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Kühl turm Die Erfindung betrifft einen Kühlturm mit einem Wärmeaustauschteil,
in welchem Kühlluft mit zu kühlendem Wasser in direkten Kontakt gebracht wird und
einer Aufgabevorrichtung zur Verteilung des Wassers auf den Querschnitt des Kühlturmes
sowie einer Tropfenfangvorrichtung.
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Bei derartigen Kühltuüren, die auch Nassbuhltürme genannt werden,
und die sowohl als Naturzug- als auch als saug- oder druckbelüftete Ventilatorkühltürme
ausgebildet sein können, erfolgt die Abkühlung des Wassers durch einen kombinierten
Stoff- und Wärmeaustausch (Verdunstung und Konvektion). Dabei wird das abzukühlende
Wasser zunächst einer Wasserverteilungsvorrichtung zugeleitet und von dort gleichmässig
über den Wärmeaustauschteil, der meistens Einbauelemente mit Rieselflächen für das
Wasser enthält, verteilt. Im Wärmeaustauschteil wird ein inniger Kontakt mit der
Kühlluft erreicht, die entweder durchVentilatoren oder durch die Kaminwirkung der
Naturzugkuhltürme gefördert wird. Um ein mechanisches Mitreissen von Wassertropfen
im Luftstrom zu verhindern, werden die Kühltürme mit einer Tropfenfangvorrichtung
ausgerüstet, die die Tropfen aus der austretenden Kühlluft eliminiert und wieder
in das Innere des Kühlturms zurückleitet.
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Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Nasskühltürme, insbesondere
wenn sie eine relativ grosse Kapazität und eine dementsprechend gros-.se Höhe-von
z. B. 100 und mehr Metern aufweisen, besteht darin, dass die aus dem Kühlturm austretende
feuchte Kühlluft bei bestimmten klimatischen Bedingungen, und zwar insbesondere
im Winter'-zur Ausbildung von Schwaden führt, welche zu einer Vernebelung der Atmosphäre
in der Umgebung des Kühlturmes führen. Diese Nebelschwaden stellen nun für den Strassen-,.
Eisenbahn- und Luftverkehr eine starke Belästigung dar. Ausserdem können diese Nebelschwaden
zu einer Verminderung der Sonneneinstrahlung in der Umgebung der Kühltürme führen.
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Bei besonderen topographischen Formationen oder Inversionswetterlagen
können die Nebelschwaden zu gefährlichen Nebellagen führen.
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Eine bekannte Lösung dieses Problems, d.'h. Vermeidung von Schwadenbildungen,
wurde bisher in der Anwendung von sogenannten Trockenkühltürmen an Stelle von Nasskühltürmen
gesehen.
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Bei dieser sogenannten Trockenkühlung zirkuliert das zu kühlende Wasser
in geschlossenen Rohrsystemen und wird durch die an den Rohrwandungen vorbeiströmende
Kühlluft gekühlt. Der Wärmeübergang vom Wasser auf die Luft erfolgt nur durch Konvektion,
ohne dass ein Stoffaustausch (Verdunstung) zwischen den beiden Medien stattfindet.
Die Kühlluft wird in diesem Falle also nicht befeuchtet, da sie nur trockene Wärme
aufnimmt. Demzufolge wird am Luftaustritt derartiger Trockenkühltürme auch bei extremen
klimatischen Bedingungen keine Nebelbildung in der Atmosphäre stattfinden, da die
austretende Kühlluft nur eine niedrige relative Feuchtigkeit aufweist.
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Jedoch sind Trockenkühltürme mit erheblichen Nachteilen behaftet.
Und
zwar bestehen diese darin, dass die Realisierung dieser Trockenkühlung
unwirtschaftlich hohe Investitionskosten und einen entsprechend grossen Raumbedarf
für die Kühltürme erfordert, da das Bauvolumen eines Trockenkühlturmes etwa viermal
grösser ist als dasjenige eines Nasskühlturmes bei gleicher Kühlleistung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Nasskühltürmen auftretende
Schwadenbildung zu vermeiden, ohne die vorstehend beschriebenen Nachteile der Trockenkühltürme
in Kauf zu nehmen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass oberhalb
des Wärmeaustauschteiles, insbesondere oberhalb der Tropfenfangvorrichtung ein sich
mindestens nahezu über den ganzen Querschnitt erstrekkendes Rohrsystem angeordnet
ist, welches eine Zuführleitung für Heizdampf und eine Ableitung für dessen Kondensat
aufweist.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Kühlturm
als Nasskühlturm ausgeführt wird, somit insbesondere bei einer grossen Kapazität
gegenüber Trockenkühltürmen erheblich weniger Investitionskosten und Raumbedarf
erfordert, und dass trotzdem eine Schwadenbildung am Luftaustritt auch bei tiefen
Temperaturen der Atmosphäre mit Sicherheit vermieden wird.
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Letzteres ist dadurch gewährleistet, dass der Taupunkt der Austrittsluft
durch Vermischung mit der Aussenluft erst in einer beträchtlichen Entfernung vom
Kühlturm erreicht wird und dort die Austrittsluft nur noch in geringen Spuren vorhanden
ist, sodass auch in grösserer Entfernung des Kühlturmes sich kein Nebel bilden kann.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass
das Rohrsystem aus einer Anzahl von parallelen, abstandsweise, horizontal angeordneten
Rohren besteht, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit Kollektoren verbunden
sind, an welche die Zuführleitung für Heizdampf bzw. die Ableitung für den kondensierten
Dampf angeschlossen sind, wobei zur Erzielung von möglichst grossen wärmeübertragenden
Flächen, die Rohre aussen berippt sein können.
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Bei einer anderen vcrteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann
das Rohrsystem aus mindestens einer im wesentlichen horizontal im Kühlturm angeordneten
Rohrtafel bestehen, wobei die Rohre der Rohrtafel doppelhaarnadelförmig gebogen
sein können und zur Verbesserung des Wä meüberganges ebenfalls mit Rippen versehen
sein können.
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Es ist zweckmässig, die Rohrtafeln im Kühlturm nicht exakt horizontal,
sondern geneigt gegenüber der Ableitung des kondensierten Dampfes anzuordnen, damit
ein kontinuierlicher Kondensatablauf gewährleistet ist Das Rohrsystem kann grundsätzlich
von einer beliebigen Dampfquelle gespeist werden. Jedoch besteht eine vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung darin, bei Anwendung für Kraftwerke die Zufuhrleitung
an eine Anzapfstelle einer Dampfturbine und die Ableitung mit der KauptkondensatrEckleltung
des der Turbine zugeordneten Kondensators zu verbinden.
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Die hierdurch bewirkte Entlastung des Kondensators hat eine Reduktion
der erforderlichen Kühlleistung des Kühlturmes zur Folge.
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Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Kühlturm im
Nassverfahren zu betreiben und lediglich bej kritischen klimatischen
Bedingungen
die Kühlluft vor ihrem Austritt in die Atmosphäre in der gewünschten Weise zu trocknen
und zu erwärmen.
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Die Anpassung an die Aussenluftbedingungen kann durch Einstellung
der Heizdampfmenge herbeigeführt werden. Vorteilhaft wird hierbei eine Regeleinrichtung
vorgesehen, welche in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen der Umgebungsluft
automatisch eine entsprechende Mengenregulierung der zugeführten Heizdampfmenge
bewirkt, bzw. die Zufuhr des Heizdampfes abstellt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Kühlturm in Verbindung mit einer Dampfturbine eines
Kraftwerkes, während Fig. 2 einen Teilausschnitt des im Kühlturm angeordneten Rohrsystems
in vergrössertem Massstab zeigt. In der Zeichnung ist ein Kühlturm 1 dargestellt,
der ein Kaltwasserbecken 2, einen schematisch dargestellten Rieseleinbau 3, eine
darüber angeordnete Aufgabevorrichtung 4 für die Verteilung des zu kühlenden Wassers
auf den Querschnitt des Einbaus 3, eine Tropfenfangvorrichtung 5, ein Rohrsystem
6 und einen Abzugskamin 7 aufweist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Rohrsystem 6 aus Rohren
6a, deren gegenüberliegende Enden mit Kollektoren 6b und 6c über Verteilrohre 6d
und 6e (vergleiche Fig. 2) verbunden sind, wobei der Kollektor 6b an eine Anzapfdampfleitung
8 einer Dampfturbine 9 einer nicht weiter dargestellten Dampfkraftanlage und der
Kollektor 6c an eine Ableitung 10 angeschlossen ist, die mit der Hauptkondensatrückleitung
15 des der Dampfturbine 9 zugeordneten Kondensators 11 verbunden
ist.
In diesen Kondensator wird der zu kondensierende Turbinendampf über eine Leitung
12 eingeleitet und mit Hilfe von im Kühlturm gekühlten Wasser, -welches mittels
einer Leitung 13 aus dem Kaltwasserbecken 2 des Kühlturmes 1 entnommen und durch
eine im Kondensator 11 angeordnete Kühlschlange geleitet und mittels einer Pumpe
14 in die Wasserverteilvorrichtung 4 zurückgefördert wird, kondensiert.
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Dieser Kondensat wird durch die Leitung 15 mit Hilfe einer Pumpe 16
in den Speisewasserraum des nicht dargestellten Dampferzeugers der Anlage zurückgefördert.
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Im folgenden wird die Betriebsweise des Kühlturmes für das dargestell.
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te Ausführungsbeispiel erläutert.
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Wenn der klimatische Zustand der den Kühlturm umgebenden Atmosphäre
zu keiner Schwadenbildung der aus dem Kühlturm austretenden Kühlluft führt, wird
der Kühlturm im Nassbetrieb gefahren und Regelorgan 17 in der Dampfleitung 8 ist
geschlossen. Da die Betriebsweise eines Nasskühlturmes allgemein bekannt ist, wird
auf ein näheres Eingehen hierauf verzichtet.
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Wenn sich jedoch infolge extremer klimatischer Bedingungen der Atmosphäre
hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit, was insbesondere während der kälteren
Jahrszeiten eintreten wird, eine Nebelfahne am Luftaustritt des Kühlturmes ausbildet,
wird das Mengenregelorgan 17 in Abhängigkeit von einer Regeleinrichtung 18, welche
durch eine photometrische oder psychrometrische Messeinrichtung 19 beeinflusst wird,
in eine entsprechende Oeffnungsstellung gebracht, so dass nun eine bestimmte Dampfmenge
als Heizdampf in das Rohrsystem 6 einströmt. Durch
Wärmeaustausch
mit der aufwärtsströmenden Kühlluft wird diese, getrocknet und erwärmt, während
der Heizdampf kondensiert und durch Leitung 10 mittels einer Pumpe 10a in die Hauptkondensatrückleitung
15 gefördert wird. Die so getrocknete und erwärmte Luft verursacht bei ihrem Austritt
aus dem Kamin 7 in die Atmosphäre keine Nebelbildung mehr.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt,
sondern umfasst alle Ausführungsformen, welche die bean-.
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spruchten Merkmale aufweisen.