循环水蒸发量计算

循环水蒸发量计算

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。

1.计算所需数据：（机组在300MW工况下）

冷却塔循环水量36000t/h 循环水温升 9.51℃

凝汽器循环水进水温度20℃空气湿度61%

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）循环水浓缩倍率3.0

2.影响冷却塔耗水量因素分析：

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。

2.1循环水的水量平衡：

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。

循环水系统的水量平衡数学表达式为：PBu =P1+ P2+ P3 ［1］公式1

PBu：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，% P2：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，%

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。

水量平衡的另一种数学表达式为： M=E+B+D ［2］公式2

M：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 其中：自然通风冷却塔的蒸发损失计算公式为： E=k×△t×Qm ［2］公式3

k：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。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，因而蒸发损失水量则保持不变的。

由公式1和公式2可以推出：B＝Qm×P2 公式4)

D＝Qm×P3 公式5

2.2循环水的盐量平衡：

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：

K=（P1+ P2+ P3）/（ P2+ P3）［1］公式6

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。 3.影响耗水量因素的定量分析：

3.1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）

3.1.1蒸发损失量的计算：

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%。代入公式3可得：E=k×△t×Qm=0.142%×9.51×36000=486t/h

3.1.2风吹损失量的计算：由公式4可得：B= Qm×P2 =36000×0.1%=36 t/h

3.1.3排污损失量的计算：

由公式6可推导出：P3=[P1+ P2（1- K）]/（ K-1）代入可得：P3=0.575% 由公式5可得：D= Qm×P3 =36000×0.575%=207 t/h

3.1.4耗水量情况：

由公式2可得：M=E+B+D =486+36+207=729t/h

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）

表1：环境温度变化对循环冷却塔耗水量的影响

环境温度（℃） 6 11 16 21 26 31 36

循环水耗水量（ t/h）575 626 678 729 781 832 883

图1：环境温度变化对循环冷却塔耗水量的影响

3.2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）

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。

3.2.1蒸发损失的计算：

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%，

代入公式3可得：E=k×△t×Qm=0.14%×9.51×36000=479t/h

3.2.2风吹损失量的计算：由公式4可得：B= Qm×P2 =36000×0.1%=36 t/h

3.2.3排污损失量的计算：

由公式6可推导出：P3=[P1+ P2（1- K）]/（ K-1）代入可得：P3=0.57% 由公式5可得：D= Qm×P3=36000×0.57%

3.2.4耗水量情况：

由公式2可得：M=E+B+D =479+36+205=720t/h8

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）

表2：环境湿度变化对循环冷却塔耗水量的影响

环境湿度（%） 46 51 56 61 66 71 76

循环水耗水量（ t/h） 761 750 739 729 720 709 698

图2：环境湿度变化对循环冷却塔耗水量的影响

3.3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）

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。 3.3.1蒸发损失的计算：