不同溫度、負荷對機力塔蒸發量的影響研究

張超

（北京京能未來燃氣熱電有限公司，北京 102209）

不同溫度、負荷對機力塔蒸發量的影響研究

張超

（北京京能未來燃氣熱電有限公司，北京 102209）

通過計算北京京能未來燃氣熱電有限公司機力塔蒸發量可知，蒸發量在機力塔補水量中占有較大比例，蒸發量的變化趨勢直接影響機力塔補水量，對照分析不同溫度、不同負荷對機力塔蒸發量的影響，得出一些結論和建議。

蒸發量；發電水耗；電廠

我國是一個水資源十分貧乏的國家，在部分地區，水資源已成為制約經濟發展的主要因素之一，節約用水成為社會發展必須面對的問題。北京京能未來燃氣熱電有限公司利用1×255MW燃氣聯合循環機組、區域式能源機組，冬季為用戶提供熱源，夏季為用戶提供冷源。冬季供暖期，循環水用兩臺低速泵或者一臺低速泵和一臺變頻泵運行，汽輪機抽凝運行，循環水回水溫度較純凝低，機力塔循環水蒸發量相對較低，機組發電水耗低［1］。夏季供冷期，循環水用兩臺高速泵運行，汽機純凝運行，擴大省煤器水水換熱器投入運行相對降低了循環水回水溫度，循環水系統的用戶夏季包括了溴化鋰機組的冷卻水和開式水系統的冷卻水，溴化鋰冷卻水回水在39℃左右，開式水回水在36℃左右，兩個回水溫度都高于凝汽器回水溫度，所以增大了機力塔的蒸發量。這也正是北京京能未來燃氣熱電有限公司冬季發電水耗與夏季發電水耗偏差大的次要原因。

1 機力塔補水量的水平衡及計算公式

針對機力塔循環水的補水量，無論是冬季還是夏季，補水量與損失量構成了水平衡。機力塔循環水補水量由蒸發損失、風吹損失、排污損失和泄漏損失（泄露量很少，可忽略不計）組成［2］。機力塔循環水補水率數學表達式為：

其中，PU表示循環水補水量占循環水流量的多少；P1表示循環水蒸發量占循環水流量的多少；P2表示風吹損失量占循環水流量的多少；P3表示排污量占循環水流量的多少。

蒸發損失在補水量中占有相當大的比例，蒸發損失與大氣環境溫度、大氣濕度、當前汽機負荷存在較大關系。機力塔循環水蒸發量數學表達式為：

其中，E表示機力塔循環水蒸發量；K表示與大氣溫度有關的系數；Δt表示循環水溫升；Q表示循環水流量。

排污損失與鹽平衡相關，北京京能未來燃氣熱電有限公司循環水濃縮倍率控制在3.0～3.5，主要受制于循環水氯離子含量和補給水中的氯離子含量，也包含硬鈣等其他鹽類的影響。

風吹損失與機力塔風機的通風量有關，大小取自循環水量的0.2%～0.3%。

2 廠日報表參數和DCS數據統計對比

在不同環境溫度和不同機組負荷下，機力塔冷卻水的蒸發量存在較大區別。現在從北京京能未來燃氣熱電有限公司小指標和DCS中取一些參考數據，做出列表和趨勢圖，以更直觀地得出環境溫度對機力塔冷卻水蒸發量的影響。

圖1 70%負荷、不同溫度下對應蒸發量

根據北京京能未來燃氣熱電有限公司冬季供暖和夏季供冷的特殊情況，具體對冬季和夏季的主要溫度浮動點進行分析（燃機進氣系統畫面溫度傳感器上測量為干球溫度，可直接計算）。供暖季一般為一臺低速和一臺變頻循環水泵運行，循環水總量為：

供冷季一般為兩臺高速泵運行，循環水量為：

北京京能未來燃氣熱電有限公司小指標的機力塔補水量可對比參照，根據循環水流量可按照式（5）計算：

其中，Qm表示蒸發損失水量（m3/h）；Δt表示冷卻塔進出水的溫度差（℃）；Q表示循環水量（m3/h）；K表示系數（1/℃）。

首先，從同一負荷點、不同溫度（小指標中日報表的數據，溫度為當天平均值，環境溫度區域包含冬季和夏季，對比不同運行方式下的蒸發量）的循環水蒸發量做表（見表1）。

表1 70%負荷、不同溫度下對應蒸發量

根據表1繪制圖1，從表1和圖1可得出：隨著環境溫度的上升，機力塔循環水蒸發量呈上升趨勢，循環水供、回水溫升在9℃左右，3月18日，供、回水溫升上升，機組供熱量大幅度減少，溫度與日蒸發量對照后，估算出日蒸發量為80～90t。

其次，在同一溫度（以冬季供暖環境溫度9℃作為參照點）、不同負荷（取自小指標機組負荷率）時，所對應的機力塔循環水蒸發量如表2所示。

表2 在環境溫度9℃、不同負荷下對應蒸發量

根據表2繪制圖2，從表2和圖2可得出：機組負荷率上升，機力塔循環水蒸發量呈上升趨勢，如3月5日67%負荷率，供、回水溫升低于3月16日61%負荷率下的供、回水溫升，受供熱量調整的影響，負荷率每變化1%，日蒸發量變化30～50t。

圖2 在環境溫度9℃、不同負荷下對應蒸發量

再次，在同一溫度（以夏季供冷環境溫度20℃作為參照點）、不同負荷時，所對應的機力塔循環水蒸發量見表3。

表3 在環境溫度20℃、不同負荷下對應蒸發量

圖3 在環境溫度20℃、不同負荷下對應蒸發量

根據表3繪制圖表3，從表3和圖3可得出：機組負荷率上升，機力塔循環水蒸發量呈上升趨勢，5月8日67%負荷率和5月12日81%負荷率，冷網溫度較高，溴化鋰機組剛啟動，驅動熱源的使用，機組做功量相應較少，凝汽器供、回水溫升較前下降，5月8日與5月12日的供、回水溫升變化不大。負荷率每變化1%，日蒸發量變化為50～60t。

3 總結及建議

①從數據和趨勢圖可以看出，在夏季，北京京能未來燃氣熱電有限公司部分循環水用作溴化鋰的冷卻水（回水39℃左右），必然造成冷卻塔回水溫度上升，增加蒸發量，發電水耗與其他同類型的電廠對比可能會稍有增加。在冬季，機組抽凝運行，汽輪機發電蒸汽量減少，對循環水供、回水溫升有一定影響，但環境溫度低，蒸發系數下降，蒸發量降低。同類型電廠對比，我廠供熱量小，發電水耗與其他同類型電廠對比同樣會增加。

②機力塔循環水鹽平衡是節水的一個控制手段，北京京能未來燃氣熱電有限公司濃縮倍率控制在3.0～3.5，補給水的水質監測與環境溫度、當前負荷的對照對比，及時對機力塔排污量進行控制十分重要。依照北京京能未來燃氣熱電有限公司《機力塔中水排污規定》操作，對排污量進行記錄對比，可逐漸修訂達到節水的目的。

③北京京能未來燃氣熱電有限公司機力塔有除水器，但由于冬季內部結冰造成除水器損壞變形，論文中描述有除水器的排污率占總循環水量的0.2%～0.3%，而沒有除水器的排污率占總循環水量的1%。北京京能未來燃氣熱電有限公司總循環水量冬季10 875t/h，每天將多排1 827t；夏季16 962t/h，每天將多排出2 850t。損壞只是多排一定比例的中水，但修復除水器可以更好地節水降耗。

④機力塔葉片位置的調整也增大了機力塔的蒸發量，風吹損失率相應提高，水耗增加。

⑤保證化學對濃縮倍率人為測量參數的準確率，防止機力塔循環水的排污誤排放。

⑥加強循環水的水質監測，防止循環水管道過度結垢，造成機組循環水供回水端差減小，循環水流量降低，影響機組處理。

［1］ 翟培強.火電廠循環冷卻塔耗水量影響因素分析［J］.電站輔機，2005（4）：27-30.

［2］ 劉希波.火電廠水務管理［M］.北京：中國電力出版社，1998.

The Effects of Different Temperatures and Loads Impact on Evaporation Capacity of Lita Machine

Zhang Chao
（Beijing Jingneng Future Gas Power Company Limited，Beijing 102209）

Through the calculation of the future of Beijing Jingneng Future Gas Power Company Limited Lita machine evaporation,evaporation in a large proportion of machine Lita water amount,the change trend of evaporation directly affect the machine Lita water quantity,the control effect of different temperature and load on the machine Lita evaporation,some conclusions and suggestions.

evaporation capacity；the water consumption of power generation；power plant

TM621

A

1003-5168（2017）11-0098-03

2017-10-09

張超（1986-），男，本科，研究方向：熱能與動力工程。