DE2405999B2 - Naturzug-trockenkuehlturm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Naturzug-Trockenkühlturm mit Wärmeaustauschern zum Kondensieren von Abdampf mit im wesentlichen horizontal angeordneten, radial verlaufenden dachförmigen Kondensationselementen, wobei im äußeren Ringbereich kondensatorisch durchströmte Kondensatorelemente und im inneren Ringbereich Dephlegmatorelemente angeordnet sind, die dampfseitig den Kondensatorelementen nachgeschaltet sind und wobei eine zentrale Abdampfzuführung vorgesehen ist.

Ein derartiger Trockenkühlturm ist aus der DT-OS

19 60 619 bekannt . .

Bei dem bekannten Trockenkuhlturm ist beabsichtigt, durch eine konisch nach oben ausgewölbte Anordnung der Kondensationselemente die Luftgeschwindigkeit über den Radius des Kühlturms zu vergleichmäßigen, um dadurch einer Vereisungsgefahr auch bei extremen Temperaturen zu begegnen. Zu diesem Zweck sind die beiden erwähnten Ringbereiche mit äußeren Kondensatorelementen und inneren Dephlegmatorelementen

ίο vorgesehen, die jeweils eine relativ große radiale Erstreckung aufweisen.

Es zählt zum allgemein gültigen Wissen, daß der Auftrieb, welcher die Luftströmung durch die Kondensationselemente bewirkt, von dem Produkt aus Zughöhe

and Dichtedifferenz der Kühlluft bestimmt wird. Dieser Sachverhalt hat zur Folge, daß bei Änderung der Wärmeleistung des Trockenkühlturms die für den Auslegungspunkt zunächst erzwungene Gleichmäßigkei* der Kühlluftgeschwindigkeit wieder gestört wird.

Außerdem tritt hinzu, daß die in der Draufsicht etwa rechteckigen Kondensationselemente in einen kreisförmigen Turmquerschnitt einzuordnen sind und dadurch auch nur ein Teil des Querschnittes für die Luftströmung zur Verfügung steht. Diese Voraussetzungen bedeuten

demnach, daß der bekannte Trockenkühhurm zwar einem ganz bestimmten Lastfall angepaßt werden kann. wobei die für genau diesen Lastfall angestrebte Gleichmäßigkeit der Luftgeschwindigkeit auch erreicht wird. Da jedoch ein derartiger Trockenkühhurm das

ganze Jahr hindurch betrieben wird und über den Zeitablauf eines ganzen Jahres gesehen stets mit unterschiedlichen, teilweise sogar extremen Lastfallen zu rechnen ist, wird das dem bestimmten Lastfall angepaßte Auslegungsprofil für die Kühlluftgeschwin-

digkeit zwangsläufig schon bei geringfügigen Änderungen der den Lastfall definierenden Bedingungen gestört weiden. Wegen der relativ großen radialen Erstreckung der Kondensationselemente in jedem der beiden Ringbereiche und der unterschiedlichen Luftgeschwin-

digkeit sind dann innerhalb jedes Ringbereiches, und zwar radial gesehen, stark unterschiedliche Kühlbedingungen vorhanden.

Bei der bekannten Bauart ist es darüber hinaus noch nachteilig, daß die dampfseitigen Druckverluste hoch

sind. Dieser Nachteil führt bei dem bekannten Trockenkühlturm zu einer erheblichen Absenkung der Kondensationstemperatur und damit zu einer Reduzierung des treibenden Temperaturgefälles. Die Ursache für diese Druckverluste ist die Dampfführung aus der zentralen Steigleitung über die im äußeren Ringbereich liegenden Kondensatorelemente zu den im inneren Ringbereich liegenden Dephlegmatorelementen. Da etwa doppelt soviel Kondensator- als Dephlegmatorelemente vorgesehen sind, müssen entsprechende

Umlenkungen und Krümmer in den verbindenden Rohrleitungen vorgesehen werden.

Zum Stand der Technik zählt ferner ein luftgekühlter Oberflächenkondensator aus dachförmig zusammengestellten Kondensationselementen (DT-AS 11 64 437).

Bei diesem Oberflächenkondensator wird der zu kondensierende Abdampf zunächst durch Kondensator- und dann durch Dephlegmatorelemente hindurchgeführt, d. h. den Kondensatorelementen sind dampfseitig in Reihe Dephlegmatorelemente nachgeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Natuizug-Trockenkühlturm der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, welcher bei möglichst geringem dampfseitigen Druckverlust eine gleichmäßige Vertei-

IO

der zu kondensierenden Dampfmenge auf die ν «Hensationselemente gewährleistet und bei welchem irdurch ungleichmäßige Geschwindigkeit der Kühlluft •tretenden Nachteile weitgehend vermieden werden. '"fieinäß der Erfindung kennzeichnet sich die Lösung Jeser Aufgabe durch folgende Merkmale

\ Die Kondensatorelemente sind in äußere Konden- saugelemente und ihnen dampfseitig in Reihe nachgeschaltete innere Kondensatorelemente unterteilt;

M den inneren Kondensatorelementen sind dampfsei- tig in Keine Dephlegmatorelemente nachgeschal-

) jedes der äußeren Kondensatorelemente ist über eine eigene Dampfleitung mit der zentralen Abdampf zuführung verbunden; d) die Dampfzuführung der inneren Kondensatorele- mente erfolgt über die im wesentlichen horizontal verlaufenden Kondensatsammelleitungen der äußeren Kondensatorelemente. Durch die Erfindung ist ein Naturzug-Trockenkühlturm geschaffen worden, bei welchem durch eine exakte „Pensionierung der Dampfzuführungsleitungen im Zusammenhang mit der besonderen Anordnung der in zwei höhenmäßig zueinander und zum Turminneren hin versetzten Ringbereichen angeordneten Kondensationselementen ein Minimum an Umlenkungen und Krümmern vorhanden ist. Der Abdampf wird aus der zentralen Abdampfzuführung auf direktem Wege geradlinig zu den der Kühlturmwandung benachbarten äußeren Kondensatorelementen hingeführt. D,e den Abdampf führenden Leitungen sind dabei innerhalb dei Turmquerschnittes speicherartig angeordnet.

Die Dampfleitungen können aufgrund der untereinander gleichen Ausbildung fertigungsmäßig wirtschaftlieh und genau hergestellt werden. Durch die gleichmäßige Herstellung werden unerwünschte Druckdifferenzen innerhalb des Dampfraumes vermieden. Inertgaseinschlüsse durch eventuelle Druckdifferenzen entfallen und damit auch eine Beeinträchtigung der Kondensationsleistung. Es wird sowohl die Korrosionsgefahr innerhalb der Kondensationselemente als auch die Einfriergefahr im Winterbetrieb wesentlich herabgesetzt Die Dampfleitungen sind gleich lang. Damit sind auch ihre Widerstände gleich, so daß der Dampf gleichmäßig von der gemeinsamen Abdampfzuführung zu den äußere* 1 Kondensatorelementen gelangt.

Die geradlinige Dampfführung zu den äußeren Kondensatorelementen wird auch beim Übergang von den äußeren auf die inneren Kondensatorelemente beibehalten. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Dampfzuführung über die im wesentLch horizontal verlaufenden Kondensatsammelleitungen der äußeren Kondensatorelemente erfolgt. Schließlich erfolgt ein geradliniger Übergang von den inneren Kondensator- elementen auf die in Reihe dampfseitig nachgeschalteten Dephlegmatorelemente.

Die Erfindung schafft eine Stufenkondensation. Die erste und die zweite Kondensationsstufe bestehen aus kondensatorisch durchströmten Kondensatorelemen- ten und die letzte Kondensationsstufe aus Dephlegma torelementen. Zwischen den einzelnen Kondensationsstufen sind direkte, im wesentlichen gerade Leitungen vorgehen. Es wird dabei sowohl von den äußeren zu den inneren Kondensatorelementen als auch von den letzteren zu den Dephlegmatorelementen eine erhebliche Überschußmenge Dampf durchgezogen Es können sich keine Inertgasnester mit den daraus sich ergeben den nachteiligen Auswirkungen bildea Die geradlinige Dampffühung von den Abdampfzuführung bis zu der letzten Kondensationsstufe vermindert die Beeinflussung der Kondensationselemente durch das rotationssymmetrische Profil der Kühlluftgeschwindigkeit im Kühlturm. Es ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zum Zentrum des Kühlturms gerichtete Abstufung mit einer dadurch überaus vergleichmäßigten Kühlluftzuströmung.

Sowohl der zu kondensierende Dampf als auch die Kühlluftbeaufschlagung der Kondensationselemente wird über den gesamten Kühlturmquerschnitt vergleichmäßigt. Aus Inertgasnestern entstehende verlorene Flächen können nicht entstehen, so daß auch keine Beeinträchtigung der Kondensationsleistung hieraus zu erwarten ist. Die Korrosionsgefahr wird herabgesetzt und eine mögliche Kondensatunterkühlung vermieden, so daß die Einfriergefahr im Winterbetrieb entfällt. Durch die geradlinige Führung des Dampfes von der Abdampfzuführung über die äußeren und die inneren Kondensatorelemente zu den Dephlegmatorelementen wird auch die durch Druckverluste bedingte Absenkung der Kondensationstemperatur verringert und eine Reduzierung des treibenden Temperaturgefälles weit gehend vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die einander benachbarten Kondensatsammelleitungen von zwei nebeneinanderlegenden äußeren Kondensatorelementen zu einer Dampfzufuhrungsleitung für die inneren Kondensatorelemente zusammengezogen. Hierdurch ist die Anzahl der dachförmigen Kondensationselemente im inneren und äußeren Ringbereich gleich groß bemessen, wobei jedoch die Kondensationselemente im inneren Ringbereich gegenüber denen im äußeren Ringbereich um eine halbe Teilung in Umfangsrichtung versetzt sind. Die Kondensationselemente jedes Ringbereiches liegen mit den zur Kühlturmachse gerichteten inneren Stirnseiten unmittelbar nebeneinander. Die innere Begrenzungslinie jedes Ringbereiches wird folglich von einem Vieleck gebildet. Es ergibt sich dadurch eine gedrängte Bauweise mit einer günstigen Ausnutzung des zur Verfugung stehenden Turmquerschnittes.

Eine besonders günstige Bedeckung des Kühlturmquerschnittes mit Kondensationselementen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der radiale Abstand der inneren Stirnseite der äußeren Kondensatorelemente zur Turmmittelachse etwa gleich zwei Drittel des Abstandes der äußeren Stirnseite zur Turmmittelachse bemessen ist, wobei der radiale Abstand der inneren Stirnseite der Dephlegmatorelemente zur Turmmittelachse etwa gleich ein Drittel des Abstandes der äußeren Stirnseite der äußeren Kondensatorelemente zur Turmmittelachse bemessen ist.

Dies führt unter anderem zu einem günstigen Verhältnis für die Stufenkondensation. Es wird im äußeren Ringbereich etwa zwei Drittel der Gesamtdampfmenge kondensiert. Das restliche Drittel Überschußdampf geht in die innere Kondensatorelemente hinein und wird hier mit einem Anteil von wiederum annähernd zwei Drittel kondensiert. Das verbleibende Drittel Dampfüberschuß geht dann in die Dephlegmatorelemente hinein. Die Rohrlängen der Kondensationselemente des äußeren zum inneren Ringbeteich können sich dabei wie 2 :1 verhalten. Die Breiten der einzelnen Kondensator- bzw. Dephlegmatorelemente können konstant gehalten werden. Die Fertigung wird hierdurch vereinfacht und der Bauauf-

wand herabgesetzt.

In diesem Zusammenhang besteht eine zweckmäßige Ausführungsform darin, daß die inneren Kondensatorelemente bzw. die Dephlegmatorelemente steiler als die äußeren Kondensatorelemente angestellt sind. Zur Regelung des Kühlturms können in die Dampfleitungen Absperrkiappen eingegliedert sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Naturzug-Trockenkühlturm mit in Ringbereichen angeordneten Kondensationselementen in Ansicht, teilweise im Schnitt und

F i g. 2 einen horizontalen Querschnitt durch den Kühlturm gemäß der Linie U-U der F i g. 1.

In den Figuren ist mit 1 ein im Querschnitt kreisförmiger Kühlturm für dampfförmige Medien bezeichnet, der eine Mantelwandung 2 bekannter Ausbildung und üblicher Form aufweist. In der Kühlturmwandung sind im unteren Höhenbereich Lufteintrittsöffnungen 3 großen Querschnittes zum radialen Ansaugen von Kühlluft vorgesehen. Die Strömungsrichtung der Kühlluft ist durch Pfeile X angedeutet. Mit 4 ist eine zentrale obere Abströmöffnung bezeichnet, durch welche die aufgewärmte Kühlluft aus dem Kühlturm 1 entweicht.

Oberhalb der Lufteintrittsöffnung 3 sind innerhalb des Turmquerschnittes in zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringbereichen A und B Kondensationselemente 5, 5', 5" vorgesehen. Die Kondensationselemente liegen in koaxial zueinander angeordneten Ringen I, II, III und weisen parallel zueinander liegende nicht näher dargestellte Rippenrohre bekannter Bauart auf. Innenseitig sind die Rippenrohre mit dem zu kühlenden Dampf, beispielsweise Turbinenabdampf, und außenseitig von der Kühlluft beaufschlagt. Die Kondensationselemente sind in jedem Ringbereich A, B dachartig zusammengestellt.

Sowohl die Kondensationselemente des äußeren Ringbereiches A als auch des inneren Ringbereiches B sind radial ausgerichtet und liegen mit ihren der Kühlturmachse 8 zugewendeten Stirnseiten 9 bzw. 10 unmittelbar nebeneinander. Die Kondensationselemente des inneren Ringbereiches sind gegenüber denen des äußeren Ringbereiches in Umfangsrichtung um die halbe Teilung versetzt Es ist somit in beiden Ringstufen dieselbe Anzahl Kondensationselemente vorhanden.

Die Länge der Kondensationselemente ist so bemessen, daß der radiale Abstand der inneren Stirnseiten 9 der in dem äußeren Ringbereich A angeordneten Kondensationselemente 5 zur Turmmittelachse 8 etwa gleich zwei Drittel des Abstandes ihrer äußeren Stirnseiten ti zur Turmmittelachse 8 bemessen ist Ferner ist der radiale Abstand der inneren Stirnseiten 10 der in dem inneren Ringbereich B angeordneten Kondensationselemente S', 5" zur Turmmittelachse 8 etwa gleich ein Drittel des Abstandes der äußeren Stirnseiten 11 der in dem äußeren Ringbereich A angeordneten Kondensationselemente zur Turmmittelachse 8 bemessen.

Der zu kühlende Abdampf gelangt zunächst in eine in der Kühlturmmittelachse 8 angeordnete zentrale Abdampfzufuhrung 12 größeren Querschnittes. Kopfseitig geht die Abdampfzufuhrung 12 in einen Tn Kanal 13 ober, dessen Außen- und Indrcer sich in Richtung rar oberen Ab- iunang 4 da Kühlturms 1 ständig vergrößern, wobei der Zuwachs des Inneurssers je HöhemtixmegroßeralsderdesAußendurchmessersist

Der Ringkanal 13 besitzt somit eine im vertikalen Querschnitt etwa V-förmige Ausgestaltung. An die Enden 14 des Ringkanals 13 schließen sich radial gerichtete geradlinige Dampfleitungen 15 an.

Die Dampfleitungen 15 sind — über den Querschnitt des Kühlturms 1 gesehen — speichenförmig angeordnet und münden geradlinig in die Dampfverteilerleitungen 16 der in dem äußeren Ringbereich A liegenden Kondensationselementen mit kondensatorisch durchströmten Kondensatorelementen.

Die Dampfverteilerleitungen liegen koaxial zu den Dampfleitungen 15. An die Dampfverteilerleitungen 16 sind die Rippenrohre der Kondensatorelemente 5 angeschlossen, weiche schräg abwärts geführt sind und in rohrartige horizontale Kondensatsammelleitungen 17 enden.

Der sich in den Kondensatorelementen 5 als Kondensat niederschlagende Dampf wird über die Kondensatsammelleitungen 17 abgeführt. Da die

jo Kondensatorelemente 5 mit einem erheblichen Dampfüberschuß gefahren werden, bilden folglich die Kondensatsamme.leitungen 17 zugleich Dampfüberström- und -Zuführungsleitungen für innere Kondensatorelemente 5', welche ebenfalls dachartig in dem zur Kühlturmmittelachse 8 versetzten tieferen Ringbereich B angeordnet sind.

Die benachbarten Kondensatsammelleitungen 17 von zwei nebeneinanderliegenden Kondensatorelementen 5 laufen in etwa horizontaler Ebene in Richtung auf die Kühlturmmittelachse 8 V-förmig aufeinander zu, wobei sie im Übergangsbereich zwischen dem äußeren und dem inneren Ringbereich sich vereinigen und hier in die Dampfzuführungsleitungen 18 der Kondensationselemente des inneren Ringbereiches B übergehen. Der innere Ringbereich besteht aus den Kondensatorelementen 5' im Ring II und Dephlegmatorelementen 5" im Ring III. Beim Ausführungsbeispiel sind etwa drei Fünftel der Kondensationselemente des inneren Ringbereiches B kondensatorisch und die restlichen zwei Fünftel dephlegmatorisch geschaltet Wie ferner der F i g. 1 zu entnehmen ist liegen die Kondensatorelemente 5' in den äußeren Endabschnitten 19, während die Dephlegmatorelemente 5" die inneren Endabschnitte 20 bilden.

Der überschüssige Dampf aus den Kondensatorelementen 5 — etwa ein Drittel der gesamten zi kondensierenden Dampfmenge — gelangt über die Kondensatsammelleitungen 17 zu den Dampfverteilerleitungen 18 und schlägt sich in den inneren Kondensa torelementen 5' mit etwa zwei Drittel der zuströmender Menge nieder. Das Kondensat wird aus den Kondensat Sammelleitungen 21 im FuBbereich der hier angeordne ten Kondensationselemente abgeführt

Da dafür Sorge getragen ist daß die Kondensatoren mente 5' im Ring II noch mit einem erhebliche! Dampfüberschuß gefahren werden, bilden die Konden satsammelleitungen 21 der inneren Kondensatoren mente zugleich Dampfüberström- und -zuführungslei tnngen für die Dephlegmatorelemente 5". Es besteh

ίο auch Wer ein im wesentlichen geradliniger Übergang fü den Dampf. Der sich in der dephlegmatoriscl geschalteten Kondensationsstufe letztlich niederschla gende Dampf wird dann ebenfalls als Kondensa abgeführt Die Kondensatableitung afler Kondensa

«5 tkmsstufenl.il, in erfolgt über Leitungen 26.

Sämtliche Kondensationselemente 5, 5', 5" könne zwecks Regelung mit jalousienartigen Abdeckungen 2 (siehe Fig. 1) versehen sein. Ferner ist es möglich, da

die Dampfleitungen 15 zwischen der zentralen Abdampfzuführung 12 und den äußeren Kondensatorelementen 5 mit nicht näher dargestellten Absperrklappen zwecks Regelung versehen sein können. Die nicht durch Kondensationselemente genutzten Bereiche, z. B. 23 des Turmquerschnittes, sind für den Durchtritt der Kühlluft gesperrt.

An die Dephlegmatorelemente 5" ist eine Entlüftungsieitung 24 angeschlossen. Denkbar sind auch mehrere Entlüftungsleitungen. Zur Evakuierung können eine Evakuierungseinrichtung 25 oder mehrere derartiger Einrichtungen vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist jedem Sektor eine Entlüftungsleilung mit einer separaten Evakuierung zugeordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ν 1. Natunaig-Trockenkühlturm mit Wärmeaustaaschern zum Kondensieren von Abdampf mit im wesentlichen horizontal angeordneten, radial verlaufenden dachförmigen Kondensationselementen, wobei im äußeren Ringbereich kondensatorisch durchströmte Kondensatorelemente und im inneren Ringbereich Dephlegmatorelemente angeordnet sind, die dampfseitig den Kondensatorelementen nachgeschaltet sind und wobei eine zentrale Abdampfzuführung vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) Die Kondensatorelemente sind in äußere Kondensatorelemente (5) und ihnen dampfseitig in Reihe nachgeschaltete innere Kondensatorelemente (5') unterteilt;

   b) den inneren Kondensatorelementen (5') sind dampfseitig in Reihe Dephlegmatorelemente (5") nachgeschaltet;

   c) jedes der äußeren Kondensatorelemente (5) ist über eine eigene Dampfleitung (15) mit der zentralen Abdampfzuführung (12) verbunden;

   d) die Dampfzuführung der inneren Kondensatorelemente (5') erfolgt über die im wesentlichen horizontal verlaufenden Kondensatsammelleitungen (17) der äußeren Kondensatorelemente (5).
2. 2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Kondensatsammelleitungen (17) von zwei nebeneinanderliegenden äußeren Kondensatorelementen (5) zu einer Dampfzuführungsleitung (18) für die inneren Kondensatorelemente (5') zusammengezogen sind.
3. 3. Kühlturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der inneren Stirnseite (9) der äußeren Kondensatorelemente (5) zur Turmmittelachse (8) etwa gleich zwei Drittel des Abstandes der äußeren Stirnseite (11) zur Turmmittelachse (8) bemessen ist.
4. 4. Kühlturm nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der inneren Stirnseite (10) der Dephlegmatorelemente (5") zur Turmmittelachse (8) etwa gleich ein Drittel des Abstandes der äußeren Stirnseite (11) der äußeren Kondensatorelemente (5) zur Turmmittelachse (8) bemessen ist.
5. 5. Kühlturm nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Kondensatorelemente (5') bzw. die Dephlegmatorelemente (5") steller als die äußeren Kondensatorelemente (5) angestellt sind.