一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法

1.本发明涉及通风空调系统技术领域，具体涉及一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法。


背景技术：

2.柴油发电机组是以柴油为燃料，将柴油的化学能转化为电能的一种发电设备，一般用于市电中断或特殊时机时的不间断供电；由于柴油燃烧会产生大量的高温废气，其排气温度一般达几百摄氏度、并伴随肉眼可见的不完全燃烧颗粒物；
3.柴油发电机组排烟消烟降温措施很多，总的来说可分为烟气除尘和烟气降温两方面，烟气除尘常采用湿法除尘和干式除尘两大类：湿法除尘采用液态吸附剂对烟气颗粒进行吸附式净化；干式除尘采用过滤、静电集尘等技术，净化去除烟气中不完全燃烧颗粒物；烟气降温常采用间壁换热、蒸发冷却和混风冷却三类：间壁换热将高温烟气与冷源流体导入换热器，在换热器内部冷、热流体通道隔板两侧实现烟气换热降温；蒸发冷却将蒸发液与高温烟气直接接触，利用蒸发液蒸发相变吸热实现烟气降温；混风冷却通过引入低温环境冷空气与高温烟气混合，以降低烟气温度；在对地下工程柴油发电机组排烟进行冷却降温的过程中，由于水具有较大的比热容和造价低的特点，因此用水对柴油发电机组尾气进行消尘降温是一种常见的对柴油发电机组排烟冷却降温的常用手段；
4.而目前的地下工程柴油发电机组使用水作为冷源进行消烟降温系统设计时，均无严格的对系统进行设计的用水量计算方法，且现有柴油发电机组消烟降温系统耗水量常根据对烟气处理的过程逐步计算降温耗水量，导致计算过程繁杂，部分计算过程还存在试算求解，因此无法有效和准确的计算出柴油发电机组尾气消烟降温耗水量，导致无法实现水的有效供应，以使得供应水与烟气量匹配；
5.因此，亟需设计一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现供应水与烟气量的自适应匹配，提高供应水的利用率和对烟气量的降温除尘效果。


技术实现要素：

6.针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，本方法通过从湿空气热量变化的状态属性出发，只计算被降温烟气的温度、含水率初始状态变化，以及用于降温的冷却水的初始状态变化，以参与传热传质的关系物的初始状态参数和质流量来确定降温除尘用冷却水耗水量，能够有效简化尾气消烟降温耗水量的计算过程，提高运算效率，具有计算过程简单、计算量小且计算结果鲁棒性好的特点。
7.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
8.一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，包括
9.步骤1：计算地下工程发电机组在工作过程中的机组排烟成分及其质量流量；
10.步骤2：根据能量守恒定律，计算和分析机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量
情况；
11.步骤3：计算求解机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量。
12.优选的，步骤1所述的地下工程发电机组在工作过程中的机组排烟成分含量的计算过程包括
13.步骤1.1.在柴油发电机组燃烧时，忽略空气中的co2、h2o以及其它气体，认为燃烧用空气成分为n2和o2，由此可得出燃烧空气中的n2质量为：
[0014][0015]
步骤1.2.根据干空气的热物理性质表格1可查得机组排烟质量流量m
总
，排烟成份为n2、co2与h2o蒸气，排烟中的n2来源于空气，则排烟中co2与h2o蒸气的总质流量为：
[0016][0017]
步骤1.3.根据柴油发电机组所使用柴油型号，可得柴油中的碳氢摩尔体积比为z，完全燃烧的产物为co2与h2o，由于燃烧生成产物的h和c元素完全来源于柴油，即排烟中co2与h2o的质量比为：
[0018][0019]
步骤1.4.根据柴油发电机组的型号确定柴油发电机组燃烧排烟中co2与h2o蒸气的总质流量为m
z0
，则排烟中的h2o蒸气的质流量co2蒸气的质流量为：
[0020][0021][0022]
步骤1.5.根据型柴油发电机组的机组参数，可得柴油发电机组总排烟质流量为m
y0
，则对应排烟的质量含水率d
y0
为：
[0023][0024]
优选的，步骤2所述的对机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量的分析过程包括
[0025]
步骤2.1.将温度处于100℃以下的烟气视为湿空气，设在已知降温后烟气温度t
y1
的前提下，烟气中水蒸气的含湿量为：
[0026][0027]
其中，代表排烟中水蒸气的质量，m
gy1
代表排烟中除去水蒸气的干空气质量；
[0028]
步骤2.2.经冷水喷淋降温前后烟气中的n2和co2质量保持不变，降温后烟气的干空气质量为：
[0029][0030]
步骤2.3.则经降温后的烟气达到饱和，其中水蒸气的质量流量为：
[0031]
[0032]
步骤2.4.对烟气进行降温时，设使用的降温系统的喷淋冷水量为m
w0
，根据水及水蒸气总质量守恒，满足：
[0033][0034]
其中，m
w1
为降温系统喷淋降温后的排水量；
[0035]
步骤2.5.根据以上平衡关系式，在降温系统喷淋过程中，系统有无排水产生可根据下面关系式判断：
[0036]
a)
[0037]
经喷淋后烟气未达到饱和，喷淋水全部气化，系统无排水产生；
[0038]
b)
[0039]
喷淋后烟气饱和，系统还有排水产生；
[0040]
对应该情况下，若继续满足：
[0041]
①
[0042]
则喷淋后烟气饱和，烟气含水量减少，部分烟气中水蒸气凝结随喷淋水形成排水；
[0043]
②
[0044]
则喷淋后烟气饱和，烟气含水量增加，部分喷淋水进入烟气。
[0045]
优选的，步骤3所述的机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量的计算过程包括
[0046]
步骤3.1.计算进出系统的烟气热量变化；
[0047]
步骤3.2.计算进出系统的水热量变化；
[0048]
步骤3.3.根据能量守恒，进出系统的烟气热量变化＝进出系统的水热量变化，计算柴油发电机组尾气消烟降温耗水量。
[0049]
优选的，步骤3.1所述的进出系统的烟气热量变化的计算过程包括
[0050]
(1)根据质量守恒定律得进出系统的烟气热量变化＝烟气中干空气热量变化+含水热量变化；
[0051]
(2)计算喷淋降温前后烟气中干空气热量变化为：
[0052]
q1＝(c
pg0-c
pg1
)m
gy1
[0053]
其中，在上式中，c
pg0
代表降温前高温烟气中干空气定压比热容，kj/(kg.℃)；c
pg1
代表降温后低温烟气中干空气定压比热容，kj/(kg.℃)；
[0054]
(4)计算喷淋降温前后烟气中含水蒸气的热量变化
[0055]
b)若喷淋后烟气中的含水量减少，则有：
[0056]
喷淋前后烟气中水蒸气热量变化＝降温烟气中水蒸气的显热变化+烟气凝结析出水热量变化，即喷淋前后烟气中水蒸气热量变化q2为：
[0057][0058]
上式中，c
pq0
代表降温前高温烟气中水蒸气定压比热容，kj/(kg.℃)；c
pq1
代表降温后低温烟气中水蒸气定压比热容，kj/(kg.℃)；2500代表烟气中析出单位质量凝结水时释放的气化潜热，kj/kg；
[0059]
b)若喷淋后烟气中的含水量增加，则有：
[0060]
喷淋前后烟气中水蒸气热量变化＝烟气中原水蒸气显热变化+烟气中增加的水蒸气热量变化。
[0061]
优选的，步骤3.2所述的进出系统的水热量变化的计算过程包括
[0062]
(1)根据质量守恒定律得系统进出水热量变化＝进入系统冷却水热量-排出水热量；
[0063]
(2)若喷淋水量大于排水量，则有：
[0064]
进出系统水热量变化＝喷淋水吸热量+气化水蒸发吸热量+水蒸气的显热变化，则可得进出系统水热量变化q3为
[0065]
q3＝c
pwmw1
(t
w0-t
w1
)+2500(m
w1-m
w0
)+c
pq
(m
w1-m
w0
)(t
w0-t
w1
)
[0066]
在上式中，c
pw
代表水的定压比热容，4.2
×
103kj/(kg.℃)；c
pq
代表降温后低温水蒸气的定压比热容，kj/(kg.℃)；2500代表水蒸发为水蒸气所吸收的气化潜热，kj/kg；
[0067]
(3)若喷淋水量小于排水量，则有：
[0068]
进出系统水热量变化＝喷淋水吸热+凝结水放热，则可得进出系统水热量变化q4为
[0069]
q4＝c
pwmw0
(t
w1-t
w0
)+2500(m
w1-m
w0
)。
[0070]
本发明的有益效果是：本发明公开了一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：
[0071]
本发明设计了一种柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，通过从湿空气热量变化的状态属性出发，只计算被降温烟气的温度、含水率初始状态变化，以及用于降温的冷却水的初始状态变化，以参与传热传质的关系物的初始状态参数和质流量来确定降温除尘用冷却水耗水量，能够有效简化尾气消烟降温耗水量的计算过程，提高运算效率，具有计算过程简单、计算量小且计算结果鲁棒性好的优点。
附图说明
[0072]
图1为本发明用水对柴油发电机组排放烟气喷淋降温示意图。
具体实施方式
[0073]
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
[0074]
实施例1：为计算柴油发电机组尾气在消烟降温过程中的耗水量，本实施例以nta855-g2型柴油发电机组为例进行计算，nta855-g2型柴油发电机组的机组参数如表1所示：
[0075]
表1：nta855-g2型柴油发电机组参数
[0076][0077]
nta855-g2型柴油发电机组，厂家给出参数：排烟流量986l/s，排烟温度：485℃；燃烧空气量：375l/s(标态：1350m3/h，空气标态密度1.12kg/m3，合1512kg/h)，燃烧柴油量：68l/h(57.8kg/h，0#柴油密度0.85kg/l)；耗水量的计算过程基于以下前提条件：
[0078]
1)柴油发电机组单位时间吸入空气量与柴油消耗量等于机组排烟量；
[0079]
2)o#柴油中的碳氢摩尔体积比为0.46，完全燃烧为co2与h2o蒸气；
[0080]
3)机组排烟认为完全燃烧，排烟成份为n2、co2与h2o蒸气；
[0081]
4)柴油燃烧发电过程不产生任何副产物(如no
x
、co等)；
[0082]
5)消烟降温系统中用于降温的冷源水以喷淋方式与烟气接触、气化充分，消烟降温系统与外环境无传热；
[0083]
6)经喷淋后，系统若有余水，余水迅速排出，排水温度等于喷淋后烟气温度；
[0084]
7)用水喷淋降温后的烟气处于饱和状态，无过饱和状态存在。
[0085]
参照附图1所示，所述柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法的具体计算过程包括步骤
[0086]
step1.设地下工程发电机组在工作过程中的各参数为：
[0087]
(1)机组排放烟气参数：烟气初始质流量为m
y0
(kg/s)、温度为t
y0
(℃)、含水率为d
y0
(％)，焓为h
y0
(kj/kg.dry)；
[0088]
(2)供应水喷淋后烟气参数：降温烟气质流量为m
y1
(kg/s)，温度为t
y1
(℃)，含湿量为d
y1
(g/kg.dry)，焓为h
y1
(kj/kg.dry)；
[0089]
(3)供应冷却水的喷淋质流量为m
w0
(kg/s)，温度为t
w0
(℃)；
[0090]
step2.计算地下工程发电机组在工作过程中的机组排烟成分
[0091]
step201.柴油发电机组在燃烧时，忽略正常空气中少含量的co2、h2o以及其它气体，认为燃烧用空气成分体积百分比为n2(79％)和o2(21％)，由此可得出燃烧空气中的n2质量为：
[0092][0093]
step202.由于参与燃烧的空气中n2在燃烧前后质量保持不变，根据表2的机组排烟质量流量为m
总
＝1566.4kg/h，排烟成份为n2、co2与h2o蒸气，排烟中的n2来源于空气，则排烟中co2与h2o蒸气的总质流量为：
[0094][0095]
step203.根据柴油发电机组所使用柴油型号为0#柴油，可得柴油中的碳氢摩尔体积比为z＝0.46，完全燃烧的产物为co2与h2o，由于燃烧生成产物的h和c元素完全来源于柴油，因此，排烟中co2与h2o的质量比为：
[0096][0097]
step204.设发电机组为nta855-g2型柴油发电机组，由于nta855-g2型柴油发电机组燃烧排烟中co2与h2o蒸气的总质流量为m
z0
＝102.06kg/h，则排烟中的h2o蒸气的质流量co2蒸气的质流量分别为：
[0098][0099][0100]
step205.根据nta855-g2型柴油发电机组的机组参数，可得柴油发电机组总排烟质流量为m
y0
＝1566.4kg/h，对应排烟的质量含水率d
y0
为：
[0101][0102]
通过上述步骤step201-step205的计算过程，可得到(不参与计算)、和d
y0
；
[0103]
step3.根据能量守恒定律，对机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量进行分析和计算
[0104]
step301.由于机组排烟的成份为n2、co2与h2o，可将温度处于100℃以下的烟气视为湿空气，相应的给定要求降温温度下的湿空气中水蒸气的饱和含湿量可由wexler-hyland公式以及湿空气含湿量的表达式进行计算；
[0105]
因此，在已知降温后烟气温度t
y1
的前提下，则烟气中水蒸气的含湿量可表示为：
[0106][0107]
经喷淋直接接触式降温，降温后烟气中水蒸气质量根据含湿量定义：
[0108][0109]
其中，在式(8)中，代表排烟中水蒸气的质量(已在式(4)中求出)，m
gy1
代表排烟中除去水蒸气的干空气质量；
[0110]
step302.由于降温后的排烟成份仍然为n2、co2与h2o，经冷水喷淋降温前后烟气中的n2和co2质量保持不变，因此，降温后烟气的干空气质量为：
[0111][0112]
step303.则经降温后的烟气达到饱和，其中烟气中的水蒸气的质量流量为：
[0113][0114]
step304.因此，对烟气进行降温时，设使用的降温系统的喷淋冷水量为m
w0
，对于降温段内进、出口烟气和喷淋水、排水组成的孤立系统，根据水及水蒸气总质量守恒，应满足：
[0115][0116]
其中，在式(11)中，m
w1
为降温系统喷淋降温后的排水量；
[0117]
根据以上平衡关系式，喷淋过程中，系统有无排水产生可根据下面关系式判断：
[0118]
a)
[0119]
则表示降温后烟气处于饱和状态的蒸气质量大于喷淋水质量与降温前烟气中含水质量之和，因此，经喷淋后烟气未达到饱和，喷淋水全部气化，系统无排水产生；
[0120]
b)
[0121]
喷淋后烟气饱和，系统还有排水产生；
[0122]
对应该情况下，若继续满足：
[0123]
①
[0124]
则喷淋后烟气饱和，烟气含水量减少，部分烟气中水蒸气凝结随喷淋水形成排水；
[0125]
②
[0126]
则喷淋后烟气饱和，烟气含水量增加，部分喷淋水进入烟气；
[0127]
step4.计算机组排放烟气在降温除尘过程中的耗水量
[0128]
由step3的分析可知，根据能量守恒，进出系统的烟气热量变化等于进出系统的水热量变化，可得：
[0129]
step401.计算进出系统的烟气热量变化：
[0130]
(1)进出系统的烟气热量变化＝烟气中干空气热量变化+含水热量变化；
[0131]
(2)计算喷淋降温前后烟气中干空气热量变化为：
[0132]
q1＝(c
pg0-c
pg1
)m
gy1
ꢀꢀꢀ
(16)
[0133]
其中，在式(16)中，c
pg0
代表降温前高温烟气中干空气定压比热容，kj/(kg.℃)；c
pg1
代表降温后低温烟气中干空气定压比热容，kj/(kg.℃)；对应干空气的定压比热容，按干空气的热物理性质表2中数值进行插值法选值；
[0134]
表2：干空气的热物理性质(p＝101325pa)
[0135]
t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]-501.013401.0051601.017-401.013501.0051801.022-301.013601.0052001.026-201.009701.0092501.038-101.009801.0093001.04701.005901.0093501.059101.0051001.0094001.068201.0051201.0095001.093301.0051401.0136001.114
[0136]
(3)喷淋降温前后烟气中含水蒸气的热量变化：
[0137]
a)若喷淋后烟气中的含水量减少，则有：
[0138]
喷淋前后烟气中水蒸气热量变化＝降温烟气中水蒸气的显热变化+烟气凝结析出水热量变化；
[0139]
其中，经喷淋后，从烟气中凝结析出水热量变化包括析出水从高温到指定烟气控制温度，以及凝结过程散失气化潜热两部分，即喷淋前后烟气中水蒸气热量变化q2为：
[0140][0141]
其中，在式(17)中，c
pq0
代表降温前高温烟气中水蒸气定压比热容，kj/(kg.℃)；c
pq1
代表降温后低温烟气中水蒸气定压比热容，kj/(kg.℃)；2500代表烟气中析出单位质量凝结水时释放的气化潜热，kj/kg；对应水蒸气的定压比热容，按干饱和水蒸气的热物理性质表3中数值进行插值法选值；
[0142]
表3：干饱和水蒸气的热物理性质(p＝101325pa)
[0143]
[0144][0145]
其中，当水蒸气温度超过370℃时，水蒸气定压比热容按370℃值选取；
[0146]
b)若喷淋后烟气中的含水量增加，则有：
[0147]
喷淋前后烟气中水蒸气热量变化＝烟气中原水蒸气显热变化+烟气中增加的水蒸气热量变化；
[0148]
step402.计算进出系统的水热量变化
[0149]
(1)喷淋降温前后系统进出水的热量变化为：系统进出水热量变化＝进入系统冷却水热量-排出水热量；
[0150]
(2)若喷淋水量大于排水量，则有：
[0151]
进出系统水热量变化＝喷淋水吸热量+气化水蒸发吸热量+水蒸气的显热变化，则可得进出系统水热量变化q3为：
[0152]
q3＝c
pwmw1
(t
w0-t
w1
)+2500(m
w1-m
w0
)+c
pq
(m
w1-m
w0
)(t
w0-t
w1
)
ꢀꢀꢀ
(18)
[0153]
其中，在式(18)中，c
pw
代表水的定压比热容，4.2
×
103kj/(kg.℃)；c
pq
代表降温后低温水蒸气的定压比热容，kj/(kg.℃)，查表3可得；2500代表水蒸发为水蒸气所吸收的气化潜热，kj/kg；
[0154]
(3)若喷淋水量小于排水量，则有：
[0155]
进出系统水热量变化＝喷淋水吸热+凝结水放热，则可得进出系统水热量变化q4：
[0156]
q4＝c
pwmw0
(t
w1-t
w0
)+2500(m
w1-m
w0
)
ꢀꢀꢀ
(19)
[0157]
step403.已知柴油发电机组型号，可获得上述柴油燃烧发电需求空气量、排烟质流量和烟气温度，进而可获得排烟中干空气质量(n2和co2)；当指定降温烟气目标温度t
y1
后，即可根据能量守恒定律求解获得降温后烟气处于饱和状态下的水蒸气含量，进而获得柴油发电机组尾气消烟降温耗水量。
[0158]
利用本实施例所述柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法，在明确机组型号后，可由机组参数获知机组排烟温度、排烟质流量、燃烧空气量和柴油标号后，可完成对于某一型号的柴油发电机组消烟降温系统设计过程的耗水量的核算，且通过计算耗水量与柴油发电机组尾气量及温度之间的关系，可在柴油机组的设计过程中快速计算出相应信号柴油机组的耗水量，同时可以有效提高供应水的利用率和有效控制柴油发电机组的尾气温度。
[0159]
实施例2：为进一步验证如实施例1所述柴油发电机组尾气消烟降温耗水量的计算方法的有效性，以nta855-g2型柴油发电机组为实施例，进行尾气消烟降温耗水量的计算：
[0160]
步骤一：计算待降温烟气总质量流量
[0161]
机组排烟总质量流量＝燃烧柴油消耗量+燃烧空气量
[0162]my0
＝(1512+57.8)kg/h＝1569.8kg/h
[0163]
步骤二：计算待降温烟气中水蒸气含量(假设柴油中的c和h全部燃烧为co2和h2o)：
[0164]
根据柴油燃烧化学反应方程式：
[0165][0166]
在知道柴油中h元素总质量的情况下，可获得柴油燃烧后水蒸气的生成质量，即为排烟中水蒸气的含量；
[0167]
由于nta855-g2型柴油发电机组使用0#柴油，根据国家标准关于0#柴油的理论分析试验结果可知，0#柴油中h元素的质量占比为12.56％，又柴油机组单位时间的燃油消耗量为57.8kg/h，故燃烧产生排烟中的水蒸气质量为：
[0168][0169]
可算得到水蒸气在烟气中所占的质量比例为：65.34/1569.8＝4.16％；
[0170]
步骤三：将降温后烟气近似认为是湿空气，假设降温后的烟气目标温度，计算降温后烟气中的水蒸气含量；假设将烟气温度喷水冷却到55℃；
[0171]
降温后烟气中干空气的质量流量(m
y1,g
)＝降温前烟气中的干空气质量流量＝降温前烟气总质量流量—降温前烟气中的含水蒸气质量
[0172]my1，g
＝1569.8-65.34＝1504.46kg/h
[0173]
烟气降温到55℃时，喷水降温后烟气处于饱和状态，对应饱和状态下的湿空气中水蒸气分压按wexler-hyland公式计算：
[0174]
t
y1
＝55+273.15＝328.15k
[0175][0176]
c1＝-5800.2206，c2＝1.3914993，c3＝-0.04860239，c4＝0.41764768
×
10-4
，c5＝-0.14452093
×
10-7
，c6＝6.5459673；
[0177]
将降温后的烟气视为湿空气后，得到降温后烟气的含湿量为：
[0178][0179]
根据湿空气含湿量的定义：
[0180][0181]
可求解获得，降温后烟气处于55℃饱和状态时的水蒸气含量为：
[0182]
步骤四：判断降温前后烟气中水蒸气质量是减少还是增加，并计算烟气中水蒸气的增加或减少质量：
[0183]
降温前烟气中含水蒸气质量为：
[0184][0185]
降温后烟气中含水蒸气质量为：
[0186][0187]
则将烟气喷水降温到55℃时，烟气中的水蒸气质量增加109.57kg/h；
[0188]
步骤五：给定喷淋水温度t
w0
＝10℃，计算烟气降温前后的热量变化
[0189]
进出系统的烟气热量变化＝烟气中干空气热量变化+烟气中所含水蒸气热量的变化
[0190]
(1)计算降温前后烟气中所含干空气的热量变化：
[0191]
喷淋降温前后烟气中干空气热量变化为：
[0192]
q1＝c
p，gm1my1，g
δt1+c
p，gm2my1，g
δt2+
…
+c
p，gmnmy1，g
δtn[0193]
式中：c
pgm
—定压比热容随烟气温度变化时，每个降温段内烟气中干空气计算用平均定压比热容，单位为kj/(kg.℃)；δtn—每个降温段烟气的降温温差，单位为℃；
[0194]
对应干空气的计算平均定压比热容，按干空气的热物理性质表4中数值进行插值法选值：
[0195]
表4：干空气的热物理性质(p＝101325pa)
[0196]
t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]-501.013401.0051601.017-401.013501.0051801.022-301.013601.0052001.026-201.009701.0092501.038-101.009801.0093001.04701.005901.0093501.059101.0051001.0094001.068201.0051201.0095001.093301.0051401.0136001.114
[0197]
烟气温度为380℃，降温至55℃，对应的380℃干空气的定压比热按插值计算为：
[0198][0199]
380℃-350℃的干空气降温平均定压比热为：
[0200][0201]
降温温差为δt1＝30℃
[0202]
烟气由350℃-300℃的干空气降温平均定压比热为：
[0203]cpgm2
＝1.053kj/(kg.℃)
[0204]
降温温差为δt2＝50℃
[0205]
烟气由300℃-250℃的干空气降温平均定压比热为：
[0206]cpgm3
＝1.043kj/(kg.℃)
[0207]
降温温差为δt3＝50℃
[0208]
烟气由250℃-200℃的干空气降温平均定压比热为：
[0209]cpgm4
＝1.032kj/(kg.℃)
[0210]
降温温差为δt4＝50℃
[0211]
烟气由200℃-180℃的干空气降温平均定压比热为：
[0212]cpgm5
＝1.024kj/(kg.℃)
[0213]
降温温差为δt5＝20℃
[0214]
烟气由180℃-160℃的干空气降温平均定压比热为：
[0215]cpgm6
＝1.0195kj/(kg.℃)
[0216]
降温温差为δt6＝20℃
[0217]
烟气由160℃-140℃的干空气降温平均定压比热为：
[0218]cpgm7
＝1.015kj/(kg.℃)
[0219]
降温温差为δt7＝20℃
[0220]
烟气由140℃-120℃的干空气降温平均定压比热为：
[0221]cpgm8
＝1.011kj/(kg.℃)
[0222]
降温温差为δt8＝20℃
[0223]
烟气由120℃-70℃的干空气降温平均定压比热为：
[0224]cpgm9
＝1.009kj/(kg.℃)
[0225]
降温温差为δt9＝50℃
[0226]
烟气由70℃-60℃的干空气降温平均定压比热为：
[0227]cpgm10
＝1.007kj/(kg.℃)
[0228]
降温温差为δt
10
＝10℃
[0229]
烟气由60℃-55℃的干空气降温平均定压比热为：
[0230]cpgm11
＝1.005kj/(kg.℃)
[0231]
降温温差为δt
11
＝5℃
[0232]
由以上可得，烟气中的干空气由380℃降温到55℃，热量减少为：
[0233]
q1＝c
p，gm1my1，g
δt1+c
p，gm2my1，g
δt2+
…
+c
p，gmnny1，g
δtn[0234]
＝504236kj/h
[0235]
(2)计算烟气中水蒸气的热量变化：
[0236]
烟气中的水蒸气质量增加，但烟气温度降低：
[0237]
降温前后烟气中水蒸气热量变化＝烟气中原水蒸气显热变化+烟气中增加的水蒸气热量变化
[0238]
1)烟气中原有的65.34kg/h水蒸气由380℃降温到55℃，热量减少为：
[0239][0240]
式中：c
pwm
—定压比热容随烟气温度变化时，每个降温段内烟气中水蒸气计算用平均定压比热容，kj/(kg.℃)；δtn—每个降温段烟气的降温温差，℃；
[0241]
对应水蒸气计算用平均定压比热容，按水蒸气的热物理性质表中数值进行插值法
选值。
[0242]
表5：干饱和水蒸气的热物理性质(p＝101325pa)
[0243]
t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]t(℃)c
p
/[kj/(kg.℃)]01.85431302.17632604.0470101.85941402.24082704.3735201.86611502.31452804.7675301.87441602.39742905.2528401.88531702.49113005.8632501.89871802.59583106.6503601.91551902.71263207.7217701.93642002.842833010.3613801.96152102.987734012.2108901.99212203.149735017.15041002.02812303.331036025.11621102.07042403.536637076.91571202.11982503.772337476.9157
[0244]
其中，当水蒸气温度超过370℃时，水蒸气定压比热容按370℃值选取；
[0245]
假设烟气温度为380℃，降温至55℃，对应的380℃水蒸气的定压比热按370℃值选取；
[0246]
380℃-370℃的原烟气中的水蒸气降温平均定压比热为：
[0247]cpgm1
＝76.9157kj/(kg.℃)
[0248]
降温温差为δt1＝10℃
[0249]
同理，烟气由370℃-360℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0250]cpgm2
＝51.02kj/(kg.℃)
[0251]
降温温差为δt2＝10℃
[0252]
烟气由360℃-350℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0253]cpgm3
＝21.13kj/(kg℃)
[0254]
降温温差为δt3＝10℃
[0255]
烟气由350℃-340℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0256]cpgm4
＝14.68kj/(kg.℃)
[0257]
降温温差为δt4＝10℃
[0258]
烟气由340℃-330℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0259]cpgm5
＝11.29kj/(kg.℃)
[0260]
降温温差为δt5＝10℃
[0261]
烟气由330℃-320℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0262]cpgm5
＝9.04kj/(kg.℃)
[0263]
降温温差为δt6＝10℃
[0264]
烟气由320℃-310℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0265]cpgm7
＝7.19kj/(kg.℃)
[0266]
降温温差为δt7＝10℃
[0267]
烟气由310℃-300℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0268]cpgm8
＝6.26kj/(kg.℃)
[0269]
降温温差为δt8＝10℃
[0270]
烟气由300℃-290℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0271]cpgm9
＝5.56kj/(kg.℃)
[0272]
降温温差为δt9＝10℃
[0273]
烟气由290℃-280℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0274]cpgm10
＝5.01kj/(kg.℃)
[0275]
降温温差为δt
10
＝10℃
[0276]
烟气由280℃-270℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0277]cpgm11
＝4.57kj/(kg.℃)
[0278]
降温温差为δt
11
＝10℃
[0279]
烟气由270℃-260℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0280]cpgm12
＝4.21kj/(kg.℃)
[0281]
降温温差为δt
12
＝10℃
[0282]
烟气由260℃-250℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0283]cpgm13
＝3.91kj/(kg.℃)
[0284]
降温温差为δt
13
＝10℃
[0285]
烟气由250℃-240℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0286]cpgm14
＝3.65kj/(kg.℃)
[0287]
降温温差为δt
14
＝10℃
[0288]
烟气由240℃-230℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0289]cpgm15
＝3.43kj/(kg.℃)
[0290]
降温温差为δt
15
＝10℃
[0291]
烟气由230℃-220℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0292]cpgm16
＝3.24kj/(kg.℃)
[0293]
降温温差为δt
16
＝10℃
[0294]
烟气由220℃-210℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0295]cpgm17
＝3.07kj/(kg.℃)
[0296]
降温温差为δt
17
＝10℃
[0297]
烟气由210℃-200℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0298]cpgm18
＝2.92kj/(kg.℃)
[0299]
降温温差为δt
18
＝10℃
[0300]
烟气由200℃-190℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0301]cpgm19
＝2.78kj/(kg.℃)
[0302]
降温温差为δt
19
＝10℃
[0303]
烟气由190℃-180℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0304]cpgm20
＝2.65kj/(kg.℃)
[0305]
降温温差为δt
20
＝10℃
[0306]
烟气由180℃-170℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0307]cpgm21
＝2.54kj/(kg.℃)
[0308]
降温温差为δt
21
＝10℃
[0309]
烟气由170℃-160℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0310]cpgm22
＝2.44kj/(kg.℃)
[0311]
降温温差为δt
22
＝10℃
[0312]
烟气由160℃-150℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0313]cpgm23
＝2.36kj/(kg.℃)
[0314]
降温温差为δt
23
＝10℃
[0315]
烟气由150℃-140℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0316]cpgm24
＝2.28kj/(kg.℃)
[0317]
降温温差为δt
24
＝10℃
[0318]
烟气由140℃-130℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0319]cpgm25
＝2.2kj/(kg.℃)
[0320]
降温温差为δt
25
＝10℃
[0321]
烟气由130℃-120℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0322]cpgm26
＝2.15kj/(kg.℃)
[0323]
降温温差为δt
26
＝10℃
[0324]
烟气由120℃-110℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0325]cpgm27
＝2.10kj/(kg.℃)
[0326]
降温温差为δt
27
＝10℃
[0327]
烟气由110℃-100℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0328]cpgm28
＝2.05kj/(kg.℃)
[0329]
降温温差为δt
28
＝10℃
[0330]
烟气由100℃-90℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0331]cpgm29
＝2.01kj/(kg.℃)
[0332]
降温温差为δt
29
＝10℃
[0333]
烟气由90℃-80℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0334]cpgm30
＝1.98kj/(kg.℃)
[0335]
降温温差为δt
30
＝10℃
[0336]
烟气由80℃-70℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0337]cpgm31
＝1.95kj/(kg.℃)
[0338]
降温温差为δt
31
＝10℃
[0339]
烟气由70℃-60℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0340]cpgm32
＝1.93kj/(kg.℃)
[0341]
降温温差为δt
32
＝10℃
[0342]
烟气由60℃-50℃的水蒸气降温平均定压比热为：
[0343]cpgm33
＝1.9kj/(kg.℃)
[0344]
降温温差为δt
33
＝10℃
[0345]
烟气中原含水蒸气热量减少为：
[0346][0347]
2)烟气中补充水蒸气109.57kg/h，该部分水蒸气是由喷淋水蒸发后升温而来，因此，该部分水蒸气吸收的热量为：
[0348]
a.109.57kg/h的水变为水蒸气吸收的汽化潜热为：
[0349]
109.57kg/h
×
2500kj/kg＝273925kj/h
[0350]
b.109.57kg/h的水蒸气由10℃变化为与降温烟气同温度(55℃)吸收的显热为：
[0351]
1.87kj/(kg.℃)
×
109.57kg/h
×
(55-10)℃＝9220.32kj/h
[0352]
则109.57kg/h水蒸发最终变为55℃的水蒸气吸收的热量为：
[0353][0354]
步骤六：计算烟气降温过程中，用于烟气显热降温的需求用水量。喷淋水质量流量＝蒸发进入烟气中的水(109.57kg/h)+排出的水(m
w1
)因为控制烟气冷却至55℃，认为排水温度与降温后烟气温度同温，即t
w1
＝55℃，该部分水由14℃吸热变为55℃，吸收的热量为q2，则有：
[0355]
q1+q
h2o，1
＝q
h2o，2
+q2[0356]
即：
[0357]
q2＝c
p，wmw1
(55-14)＝504236+159138.8-282327.518
[0358]
＝380229.48kj/h
[0359]
在水显热变化阶段，取定压比热c
p，w
＝4.2kj/(kg.℃)：
[0360]
则：
[0361][0362]
步骤七：计算烟气降温过程的总喷水需求量
[0363]mw0
＝m
w1
+109.57＝2322.39kg/h
[0364]
即：使该机组的烟气由380℃降温到55℃，烟气达到饱和，且烟气中的水蒸气增加109.57kg/h，总共需求的喷水流量为2322.39kg/h。
[0365]
实施例3：与上述实施例不同的是，对nta855-g2型柴油发电机组采用消烟降温系统进行降温，冷却水温14℃，将烟气温度由380℃降温到55℃，计算得理论耗水量为2.3224t/h；其具体过程如实施例2所述；
[0366]
将上述过程计算后，实验测得的烟气温度为380℃降温到55℃，排水温度为53℃，机组耗水量为2.38t/h，与理论计算误差2.5％。
[0367]
实施例4：与上述实施例不同的是，对kt38-g型柴油发电机组采用消烟降温系统进行降温，冷却水温14.2℃，将烟气温度由432℃降温到58℃，计算得理论耗水量为7.224t/h；其具体过程如实施例2所述；
[0368]
将上述过程计算后，实验测得测得排水温度为58℃时，机组耗水量为6.72t/h，与理论计算误差7.5％。
[0369]
实施例5：与上述实施例不同的是，对nta855-g型柴油发电机组采用消烟降温系统进行降温，冷却水温8℃，将烟气温度由220.1℃降温到48.1℃，计算得理论耗水量为2.013t/h，其具体过程如实施例2所述；
[0370]
将上述过程计算后，实验测得测得排水温度为46℃时，机组耗水量为2.088t/h，与理论计算误差3.73％。
[0371]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。