DE2123220A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes bzw. Kühlturmes - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes bzw. Kühl turms Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zurn Betrieb eines Rückkühlwerkes bzw. eines Kühlturrns und bezweckt eine Nebelbildung bei Zusammentreffen der Kühlturm-Fortluft und der Umgebungsluft zu vermeiden.
• Bei den bekannten Rückkühlwerken bzw. Kühltürrnei wird das in einer Wärrneaustauscheranlage erwärmte und wieder zu kühlende Wasser dem oberen Teil eines Schachtes zugeleitet und in dieselll über eine Wasserverteileinrichtung herabrieselnd in einem unteren Becken gesammelt, wobei Luft im Gegen- oder Kreuzstrom zu dem herabrieselnden Wasser durch den Schacht geführt wird. Bei Zusammentreffen der Kühlturm-Fortluft und der Umgebungsluft kommt es vielfach zu einer Nebelbildung, was zu einer Belästigung der Uinwelt, insbesondere durch Sichtbehinderung, Kondenswasser-Bildung und Beeinträchtigung der Sonrler.ernstrahlung auf angrenzende Wohngebiete, ganz oder teilweise führen kann.
• Während der warmen Jahreszeit ist im Bereich von Sückkühlanlagen in der Regel nur mit Hilfe von Mei3instrumenten eine Veränderung der Luftfeuchtigkeit und der Sormeneinstrahlung nachweisbar. Eine nennenswerte Belästigung der Ulngeßung tritt meist nicht ein, wenn man davon absieht, daß in einigen Fällen, insbesondere bei verschmutztem Kühlwasser und hohen Wassertemperaturen im engeren Kühlturmbereich mehr oder weniger unangenehme Gerüche bemerkt werden.
• Diese Situation wird wesentlich verschlechtert, wen infolge niedriger Außenlufttemperaturen und hoher Luft feuchtigkeiten beim Mischen der Kühlturin-Austrittsluft und der Umgebungsluft Nebelbildung auftritt. Die Gefahr der Nebelbildung besteht vorwiegend während der kälteren Jahreszeiten bei Außentemperaturen unter etwa 1)10 c und über etwa 55 relativer Luftfeuchtigkeit. Grundsätzlich ist die Nebelbildung außer vom Außenluftzustand vom Zustand der aus dem Kühlturm austretenden Luft abhängig.
• Man hat schon versucht, durch Vorwärmen der vom Kühlturi:.
• angesaugten Luft mittels Oberflächen-Wärrlneaustauscher oder durch das Zuführen von Fortluft aus Klimaanlagen zur Ansaugseite des Kühlturms die Nebelbildung zu verüindern.
• Solche Maßnahmen sind jedoch unzulänglich, wie aus dem i-x-Diagramm für feuchte Luft abgelesen werden kann. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, durch einen erhöhter Luftdurchsatz durch den Kühlturm die Nebelbildung in gewisse.
• Umfang zu vermindern. Dieser Effekt tritt in gertrlgem Maße bei Kühltürtnen mit einem niedrigen Abkühlungsgrad bei hohem Luftverhältnis, also bei relativ unwirtschaftlichen Kühl türmen ein.
• Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Konstruktion und der dem Kühlturm eigener Kermlinie, eine Maßnahme bzw. eine Anordnung zu bringen, bei der für die bei betrIeb des Kühlturir's möglichen Außenzustände eine Nebelbildung mit Sicherheit als ein enträgliches l.aB zurückgefüh: bzw..
• ganz verhindert wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kühlturm-Fortluft vor dem Ausblasen in die Umgebung vorgewärmte Luft beigemischt wird, und daß die Erwärmung der Bypass-Luftmenge in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur und der Außenluftfeuchtigkeit gesteuert wird.
• Bei dieser Maßnahme wird eine in Abhängigkeit vom Zustand der Kühlturrn-AustrittsluSt bei der während des Betriebes des Kühl turmes möglichen niedrigsten Außenlufttemperatur und möglichen maximalen Außenluftfeuchtigkeit bestimmte Luftmenge so erwärmt, daß nach Mischen dieser Luftmenge mit der Austrittsluft aus dem Kühlturm beim Austritt dieser M schluft in die Umgebungsluft keine Nebelbildung mehr stattrinden kann. Dies kann mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht werden. Die entsprechende Steuerung bereitet keine Schwierigkeit. Bei Beginn einer einsetzenden Nebelbildung wird die Warmluft in ausreichender Menge zugeführt. Sobald die Konditionen für die Nebelbildung nicht mehr vorhanden sind, wird das Zuführen der erwärmten Zusatzluft unterbunden. Vorteilhaft wird zum Erwärmen der Dypass-Luftmenge ein Teil des warmen Kühlwassers verwendet.
• Die Erwärmung der Bypass-Luftmenge kann außerhalb des Kühlturms, an oder auch in diesem erfolgen.
• VorrichttAnl,smäßig wird dem Kühlturm ein Bypass-Ventilator zugeord3leS, dessen Luftkanal zu der Mischkammer des Kühlturms oberhalb der Wasserverteileinrichtung geführt ist.
• Die Luft wird herbei durch einen Vorwärmer geführt, der von einem Außenluft-Thermostaten und -Hygros taten gesteuert werden karu Wenn es sich urn einen druckbelüfteten Kühlturrn handelt, befindet sieh der Vorwärmer in dem Kühlturm vorbei 1}ia£t oberhalb der Wasserverteileinrichtung. Mittels des nachgeschalteten Sekundärventilators wird mit der Kühlturmluft die durch den Wärmeaustauscher eintretende Außenluft gefördert.
• Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nachstehend erläutert.
• Fig. 1 zeigt ein Rückkühlwerk in Form eines Kühlturms mit einem Bypass-Ventilator zur Vermeidung von Nebelbildung beim Austreten der Kühlturm-Fortluft in die Umgebungsluft, im Schema.
• Fig. 2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform mit Sekundärventilator der Einrichtung zur Vermeidung von Nebelbildung bei einem Kühlturm, in schematischer Darstellung.
• Das Rüekkühlwerk 1 in Form eines Kühlturms weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Wasserverteileinrichtung 5 gegebenenfalls Füllkörper 4-zur Vergrößerung der Oberfläche des rieselnden Wassers, ein Tropfenabscheider 5 und ein Ventilator 6, der bei ausreichendem natürlichen Auftrieb entfallen kann, untergebracht sind. Durch Öffnungen 7 am unteren Ende des Gehäuses bzw. Schachtes 2 wird die Luft angesaugt, die im Gegenstrom zu dem herabrieselnden Wasser geführt wird. Das gekühlte Wasser wird in einem Becken 8 gesammelt. Uber die Saugleitung 9 wird das gekühlte Wasser durch eine Pumpe 10 angesaugt und über einen Wärmeaustauscher bzw. eine Gruppe davon gefördert. Das erwärmte Wasser strömt über die Druckleitung 12 im Normalbetriebsfall direkt der Wasserverteileinrichtung 5 zu, wobei ein Absperrventil 15 zwischengeschaltet sein kann. Im Kühlturm 2 wird mittels Stoff- und Wärmeübergang die aufgeilominene Wärme an die durch den Ventilator 6 angesaugte Luft abgegeben und diese erwärmte und befeuchtete Luft ins Freie ausgeblasen.
• Zum Verhindern von Nebelbildung beim Zusammentreffen der Kühlturm-Austrittsluft und der Usljgebungsluft wird vorgewärmte Luft der Kühlturm-Austrittsluft vor dem Ausblasen dieser in die Umgebung beigemischt. Hierzu ist ein sogenannter Bypass-Ventilator 14 vorgesehen, von dem ein Luftkanal 15 (Fig. 1) zu dem Kühlturmgehäuse 2 oberhalb der Wasserverteileinrichtung führt. An den Karial 15 ist eine Ringleitung 16 angeschlossen, von der Auslässe, vorteilhaft Düsen 17, die erwärmte Luft zu der Mischkammer 18 des Kühlturm Gehäuses 2 führen. Die Düsen 17 können am äußeren Rand und über der Nabe des Ventilators 6 ringsum verteilt angeordnet sein. Zum Erwärmen der Bypass-Luft dient ein Vorwärmer 19, der auf verschiedene Weise mit warmem Medium beschickt werden kann. Vorteilhaft wird ein Teil des warmen Kühlwassers verwendet. Hierzu ist die Druckleitung 12 mit einem Abzweig 20 versehen, der zu dem Vorwärmer 19 führt.
• Über die Leitung 21 wird das abgekühlte Medium über ein Ventil 22 der Zuführungsleitung 9 zu der Pumpe 10 zugeleitet.
• Die Steuerung des Ventilators 14 und des Ventils 22 erfolgt in Abhängigkeit von der Kondition der Umgebungsluft des Kühlturms. Hierzu dient beispielsweise ein Außenluft-Thermostat 2) und ein Hygrostat 24, von denen Steuerleitungen 25 und 26 zu dem Antriebsmotor 14a des Ventilators 14 und der Betätigungsvorrichtung 22a des Ventiles 22 führen.
• Statt eines Thermostaten und Hygrostaten kann man auch andere Meßeinrichtungen verwenden, z.B. die austretende Luft aus dem Kühlschacht auf optischem Wege messen, mittels Fotozellen, einer Lichtschranke o.dgl. Bei beginnender Nebelbildung spricht das optische Meßgerät in entsprechender Weise an.
• Der durch den Vorwärmer gehende Teilstrom des warmen Wassers ist im Verhältnis zur gesamten Wasserumwälzmenge klein. Je nach den tiefsten Außenluft-Zuständen, die für die Auslegung dieser Einrichtung zugrundegelegt werden sollen, wird sowohl der Teilstrom des warmen Wassers als auch die Bypass-Luftmenge bestimmt. Die Nebelbildung wird verhindert, wenn der in der Mischkammer 18 erzeugte Mischluftzustand so zum Außenluft-Zustand liegt, daß im i-X-Diagramm eine Verbindungsgerade zwischen Außenluft-Zustand und Misehluft-Zustand nicht das Nebelgebiet schneidet.
• Bei der Ausrührungsform der Fig. 2 sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern versehen.
• Der Ventilator 6 zur Zuführung der Zusatzluft ist bei der Anlage 27 an dem Kühlturmschacht 2 unterhalb der Wasserverteileinrichtung 5 angesetzt. Der V-ntilator 14' fungiert als sogenannter Sekundär-Ventilator, der nicht nur die angesaugte Bypass-Lurt, sondern auch die aus dem Rückkühlwerk austretende Luft weiterbefördert. Der Vorwärrner 19t ist zweckmäßig oberhalb der Wasserverteileinrichtung 5 angeordnet, so daß die Luftkanäle zur Zuführung der vorgewärmten Bypass-Luft zum Kühlturmaustritt entfallen. Die Vermischung der Bypass-Luft und der Kühlturm-Austrittsluft erfolgt in einer Mischkammer 28. Die Mischung wird beim Durchgang durch den Ventilator 6 verbessert. Mittels des Außenluft-Thermostaten 25 und des Hygrostaten 24 oder einer sonstigen Meßeinrichtung werden über die Steuerleitungen 25 und 26 der Ventilator 14' und das Ventil 22 geregelt. Vorteilhaft sind beim Vorwärmer 19! noch Außenluft-Zulässe 29, z.B. in Form von einstellbaren Jalousien, vorgesehen, deren Betätigung mittels der Steuerleitung 30 ebenfalls von der Umgebungsluft-Meßeinrichtung gesteuert werden kann. Zur wirtschaftlichen Betriebsweise kann eine kontinuierliche oder Stuferiregelung für die Ventilatoren in Abhängigkeit von der Belastung des Rückkühlwerks und/oder den Aussenzuständen der Umgebungsluft erfolgen.
• Zum Erwärmeii der Zusatzluft kann auch eine andere Wärmequelle als das zu kühlende warme Wasser, das von den Austauscheranlagen korn, eingesetzt werden. Man kann beispielsweise auch die FortluSt von Lüftungs-und Klimaanlagen benutzen, indem man entweder die Zusatzluft wärmt und /oder sie unmittelbar dem Kühlturm schacht zuführt.
• Statt der Anordnung des Wärmeaustauschers für die Zusatzluft außerhalb der Fortluft des druck- oder saugbelüfteten, im Gegen- oder Kreuzstrom arbeitenden Rückkühlwerks kann man auch so vorgehen, daß ein Wärmeaustauscher innerhalb des Rückkühlwerks vorgesehen wird.
• Dieser Wärmeaustauscher ist oberhalb der Wasserverteilung anzuordnen und für das Erwärmen der gesamten Kühlturm Fortluft auszulegen. Die Mischung mit der Außenluft erfolgt hierbei außerhalb des Kühlturmgehäuses. Zum Beheizen kann sowohl das im Kühlturm abzukühlende Wasser oder fremde Abwärme dienen.

Claims (10)

A n s p r U c h e

1. Verfahren zum Betrieb eines Rückktltilwerkes, bei dem das in einer Wärmeaustauscheranlage erwärmte, zu kühlende Wasser dem oberen Teil eines Schachtes zugeleitet und in diesem über eine Wasserverteileinrichtung herabrieselnd in einem unteren Becken gesammelt wird und Luft im Gegen- oder Kreuzstrom zu dem herabrieselnden Wasser durch den Schacht geführt wird (Kühlturm), zur Vermeidung von Nebelbildung bei Zusammentreffen der KUhlturm-Fortluft und der Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlturm-Fortluft vor dem Ausblasen in die Umgebung vorgewärmte Luft beigemischt wird, und daß die Erwärmung der Bypass-Luftmenge in Abhängigkeit von der Kondition der Umgebungsluft, z.B. der Außenlufttemperatur und der Außenluftfeuchtigkeit gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Luftmenge dem Kühlturm oberhalb der Wasserverteileinrichtung zugeführt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen der Bypass-Luftmenge ein Teil des warmen Kühlwassers verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Bypass-Luftmenge außerhalb des Kühlturms erfolgt.

5. Vorrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes, bei dem das in einer Wärmeaustauscheranlage erwärmte und zu kühlende Wasser dem oberen Teil eines Schachtes zugeleitet und in diesem über eine Wasserverteileinrichtung herabrieselnd in einem unteren Bedin gesammelt wird und Luft im Gegen-oder Kreuzstrom zu dem herabrieselnden Wasser durch den Schacht geführt wird (Kühlturm), zur Vermeidung von Nebelbildung bei Zusammentreffen der Kühlturm-Fortluft und der Umgebungsluft, insbesondere nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlturm (2) ein Bypass-Ventilator (14) zugeordnet ist, dessen Luftkanal 15) zu der Mischkammer (18) des Kühlturms (2) oberhalb der Wasserverteileinrichtung ()) geführt ist, und daß in dem Luftkanal (15) ein Vorwärmer (19) angeordnet ist, der von einem die Kondition der Umgebungsluft messenden Gerät steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer mit Zulässen (29) für die Außenluft versehen ist, deren Querschnitte von dem Umgebungsluft-Meßgerät steuerbar sind und sowohl die Kühlturmluft als auch die Bypassluftmenge von einem Sekundärventilator (14) gefördert wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6> dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (19,19') mit dem warmen Kühlwasser der Anlage beschickbar ist (20,21,22).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Zusatzluft-Ventilators (14,14') und des Ventils (22) für die Warmwasserregelung des Vorwärmers (19,19') sowie der Zulässe zu dem Vorwärmer und des Kühlturm-Ventilators in Abhängigkeit von einem Außenluft-Thermostaten und -Hygrostaten erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der erwärmten Zusatzluft ein optisches Meßgerät, z.B. Lichtschranke od.dgl., vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Wärmeaustauschers außerhalb des Rückkühlwerkes ein Wärmeaustauscher innerhalb des Kühl turms und oberhalb der Wasserverteileinrichtung derselben für die Erwärmung der gesamten Fortluft ausgelegt verwendet wird.