DE2405999C3 - Naturzug-Trockenkühlturm - Google Patents

Description

a) die kondensatorisch durchströmte Wärmetauscherelemente aufweisenden Kondensatorelemente (5, 5') sind in zwei auf unterschiedlichen Höhenniveaus liegende ringförmige Kondensatorgruppen (1, H) gegliedert;

b) jedes Kondensatorelement (5) auf dem äußeren Ring (I) ist über eine eigene Dampfleitung (15) mit der zentralen Abdampfzuführung (12) verbunden;

c) die Dampfleitungen (15) münden geradlinig in die horizontal ausgerichteten firstseitigen Dampfverteilerleitungen (16) der auf dem äußeren Ring (I) aEgeordr<- ten Kondensatorelemente (5);

d) die Kondensatsammelleituni ~.n (17) der auf dem äußeren Ring (I) liegenden Kondensatorelemente (5) gehen horizontal in die firstseitigen Dampfverteilerleitungen (18) der auf dem inneren Ring (II) liegenden Kondensatorelemente (5') über;

e) die dephlegmatorisch durchströmte Wärmetauscherelemente aufweisenden Dephlegmatorelemente (5") sind den auf dem inneren Ring (II) liegenden Kondensatorelementen (S') dampfseitig in Reihe nachgeschaltet.

2. Kühlturm nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Kondensat-Sammelleitungen (17) von zwei auf dem äußeren Ring (I) angeordneten Kondensatorelementen (5) zu der firstseitigen Dampfverteilerleitung (18) eines auf dem inneren Ring (II) liegenden Kondensatorelements (5') zusammengeführt sind.

3. Kühlturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der inneren Stirnseite (9) der auf dem äußeren Ring (I) angeordneten Kondensatorelemente (5) zur Turm achse (8) etwa gleich zwei Drittel des Abstands ihrer lußeren Stirnseiten (U) zur Turmachse (8) bemessen kl.

4. Kühlturm nach Anspruch I oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 4er radiale Abstand der inneren Stirnseiten (10) der Dephlegmatorelemente (5") zur Turmachse (8) etwa gleich ein Drittel des Abstands der äußeren Stirnseiten (11) der auf dem äußeren Ring (I) ingeordneten Kondensatorelemente (5) zur Turm-■chse (8) bemessen ist.

5. Kühlturm nach Anspruch I oder einem der

folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem inneren Ring (II) angeordneten Kondensatorelemente (5') bzw. die Dephlegmatorelemente (5") eine steilere Dachform als die auf dem äußeren Ring (I) angeordneten Kondensatorelemente (5) aufweisen.

Die Erfindung betrifft einen Naturzug-Trockenkühlturm gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gemäß der bekannten Bauart eines Naturzug-Trokkenkühlturms der DE-AS 19 60619 sind dachförmige K.indensatorelemente und dachförmige Dephlegmatorelemente derart auf zwei konzentrischen Ringbereichen angeordnet, daß die Dephlegmatorelemente im inneren Ringbereich bzw. die näher zur Turmachse liegenden Wärmetauscherelemente der auf dem äußeren Ringbereich schräg angeordneten Kondensatorelemente höher als diejenigen Wärmetauscherelemente angeordnet sind, die näher zur Turmwandung hin liegen. Es ergibt sich hierdurch ein nach oben gewölbter Kondensatoreinbau. Durch diese Anordnung wird angestrebt, die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft und damit die Wärmeabführung bei allen kondensatorisch und dephlegmatorisch durchströmten Wärmetauscherelementen im wesentlichen gleich zu halten. Die dem bekannten Vorschlag zugrunde liegende Aufgabe basiert folglich darauf, die Nachteile zu beseitigen, welche sich durch die unterschiedlichen Kühlluftgeschwindigkeiten über den Turmquerschnitt hinweg ergeben. Man versucht also, diese Problematik von der Luftseite aus zu bewältigen.

Nun zählt es zum Wissen des Fachmanns, daß der die Luftströmung durch die Wärmetauscherelemente bewirkende Auftrieb von dem Produkt aus Zughöhe 'ind Dichtedifferenz der Kühlluft bestimmt wird. Dieser Sachverhalt hat zur Folge, daß br> Änderung der Wärmeleistung des Kühlturms die für den theoretischen Auslegungspunkt zunächst erreich'e Gleichmäßigkeit der Kühlluftgeschwindigkeit sofort wieder gestört wird. Man kann also ohne weiteres einen Kühlturm bauen, der auf einen bestimmten Lastfall exakt paßt, so daß die für diesen Lastfall angc· 'rebte Gleichmäßigkeit der Luftgeschwindigkeit auch erreicht wird. Da jedoch Naturzug-Trockenkühltürme der in Rede stehenden Gattung das ganze Jahr hindurch betrieben werden und über den Zeitablauf eines ganzen |ahres gesehen immer mit unterschiedlichen, teilweise sogar extremen Lastfällen gerechnet werden muß, wird das dem bestimmten Lastfall angepaßte Auslegungsprofil für die Kühlluftgeschwindigkeit zwangläufig schon dann gestört werden, wenn nur geringfügige Änderungen der den Lastfall definierenden Bedingungen eintreten. Die dann vorhandenen Nachteile verstärken sich noch dadurch, daß auf Grund der relativ großen radialen Erstreckung der Kondensatorelemente und auch der Dephlegmatorele mente in jedem der beiden Ringbereiche auf Grund der unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten innerhalb je des dachförmigen Elements, und zwar radial gesehen, stark unterschiedliche Kühlbedingungen vorhanden sind.
Zum Stand der Technik zählt ferner ein luftgekühlter Oberflächenkondensator aus dachförmig zusammengestellten Kondensationselementen (DE-AS 11 64 437). Bei diesem Oberflächenkondensator wird der zu kondensierende Abdampf zunächst durch Kondensator-

elemente und dann durch Dephlegmatorelemente hindurchgeführt, d. h. den Kondensatorelementen sind dampfseitig in Reihe Dephlegmatorelemente nachgeschaltet

Ausgehend von einer Bauart, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Naturzug-Trockenkühlturm von der Dampfseite her so zu verbessern, daß die durch die Ungleichmäßigkeit der Kühlluftgeschwindigkeit über den Kühlturmquerschnitt hervorgerufenen Nachteile in den Wärmetauschbedingungen auch bei Änderungen der den jeweiligen Lastfall definierenden Fakten auf ein Minimum reduziert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Es wird nunmehr ein Weg beschritten, gemäß welchem nicht versucht wird, die unterschiedlichen Kühlluftgeschwindigkeiten über den Turmquerschnitt zu beseitigen. Dies gelingt ohnehin nur für einen begrenzten Betriebsbereich. Vielmehr werden die zwangläufigen Ungleichmäßigkeiten der KüHluftgcschwindigkeit bewußt toleriert und statt dessen ihre negativen Auswirkungen von der Dampfseite her im Rahmen einer Stufenkondensation unschädlich gemacht.

Es werden demzufolge dampfseitig Maßnahmen getroffen, die der anströmenden Kühlluft verschiedene Ringbereiche anbieten, die unabhängig voneinander wirksam sein und dadurch — insgesamt gesehen — eine größere Gleichmäßigkeit der Kondensation bei den verschiedenen Lastfällen gewährleisten können. Es sind jetzt auch größere Ungleichmäßigkeiten in den Kühlluftbedingungen ohne weiteres zu verkraften, ohne daß die einzelnen Kondensationselemente Schaden nehmen können.

Zu diesem Zweck sind zunächst die kondensatorisch durchströmte Wärmetauscherelemente aufweisenden Kondensatorelemente in zwei auf unterschiedlichen Höhenniveau' liegende ringförmige Kondensatorgruppen aufgegliedert Hierdurch werden die einzelnen dachförmigen Kondensatorelemente kürzer mit dem Ergebnis, daß auch die endseitig eines jeden Kondensatorelements liegenden Wärmetauscherelemente mit einer Kühlluft beaufschlagt werden, welche nahezu dieselbe Geschwindigkeit besitzt. Um .'en Abdampf aus der zentralen Abdampfzuführung möglichst ohne Druck Verluste zu den Kondensationselementen hinzuzuführen, sind nur die auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensat .^elemente über geradlinig so horizonta! ausgerichtete Dampfleitungen mit der Abdampfzufr<hmng verbunden. Dabei münden diese Dampfleitungen geradlinig in die horizontal ausgerichteten firstseitigen Dampfverteilungen der auf dem lußeren Ring angeofdneten Kondensatorelemente. Um die durch Druckverluste bedingte Absenkung der Kondensationstemperatur zu verringern und die Reduzierung des treibenden Temperaturgefälles weitgehend zu vermeiden, ist dann ferner dafür Sorge getragen, daß die Kondensatsammelleitungen der auf dem äußeren Ring liegenden Kondensatorelemente im wesentlichen geradlinig in die firstseitigen Dampfverteilerleitungen der auf dem inneren Ring liegenden Kondensatorelemente übergehen. Schließlich wird die Beeinflussung der Kondensationselemente durch das rotationssymmetrisehe Profil der Kühlluftgeschwindigkeit dadurch noch vermindert, daß die derMegmatorisch durchströmte Wärmetauscherelemente aufweisenden Dephlegmatorelemente den auf dem inneren Ring liegenden Kondensatorelementen dampfseitig in Reihe nachgeschaltet sind. Es ergibt sich also in vorteilhafter Weise eine zum Zentrum des Kühlturms gerichtete Abstufung mit einer dadurch vergleichsmäßigten Kühlluftzuströmung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die einander benachbarten Kondensatsammelleitungen von zwei auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelementen zu der firstseitigen Dampfverteilerleitung eines auf dem inneren Ring liegenden Kondensatorelements zusammengeführt. Die Anzahl der Kondensatorelemente auf dem äußeren Ring und auf dem inneren Ring ist gleich groß bemessen. Die Kondensatorelemente auf dem inneren Ring sind jedoch gegenüber denen auf dem äußeren Ring um eine halbe Teilung in Umfangsrichtung versetzt Die Kondensatorelemente jedes Ringbereichs liegen mit "den zur Turmachse gerichteten inneren Stirnseite unmittelbar nebeneinander. Die innere Begrenzungslinie jedes Ringbereichs wird folglich von einem Vieleck gebikict Es ergibt sich dadurch eine gedrängte Bauweise mit eil.er günstigen Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Turmquerschnitts.

Eine günstige Bedeckung des Kühlturmquerschnitts mit Koi.Jensationselementen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß der radiale Abstand der inneren Stirnseiten der auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelemente zur Turmachse etwa gleich zwei Drittel des Abstands ihrer äußeren Stirnseiten zur Turmachse bemessen ist, wobei der radiale Abstand der inneren Stirnseiten der Dephlegmatorelemente zur Turmachse etwa gleich ein Drittel des Abstands der äußeren Stirnseiten der auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelemente zur Turmachse bemessen ist.

Dies führt unter anderem zu einem günstigen Verhältnis für die Stufenkondensation. Es wird in den auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelementen etwa zwei Drittel der Gesamtdampfmenge kondensiert. Das restliche Drittel Überschußdampf geht in die auf dem inneren Ring liegenden 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 auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelemente können sich dabei zu den Rohrlängen der auf dem inneren Ring angeordneten Kondensatorelemente wie 2 :1 verhalten. Die Breiten der einzelnen Kondensatorbzw. Dephlegmatoretemente können konstant gehalten werden. Die Fertigung wird hierdurch vereinfacht und der Bauaufwand herabgesetzt.

In ci.esvftn Zusammenhang besieht dann eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung darin, daß die auf dem inneren Ring angeordneten Kondensatorelemente bzw. die Deplilegmatorelemente eine steilere Dachform als die auf dem äußeren Ring angeordneten Kondensatorelemente aufweisen. Zur Regelung des Kühlturms können in die Dampfleitungen Absperrklappen eingegliedert sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 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-Il der Fig. 1.

In den Figuren ist mit I 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 i·· 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 Kondensationsele- '■> mente liegen in koaxial zueinander angeordneten Ringen I, II. Ill 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 :ϊ sind radial ausgerichtet und liegen mit ihren der Kühlturmachse 8 zugewendeten Stirnseiten 9 bzw. 10 unmittelbar nebeneinander. Die Kondensationselemenle des inneren Ringbereiches sind gegenüber denen des äußeren Ringbereiches in Umfangsrichtung um die w 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 Stirnseite 9 der in dem äußeren Ringbereich A J5 angeordneten Kondensationselemente 5 zur Turmmittelachse 8 gleich zwei Drittel des Abstandes ihrer äußeren Stirnseiten 11 zur Turmmittelachse 8 bemessen ist. Ferner ist der radiale Abstand der inneren Stirnseiten tO der in dem inneren Ringbereich B *o angeordneten Kondensationselemente 5'. 5" zur Turmmmeiachse β etwa gieicn ein urittei des ADstanaes der äußeren Stirnseiten ti 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 Abdampfzuführung 12 größeren Querschnittes. Kopfseitig geht die Abdampfzuführung 12 in einen ringförmigen Kanal 13 über, dessen Außen- und Innendurchmesser sich in Richtung zur oberen Abströmöffnung 4 des Kühlturms 1 ständig vergrößern, wobei der Zuwachs des Innendurchmessers je Höhenebene größer als der des Außendurchmessers ist

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

Der sich in den Kondensatorelementen 5 als Kondensat niederschlagende Dampf wird über die Kondensatsammelleitungen 17 abgeführt. Da die Kondensatorelemente 5 mit einem erheblichen Dampfiiberschuß gefahren werden, bilden folglich die Kondensalsammelleitungen 17 zugleich Dampfüberström- und •Zuführungsleitungen für innere Kondensatorelemente 5', welche ebenfalls dachartig in dem zur Kühlturmmittelachse 8 versetzten tieferen Ringbereich öangeordnet 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 Il und Dephlegmatorelementen 5" im Ring III. Beim Ausfühningsbeispiel sind etwa drei Fünftel der Kondensationselemente des inneren Ringbereiches B kondensatorisch und die restlichen zwei Fünftel dephlegmatorisch geschaltet. Wie ferner der F i g. I zu entnehmen ist. liegen die Kondensatorelemente 5' in den äußeren Endabschnitten 19, während die Dephiegmatorelemente 5" die inneren Endabschnitte 20 bilden.

Der überschüssige Dampf aus den Kondensatorelementen 5 — etwa ein Dritte! der gesamten zu kondensierenden Dampfmenge — gelangt über die Kondensatsammelleitungen 17 zu den Dampfverteilerleitungen 18 und schlägt sich in den inneren Kondensatorelementen 5' mit etwa zwei Drittel der zuströmenden Menge nieder. Das Kondensat wird aus den Kondensatsammelleitungen 21 im Fußbereich der hier angeordneten Kondensationselemente abgeführt

Da dafür Sorge getragen ist, daß die Kondensatorelemente 5' im Ring Il noch mit einem erheblichen Oampfuberschuu gefahren wciucn, Lmucii uic K
satsammelleitungen 21 der inneren Kondensatorelemente zugleich Dampfüberström- und -Zuführungsleitungen für die Dephiegmatorelemente 5". Es besteht auch hier ein im wesentlichen geradliniger Übergang für den Dampf. Der sich in der dephlegmatorisch geschalteten Kondensationsstufe letztlich niederschlagende Dampf wird dann ebenfalls als Kondensat abgeführt. Die Kondensatableitung aller Kondcsationsstufen I, II, III erfolgt über Leitungen 26.

Sämtliche Kondensationselemente 5, 5', 5" können zwecks Regelung mit jalousienartigen Abdeckungen 22 (siehe Fig. 1) versehen sein. Ferner ist es möglich, daß 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 Dephiegmatorelemente 5" ist eine Entlüftungsleitung 24 angeschlossen. Denkbar sind auch mehrere Entlüftungsleitungen. Zur Evakuierung können είπε Evakuäerungseinnchtang 25 oder mehrere derartiger Einrichtungen vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist jedem Sektor eine Entlüftungsleitung mit einer separaten Evakuierung zugeordnet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Naturzug-Trockenkühlturm mit radial ausgerichteten dachförmigen Kondensationselementen unterschiedlichen Höhenniveaus zum Kondensieren von Abdampf, wobei die auf einem äußeren Ringbereich liegenden Kondensationselemente kondensatorisch und die auf einem inneren Ringbereich liegenden Kondensationselemente dephlegmatorisch durchströmte Wärmetauscherelemente aufweisen, von denen die letzteren den kondensatorisch durchströmten Wärmetauscherelementen dampfseitig in Reihe nachgeschaltet sind und wobei eine zentrale Abdampfzuführung sowie diese mit den Kondensatorelementen verbindende radiale Dampfleitungen vorgesehen sind, welche in die firstseitigen Dampfverteilerleitungen der Kondensatorelemente münden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: