DE2832274C2 - Belüftungsvonichtung für in Oberflächenwässer zurückzuleitende Abwässer, insbesondere für die Anreicherung von Gebrauchswässern mit Sauerstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungsvorrichung für in Oberflächenwasser zurückzuleitende Abwässer, insbesondere für die Anreichung von Gebrauchswässern mit Sauerstoff, die zur Kühlung von Kraftwerksturbinen genutzt worden sind, wobei die Vorrichtung aus einer Verengung des Querschnittes der Abflußleitung und an der engsten Stelle angeordneten Bohrungen besteht, so daß aus den mit den Bohrungen verbundenen

Luftzuführungsleitungen infolge des an diesen Stellen

auftretenden Unterdruckes Luft angesaugt und in den

Abwasserstrom hineingezogen wird. Zur Erhöhung des Sauerstoffgehaltes von in Oberflä-

chengewässer zurückgeleiteten zur Kühlung benutzten Gebrauchswässern werden verschiedene Verfahren zur künstlichen Belüftung angewandt So wird z. B. Preßluft in das abfließende Wasser gedrückt oder durch Belüftungskreisel oder Belüftungswalzen Luft in das Wasser hineingezogen. Außerdem versucht man, durch Versprühen des Gebrauchswassers vor Einleitung in die Oberflächengewässer, durch Oberfallwehre oder durch eine Turbinenbelüftung die Wasser ausreichend mit Sauerstoff anzureichern. Die Verfahren sind jedoch im

M wesentlichen nur für geringe Wassermengen anwendbar oder aber wie die Oberfallwehre und die Turbinenbelüftung mit so großen Investitionskosten belastet, daß sie zu unwirtschaftlich sind.

Außerdem ist es bekannt, die Abflußleitung venturi-

J5 düsenförmig auszubilden und an ihrem am weitest innenliegenden Teil Bohrungen anzubringen, durch die durch den entstehenden Unterdruck Luft in das Wasser hineingezogen wird. Die Venturidüse sind jedoch nur für kleine Durchsatzmengen bis zu etwa lOOOcbm/Std.

•»ο zu verwenden. Außerdem ist es schwierig, den benötigten Unterdruck jeweils in ausreichender Höhe zu erzeugen. Voraussetzung dafür ist nämlich, daß der absolute Druck des strömenden Wassers unmittelbar vor Eintritt in da* Venturirohr mit dem Außendruck

«5 gleich ist. Nachteilig ist ferner, daß bei größeren Wassermengen eine ausreichende Durchlüftung des gesamten Wasserstroms nicht mehr möglich ist, da die Luftblasen vom Wasserstrom mitgerissen, sich im wesentlichen nur an der Rohrwand aufhalten. Die inneren Zonen des Wasserstroms bleiben daher auch während des weiteren Weges durch die Abflußleitung in den Fluß hinein nur unzureichend durchlüftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Belüftungsvorrichtung zu entwickeln, die den Gesamt wasserstrom auch bei großen Durchflußmengen durch gehend und selbsttätig belüftet und die zugleich eine weitgehende automatisierte Luftmengenregelung ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

&0 daß ein die Verengung aufweisender Leitungsabschnitt in die Abflußleitung eingeführt, beweglich ausgebildet und gegen die Abflußleitung flächenhafi abgedichtet ist, daß vor dem Leitungsabschnitt ein offener Zulauf für das vom Kondensator der Turbine abfließende Ge brauchswasser vorgesehen ist, und daß in dem Leitungsabschnitt einzelne mit der Leitungswand verbundene, die Verengung bildende Belüftungskörper angeordnet sind.

Ober die Bettungskörper wird auch in das Innerste des Wasserstromes Luft hineingeleitet, so daß das Gebrauchswasser insgesamt belüftet werden kann. Pie Anordnung eines offenen Zulaufes vor den beweglichen Leitungsabschnitt gewährleistet, daß in der Verengungsstrecke der benötigte Unterdruck zum Zwecke der Luftansaugung eingehalten wird. Da das Leitungsstück beweglich ausgebildet ist, kann es dem jeweiligen Wasserspiegel im offenen Zulauf entsprechend in seiner Lage geändert werden. ι ο

Vorteilhaft ist, daß unabhängig von der Durchflußmenge und auch der Geschwindigkeit immer ausreichende Luftmengen in den Gebrauchswasserstrom über die Belüftungsvorrichtung gegeben wird. Es handelt sich dabei in gewisser Weise um eine selbstregelnde Vorrichtung, denn bei steigender Ablaufgeschwindigkeit vergrößert sich der Unterdruck im Bereich der Luftdüsen, so daß mehr und mehr Luft angesaugt wird. Damit vergrößert sich das Volumen des Wasser-Luftgemisches, gleichzeitig erhöht sich dessen Auftrieb und somit wird wirksam der eingetretenen Ablaufg,°schwindigkeit entgegengewirkt Die Anlage kann durch die Belüftungsvornchtung sowohl bezüglich der Regelung der Ablaufgeschwindigkeit als auch bezüglich der Mengenregelung der zugegebenen Luft eingesetzt werden.

Vorteilhaft ist, daß im vorliegenden Fall auf eine Rohreinziehung mit anschließender Erweiterung wie bei normalen Venturirohren verzichtet werden kann, und daß statt dessen ein normales Rohrstück mit gleichbleibendem Durchmesser verwendet wird. Die noiwendigen Einbauten können z. B. aus Blechplatten leicht hergestellt werden. Dabei wird die Verengung des Strömungsquerschnittes durch die dargestellten Einbauten in zweckmäßiger Weise so vorgenommen, daß sie 3ϊ der Querschnittsverengung einer normalen Venturidüse entspricht. Damit treten hier die gleichen Geschwindigkeitserhöhungen und die gleichen Druckabsenkungen wie bei der Venturidüse auf. In vorteilhafter Weise kann die Zahl und Ausbildung der Belüftungskörper den Gegebenheiten jeweils angepaßt bzw. verändert werden. Eine solche Veränderung wird begünstigt, wenn die Belüftungskörper die Form einer ungleichseitigen Pyramide aufweisen und über den Umfang des Leitungsabsvhnittes gleichmäßig verteilt angeordnet sind und mit ihren Spitzen einen Kreis bilden. Da die Belüftungskörper vorzugsweise an dem am weitesten in den Leitungsabschnitt hineinragenden Kanten, vorzugsweise an den kürzeren Kanten der ungleichseitigen Pyramide, Bohrungen aufweisen, ist sichergestellt, daß die Luftbläschen auch bis in den innersten Bereich des Wasserstroms gelangen.

Damit im engsten Querschnitt der Verengung der benötigte Unterdruck, der zum Hereinziehen der Luftblasen in den Wasserstrom benötigt wird, erreicht v> wird, muß unmittelbar vor Eintritt in die Verengungsstrecke mindestens atmosphärischer Druck herrschen. Dies erreicht man nach der Erfindung dadurch, daß unmittelbar vor Eintritt in diese Verengungsstrecke ein offener Zulauf vorgesehen ist. Bei Kraftwerken ist es besonders vorteilhaft, das bei Kraftwerken übliche Kraftschlußbecken als offenen Zulauf zu verwenden.

Je größer der Kraftschluß bei Kraftwerken ist, desto geringer ist die notwendige Pumparbeit für das Kühlwasser. Daher ist es zweckmäßig, die Kraftschluß· »5 höhe, d. h. die Differenz zwischen der höchsten Stelle am Kondensator (kühlwasserseitig) und dem Wasserspiegel im Kraftschlußbecken, den jeweiligen Wasser- und Lufutuständen anzupassen. Dies ist erfindungsgemäß bei Wahrung ausreichender Druckverhlltnis.se an der engsten Stelle der Verengung dadurch möglich, daß die Belüftungsvorrichtung in der Höhe verstellbar ist. Eine Höhenverstellbarkeit ist beispielsweise dadurch sichergestellt, daß der Leitungsabschnitt über Rollen mit einem Zugseil verbunden ist. Damit ist es möglich, auch bei ansteigendem oder fallendem Wasserspiegel im Kraftschlußbecken jeweils den richtigen Abstand zwischen dem Wasserspiegel und der Verengung im Leitungsabschnitt einzuhalten. Ober das Zugseil kann die Belüftungsvornchtung jeweils den entsprechenden Verhältnissen angepaßt werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, der Zugeinrichtung einen Antriebsmotor zuzuordnen, der über eine Meßeinrichtung, über die Luftdruck- und Kühlwassertcmperatur in vorgegebenen Zeitabständen ausgewertet werden, regelbar is;. Da die Kraftschlußhöhe abhängig vom Außenluftdruck, von der Kühlwasv^nemperatur und von den Strömungswiderständen ist, krtnn durch die laufende Messung der beiden sich ändernden Werte der Motor sinngemäß gesteuert werden.

Um zu vermeiden, daß die Luftzuführungsrohre unter Wasser geraten, z. B. bei sehr hohem Wasserspiegel im Kraftschlußbecken, sind die Luftzuführungsrohre fest mit dem Leitungsabschnitt zu verbinden. Damit ist es möglich, die für die Zuführung der Luft wichtigen Rohre jeweils entsprechend der Lageänderung des Leitungsabschnittes anzuheben oder abzusenken. Bei ungünstigen Verhältnissen kann die zusätzliche Anreicherung des Gebrauchswassers mit Sauerstoff vorteilhaft sein, insbesondere dann, wenn im gleichen Bereich andere Wasserverbraucher angesiedelt sind, die nicht über entsprechende Einrichtungen verfügen bzw. die entsprechenden Einrichtungen nicht einbauen können. Eine weitere Anreicherung des Gebrauchswassers ist vorzugsweise dadurch möglich, daß in dem Zwischenraum, den die Spitzen der Belüftungskörper bilden, ein Zusatzbelüftungskörper zumindest mit seinem unteren Teil angeordnet ist. Der Zusatzbelüftungskörper kann ein einfaches unten und oben offenes Rohr sein, das bei entsprechender Positionierung im Bereich des größten Unterdruckes zusätzliche Luft ansaugt.

Um eine bedarfsgemäße zusätzliche Luftanreicherung zu erreichen bzw. eine Regelbarkeit sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß der Zusatzbelüftungskörper ein oben und unten verschlossenes und mit im Rohrmantel angeordneten Luftein- und -austrittsbohrungen versehenes Rohrstück ist, was gleichzeitig und/oder unabhängig von dem Leitungsabschnitt höhenverstellbar ist.

Be; Normalwasserstand und normalen Verhältnissen sind die oberen Luftansaugebohrungen mit. Wasser überdeckt, so daC keine Zusatzluft in des Wasser hineingesaugt wird. Bei sinkendem Wasserstand oder aber bei Hochziehen des Zusatzbelüftungskörpers werden mehr unci mehr Lufteintrittsöffnungen freigegeben und damit mehr und mehr Luft im Bereich der engsten Stelle der Belüftungsvornchtung angesaugt und ins Wasser geleitet.

Ausführungsformen der Belüftungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Übersicht mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Kraftschlußbecken eines Kraftwerkes,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein Kraftschlußbecken mit darin angeordneter erfindungsgemäßer Belüftungsvor-

richtung,

Fig.3 einen Querschnitt durch eine Belüftungsvorrichtung,

F i g. 4a, 4b Einzelheiten von Belüftungskörpern und F i g. 5 eine Ansicht eines Zusatzbelüftungskörpers.

Die in F i g. 1 gezeigte Übersicht zeigt eine bei Kraftwerken, insbesondere Steinkohlenkraftwerken, übliche Anordnung mit Kondensator 1, Zuleitungsrohfan 2, offenem Zulauf 3 bzw. Kraftschlußbecken 4, der Abflußleitung 15 und schließlich dem eigentlichen Abwasserkanal, d. h. dem Fluß 40. Der Pfeil 4 gibt die Fließrichtung des Gebrauchswassers an. Im offenen Zulauf 3 ist der Anfang der Abflußleitung 15 bis nahe an den Wasserspiegel 7 hochgezogen. In diesem Teil, d. h. in dem Leitungsabschnitt 8 sind die in den F i g. 2,3 und 4 näher gezeigten Belüftungskörper 25,30,31 zu sehen.

Die dargestellten, aus Blechplatten leicht herzustellenden Belüftungskörper 25, JO, Jl haben die Form von ungleichseitigen Pyramiden, die in dem Leitungsabschnitt 8 gleichmäßig auf dessen Umfang verteilt und auf die Leitungswand 9 aufgeschweißt sind und die an der in den Wasserstrom am weitesten hineinragenden Kanten 24, 27—29, d.h. im engsten Strömungsquerschnitt dieser Anordnung Bohrungen 35 — 37 aufweisen. Die Bohrungen 35—37 sind dabei vorzugsweise wie die F i g. 4a zeigt, an den kürzeren Kanten 27, 28 des einer ungleichseitigen Pyramide entsprechenden Belüftungskörpers 25,30,31 angeordnet. Die Spitzen 26, 32, 33 der Belüftungskörper 25, 30, 31 bilden einen Zwischenraum 22. in den der in Fig. 5 dargestellte Ziisatzbelüftungskörper 50 eingeführt werden kann. Durch diese Anordnung, die auch in Fig. 2 verdeutlicht ist. entsteht an dieser Stelle aufgrund der auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten ein so großer I Intcrdruck. daß die über die Luftzuführungsrohre 10, 11 zugeführte Luft in den Wasserstrom hineingezogen wird. Dieser Vorgang wird durch die besondere Form der Belüftungskörper 25, 30, 31 und die gleichmäßige Verteilung der Belüftungskörper über den Ströniungsqucrschnitt noch begünstigt.

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U.U.

Rohrmantel 49, der im oberen Teil 52 und im unteren Teil 51 durch Bleche abgedeckt ist. Auf dem Umfang des Rohrmantels 49 sind am oberen Teil 52 Luftcintrittsbohrungen 47, 48 und am unteren Teil 51 Luftaustrittsbohrungen 45, 46 vorgesehen. Am oberen Teil 52 weist der Deckel des Zusatzbelüftungskörpers 50 einen Haken 44 auf. über den der Zusatzbelüftungskörper mit der in Fig. 2 dargestellten Anhebevorrichtung verbunden werden kann. Über ein Zugseil 20. das über Rollen 17 —19 geführt ist. kann nämlich sowohl der Leitungsabschnitt 8, der im Bereich einer Abdichtungszone 12 gegen die Abflußleitung 15 abgedichtet ist. angehoben bzw. abgesenkt werden. Die von den Rollen 18,19 zum Leitungsabschnitt 8 führenden Seile werden zweckmä-Big am Rand 6 des Leitungsabschnittes 8 angeschlagen. Da die Luftzuführungsrohre 10,11 mit dem Leitungsabschnitt 8 fest verbunden sind, werden sie mit diesem zugleich angehoben oder abgesenkt, über entsprechende Zusatzseile und Rollen kann auch der Zusatzbelüflungskörpcr 10 an diese Hebe- und Senkvorrichtung angeschlossen werden.

Vorteilhaft ist, daß mit Hilfe der Belüftungsvorrichtung nicht nur eine gleichmäßige und ausreichende Versorgung des Gebrauchswassers mit Sauerstoff erreicht wird, sondern daß gleichzeitig damit auch die Kühlwasserpumparbeit und die Ablaufgeschwindigkeit geregelt werden kann. Der Mengenstrom des abfließenden Wassers ist näniiich abhängig von der Geiäiienöiie zwischen dem Wasserspiegel 7 im offenen Zustand bzw. Kraftschlußbcckcn und dem Wasserspiegel 41 im Fluß 40. Bei sinkendem Wasserspiegel 41 im Fluß 40 steigt die Gcfällehöhe automatisch, so daß mehr Wasser aus dem Kraftschlußbecken abströmt als wieder von dem Kondensator 1 herzufließt. Die in gewissen Bereichen selbstregelnde erfindungsgemäße Belüftungsvorrieh-Hing gibt jedoch bei steigender Ablaufgcschwindigkeit durch dt.ι dann im Bereich der Verengung auftretenden größeren Unterdruck immer mehr Luft in das abfließende Wasser ab. Damit vergrößert sich das Volumen und der Auftrieb nimmt zu. so daß der Gefällevergrößerung bzw. der Ablaufgeschwindigkeit entgegengewirkt wird. Dieser Vorgang wird noch durch den Zusatzbelüftungskörper 50 vergrößert, der genau im Zwischenraum 22 mit seinen Luftaustrittsbohrungen 45,46 angeordnet ist. Da der Zusaizbelüftungskörper 50 in der Höhe verstellbar ist. insbesondere auch zweiteilig ausgebildet werden kann, kann er jeweils den Gegebenheiten entsprechend eingeführt oder aber auch immer im Zwischenraum 22 positioniert sein. Die Sicherung eines gleichmäßigen Wasserspiegels 7 im offerier! Ζ'.ί!?Λ!Γ 3 b^7VU ^raftcrhlitfthpolcpn u/irtft <;irh sphr

vorteilhaft als gleichzeitige selbsttätige Regelung des Kiihlwasserdruckes in dem Turbinenkondensator im Sinne der Konstanthaltung des Druckes, d. h. im Sinne der Vermeidung der Kühlwasserverdampfung aus. Gleichzeitig dient die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als zusätzliche Sicherung gegen das Abreißen der Wassersäule im Zuleitungsrohr 2, da dadurch das Leerlaufen des Kraftschlußbeckens und das dadurch bedingte Eindringen von Luft in das Zuleitungsrohr 2 verhindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche;

1. Belüftungsvorrichtung für in Oberflächenwässer zurückzuleitende Abwässer, insbesondere für die Anreicherung von Gebrauchswässern mit Sauerstoff, die zur Kühlung von Kraftwerksturbinen genutzt worden sind, wobei die Vorrichtung aus einer Verengung des Querschnittes der Abflußleitung und an der engsten Stelle angeordneten Bohrungen besteht, so daß aus den mit den Bohrungen verbundenen Luftzuführungsleitungen infolge des an diesen Stellen auftretenden Unterdruckes Luft angesaugt und in den Abwasserstrom hineingezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Verengung aufweisender Leitungsabschnitt (8) in die Abflußleitung (15) eingeführt, beweglich ausgebildet und gegen die Abflußleimng (15) flächeßbaft abgedichtet ist, daß vor dem Leitungsabschnitt (8) ein offener Zulauf (3) für das vom Kondensator (1) der Turbine abfließende Gebrauchswasser vorgesehen ist, und daß in dem Leitungsabschnitt (8) einzelne mit der Leitungswand (9) verbundene, die Verengung bildende Belüftungskörper (25,30,31) angeordnet sind.

2. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskörper (25, 30,31) über den Umfang des Leitungsabschnittes (8) gleichmäßig verteilt angeordnet sind und daß sie mit ihren Spitzen (26,32,33) einen Kreis bilden.

3. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß cre Belüftungskörper (25,30,31) die Form einer ungleichseitigen Pyramide aufweisen.

4. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungskörper (25,30,31) an den am weitesten in den Leitungsabschnitt (8) hineinragenden Kanten (24, 27—29), vorzugsweise an den kürzeren Kanten (27, 28), der ungleichseitigen Pyramide Bohrungen (35—37) aufweisen.

5. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl und Ausbildung der Belüftungskörper (25, 30, 31) entsprechend der Verengung, die übliche Venturidüsen hervorrufen, gewählt ist.

6. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsabschnitt (8) über Rollen (17—19) mit einem Zugseil (20) verbunden ist.

7. Belüftungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugeinrichtung ein Antriebsmotor zugeordnet ist, der über eine Meßeinrichtung, über die Luftdruck und Kühlwassertemperatur in vorgegebenen Zeitabständen ausgewertet werden, regelbar ist.

8. Belüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum (22), den die Spitzen (26, 32, 33) der Belüftungskörper (25,30,31) bilden, ein Zusatzbelüftungskörper (50) angeordnet ist.

9. BelUftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzbelüftungskörper (50) ein oben und unten verschlossenes und mit im Rohrmantel (49) angeordneten Luftein- (47, 48) und -austrittsbohrungen (45, 46) versehenes Rohr· stück ist.

10. BelUftungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzbelüftungskörper (50) gleichzeitig mit und/oder unabhängig von dem Leitungsabschnitt (8) höhenverstellbar ist.