DE2608645A1 - Kuehlturm - Google Patents

Description

P. 5002

Sulzer - Sscher Wyss GmbH, Lindau/Bodensee (Deutschland)

Kühlturm

Zusatzpatent zum Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 25 20 221.5-13)

Die Erfindung betrifft einen Kühlturm mit einem Wärmeaustauschteil, in "welchem Kühlluft mit zu kühlendem V/asser in direkten Kontakt gebracht wird und einer Aufgabevorrichtung zur Verteilung des Wassers auf den Querschnitt des Kühlturmes sowie einer Tropfenfangvorrichtung, wobei oberhalb des Wärmeaustauschteiles ein sich mindestens nahezu über den ganzen Querschnitt erstrekkendes Rohrsystem angeordnet ist, welches eine Zu- und eine λΤο-

leitung für ein wärmeübertragendes Mittel aufweist.

Bei derartigen Kühltürmen, die auch Nasskühltürme 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 gieichmässig über den Wärmeaustauschteil, der meistens Einbauelemente mit Rieselflächen für das Wasser enthält, verteilt. Im Wärmeaustauschteil wird ein inniger Kontakt mit der Kühlluft

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erreicht, die entweder durch Ventilatoren oder durch die Kaminwirkung der Naturzugkühltürme 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.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Nasskühltürme, insbesondere^wenn sie eine relativ grosse Kapazität und eine dementsprechend grosse 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 Ifebelschwaden stellen nun für den Strassen-, Eisenbahn- und Luftverkehr eine starke Belästigung dar. Ausserdein können diese Nebelschwaden zu einer Verminderung der Sonneneinstrahlung in der Umgebung der Kühltürme führen. Bei besonderen topographischen Formationen oder Inversionswetterlagen können die Nebelschwaden zu einer Verminderung der Sonneneinstrahlung in der Umgebung der Kühltürme fuhren. Bei besonderen topographischen Formationen oder Inversionswetterlagen können die Nebelschwaden zu gefährlichen Nebellagen führen.

Eine bekannte Lösung dieses Problems, d. h. Vermeidung von Schwadenbildungen, wurde bisher in der Anwendung von sogenannten Trokkenkühltürmen an Stelle von Nasskühltürmeη gesehen.

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Bei dieser sogenannten Trockenkühlung zirkuliert das zu kühlende Wasser in geschlossenen Rohrsystemen und-vwird 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 j 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.

Jedoch sind TrockenkühltUrme 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 Trockenkühltürmes etwa viermal grosser ist als dasjenige eines Nasskühltürmes bei gleicher Kühlleistung.

Dem Hauptpatent liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Nasskühltürmen auftretende Schwadenbildung zu vermeiden, ohne die vorstehend beschriebenen Nachteile der Trockenkühitürne in Kauf zu nehmen.

Diese Aufgabe wird gemäss dem Hauptpatent dadurch gelöst, dass das Rohrsystem in einem Abstand oberhalb der Tropfenfangvorrich-

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tung angeordnet ist und als wärrrieübertragendes Mittel Heizdampf dient, welcher beim Durchströmen des Rohrsystems kondensiert, und dass für die Einspeisung des Heizdampfes in das Rohrsystem an dieses eine Zuleitung und für die Wegführung des Kondensats eine Ableitung angeschlossen ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Rohrsystems besteht darin, dass das Rohrsystem aus einer Anzahl von parallelen, abstandweise, horizontal angeordneten Rohren besteht, die an ihren gegenüberliegenden Enden mit Kollektoren -verbunden sind, an weiche die Zuführleitung für Heizdampf bzw. die Ableitung für das Kondensat angeschlossen sind, wobei zur Erzielung von möglichst grossen wärmeübertragenden Flächen, die Rohre ausseh berippt sein können.

Bei einer anderen vorteilhaften Äusfuhrungsform der Erfindung kann das Rohrsystem aus mindestens einer im wesentlichen horizontal im Kühlturm angeordneten Rohrtafel bestehen, wobei die Rohre der Rohrtafel doppelhaarnadelförmig gebogen seih können und zur Verbesserung des Wärmeüberganges ebenfalls mit Rippen versehen sein können.

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.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, chemische Anlagen

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mit hohem Kühlwasserbedarf von anfallendem Abdampf (Brüden) zu entsorgen und bei einem gemäss dem Hauptpatent ausgebildeten Kühlturm eine Schwadenbildung am Austritt der Kühlluft aus dem Kühlturm in der Atmosphäre zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Rohrsystem als Brüdenkondensator ausgebildet ist und eine Zuleitung für aus einem chemischen Prozess stammenden Abdampf und eine Ableitung für dessen Kondensat aufweist.

Dieses Verfahren lässt sich z. B. auf dem Gebiet der Petrochemie bei Rektifizierkolonnen anwenden, um die im Kolonnenkopf enthaltene Wärme nutzbar zu machen.

Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen Kühlturm im Nassverfahren zu betreiben und lediglich bei kritischen klimatischen Bedingungen die Kühlluft vor ihrem Austritt in die Atmosphäre in der gewünschten Weise zu trocknen und zu erwärmen, wobei durch Kompression die Abdampftemperatur weiter erhöht werden kann, um den Nachtrocknungseffekt im Kühlturm zu verbessern.

Die Anpassung an die Aussenluftbedingungen kann durch Einsteilung der Abdampfmenge herbeigeführt werden. Vorteilhaft wird hierbei eine Regeleinrichtung· vorgesehen, welche in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen der Umgebungsluft automatisch eine entsprechende Mengenreguiierung der zugeführten .Abdampfmenge bewirkt, bzw. die Zufuhr des Abdampfes abstellt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert.

Fig.1 zeigt einen Kühlturm in Verbindung mit einer Rektifizierkolonne, während Fig. 2 einen Teilausschnitt des im Kühlturm angeordneten Rohrsystems in vergrössertem Massstab zeigt.

In der Zeichnung ist ein Kühlturm 23 dargestellt, der ein KaItwasserbecken 24 einen schenatisch dargestellten Rieseleinbau 25, eine darüber angeordnete Aufgabevorrichtung 26 für die Verteilung des zu kühlenden "wassers auf den Querschnitt des Einbaus

und
25, eine Tropfenfangvorrichtung 27>^ein Rohrsystem 28 aufweist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das als Brüdenkondensator dienende Rohrsystem 28 aus Rohren 28a, deren gegenüberliegende 3nden mit Kollektoren 28b und 28c über Verteiirohre 28d und 28e (vgl. Fig. 2) verbunden sind. Der Kollektor 28b ist an die Abdampfleitung 29 einer Rektifizierkolonne 30 angeschlossen und der Kollektor 28c an eine Ableitung 31, die zu einem Kondensatkühler 32 führt, der auch im Kaitwasserbeckeη 24 angeordnet sein kann. Das Kondensat kann dann wiederverwendet werden oder der Entsorgung zugeleitet werden.

Im folgenden wird die Betriebsweise des Kühlturmes für das dargestellte Äusführungsbeispiel erläutert.

Der Kühlturm wird normal als Nasskühlturm gefahren. Die Betriebs-

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weise eines Nasskühltürmes ist bekannt und wird hier nicht wiederholt. Infolge extremer klimatischer Bedingungen iniider Atmosphäre hinsichtlich Temperatur und Feuchtigkeit, was insbesonder in kälteren Jahreszeiten auftreten kann, bildet sich eine Dampffahne am Kühlturmaustritt.

Da gleichzeitig Abdampf (Brüden) in das Rohrsystem 28 geleitet wird, tritt dieser in einen indirekten Wärmeaustausch mit der Abluft, so dass diese erwärmt und getrocknet wird, während der Abdampf kondensiert und durch die Ableitung 31 zum Kondensatkühler 32 geleitet wird. Hiernach wird je nach Charakter des Kondensates entschieden, ob es weiterverwendet oder entsorgt wird.

Gegebenenfalls kann der Abdampf (Brüden) durch Kompression vor seiner Einleitung in das Rohrsystem auf eine höhere Temperatur erwärmt werden.

Das im Kühlturm gekühlte Wasser wird aus dem Kaltwasserbekcen 24 durch einen Wärmeübertrager 33 geleitet, in welchem es sich durch Wärmeaustausch mit einem wärmeren Medium, welches vorteilhaft ein aus einem chemischen Prozess stammendes Medium ist, z. B. im Ausführungsbeispiel zu kondensierendes Medium, welches als Rücklauf in den oberen Teil der Rektifizierkolonne eingeleitet wird, erwärmt und sodann mittel einer Pumpe 34 in die Aufgabevorrichtung 26 .eingespeist wird.

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Durch die Nachtrocknung der Kühlturmabluft wird die Dampffahne am Kühlturmaustritt beseitigt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsformen, wel che die beanspruchten Merkmale aufweisen.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   ll. Kühlturm mit einem Wärmeaustauschteil, in welchem Kühlluft mit zu kühlendem Wasser in direkten Kontakt gebracht wird und einer Aufgabevorrichtung zur Verteilung des V/assers auf den Querschnitt des Kühiturmes sowie einer Tropfenfangvorrichtung, wobei oberhalb des Wärmeaustauschteiles ein sich mindestens nahezu über den ganzen Querschnitt erstreckendes Rohrsystem angeordnet ist, welches eine Zu- und eine Ableitung für ein wärmeübertragendes Mittel aufweist, wobei das Rohrsystem in einem Abstand oberhalb der Tropfenfangvorrichtung angeordnet ist und als wärmeübertragendes Mittel Heizdampf dient, welcher beim Durchströmen des Rohrsystems kondensiert, und dass für die Einspeisung des Heizdampfes in das Rohrsystem an dieses eine Zuleitung und für die Wegführung des Kondensats eine Ableitung angeschlossen ist.nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 2520221.5-13) dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem '(28) als Brüdenkondensator ausgebildet ist und eine Zuleitung (29) für aus einem chemischen Prozess stammenden Abdampf und eine Ableitung (31) für dessen Kondensat aufweist.
2. 2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das · Rohrsystem (28) aus. einer Anzahl vor parallelen, abstandsweise, horizontal angeordneten Rohren (28a) besteht, die an ihren gegenüberliegenden Enden über Verteilrohre (28d, 28e) mit Kollektoren (28b, 28c) verbunden sind, an welche die Zuführleitung (26) für Abdampf bzw. die Ableitung (31) für den kondensierten

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   ORIGINAL INSPECTED

   Abdampf angeschlossen sind.
3. 3. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrsystem aus mindestens einer im wesentlichen horizontal im Kühlturm angeordneten Rohrtafel besteht, wobei die Rohre der
   Rohrtafel doppeihaarnadeiförmig gebogen sind.
4. 4. Kühlturm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der Rohrtafel gegenüber der Ableitung des kondensierten Dampfes geneigt ist.
5. 5. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre Rippen aufweisen.
6. 6. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (29) an den Kopfteil einer Rektifizierkolonne (27)
   angeschlossen ist und die Ableitung (31) mit einem Kondensatkühler (32) verbunden ist.
7. 7. Kühlturm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensatkühl·er im Kaltwasserbecken (24) des Kühlturms (23)
   angeordnet ist.

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