分

5、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，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 ，濃縮倍率K=3.0）當(dāng)循環(huán)水進(jìn)口溫度為20時(shí)，環(huán)境（大氣）的濕球溫度為20-5=15 ，查文獻(xiàn) 3 可得，大氣的干球溫度為21。查文獻(xiàn) 4可得， k=0.142% 。代入公式 3 可得：E=kX At >Qm=0.142% 9.51 >36000=486t/h3.1.2 風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式4可得：B= Qm<P2 =36000X0.1%=36 t/h6 可推導(dǎo)出：P3=P1+ P

6、2（ 1- K） /（K-1 ）代入可得：P3=0.575%由公式5可得：D= Qn¥P3 =36000X0.575%=207 t/h3.1.4 耗水量情況：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6、 11 、16 、26 、 31 、 36 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 ）環(huán)境溫度變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響表 1：環(huán)境溫度（）111621263136循環(huán)水耗水量（t/h）5756266787297818328831：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

7、耗水量的影響：（取循環(huán)水進(jìn)水溫度20 ，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。當(dāng)環(huán)境濕度為66%時(shí)，取循環(huán)水進(jìn)口溫度為20，則大氣的濕球溫度為20-5=15 ，根據(jù)文獻(xiàn) 3 可知，大氣的干球溫度為20。查文獻(xiàn)4可得， k=0.14%，代入公式 3 可得：E=kX At >Qm=0.14%： 9.51 M6000=479t/h1.1.2 風(fēng)吹損失量的計(jì)算：由公式 4 可得：B= Qm< P2 =36000X0.1%=36 t/h1.1.

8、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¥ P3=36000X 0.57%=205 t/h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循環(huán)水耗水量（t/h）761750739729720709698圖 2：環(huán)境濕度

9、變化對(duì)循環(huán)冷卻塔耗水量的影響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20，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(shí)，循環(huán)冷卻塔的耗水量為729 t/ho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：D*Y/t=G CpXAt 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/At= D1/ D公式5我們知

10、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)，由公式 5 可得： t1=75% t=0.75 泡51=7.13 C代入公式 3 可得：E=kXAt >Qm=0.142% 7.13 >36000=364t/h由公式 4 可得：B= Qm< P2 =36000X0.1%=36 t/h6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= Qn¥ P3=36000K 0.41%=148t/h由公式 2 可得： M=E+B+D =364+36+148=548t/h運(yùn)用以

11、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 ）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)（%）506075100循環(huán)水耗水量（t/h）365438548729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20， 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。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。，則大氣的濕球溫度為 20-5=

12、15，查文獻(xiàn) 3可得，大氣的干球溫度為21。查文獻(xiàn) 4 可得， k=0.142% ，代入公式 3 可得：E=kX At >Qm=0.142% 9.51 >36000=486t/h由公式 4 可得：B= Qm< P2 =36000X0.1%=36 t/h3.4.3 排污損失量的計(jì)算：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：D= Qn¥ 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

13、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2.02.53.03.54.04.55.0循環(huán)水耗水量（t/h）972810729680648625608圖4：濃縮倍率變化對(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1 ，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)

14、，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)。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)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)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?。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(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。