循环水系统的平衡通过循环水系统单独计算.doc

循环水系统的平衡通过循环水系统单独计算。循环水系统的平衡主要是由凉水塔补充水量与凉水塔的蒸发量、飞溅损失、漏损量及排污量进行平衡。即：6 o) y; Q5 B4 r x+ _, D3 f( 1 V补水量M=蒸发量E风吹损失量D排污量B+漏损量F）0 x! S5 ; c. X0 m! ; A7 h% W凉水塔的补水量：2 X* M3 T7 j1 Q5 M; b. | j) k在关闭补水阀的前提下，凉水塔的补水量应该等于在关闭补水阀的时间段内测得的各水池下降的水量。8 V( n, E0 n# F) - r风吹损失水量D可按下面的公式计算：( O. k/ + d* j) n4 o# J6 U(1)风吹损失水量D2 G5 r! I/ M; Y3 O F# P; U: p1 g由于空气流动，被空气带走部分水滴。风吹损失水量D为总循环水量的0.1%左右。即：3 N , w+ E7 8 N# dDR*0.1%9 V& ?( n! o) v; s2 D/ P9 E由此可以求出每个循环水场的风吹损失量。) ! U; q# z: i4 T: U7 N) j L(2)排污量B) o9 X2 C* k* z T为了控制冷却水循环过程中因蒸发而引起的浓缩过程，必须人为地排掉的水量。在各用水车间排掉的循环水量用容积法测得，在循环水场反洗过滤池排掉的水量根据洗过滤池的次数求得，这样得到每个循环水场的排污量。& x2 Z( 4 W/ s# D9 t+ 4 z6 U(3)漏损量F* |: U) S( P3 F m- t3 f这样根据前面的计算公式：: U. s3 u( H2 Y L补水量M=蒸发量E风吹损失量D排污量B+漏损量F+ d; J9 P3 L. 6 S, Q( _. O求出蒸发量E$ p/ G# g# , t$ S4 x(4)根据蒸发量E的计算公式求出损失系数C r; O1 M, c! a0 R6 I蒸发量E的计算公式为：: r; e0 f6 z# v/ VE=（R-B） t/h1 B( A% S1 k% y3 n式中:% G( J l8 G# n: T-蒸发损失率，%( P0 F! t2 S/ g=C（T1-T2）%, I: F5 * o1 u- jR-系统中的循环水量，t/h；/ v5 ?; 7 b5 ; D; L- j8 iB-排污水量，t/h；0 B. I! s$ _ O5 u5 QE-蒸发水量，t/h；4 L: 0 H6 % Q! nT1，T2-为循环冷却水进出冷却塔的温度- D, C% p3 S% h# n1 F) H; H式中各循环水场的循环水量R根据循环水场的冷水表或使用该循环水场循环冷却水的各车间计量水表得出。0 ; s7 d5 T ?0 U9 S : c% 循环冷却水进出冷却塔的温度现场用温度计测出。进而求出温度系数C，看C是不是在环境温度所对应的损失系数范围内，如果在说明测出的补水量是正确的，由此做出循环水场平衡图。1 u3 t* Q$ i# z) w( F9 K损失系数C与季节温度关系为：0 T- Z$ Z 7 L6 E% F夏季（25-30）度为0.15-0.16( E, i4 4 H0 ? y& U9 Q* r3 j冬季（-1510）度为0.06-0.08$ b* M7 O! o w- E春秋季（0-10）度为0.10-0.129 V2 l, ; W. i; g储水量一般为循环水量的1/3-1/5蒸发量B=（循环量*（回水温度-上水温度）/5739 v: N- a! b9 s估算是这样的，不考虑空气的温升和热水管道的散热、空气的湿度变化、风吹大小等，即热量全部由水汽化带走，实际使用中要加系数，夏季0.80.9，冬季0.650.75,与季节有关，夏季（25至30度）时为0.15至0.16；冬季（-15至10度）是为0.06至0.08；春秋季（0至10度）是为0.10至0.12。t1、t2表示循环水进出冷却塔的温度。还有风吹损失、排污水损失及渗漏损失。! C- f6 |7 |+ j5 l- q0 z6 F m 0 N我们单位循环水实际用量，蒸发量经验值是循环量的1.2，和用上式计算的差不多。蒸发量计算的基础知识 基础热力学 基础空气调节学E72 Q ( X1 X2)L t 600E : 蒸发量 kg/hQ : 风量 CMMX1 : 入口空气的绝对湿度 kg/kg (absolute humidity)X2 : 出口空气的绝对湿度 kg/kg (absolute humidity)t : 冷却水出入口的温度差 L : 循环水量 kg/h我国是一个水资源十分贫乏的国家，一些地区水资源已成为制约经济发展的主要因素之一，节约用水成了一个社会发展所必须面对的问题。火力发电厂是一个耗水大户，其中循环水冷却塔的耗水量约占整个电厂耗水量的60%以上。因此，冷却塔耗水量的变化对整个电厂耗水量有着较明显的影响。那么哪些因素影响冷却塔的耗水量，又是如何影响的呢？下面以一台300MW火电机组为实例具体分析一下其变化的内在规律，以期获得对火电厂节水工作有益的结论。* b+ k, v! q g5 p, z1.计算所需数据：（机组在300MW工况下）& n) C% H2 _; q2 z6 L Z冷却塔循环水量36000t/h 循环水温升 9.516 L) Z: M/ / e$ e+ K2 u8 N凝汽器循环水进水温度20 空气湿度61% x# ( Q# R/ k2 B W5 c循环冷却塔的端差5（端差为冷却塔循环水出水温度与大气湿球温度之差）$ 3 a5 l$ w- i5 4 R) v 循环水浓缩倍率3.0! u3 o& v/ o$ a2.影响冷却塔耗水量因素分析：: y1 y. k( 0 ? g6 j1 z火力发电厂循环水冷却系统运行中，维持系统正常稳定运行的关键是两个平衡，即：水量平衡和盐量平衡。二者相互联系，如果其中一个平衡变化，那么另一个平衡也会随之发生相应变化。/ K R! A V3 s5 # 2.1循环水的水量平衡：4 W( 5 w* a$ y; q水量平衡过程是：机组运行过程中，对于敞开式循环冷却水系统来说，水的损失有蒸发损失、风吹损失、排污损失、漏泄损失（由于量较小，一般可略去不计）等，要维持水量平衡就需要同时对系统进行补水。, U/ h7 A5 |2 K# |/ T循环水系统的水量平衡数学表达式为：PBu =P1+ P2+ P3 1 公式1* N; m6 x. c! s! j* 3 k4 d% y$ nPBu：补充水量占循环水量的百分率，% P1：蒸发损失水量占循环水量的百分率，%1 w u. Z: c5 o4 1 t( e; A9 c3 P$ F# EP2：风吹损失占循环水量的百分率，% P3：排污损失占循环水量的百分率，%/ r( g& Q9 u8 K X在以上平衡中通常P1所占的份额较大，而它的大小主要取决于凝汽器的热负荷，以及气候条件（主要是温度因素）；P2的大小取0.1%（机组冷却塔中装有除水器时）；P3的大小主要取决于循环水系统所能达到的浓缩倍率。9 L& & s5 y4 m9 T7 $ Y水量平衡的另一种数学表达式为： M=E+B+D 2 公式2# Y$ F v: ?, 6 ?9 ZM：补充水量，t/h; E：蒸发损失量，t/h;B：风吹损失量，t/h;的D：排污损失量，t/h! x6 l* 4 S) T8 d. W8 I9 j其中：自然通风冷却塔的蒸发损失计算公式为：; T- o - P 6 e7 eE=ktQm 2 公式3/ q: Z3 H: , x( g( Nk：与环境大气温度有关的系数，%；t：循环冷却水温升， ；Qm：循环水量，T。: w# j1 _# M- O! _ ! f$ w若其它条件不变，仅冷却水量发生变化时，同一机组t成反比变化，因而蒸发损失水3 5 B! w r% 量则保持不变的。# + Q$ Y0 o8 Z* s6 e) M! u由公式1和公式2可以推出：BQmP2 公式4$ Y b. P& T4 z; M0 kDQmP3 公式5 1 j2 : S$ s+ F1 $ G8 S Q8 T$ l2.2循环水的盐量平衡：1 e. 0 N0 s& A1 W3 _( 1 B# P循环水系统的盐量平衡过程是：机组在运行过程中，由于循环冷却系统中水的蒸发作用，循环水中的溶解盐类不断浓缩，因此就需要通过排污等方式降低溶解盐类。当循环冷却水系统中进入和失去的盐类达到平衡后可得：( l+ M t3 l# J# c5 t- D. y- lK=（P1+ P2+ P3）/（ P2+ P3）1 公式6* 5 G! _1 v4 E) a- M. Q由以上两个平衡过程的分析可以得出，影响循环水冷却塔耗水量的主要因素为：环境温度，空气湿度，机组出力，浓缩倍率。* U) C8 A6 m: o1 X% i; 3.影响耗水量因素的定量分析：1 M2 w* S+ $ t3 C; v! 6 s9 I3.1环境温度变化对冷却塔耗水量的影响：（取空气湿度61%，机组出力300MW，浓缩倍率K=3.0）5 o3 M: B4 T8 k% q& B# 9 . u3.1.1蒸发损失量的计算： & b4 t$ q# i V7 ? K当循环水进口温度为20时，环境（大气）的湿球温度为20-5=15，查文献3可得，大气的干球温度为21。查文献4可得，k=0.142%。1 j6 W4 p/ l5 D F0 7 d* 3 D代入公式3可得：E=ktQm=0.142%9.5136000=486t/h- F- M8 H+ K/ # m: m3.1.2风吹损失量的计算：% n. j: 5 M& N3 A3 g1 D7 Y X由公式4可得：B= QmP2 =360000.1%=36 t/h k; k& P0 R5 O c. ( 3 p& i ?3.1.3排污损失量的计算：0 u/ U K1 i4 i1 d 由公式6可推导出：P3=P1+ P2（1- K）/（ K-1） 代入可得：P3=0.575%+ B8 g4 G$ B, Y- ; N) 由公式5可得：D= QmP3 =360000.575%=207 t/h% _1 L) - P3 H8 U0 ) S7 u r3.1.4耗水量情况：9 g9 m+ I k9 B _ 由公式2可得：M=E+B+D =486+36+207=729t/h x6 ?: K% o8 n运用以上方法，我们可以很方便地计算出当环境温度为6、11、16、26、31、36时循环水冷却塔耗水量的变化情况（具体结果见表1和图1）( h* e0 T$ Q9 R7 e0 h% F表1： 环境温度变化对循环冷却塔耗水量的影响( b2 9 q6 X, - 7 A9 v环境温度（） 6 11 16 21 26 31 36) j: O L. v8 Y) n2 Y# 循环水耗水量（ t/h） 575 626 678 729 781 832 883: m8 R/ w+ ?8 J, t9 H* p. P6 o9 / S( f A2 z9 i7 b# i7 a* Q( w) |3 b x1 ?, o* f7 c$ z : $ r9 H- $ j 图1： 环境温度变化对循环冷却塔耗水量的影响. r$ f4 O- I, |0 L8 # h. l6 a. B- o! 9 d( j3.2环境湿度变化对冷却塔耗水量的影响：（取循环水进水温度20 ，机组出力300MW，浓缩倍率K=3.0）: H6 B M% z. a# U* x. G由3.1的计算结果可知，当环境湿度在61%时，冷却塔的耗水量为729t/h。下面我们来计算一下，当环境湿度为66%时，冷却塔的耗水情况。2 v& C. J+ X! w8 i3.2.1蒸发损失的计算：1 ; I3 P; 3 e* b k7 E 当环境湿度为66%时，取循环水进口温度为20，则大气的湿球温度为20-5=15，根据文献3 可知，大气的干球温度为20。查文献4可得，k=0.14%，1 m) e: B& A4 _* W) I代入公式3可得：E=ktQm=0.14%9.5136000=479t/h( Z3 d8 i, x+ V+ k3.2.2风吹损失量的计算：( ; o5 m Y0 C6 l8 g由公式4可得：B= QmP2 =360000.1%=36 t/h! e) z. P% ) T$ S8 & N3 j/ g3.2.3排污损失量的计算：$ B% u1 B3 R! H & N; q& ? 由公式6可推导出：P3=P1+ P2（1- K）/（ K-1） 代入可得：P3=0.57%* u x( W- X+ I# % M由公式5可得：D= QmP3=360000.57%=205 t/h0 g/ 8 H1 T : W1 k/ B3.2.4耗水量情况：% d8 X H5 _6 K( s( s 由公式2可得：M=E+B+D =479+36+205=720t/h$ A* t2 b. t5 w. T8 f3 E9 Q运用以上方法，我们可以很方便地计算出当环境湿度为71%、76%、56%、51%、46%时循环水冷却塔耗水量的变化情况（具体结果见表2和图2） * f) Q3 _, ) s F表2： 环境湿度变化对循环冷却塔耗水量的影响0 , d! B5 ( e; ) E1 E! 环境湿度（%） 46 51 56 61 66 71 76# b2 T0 X/ Q/ # m2 W2 M* m6 |循环水耗水量（ t/h） 761 750 739 729 720 709 6981 Q$ _+ ; l7 y8 f3 V: 2 p! i7 R/ k _4 v/ t1 t图2： 环境湿度变化对循环冷却塔耗水量的影响3 & ?1 6 |; M m: g9 p $ v3 g w , ?8 r7 B1 m* 4 y3.3机组出力变化对循环冷却塔耗水量的影响：（取循环水进水温度为20，大气湿度为61%，浓缩倍率K=3.0）! w) + T6 L) g7 H3 x, d由3.1的计算结果可知，当机组出力为100%时，循环冷却塔的耗水量为729 t/h。下面我们来计算一下，当机组出力为75%时，循环冷却塔的耗水量情况。* z2 Q Z/ L- S5 Y# R5 k3.3.1蒸发损失的计算：; e( T) |+ G9 A1 f% E1 ?由公式3可知，当机组出力变化时，t将会随之而改变。哪么如何变化的呢？e: f0 9 G: g h 由文献5可知，凝汽器的传热方程数学表达式为：Dt =GCpt 5在机组出力变化时，G、Cp 是不变的，而将有所变化，但变化很小，在此认为不变。1 p% t5 P: X2 w 因此，由上式可推出：t1/t= D1/ D 公式5: E, I5 I+ e& y. K b3 V$ T# E1 m我们知道，汽轮机的排汽量变化与机组出力变化基本是成正比的，因此，当机组出力由100%降至75%时，由公式5可得：t1=75%t=0.759.51=7.13, K P: _9 c3 t: B m u代入公式3可得： E=ktQm=0.142%7.1336000=364t/h o0 x7 y$ S8 O- A& P: x j3.3.2风吹损失量的计算：8 U9 V d: t+ o/ C! # X/ _由公式4可得：B= QmP2 =360000.1%=36 t/h$ g% M; T6 / 7 r, b. u3 b3 U3.3.3排污损失量的计算：2 H7 ?8 F! D* w, r) a 8 9 D 由公式6可推导出：P3=P1+ P2（1- K）/（K-1） 代入可得：P3=0.41%8 b2 a( 3 q, D6 V! W5 R由公式5可得：D= QmP3=360000.41%=148t/h; C* p! p7 Q( 0 w. X0 3.3.4耗水量情况：. K9 U: Z9 ! Y5 r P) B由公式2可得： M=E+B+D =364+36+148=548t/h V Z0 g; w& D! F/ H- p7 y$ 9 R运用以上方法，我们可以很方便地计算出当机组出力在60%、50%时循环冷却塔的耗水量变化情况（具体结果见表3和图3）3 5 0 w( f: y表3： 机组出力变化对循环冷却塔耗水量的影响9 v( 0 a0 z6 w% z& A机组负荷系数（%） 50 60 75 1006 x3 . 3 T8 n. o$ o7 x- g5 A; G8 y循环水耗水量（ t/h） 365 438 548 729( n) p# Y+ O/ l/ L( C- h _& 0 1 v b4 f% Q! q图3： 机组出力变化对循环冷却塔耗水量的影响6 T3 i( ! U) d, T& C! + F& l6 T! D: 4 x2 D. O$ Z$ z4 U3.4浓缩倍率变化对循环冷却塔耗水量的影响：（取机组出力300MW，循环水进口温度为20，大气湿度为61%） u* K. O! v( . B由3.1的计算结果可知，当循环水浓缩倍率为K=3.0时，循环冷却塔的耗水量为729 t/h。 b9 C% F) S! B1 n$ q6 |5 |% q下面我们来计算一下，当浓缩倍率K=3.5时，循环冷却塔耗水量的大小。+ n6 Z9 I) N& m. A1 u9 o3.4.1取循环水进口温度为20，则大气的湿球温度为20-5=15，查文献 3可得，大气的干球温度为21。查文献4 可得，k=0.142%，6 T2 z8 E8 g3 R9 B8 k( |代入公式3可得：E=ktQm=0.142%9.5136000=486t/h7 S6 x: t; a# 9 j. c; t. f; Y) q$ b3.4.2风吹损失量的计算：1 q5 i3 u. L 由公式4可得：B= QmP2 =360000.1%=36 t/h1 Z% Z0 E f- s& I( R7 J3.4.3排污损失量的计算：* v9 a# I+ m) r. o R7 F 由公式6可推导出：P3=P1+ P2（1- K）/（ K-1） 代入可得：P3=0.44%! Y) N A- a& g7 l* e# H! _由公式5可得：D= QmP3=360000.44%=158 t/h$ E& M) 1 n5 ! o9 t- y4 Z3.4.4耗水量情况：1 B1 a! H. $ K0 |( T 由公式2可得：M=E+B+D=486+36+158=680t/h0 P2 C& y Z/ n7 * O2 X6 z* 8 k运用以上方法，我们可以很方便地计算出当环境温度为4.0、4.5、5.0、2.5、2.0时循环水冷却塔耗水量的变化情况（具体结果见表4和图4）* O0 y/ e; V$ A% Z; 表4： 浓缩倍率变化对循环冷却塔耗水量的影响# J3 l& R% y1 O. S. H2 |, H浓缩倍率 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0! r7 J/ D$ & n( h; H. v8 |0 m循环水耗水量（ t/h） 972 810 729 680 648 625 6088 E9 A/ U- z J) W$ . O# q. ) p8 u( 1 . e j+ z j图4： 浓缩倍率变化对循环冷却塔耗水量的影响: n& T+ T$ T* Z * & G+ H$ d) t* H! J- E4.结论与建议：. $ g% L( j$ u4 T3 Q4.1环境温度变化对循环冷却水系统的耗水量影响近似为线性正比关系。环境温度每变化/ K9 F- Q1 J2 y5 M$ x3 U1，循环水耗水量则变化约10 t/h。约相当于循环水量的0.028个百分点。5 S9 Y( F! o+ J1 J4.2环境湿度变化对循环冷却水系统的耗水量影响近近似为线性反比关系。环境湿度每变化1个百分点，循环水耗水量则变化约2 t/h。约相当于循环水量的0.0056个百分点。 v9 s) x) z. m9 y& |4 Y* b4.3机组出力变化对循环冷却水系统的耗水量影响近似为线性正比关系。机组出力每变化1个百分点，循环水耗水量则变化7.3 t/h。约相当于循