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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Rückkühlwerkes zur Verminderung
von Nebelbildung u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Betrieb eines Rückkühlwerkes zur-Verminderung von Nebel- bzw. Schwadenbildung
in der Umgebung desselben bei Zusammentreffen der Fortluft des Rückkühlwerkes und
der Umgebungsluft.
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Rückkühlwerke bekannter Art sind in der Weise ausgebildet, daß 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 Wegen oder Kreuzstrom zu dem
herabrieselnden Wasser durch den Schacht (Kühlturm) geführt wird. Bei Zusammentreffen
der Kühlturm-Fortluft und der Umgebungsluft kommt es vielfach zu einer Nebel- oder
Schwadenbildung, was zu einer Belästigung der Umwelt, insbesondere durcn Sichtbehinderung,
Kondenswasser-Bildung und Beeinträchtigung der Sonneneinstrahlung auf angrenzende
Wohngebiete, ganz oder teilweise führen kann. Die Gefahr einer Nebelbildung besteht
vorwiegend wallrend der kälteren Jahreszeiten bei Außentemperaturen unter etwa 13°C
und über etwa 55C relativer Luftfeuchtigkeit. Die Nebelbildung ist außer vom Außenluftzustand
von dem Zustand der aus dem Kühlturm austretenden Luft abhängig.
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Nan hat schon versucht, durch Vorwrne der vom Kühlturm angesaugten
Luft mittels Oberflchen-nn;leaustauscher oder durch das Zuführen von Fortluft aus
Klimaanlagen die Nebelbildung zu vermindern. Solche Maßnahmen sind jedoch im allgemeinen
unzulänglich. Es besteht weiterhin die Höglichkeit, durch einen erhöhten Luftdurchsatz
durch den Kühlturm die Nebelbildung in gewissem Umfang zu vermindern. in gewisser
Effekt tritt bei Kühltürmen mit einem niedrigen Abkühlungsgrad bei hohem Luftverhältnis
ein. Dies führt aber zu relativ unwirtschaftlichen Kühltürmen. Die maßnahme für
die Luftaufbereitung und -führung können aufwendig werden.
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Außerdem ist mitunter eine Vergrößerung der Kühlturm-Bauhöhe nicht
zu umgehen. Die Schwierigkeit mit der Luftführung und der Bauhöhe können auch dazu
führen, daß das an sich sehr wirksame Verfahren, die Nebelbildung durch Kischen
der Fortluft des Kühlturmes mit einer erwärmten Zusatzluftmenge in einer Mischkammer
vor dem Austritt in die Umgebungsluft vermeiden, nicht angewendet werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Konstruktion und
der den kühlturm eigenen Kennlinie und ohne platzbeanspruchende und die Bauhöhe
nennenswert vergrößernde Luftführungen, eine FIaßnahme bzw. eine Anordnung zu bringen,
bei der für die bei Betrieb des Kühlturmes möglichen Außenzustände eine Nebel- bzw.
Schwadenbildung mit Sicherheit auf ein erträgliches Jaß zurückgeführt bzw. ganz
verhindert wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß bei Verwendung eines
Sammelbeckens mit Überlauf zu einem vom Wärmeaustauscher gespeisten Warmwasserbecken
ein erhöhter Durchsatz durch das Pückkühlwerk durch Vergrößerung der umzuwälzenden
Wassermenge derart vorgenommen wird, daß die Kühlwasser-Hintrittstemperatur in den
Kbtlturm niedriger al die Temperatur des aus den Wärmeaustauschern austretenqer
Kühlwassers ist, und da? ei unverriegeltem Betrieb der
Pumpe zu
der Wärmeaustauscheranlage und der Pumpe zu der Kühlturm-Zuspeiseeinrichtung die
Temperatur des Wassers der Zuspeiseeinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur
und Feuchtigkeit der Außenluft durch einen im Zwischenbecken angeordneten Thermostaten
regelbar ist.
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Bei einer solchen IIaßnahme wird die Fortluft aus dem Kühlturm nur
so weit erwärmt und befeuchtet, daß beim Eintritt der Fortluft in einen, während
der üblichen Betriebszeit der Anlage erfahrungsgemäß möglichen Außenluftzustand
eine Nebel-bzw. Schwadenbildung nicht stattfindet oder vermindert wird.
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Der Fortluftzustand aus dem Kühlturm stellt sich entsprechend der
Temperatur des zufließenden Kühlwassers ein. Er liegt, da der Kühlturm mit vollem
Luftdurchsatz betrieben wird, in einem Bereich, der es erlaubt, den Kühlturm bei
niedrigen Außentemperaturen und hohen relativen Buftfeuchtigkeiten zu betreiben,
ohne daß die Nebelbildung in dem Umfange einsetzt, wie es der Fall wäre, wenn das
aus dem Wärmeaustauscher austretende warme Kühlwasser direkt dem Kühlturm zugeführt
wird. Es wird hierbei der für den Kühlturm zur Verfügung stehende Luftdurchsatz,
der für einen Vollast-Betriebszustand bei hoher Feuchtkugeltemperatur ausgelegt
ist, auch bei niedriger Feuchtkugeltemperatur voll ausgenutzt. Hierbei ist es gegebenenfalls
nicht ausgeschlossen, daß eine zu tiefe Wassertemperatur erzeugt wird, was sich
durch eine weitere Maßnahme leicht beheben läßt. Der Fortluft-Austrittszustand aus
dem Kühlturm kann jedoch in einem Bereich gehalten werden, der beim Austritt in
die Umgebungsluft keine Nebelbildung auftreten läßt. Die erfindungsgemäße tlaßnahme
ist insbesondere günstig in den Fällen, in denen der Betrieb eines Kühlturmes nur
an wenigen Stunden während der Übergangs-Jahreszeit zu erwarten ist, d.h. im Teillastbetrieb.
Die erfindungsgemäße Maßnahme, den ange-
strebten Zweck mittels
einer Beeinflussung der Wassertemperatur zu erreichen, ist einfach durchzuführen.
Eine Aufbereitung der Luft und eine besondere Luftführung sind entbehrlich.
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Bei Unterschreiten einer vorbestimmten Eintrittstemperatur des Kühlwassers
für die Wärmeaustauscheranlage geht man zweckmäßig so vor, daß ein Teil der aus
den WErmeaustauschern abgeführten warmen Wassermenge der Zulaufkühlwassermenge für
die Wärmeaustauscheranlage zugeführt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das warme Kühlwasser der
Wärmeaustauscheranlage einem Zwischenbecken zugeführt, zu dem ein ttberlauf von
dem Sammelbecken des Kühlturmes vorgesehen ist. Das Zwischenbecken ist hierbei über
eine Pumpe mit der Zuspeiseeinrichtung für den Kühlturm verbunden. In den Zeiten,
in denen eine Nebelbildung aufgrund der Außenluftkondition nicht zu erwarten ist,
erfolgt vor teilhaft eine Verriegelung der Betriebe der Pumpe zu der Wärmeaustauscheranlage
mit der Pumpe zu der Kühlturm-Zuspeiseeinrichtung. Die Temperatur des Waseere wird
durch Steuern eines polumschaltbaren Ventilators mittels eines im Zwischenbecken
angeordneten Thermostaten geregelt.
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Bei unverriegeltem Betrieb der genannten Pumpen wird die Temperatur
des Wassers, das zur Verteileinrichtung im Kühlturm gepumpt wird, in Abhängigkeit
von der Temperatur und von der Feuchtigkeit der Außenluft durch einen im Zwischenbecken
angeordneten weiteren Thermostaten geregelt. Mittels einer Bypass-Leitung kann das
aus der Wärmeaustauscheranlage kommende warme Wasser zum Teil dem Zulaufwasser zu
den Wärmeaustauschern zugeführt werden, wobei ein Regelorgan angeordnet ist, das
von einem Temperaturfühler in der Vorlaufleitung zur Pumpe gesteuert werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Vermindern der
Nebelbildung mittels eines erhöhten Wasserdurchsatzes durch das Rückkühlwerk, im
Schema.
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Fig. 2.zeigteine weitere Ausführungsform zum Vermindern der-Nebel-
bzw. Schwadenbildung bei:Rückkühlwerken durch Verwendung von kaltem Zusatzwasser,
in schematischer Darstellung.
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Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist einen Kühlturm 2 auf, bei
dem die Luft im Kreuzstrom durch den Kühlturm geführt wird. Oberhalb des Kühlturmes
2 befindet sich eine Wasserverteileinrichtung 3. Unterhalb des Kühlturma 2 ist ein
Sammelbecken 4 vorgesehen, dem ein weiteres Becken 5 zugeordnet ist in das das Wasser
des Sammelbeckens 4 bei Erreichen einer bestimmten Höhe überlaufen kann. Von dem
Sammelbecken 4 führt eine Leitung 6 über eine Pumpe 7 zu der Wärmeaustauscheranlage
8, die in entsprechender Weise zu kühlen ist. Eine weitere Leitung 9 bringt das
warme Wasser zu dem Zwischenbecken 5. Von dem Becken 5 führt eine Leitung 10 über
eine Pumpe 11 und eine Leitung 12 zu der Wasserverteileinrichtung 3 oberhalb des
Kühlturms 2. Hierbei ist noch ein Ventilator zur Bewegung der Fortluft 14 eingeschaltet.
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Eine Bypass-Leitung 15 führt von der das warme Wasser fuhrenden Bettung
9 zu der von dem Sammelbecken 4 verlaufenden Abführungsleitung 6. Hierbei ist ein
Regelorgan 16, z.B. ein Regelventil oder eine Regelklappe, vorgesehen, das von einem
Temperaturfühler 17 mittels der Steuerleitung 18 gesteuert wird.
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Ein Thermostat 19 steht über die Steuerleitung 20 mit dem
Ventilator
13 in Verbindung. Die beiden Pumpen 7 und 11 können durch die Steuerleitung 21 und
22 in einem gemeinsamen Verhältnis zueinander betrieben werden. Die Kondition der
Umgebungsluft wird durch den Thermostaten 29 und den Hygrostaten 24 erfaßt. Eine
Steuerleitung 25 führt zu einem gemeinsamen Schalt- und Steuergehäuse 26, mit dem
ein weiterer Thermostat 27 über die Steuerleitung 28 in Verbindung steht.
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Das aus dem kalten Sammelbecken 4 angesaugte Wasser wird durch die
Pumpe 7 über die Wärmeaustauscheranlage 8 in die Druckleitung 9 gefördert und fließt
von dort in das weitere Becken 5, zu ders das kalte Wasser des Sammelbeckens 4 Uberlaufen
kann. Für den Fall, daß am Fühler 17 eine Temperatur gemessen wird, die unter der
zulässigen Eintrittstenperatur für den Wärmeaustauscher 8 liegt, öffnet das Regelventil
16.
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Über die Bypas8-Leitung 15 strömt ein Teil des erwärmten Wassers auf
die Saugseite der Pumpe 7 und hebt die Zulauttemperatur zum EJärmeaustauscher 8
an. Entsprechend weniger Wasser wird in das warme Becken 5 gefördert. Der Kühlturm
2 wird jedoch konstant mit einer Wassermenge beaufschlagt' die durch die Pumpe 11
aus dem warmen Becken 5 über die Saugleitung 10 abgesaugt und über die Druckleitung
12 der Zuspeiseeinrichtung 7 des Rückkühlwerkes zugeführt wird.
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Je nach Art und gleichzeitigem Betrieb der Wärmeaustauacher 8 muß
die Pumpe 11 die gleiche oder eine größere Wassermenge fördern als die Pumpe 7.
Zweckmäßig ist während der warmen Jahreszeit der Betrieb der Pumpe 11 mit dem Betrieb
der Pumpe 7 zu verriegeln und die Kühlwassertemperatur durch das Steuern des gegebenenfalls
polumschaltbar ausgeführten Ventilators 13 durch den Thermostaten 19 vorzunehmen.
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Während der Übergangs-Jahreszeit, in der die Gefahr der Ne-
bel-
bzw. Schwadenbildung besteht, wird bei Unterschreiten einer am Thermostaten 23 eingestellten
Außenlufttemperatur und bei Überschreiten einer am Hygrostaten 24 eingestellten
Außenluftfeuchtigkeit sowohl die Verriegelung der Wasserpumpen 7 und 11 wie auch
die Polumschaltung des Ventilators 13 aufgehoben. Der Betrieb der Wasserpumpe 11
und des Ventilators 13 wird nunmehr von dem Thermostaten 27 gesteuert, der zweckmäßig
nur wenig höher als der Thermostat 19 eingestellt wird. Gegebenenfalls kann anstelle
eines einfachen Thermostaten eine Regeleinrichtung mit gleitender Sollwert-Verstellung
in Abhängigkeit von der- Außenlufttemperatur zum Vermeiden unnötiger Betriebskosten
eingesetzt werden.
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Da bei Überschreiten einer beet immten Kühlwasser-Vorlauftemperatur
an dem Fühler 17 eine gewisse Wassermenge als Bypass-Nenge der Pumpe 7 stets wieder
zugeführt wird, wird die über das Rückkühlwerk durch die Pumpe 11 geförderte Wassermenge
relativ größer. Ein Teil des kalten Wassers aus dem Sammelbecken 4 wird dann über
die Trennwand 29 bzw. den Überlauf in das warme Becken 5 überlaufen und dort eine
Mischtemperatur erzeugen, die mehr oder weniger weit unterhalb der Temperatur des
aus dem Wärmeaustauscher 8 austretenden warmen Kühlwassers liegt. Der Fortluft-Zustand
aus dem Kühlturm stellt sich entsprechend der Temperatur des zufließenden Kühlwassers
ein. Er liegt, da der Kühlturm mit vollem Luftdurchsatz betrieben wird, in einem-Bereich,
der es erlaubt, den Kühlturm bei niedrigen Außentemperaturen und hohen relativen
Buftfeuchtigkeiten zu betreiben, ohne daß es zu nennenswerter Nebel- oder Schwadenbildung
kommt.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist zum Herabsetzen der Temperatur
des dem Kühlturm 2a zugeleiteten Kühlwassers das Zugeben von kaltem Wasser, z.B.
Stadt-, Brunnen- oder Fluß-
wasser, vorgesehen. Hierzu dient die
Leitung 31, mit der z.B. Brunnenwasser zugeführt wird. In dieser Leitung ist ein
Kühlwasserregler 32 vorgesehen, dem ein Fühler 33 in der Leitung 9a über die Steuerleitung
34 zugeordnet ist.
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Mit 35 ist ein Druckminderer und mit 36 ein Absperrventil bezeichnet.
Eine Bypass-Leitung 15a führt von der Leitung 9a zu der Leitung 6a über ein Regelorgan
16a, dem ein Fühler 17a in der Leitung 6a, d.h. unmittelbar vor der Pumpe 7, zugeordnet
ist.
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Von dem Sammelbecken 4a führt ein Überlauf 37 über die Leitung 38
zu eine Abwasserkanal 39. Zur Feststellung der Kondition der Umgebungsluft dient
ein Thermostat 23a und ein Hygrostat 24a. Mit 40, 41 und 42 sind elektrische Steuerleitungen
bezeichnet.
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Durch Zuleiten von Fremdwasser durch die Leitung 31 wird die Zuspeisewassermenge
bei der Verteileinrichtung 3a genutzt, um durch Mischen des von den Wärmeaustauschern
8 zugeführten warmen Wassers mit dem kalten Fremdwasser die Temperatur des in den
Kühlturm 2a eintretenden Kühlwassers so zu senken, daß die Fortluft aus dem Kühlturm
dadurch nur so weit erwärmt und befeuchtet wird, daß beim Eintritt der Fortluft
in einen, während der üblichen Betriebszeit der Anlage erfahrungsgemäß möglichen
Außenluftzustand eine Nebel- bzw. Schwadenbildung nicht stattfindet bzw. vermindert
wird.