DE3327931C2 - Vorrichtung in Kühltürmen - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung in Kühltürmen, die eine Trockenzone für aus einer Feuchtzone übertretende Gase und für damit in direkten Wärmeaustausch tretende trockene Gase eine Zuleitung in die Trockenzone sowie wenigstens eine Mischeinrichtung für die feuchten mit den trockenen Gasen aufweisen, die in der Trockenzone zwischen der Feuchtzone und der Austrittsöffnung des Kühlturmes angeordnet ist, wird erfindungsgemäß in der Mischeinrichtung eine Vorstufe aus einer oder mehreren Mischdüsen vorgesehen, deren Düsenrohr jeweils eine der Zuleitungen für die trockenen Gase bildet und deren Diffusor die feuchten Gase ansaugt, wobei in der Trockenzone vor der Austrittsöffnung des Kühlturmes hinter der Mischdüsenabgabeöffnung eine Düsenstrahlverwirbelungszone ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Mischen von trockenen und feuchten Gasen in Kühltürmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist durch die EP 00 17 517 bekannt.

Derartige Vorrichtungen sollen im Vergleich mit Kühltürmen, welche lediglich eine direkte Kühlung einer Flüssigkeit, insbesondere aufgeheiztem Wasser mit einem Gas, vorzugsweise atmosphärischer Luft bewirken, die Wolkenbildung über der Austrittsöffnung des Kühlturmes vermindern oder ganz vermeiden und außerdem der Bildung von Schlieren vorbeugen, in denen feuchte und trockene Gase nebeneinander strömen ohne sich zu durchmischen. Die Wirksamkeit solcher Vorrichtungen hängt daher u. a. davon ab, daß in der Trokkenzone laminare Strömungen unterbrochen und dadurch wenigstens teilweise vermieden werden.

Die bekannte Vorrichtung besteht aus mehreren in den Strom der Trockenzone ragenden aerodynamischen Turbulenzkörpern, welche als Rinnen ausgebildet sind, deren öffnung der Austrittsöffnung des Kühlturmes zugewandt ist; die Rinnen dieser Turbulenzkörper verlaufen von außen nach innen und zur Austrittsöffnung. Die Zuleitung der trockenen Gase geschieht radial in die Trockenzone, so daß die Rinnen der Turbulenzkörper diese Giise in Richtung auf die Austrittsöffnung des Kühlturm es ablenken, während die ausströmenden trockenen Gase von den Rinnen verteilt und hinter den Rinnen verwirbelt werden. Eine ähnliche Vorrichtung wird in der DE-OS 29 11 873 beschrieben. Beim Gegenstand dieser Druckschrift handelt es sich um einen Kühlturm mit zwischen einem Kühllufteintritt und einem Kühlluftaustritt angeordneten Wärmeaustauscheinnchtungen, hinter denen in Strömungsrichtung der Kühlluft Wirbeleinbauflächen angeordnet sind.

Die Wirksamkeil der bekannten Vorrichtungen ist

begrenzt, & h. auf bestimmte Anwendungen beschränkt, für die der notwendigerweise begrenzte Strömungsweg durch die Trockeraone auf der Länge ausreicht, längs der die mit den aerodynamischen Turbulenzkörpern erhielte Verwirbelung stattfindet Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art auf einfache Weise so auszubilden, daß die Wirksamkeit der Durchmischung von feuchten und trockenen Gasen in der Trockenzone erheblich gesteigert und auf einer kürzeren Länge zusammengedrängt wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird der gegebenenfalls durch mehrere Mischdüs<:n unterteilte Strom der trockenen Gase als Injektorstrom den ausströmenden feuchten Gasen zugemischt, wodurch in den Mischdüsen eine erste Durchmischung beider Gase unter gleichzeitiger Geschwindigkeits«höhung der Mischströme in den Trockenteil eintritt Derartige Mischdüsen sind bereits aus dem deutschen Gebrauchsmuster !7 28 445 bekannt Gemäß dieser Druckschrift werden die Mischdüsen in der chemischen Industrie angewandt wo gesundheitsschädliche oder aggressive Gase anfallen und diese mit Frischluft vermischt werden sollen. Die vorbekannten Mischdüsen befinden sich im allgemeinen am oberen Ende eines Entgaskamins.

Die erhöhte Geschwindigkait dei rvüsenabströmung führt an den Grenzflächen der an den Düsen vorbeiströmenden feuchten Gase wegen des Geschwindigkeitsunterschiedes zur Bildung von Wirbelzonen, die insgesamt die Düsenverwirbelungszone bilden können, die sich jedoch weiter verstärken läßt. Auf einfache Weise ist das dadurch möglich, daß die Düsenstrahlen mehrere Injektorströme nicht parallel, sondern winklig zueinander durch entsprechende Ausrichtung der Düsen gerichtet werden.

5Λ Die Erfindung hat zunächst den Vorteil, daß sie die ohnehin nötige Bewegungsenergie der trockenen Gase zusätzlich in den beschriebenen Injektorstrahlen ausnutzt, um die Mischung mit den feuchten Gasen zu verbessern. In einer gegebenen Trockenzone eines Kühlturmes kann daher auf kurze Entfernung eine intensive Durchmischung der trockenen und der feuchten Gase erreicht werden.

Vorzugsweise und gemäß dem Merkmal des Anspruchs 2 läßt sich der Strömungsweg in einer gegebenen Kühlturmtrockenzone verlängern und gleichzeitig der Verwirbelungsdfekt durch die Teilsirömung vergrößern.

Die strömungsparallel bzw. im Winkel zu dem Strömungsweg durch die Trockenzone angeordneten Mischdüsen sind Vorrichtungen geringer Bauhöhe bzw. -länge. Daher besteht die Möglichkeit, gemäß dem Anspruch 3 die Düsenstrahlverwirbelungszone mit weiteren Einbauten zu vürbessern, wozu sich die eingangs als

bekannt vorausgesetzten aerodynamischen Verwirbelungskörper u.a. ebenfalls eignen. Gemäß dem Anspruch 4 wird die Wirkung dieser Verwirbelungskörper erheblich gesteigert, weil sie im Takt der oszillierenden Bewegung die Düsenstrahlen unterbrechen und daher für eine intensivere Durchwirbelung sorgen.

Eine Möglichkeit zur zweckmäßigen Verwirklichung dieses Erfmdungsgedankens bietet der Anspruch 5, wobei als externer Antrieb für die aerodynamischen Verwirbelungskörper ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Antrieb in Betracht kommt

In der nachfolgenden Beschreibung wird an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in abgebrochener Darstellung sowie teilweise im Schnitt eine Mischdüse, welche mit einem aerodynamischen Verwirbelungskörper zusammenwirkt

Fig.2 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1,

F i g. 3 eine Einzelheit der Fig.! zur Verdeutlichung des Antriebs für die oszillierende Bewegung des aerodynamischen Verwirbelungskörpers und

F i g. 4 eine Gesamtdarstellung eines Kühlturmes mit eingebauter Mischdüse.

In F i g. 4 ist ein Naturzugkühlturm 1 mit einer Wassertasse 2 und einer Kühlturmschale 3, die auf schräggeneigten Stützen 4 bzw. 5 oberhalb des Spiegels 6 in der Wassertasse 2 ruht dargestellt Aus einer Ringleitung 7, welche beispielsweise Rauchgase 8 führt, zweigen radiale Leitungen 9 ab, die durch die Wassertasse 2 verlaufen und von denen senkrechte Steigleitungen 10,11 abzweigen. Die Zweigleitungen verlaufen senkrecht und über den Querschnitt der Kühlturmschale 3 in annähernd gleichmäßiger Verteilung.

Im unteren Teil des Kühlturmes befindet sich eine feuchte Zone 12. In dieser Zone wird die durch die Stützen 4, 5 in die Kühlturmschale eintretende atmosphärische Luft zum direkten Wärmeaustausch mit Kühlwasser gebracht, welches über eine Mehrzahl von Rohrleitungen 14, '5 zugeführt und zum Abregnen gebracht wird. Diese Leitungen liegen oberhalb von Austauschkörpern 16 und unterhalb von Tropfenabscheidern 17, welche den Übergang der Feuchtzone in die Trockenzone 18 des Kühlturms markieren. Im unteren Bereich bei 19 befinden sich auf den Steigrohren 10,11 Mischdüsen 20.

Jede Mischdüse 20 hat ein Düsenrohr 21, in dem entsprechend den Pfeilen 22. 23 die in dem betreffenden Steigrohr 10, 11 strömenden trockenen Gase einen Injektorstrom bilden. DieiT tritt am oberen Rand 24 des Düsenrohrcs 21 aus und in die Düse 25 von unten ein, deren Que-schnitt sich voi. ihrem unteren, dem Rohr 21 zugeordneten Rand 26 nach oben bis zur Düsenaustrittsöffnung 27 verjüngt. Der Irijektorstrom 22,23 reißt entsprechend den Pfeilen 28, 29 aus der aus dem Tropfenabscheider 17 austretenden feuchten Luft Teilmengen und mischt sie in der Düse 25 mit den trockenen Gasen. An der Austrittsöffnung 27 tritt dadurch ein stark beschleunigter Gasstrom aus.

Unmittelbar oberhalb der Düsenöffnung 27 befindet sich ein aerodynamischer Verwirbelungskörper 30 einer an sich bekannten Ausbildung. Es handelt sich um eine Rinne aus zwei gegeneinander geneigten Rinnenwänden 31,32, deren Scheitellinie 33 der Düsenöffnung 27 zugeordnet ist. Die Rinnenwände 31, 32 haben einen trapezförmigen Grundriß, wobei die längere Trapezseite 34 unterhalb der Düsenöffnung 27 und die kürzere Trapezseite 35 oberhalb dieser Öffnung angeordnet sind. In jeder Rinnenwand 31,32 ist eine Buchse 36,37 befestigt, die als Lager des Verwirbelungskörpers 30 auf einer Welle 38 dient Die Welle sitzt in einer Verstrtbung 39, 40, wobei jede Strebe aus zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Armen 41,42 besteht, die mit einem Knotenblech 43 winkelsteif miteinander verbunden sind. Der Arm 42 kragt von einem Ring 44 radial nach außea und der Ring 44 sitzt auf der Düse 25.
Auf einer der Buchsen 37 ist drehfest ein Ritzel 45

ίο befestigt, das mit einer Zahnstange 46 kämmt, weiche von einem externen, d. h. außerhalb des Kühlturmes 1 angeordneten Antrieb entsprechend dem Doppelpfeil der F i g. 3 bei 47 in oszillierende Bewegung versetzt wird.

Wie die Fig.4 zeigt, sind die den Düsenrohren 11 zugeordneten Mischdüsen 20 schräg geneigt und erzeugen dadurch in dem durch die Kühlturmschale 3 begrenzten Innenraum eine Teilströmung.

Im Betrieb wird Rauchgas durch die Ringleitung 7 in die Radialicitungen 9 und von dort in die Steigleitungen 10,11 gedrückt Die auf den Düseni','iren 21 austretenden Teilströme wirken als Injektorströrr. : in den Düsen 25 und durchmischen sich mit angesaugten feuchten Gasen. Die aus den Düsen bei 27 austretenden, stark beschleunigten Düsenströme treffen auf die aerodynamischen ' arwirbelungskörper 30, wo sie infolge der sich von der Rinne 33 nach außen und oben verbreiternden Rinnenwände 31,32 zerteilt werden. Die oszillierenden Zahnstangen 46 prägen den Verwirbelungskörpern 30 eine oszillierende Bewegung auf, die inrerseits die aus den Öffnungen 27 austretenden Ströme stören. Dadurch bildet sich oberhalb der Düsenöffnung 27 und. oberhalb der aerodynamischen Verwirbelungskörper 30 eine Düsenstrahlverwirbelungszone 50 aus, welche nicht nur die aus den Öffnungen 27 austretenden Düsenstrahlen, sondern auch die feuchten Gase erfaßt, welche an den Düsen vorbeigeströmt sind, infolgedessen sind die Rauchgase an der Austrittsöffnung 51 des Kühlturmes 1 das Ergebnis einer weitgehenden Durchmischung von feuchten und trockenen Gasen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für das Mischen von trockenen und feuchten Gasen in Kühltürmen, wobei die Mischvorrichtung in einer Trockenzone zwischen einer Feuchtzone und der Austrittsöffnung des Kühlturmes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung aus einer Vorstufe aus einer oder mehreren Mischdüsen (20), in die die trockenen Gase durch ein Düsenrohr (21) über Zuleitungen (10, 11) geleitet werden und die feuchten Gase von den trockenen Gasen über einen Diffusor (25) angesaugt werden und aus einer der Mischdüsenabgabeöffnung (27) nachgeschalteten Düsenstrahlverwirbelungszone (50) besteht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Mischdüsen (20) geneigt und so angeordnet sind, daß in der Düsenstrahlverwirbelungszone (50) eine Teilströmung auftritt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenstrahlverwirbelungszone (50) abströmseitig mit aerodynamischen Verwirbelungskörpern (30) angeordnet ist, die von den Düsenstrahlen angeströmt werden.

4. Vorrichtung nach einem air Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aerodynamischen Verwirbelungskörper (30) längs und/oder quer zu den Düsenstrahlen oszillierende Bewegungen ausführen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gek nnzeichnet daß zur Vermittlung von Bewegungsenergie an die aerodynamischen Verwirbelungskörpf (30) ein auf einer den betreffenden Verwirbelungskörper mitnehmenden Buchse (37) einer Achse bzw. einer Weile sitzendes Ritzel (45), eine mit diesem kämmende Zahnstange (46) und ein externer Antrieb dienen.