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Rückkühlturm Die Erfindung bezieht sich auf Rückkühltürme, wie sie
zur Rückkühlung einer Flüssigkeit mittels eines gasförmigen Mediums benutzt werden,
beispielsweise zur Rückkühlung des Kühlwassers einer Kraftanlage mittels Luft.
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Ein Nachteil der gebräuchlichen Rückkühltürme ist in dem hohen Energieaufwand
für die Umwälzung des rückzukühlenden Wassers zu erblicken. Das aus dem Maschinenhaus
ankommende, erwärmte Wasser muß auf die Höhe der Wasserverteilungsvorrichtung, die
sich oberhalb des Tropf- oder Rieseleinbaues befindet, gehoben werden. Nach Durchgang
durch diesen Einbau fällt es durch den Luftzuführungsraum, um sich am Boden des
Rückkühlturmes in einem Becken zu sammeln. Die Höhe dieses Luftzuführungsraumes
muß schon bei Türmen mittlerer Größe einige Meter betragen, damit der freie Querschnitt
für den Luftdurchtritt möglichst groß ist, zumal die Luftströmung durch das hindurchfallende
Wasser behindert wird. Somit besteht bei den üblichen Türmen eine erhebliche Höhendifferenz
zwischen dem Wasserspiegel des Sammel- und Ausgleichsbeckens und der Wasserverteilungsvorrichtung,
bis zu deren Höhe das Wasser vom Niveau des Ausgleichsbeckens gefördert werden muß.
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Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, den Leistungsbedarf für die
Wasserumwälzung dadurch zu verringern, daß man möglichst dicht unterhalb des Wärmeaustauschraumes,
beispielsweise unterhalb des Rieselplatteneinbaues, eine Auffangvorrichtung anbringt,
um das Ausgangsniveau, von dem das Wasser gehoben werden muß, höher zu legen und
dadurch die Förderhöhe etwa um die Höhe des Luftzuführungsraumes zu verringern.
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Nun ist aber beim Auftreten etwaiger Betriebsstörungen ein Ausgleichsbecken
erforderlich. Dieses müßte seitlich in gleicher Höhe mit den Auffangrinnen angeordnet
werden. Bei den Ausmaßen, die ein solches Becken zur überbrückung von Betriebsstörungen
haben muß, würde dieses eine sehr stabile und teure Konstruktion erforderlich machen,
ganz abgesehen von dem zusätzlichen Platzbedarf. Würde man das Ausgleichsbecken
auf tieferem Niveau, beispielsweise unterhalb des Rückkühlturmes und seiner Auffangvorrichtung,
anordnen, wo es zugleich das an den Auffangrinnen vorbeispritzende Wasser sammeIn
würde, so müßten besondere Pumpen vorgesehen werden, die entweder im Normalbetrieb
praktisch leer mitlaufen oder aber bei Störungen erst angefahren werden müssen.
Auf Grund dieser Schwierigkeiten ist der Vorschlag, das Wasser dicht unterhalb des
Wärmeaustauschraumes abzufangen, praktisch nicht verwirklicht worden, obwohl er
grundsätzlich sehr überzeugend und vorteilhaft erscheint.
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Durch die Erfindung sollen die. genannten Schwierigkeiten beseitigt
werden. Die Erfindung geht aus von einem Rückkühlturm mit mindestens einem durch
das Kühlwasser angetriebenen Ventilator, der Kühlluft durch den Wärmeaustaüschraum
saugt oder drückt, wobei die rückgekühlte Flüssigkeit dicht unterhalb des Einbaus
aufgefangen und durch einen Verbindungskanal in ein niedriger gelegenes Ausgleichsbecken
geleitet wird. Die Erfindung besteht darin, daß der Verbindungskanal eine oder mehrere
Flüssigkeitsturbinen enthält, mit. denen der oder die Ventilatoren gekuppelt sind.
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In an sich bekannter Weise kann hierbei die dicht unterhalb der Tropfenfallvorrichtung
oder des Rieseleinbaus angeordnete, zum Auffangen der rückgekühlten Flüssigkeit
dienende -Vorrichtung aus einem System von Sammelrinnen bestehen, während das Ausgleichsbecken
im Fundament des Kühlturms so angeordnet werden kann, daß sein Wasserspiegel etwa
in Höhe des Erdbodens liegt.
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Der Gedanke, die rückzukühlende Flüssigkeit zum Antrieb des Ventilators
zu benutzen, ist an sich ebenfalls nicht mehr neu. Bei den bekannten Vorrichtungen
dieser Art war ohne Frage aber nur der Wunsch leitend gewesen, für den Antrieb des
Ventilators einen möglichst einfachen Motor zu verwenden, nämlich einen Flüssigkeitsmotor.,
Eine Energieersparnis wurde hierbei weder. -erstret noch erzielt, denn die Flüssigkeit
mußte um den für den Antrieb des Motors, z. B. eines Pelton-Rades, erforderlichen
Betrag zusätzlich gefördert werden: Eine Ausnutzung der Energie des den Rieseleinbäu
verlassenden und
durch den Lufteintrittsraum frei hindurch fallenden
Wassers erfolgte hierbei nicht.
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Andererseits ist es auch schon lange bekannt gewesen, Arbeit, welche
zur Druckerzeugung für das Kühlwasser einer Wärmeaustauschvorrichtung aufgewandt
wird, dadurch wieder zurückzugewinnen, daß unten an den Druckraum eine Wasserturbine
angeschlossen wird, in der das verbrauchte Kühlwasser Arbeit leistet, so daß im
wesentlichen nur die Umwälzarbeit zu leisten übrig bleibt. Bei dieser bekannten
Vorrichtung gelangt das Kühlwasser in unmittelbare Berührung mit unter Druck stehenden
Gasen, um beispielsweise einen Kompressor an irgendeiner Druckstufe mit Einspritzkühlung
zu versehen. Es ist also als Gegenstand derErfindung nicht etwa der allgemeine Grundgedanke
anzusehen, aufgewandte Arbeit wieder zurückzugewinnen, sondern die Erfindung beschränkt
sich ausschließlich auf die erwähnte Art des Ventilatorantriebs für einen Rückkühlturm,
in dem die Gase nicht unter Druck stehen, unter Ausnutzung des Kühlwassergefälles,
wodurch die durch den Niveauunterschied notwendig gemachte Arbeit zur Förderung
des Kühlwassers zurückgewonnen wird.
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Bei dem Rückkühlturm gemäß der Erfindung ist dabei die Bemessung der
Höhe des Luftzutrittsraumes keinerlei Beschränkungen unterworfen.
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Vorteilhaft ist es, in weiterer Ausbildung der Erfindung an die Turbinen
außer dem Ventilator bzw. den Ventilatoren eine elektrische Maschine anzukuppeln,
die je nach dem Leistungsbedarf der Ventilatoren als elektrischer Motor oder elektrischer
Generator arbeitet. Überwiegt der Energieanfall der Turbine, so arbeitet die Maschine
als elektrischer Generator, der die erzeugte elektrische Energie in das Netz einspeist.
Ist hingegen der Energiebedarf des Ventilators bzw. der Ventilatoren größer als
die durch die Turbine nutzbar gemachte Energie, so arbeitet die elektrische Maschine
als Motor, der seine Antriebsenergie aus dem Netz entnimmt und dadurch den restlichen
Energiebedarf deckt.
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Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar ein Ventilator-Rückkühlturm in senkrechtem Schnitt.
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Dieser Rückkühlturm weist einen Rieselplatteneinbau 1 auf, oberhalb
dessen der Wasserverteiler 2 angeordnet ist. Dicht unterhalb des Rieselplatteneinbaues
1 befindet sich die Auffangvorrichtung 3, die aus einem System von Rinnen besteht.
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Das auf diesem hochgelegenen Niveau aufgefangene und gesammelte Wasser
wird durch einen senkrechten Kanal 4 einer Wasserturbine 5 zugeführt, die das Wasser
nach Ausnutzung seiner Energie in das Sammel- und Ausgleichsbecken 6 entläßt. Da
also die Energie des Wassers durch die Turbine nutzbar gemacht wird, kann die Höhendifferenz
zwischen der Auffangvorrichtung 3 und dem Wasserspiegel im Becken 6 so groß gewählt
werden, wie es für einen freien und ungehinderten Durchtritt der Kühlluft durch
den Luftzutrittsraum 7 nützlich erscheint. Man kann also den Rieselplatteneinbau
1 höher setzen als üblich, und zwar vorteilhafterweise so hoch, daß die Luft in
den Luftzutrittsraum 7 mit verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit eintritt, so
daß sie beim Durchtritt durch die Auffangvorrichtung 3 und gegebenenfalls durch
den die Rieselplatten enthaltenden Raum selbst beschleunigt wird. Hierbei üben die
Einbauten bei gleichmäßiger Verteilung der Zwischenräume auf die durchtretende Luft
eine Gitterwirkung aus und bewirken eine gleichmäßige Verteilung der Luft innerhalb
des Rieselplatteneinbaues 1.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die nutzbar gemachte
Energie des Wassers zum Antrieb eines Ventilators 8 benutzt, der mit der Wasserturbine
5 die Welle 9 gemeinsam hat. Diese Anordnung der Turbine und des Ventilators senkrecht
übereinander auf gleicher Welle ist besonders einfach und daher besonders vorteilhaft.
Es ist in der Regel auch ohne Schwierigkeiten möglich, die Drehzahl von Turbine
und Ventilator aneinander anzupassen, so daß ein besonderes Getriebe nicht erforderlich
ist.
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Die Verwendung der Wasserturbine 5 zum Antrieb eines Belüftungsventilators
bietet gegenüber den bekannten Ausführungsformen den weiteren Vorteil einer einfachen
Regelbarkeit. Es ist bekannt, daß die Regelung von Kühlturm Ventilatoren erhebliche
Aufwendungen erfordert. Die Drehzahl der Wasserturbine 5 hingegen kann auf einfache
Weise in weitesten Grenzen geregelt und den Belastungsverhältnissen angepaßt werden,
etwa in der schon erwähnten Weise mittels einer gleichfalls angekuppelten elektrischen
Maschine, die wahlweise als Motor oder Generator arbeiten kann, wobei diese als
Gleichstrommaschine oder bei Verwendung von Wechsel- oder Drehstrom vorteilhafterweise
polumschaltbar ausgeführt wird.
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Zweckmäßig kann es auch sein, außer der Turbine, die den Ventilator
antreibt, mindestens eine weitere Turbine für den Fall vorzusehen, daß bei Änderung
der Belastungsverhältnisse des Ventilators die Kühlwassermenge unverändert konstant
gehalten werden soll, weil das Gefälle für die Turbine festliegt. Infolgedessen
wird die zweite Turbine dazu benutzt, die über den Energiebedarf des Ventilators
überschießende Energie des in der Auffangvorrichtung 3 gesammelten Wassers nutzbar
zu machen und über einen elektrischen Generator abzugeben.
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Erwähnt sei noch, daß die Verwendung von Turbinen auch dann Vorteile
bietet, wenn die Rückkühlanlage in Zeltbauweise ausgeführt ist. Es kann in diesem
Falle jeder Zelle eine Turbine zugeordnet werden. Man kann aber selbstverständlich
auch das Wasser aus mehreren Zellen durch eine gemeinsame Turbine leiten.
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Bei größeren Kraftwerken liegen die Rückkühltürme, die beispielsweise
zur Rückkühlung des Wassers von Turbinen dienen, abseits der übrigen Anlageteile,
welche einer besonderen Überwachung bedürfen. Bei einer solchen räumlich unterteilten
Anlage hat man ein Interesse daran, die Anpassung des Rückkühlturmes an die Belastungsverhältnisse
von der Zentrale aus steuern zu können. Dies gilt insbesondere auch für den Ventilator.
Eine Möglichkeit einer solchen Steuerung von der Zentrale aus besteht darin, den
Ventilator durch die Wasserturbinen antreiben zu lassen, wie es die Zeichnung zeigt,
und die Drehzahl mittelbar dadurch zu regeln, daß die in der Zentrale angeordneten
Kühlwasserpumpen geregelt werden. So wird beispielsweise bei einem solchen Rückkühlturm
im Fall zurückgehender Leistung die Wassermenge vermindert, worauf in Abhängigkeit
von der verminderten Wassermenge, beispielsweise in Abhängigkeit von dem absinkenden
Wasserspiegel in der Zulaufleitung von den Sammelrinnen zur Wasserturbine, die Drehzahl
der Wasserturbine sinkt, so daß
durch die Drehzahlminderung des
mit der Turbine gekuppelten Ventilators auch dessen Leistungsbedarf sich vermindert.