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火力发电厂如何使用市政中水(回用水)
在众多的高耗水行业中,火力发电的耗水量名列前茅,世界各个国家都在加强研究,以最大程度的减少发电耗水量(吨/Kwh),根据相关数据,对于热电厂,每生产1000度电,需水200~500m3,而对于原子能电站,需要500-1000 m3。据估计,在保持现有工业发展速度的情况下,冷却水用量将占全球需水总量的30%左右,而在工业较发达的国家则可能达到60%。我国70%左右的电能是来自火力发电,同时,我国的水资源也存在不足现象,而且地区分布十分不均(大部分产煤地区,水资源都十分缺乏)。而且国家近些年一直在大力发展特高压输电,以期从产煤地区当地直接发电,通过特高压输送到用每个用电地区因此。因此,如何在缺水地区兴建大型发电厂,同时对于如何提高水资源的利用率变得十分重要。
对于火力发电厂,消耗最大的两部分水是冷却循环水的补充水,锅炉补充水。下面就这两部分分别加以阐述。
一、冷却循环水是火力发电厂里耗水量最大的一部分,占到全厂耗水量的60%以上。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 9.5℃
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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:
水量平衡的数学表达式为: M=E+W+B (公式1) MU:补充水量,t/h; E:蒸发损失量,t/h; W:风吹损失量,t/h; B: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×Q (公式2) k:与环境大气温度有关的系数,%; △ t:循环冷却水温升,℃ ; Q:循环水量,t/h。
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。
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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。
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℃,查得大气的干球温度为21℃。查得k=0.142%。E=k×△t×Q=0.142%×9.51×36000=486t/h 3.1.2风吹损失量的计算: W= Q×0.1% =36000×0.1%=36 t/h 3.1.3排污损失量的计算:
B= (E/K-1)-W =(486/2)-36=207 t/h 3.1.4耗水量情况:
M=E+W+B =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:
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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 耗水量(t/h)
575 626 678 729 781 832 883
3.2环境湿度变化对冷却塔耗水量也有一定的的影响:(取循环水进水温度20 ℃,机组出力300MW,浓缩倍率K=3.0)
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 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
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
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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:
当机组出力变化时,△t将会随之而改变。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,△t1=75%△t=0.75×9.51=7.13℃: E=k×△t×Q=0.142%×7.13×36000=364t/h 3.3.2风吹损失量的计算: W= Q×0.1% =36000×0.1%=36 t/h 3.3.3排污损失量的计算: B= (E/K-1)-W ==146t/h 3.3.4耗水量情况:
由公式2可得: M=E+B+D =364+36+146=546t/h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(机组出力变化对循环冷却塔耗水量的影响 机组负荷系数(%)
50 60 75 100 循环水耗水量( t/h)
365 438 546 729
3.4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%)
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