CH538102A - Luftbetriebene Untertagekühleinrichtung mit natürlichem Auftrieb - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft eine luftbetriebene Untertagekühleinrichtung mit natürlichem Auftrieb.



   Wie bekannt, wird bei der Ausführung moderner technologischer Aufgaben, insbesondere bei der Erzeugung von elektrischer Energie mittels atomkraft- oder feuerungsbetriebener Kraftwerke eine hohe Menge an Wärme frei, die in die Umgebung abgeführt werden muss.



   Diese Wärmemenge wird in der Regel durch Erwärmung von stehendem oder fliessendem Gewässer abgeführt, obwohl wegen beschleunigter Erschöpfung der diesbezüglichen Möglichkeiten jüngstens immer mehr eine Rückkühlung des Wassers mittels geeigneter Einrichtungen bevorzugt wird. Die Wasserrückkühlanlagen geben die abzuführende Wassermenge an die Umgebungsluft ab. Zwei Arten von   Wasserrückkühl-    anlagen sind die sogenannten Nasskühler und Oberflächenkühler. Eine dritte Gruppe bilden die direkten Kühler, welche ohne Wasservermittlung arbeiten, wobei die am technologischen Vorgang teilnehmenden Arbeitsmittel unmittelbar durch Luft gekühlt werden.



   Bei Nasskühlanlagen wird im Kraftwerk oder in den technologischen Einrichtungen erwärmtes Kühlwasser unmittelbar mit atmosphärischer Luft in Berührung gebracht, wodurch ein Teil des Kühlwassers verdampft und dadurch abgekühlt wird. Dabei wird die aufgenommene Wärmemenge durch das Wasser zum Teil durch Konvektion und zum überwiegenden Teil durch Verdampfung an die Umgebungsluft abgegeben. Das abgekühlte Wasser kann dann von neuem verwendet werden.



   Bei den Oberflächenkühlern gelangt das erwärmte Kühlwasser in keine unmittelbare Berührung mit der Luft. Anstatt dessen fliesst es über einen Kühler oder Wärmetauscher, dessen Oberfläche zur Wärmeübergabe an die Umgebungsluft dient, wobei das Kühlwasser abgekühlt wird und von neuem verwendet werden kann.



   Bei direkter Kühlung wird das abzukühlende Arbeitsmittel, z. B. bei Kraftwerken meistens Wasserdampf, ebenfalls einem Kühler oder Wärmetauscher zugeführt, dessen Oberfläche durch die Umgebungsluft beaufschlagt wird.



   Bei jeder der oben beschriebenen Kühlungsarten ist die Umwälzung von beträchtlichen Luftmengen unvermeidlich.



  Diese Umwälzung wird in zweierlei Weise entweder durch mittels elektrischer Motoren betriebene Ventilatoren oder durch Türme bzw. durch Essen oder Schlote bewirkt, welche die natürliche Auftriebskraft der warmen Luft ausnützen.



   Bei grossen zeitgemässen Industrieanlagen, insbesondere bei Atom- und Wärmekraftwerken gewinnen Türme mit natürlichem Auftrieb immer mehr an Bedeutung, weil die ausserordentlich grossen Luftmengen wirtschaftlich nur auf diese Weise umgewälzt werden können. Wie bekannt, sind jüngstens Nasskühltürme von einer Höhe von 100 bis 150 m und von einem Durchmesser von 100 bis 120 m gebaut worden.



  Auch   Troclierlkühltürme    nach System Heller, die mit Kondensation mittels Luft   ( Luftkondensation )    in Oberflächenkühlern oder -wärmetauschern arbeiten, sind mit ähnlichen bemessungen gebaut worden.



   Es kommt sehr oft vor, dass derartige technologische Anlagen oder ihre Kühleinrichtungen von verschiedenen Erwägungen ausgehend, z. B. wegen Landschaftsschutz oder   Kriegsschädenvorbeugung,    untertags angebracht werden sollen.



   Die Erfindung bezweckt eine vorteilhafte Ausbildung von mtertags angeordneten luftbetriebenen Kühleinrichtungen nit natürlichem Auftrieb, wobei ihre Aufgabe in der wirtschaftlichen Umwälzung von grossen Luftmengen besteht.



   Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass in einem unterirdischen Kanal zwischen zwei Ausmündungen in die Umgebung ein Kühler angeordnet ist, wobei ein Teil des Kanals stromabwärts vom Kühler als ein aufwärtsgerichteter Abführungsschacht ausgebildet ist.



   Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.



   Fig. 1 ist dabei ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.



   Fig. 2 bis 5 zeigen ähnliche Darstellungen von anderen Ausführungsbeispielen.



   In der Zeichnung weisen gleiche Bezugszeichen auf ähnliche Einzelheiten hin.



   Ein Zuführungskanal 1 in Form eines aufrechten Schachtes mit einer Lufteintrittsöffnung 2 geht in einen als liegender Verbindungskanal 3 ausgebildeten Kanalabschnitt über, an dessen Ende ein Kühler oder Wärmetauscher 4 angebracht ist. Der Kühler 4 kann ein Oberflächenkühler oder -wärmetauscher sein, der von Wasser oder einem anderen Strömungsmittel durchflossen wird. Es wäre aber auch möglich, einen Nasskühler zu verwenden.



   An den Kühler 4 schliesst sich ein Abführungsschacht 5 an, dessen Höhe bzw. Tiefe dem Zugbedürfnis des Kühlers 4 entspricht. Der Abführungsschacht 5 mündet über eine Luftaustrittsöffnung 6 in die Umgebung. Wie ersichtlich, liegt der Kühler 4 zur Gänze innerhalb des Abführungsschachtes 5. Es wäre aber auch möglich, den Kühler 4 zum Teil ausserhalb des Abführungsschachtes 5 zu unterbringen.



   Das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kühleinrichtung arbeitet wie folgt:
Die zur Kühlung erforderliche Luft tritt über die Öffnung 2 in Richtung der Pfeile ein und gelangt in den Zuführungskanal 1. Sie wird durch den Verbindungskanal 3 hindurch dem Kühler 4 zugeführt, wo sie die abzuführende Wärme durch Erwärmung übernimmt und von wo sie selbst erwärmt in den Abführungsschacht 5 entweicht. Da dieser Schacht 5 dem Zugbedarf des Kühlers 4 entsprechend tief ausgebildet ist, entsteht in ihm ein Auftrieb, durch den die im Kühler 4 erwärmte Luft aus dem Schacht 5 über die Luftaustrittsöffnung 6 in Richtung der Pfeile in die Umgebung getrieben wird.



  Auf diese Weise entsteht eine kontinuierliche Strömung der Kühlluft, ohne dass hierzu besondere energieverbrauchende Anordnungen erforderlich wären.



   Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom vorherigen insofern, dass der Zuführungskanal 1 mit dem waagerechten Verbindungskanal 3 zusammenfällt, d. h.



  die frische Luft über einen waagerechten Gang 1, 3 zuströmt. Diese Art der Anordnung kann vorteilhaft auf gebirgigem Gelände zur Anwendung gelangen, wo über die Luft eintrittsöffnung 2 am   Bergfuss    eine ziemlich kalte Luft zuströmen wird, während die erwärmte Luft über die Luftaustrittsöffnung 6 an einem höher liegenden Abschnitt des Bergprofils entweicht.



   Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem die zur Verfügung stehende Bauhöhe zur Ausbildung des Abführungsschachtes 5 zu gering ist, um die nötige Auftriebskraft zu gewährleisten. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, kann in diesem Fall in vorteilhafter Weise eine zusätzliche Esse 15 verwendet werden, durch die der Abführungsschacht 5 entsprechend verlängert wird.

 

   Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemässen Kühleinrichtung bei Anwendung von Nasskühlung. Eine Warmwasserleitung 7 führt zu einer Berieselungsanlage 9, die der Benetzungsfläche eines Nasskühlers 10 zugeordnet ist. Unterhalb des Nasskühlers 10 ist ein Kühlmittelsammelbecken 11 angeordnet, aus welchem eine Kaltwasserleitung 8 mit einer Förderpumpe 12 ausgeht.



   Das warme Wasser fliesst über die Warmwasserleitung 7 zu und wird durch die Berieselungsanlage 9 mit dem Nass  kühler 10 in Berührung gebracht, wobei das herabrieselnde Wasser abgekühlt wird. Das abgekühlte kalte Wasser sammelt sich im   Kühimittelsammelbecken    11 an, von wo es mittels der Förderpumpe 12 in die Kaltwasserleitung 8 befördert wird.



   Fig. 5 stellt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher die der Kühleinrichtung zugeordnete technologische Einrichtung, z. B. ein Kraftwerk 13 selbst untertags angeordnet ist. Im vorliegenden Fall liegt das Kraftwerk 13 im aus dem Zuführungskanal 1 und dem Verbindungskanal 3 gebildeten Gang 1, 3, wobei Geländeverhältnisse wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 vorausgesetzt sind. Der Schornstein 14 des Kraftwerkes 13 reicht durch den Kühler 4 hindurch bis in den Abführungsschacht 5. Es wäre aber auch möglich, den Schornstein 14 in nicht dargestellter Weise unter Umgehung des Kühlers 4 oberhalb desselben in den Abführungsschacht 5 einmünden zu lassen.

 

   Die Zuführung, Abkühlung und Abführung der Luft erfolgt wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2. Die Verbrennungs- bzw. Abfallprodukte wie radioaktive Gase oder dergleichen des Kraftwerkes 13 werden über den Schornstein 14 unmittelbar dem Abführungsschacht 5 zugeführt, von wo sie in die Umgebung entweichen. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Luftbetriebene Untertagekühleinrichtung mit natürlichem Auftrieb, insbesondere für Atom- und Wärmekraftwerke, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unterirdischen Kanal zwischen zwei Ausmündungen (2, 6) in die Umgebung ein Kühler (4) angeordnet ist, wobei ein Teil des Kanals stromabwärts vom Kühler (4) als ein aufwärtsgerichteter Abführungsschacht (5) ausgebildet ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Untertagekühleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal stromaufwärts vom Kühler (4) aus zwei Kanalabschnitten besteht, wobei der eine Kanalabschnitt einen liegenden Verbindungskanal (3) und der andere Kanalabschnitt einen aufwärtsgerichteten Zuführungsschacht (1) bildet, der in die Umgebung ausmündet (Fig. 1).

   2. Untertagekühleinrichtung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Abführungsschacht (5) eine Esse (15) angeschlossen ist (Fig. 3).

   3. Untertagekühleinrichtung nach Patentanspruch oder den Unteransprüchen 1 und 2 mit einem Oberflächenkühler, dessen Oberfläche der strömenden atmosphärischen Luft im Kanal ausgesetzt ist, um das im Oberflächenkühler strömende Kühlmittel abzukühlen, dadurch gekennzeichnet, dass die beaufschlagene Fläche des Oberflächenkühlers (4) mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgerichteten Abführungsschachtes (5) angeordnet ist.

   4. Untertagekühleinrichtung nach Patentanspruch oder den Unteransprüchen 1 und 2 mit Nasskühlung, bei welcher der Benetzungsfläche eines Nasskühlers (10) eine Berieselungsanlage (9) und ein Kühlmittelsammelbecken (11) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungsfläche des Nasskühlers mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgerichteten Abführungsschachtes (5) angeordnet ist.

   5. Untertagekühleinrichtung nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche 2 bis 4 mit einer zugeordneten wärmeabgebenden Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (13) im Kanal stromaufwärts vom Kühler (4) angeordnet ist (Fig. 5).

   6. Untertagekühleinrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (13) einen Schlot (14) für Abfallprodukte, wie Verbrennungsgase oder radioaktive Gase, aufweist, der mindestens zum Teil innerhalb des aufwärtsgerichteten Abführungsschachtes (5) angeordnet ist.