DE4410447A1

DE4410447A1 - Process water cooling device

Info

Publication number: DE4410447A1
Application number: DE4410447A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Michelbach
Original assignee: LUDWIG MICHELBACH FA
Current assignee: LUDWIG MICHELBACH FA
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-09-28

Abstract

The process water cooling device has a linking bypass (12) between the input (3) and output (6) lines switched to the main bypass (10), in cold water flow direction, through which, in case of emergency, cold cooling water can be fed into the output line. The input line has a second pump (14), with both pumps (4,14) being after the main bypass (10) and in front of the second bypass (12). Valves (11,131,15) are fitted in both bypasses and in the input line between the entrances of the bypasses. The valves (11,15) can be adjusted depending on the input temp. of the cold cooling water to the cooling unit (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kühlung von Prozeßwasser, die einen Kühlwasserbehälter aufweist, der über eine mit einer Pumpe versehene Zuleitung mit dem zu kühlenden Aggregat verbunden ist, das seinerseits über eine Ableitung an den Wasserrückkühler angeschlossen ist, in dem ein Luftauftrieb erzeugt wird, der die Abkühlung des im Gegenstrom herabrieselnden erwärmten Kühlwassers bewirkt, wobei zwi schen Zu- und Ableitung ein Bypass vorgesehen ist, durch den im Be darfsfall erwärmtes Kühlwasser in die Zuleitung eingespeist wird.The invention relates to a device for cooling process water, which has a cooling water tank, the one with a pump provided supply line is connected to the unit to be cooled, the in turn connected to the water recooler via a discharge line is in which an air buoyancy is generated, which the cooling of the in Countercurrent trickling heated cooling water causes, between a bypass is provided through which in the loading If necessary, heated cooling water is fed into the supply line.

Derartige Einrichtungen, auch als Rückkühlanlagen bezeichnet, sind aus der betrieblichen Praxis bekannt. Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Einrichtungen besteht darin, daß im Rückkühler große Was sermengen verdunsten; jeder kennt die Dampfschwaden bspw. der Kühltür me von Atomkraftwerken. Diese Verdunstung führt zu erheblichen Was serverlusten, deren Ersatz hohe Kosten verursacht. Außerdem bewirkt die starke Verdunstung eine Salzanreicherung im Kühlwasser, was zu Spülungen mit Frischwasser zwingt und einen erhöhten Chemikalienver brauch zur Folge hat. Zurzeit gültige Erfahrungswerte über den Frischwasserbedarf offener Rückkühlanlagen gliedern sich wie folgt auf:
Bei 100 l Frischwasserzusatz entfallen aufSuch devices, also known as recooling systems, are known from operational practice. The main disadvantage of these known devices is that large amounts of water evaporate in the recooler; everyone knows the steam, for example the cooling towers of nuclear power plants. This evaporation leads to considerable water losses, the replacement of which causes high costs. In addition, the strong evaporation causes salt accumulation in the cooling water, which forces rinsing with fresh water and increases the consumption of chemicals. Currently valid empirical values about the fresh water requirement of open recooling systems break down as follows:
With 100 l fresh water additive are not necessary

a) Supplementing the evaporating water 33.2 l
b) replenishment of the splash water 16.6 l
c) Prevention of salt accumulation 50.0 l.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisherige hohe Wasser verdunstung im Rückkühler zu mindern. Das wird erfindungsgemäß da durch erreicht, daß dem ersten Bypass - in Strömungsrichtung des kal ten Kühlwassers gesehen - ein weiterer die Zu- und Ableitung verbin dender Bypass vorgeschaltet ist, durch den im Bedarfsfall kaltes Kühlwasser in die Ableitung eingespeist wird.The invention has for its object the previous high water to reduce evaporation in the recooler. This is there according to the invention achieved by that the first bypass - in the flow direction of the cal seen cooling water - another connecting and releasing the bypass is connected upstream, through the cold if necessary Cooling water is fed into the drain.

Aufgrund dieser Ausgestaltung kann die Eintrittstemperatur des er wärmten Kühlwassers in den Rückkühler herabgesetzt werden. Der Frischwasserbedarf wird mittels dieser Beimischschaltung um ca. 30% vermindert. Darüber hinaus werden ca. 30% weniger Chemikalien benö tigt, wodurch eine Senkung der Betriebskosten um ca. 30% erzielt wird.Due to this configuration, the inlet temperature of the heated cooling water can be reduced in the recooler. Of the Fresh water consumption is reduced by approx. 30% using this admixing circuit reduced. In addition, about 30% less chemicals are needed which reduces operating costs by approximately 30% becomes.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist in der Zuleitung eine weitere Pumpe vorgesehen, wobei - in Strömungsrichtung des kal ten Kühlwassers gesehen - die erste Pumpe hinter dem ersten Bypass und die weitere Pumpe vor dem weiteren Bypass angeordnet ist. Dadurch werden zwei Kreisläufe geschaffen, durch die bei unterschiedlichem δt des Rückkühlers und des zu kühlenden Aggregats auch unterschied liche Wasservolumina gefördert werden können.According to an advantageous feature of the invention is in the feed line a further pump is provided, wherein - in the flow direction of the cal seen cooling water - the first pump behind the first bypass and the further pump is arranged before the further bypass. Thereby two cycles are created, through which different δt of the recooler and the unit to be cooled also differed Liche water volumes can be promoted.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in jedem der beiden By pässe und in der Zuleitung zwischen den Mündungen der Bypässe je ein Ventil angeordnet, wobei die im ersten Bypass und in der Zuleitung befindlichen Ventile in Abhängigkeit von der Eintrittstemperatur des kalten Kühlwassers in das zu kühlende Aggregat regelbar sind und das im weiteren Bypass befindliche Ventil eine Auf- und Zufunktion be sitzt.In a further embodiment of the invention is in each of the two By passports and in the supply line between the mouths of the bypasses Valve arranged, which in the first bypass and in the feed line located valves depending on the inlet temperature of the cold cooling water can be regulated in the unit to be cooled and that in the further bypass valve an open and close function be sits.

Diese Ventilausgestaltung ermöglicht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine besonders günstige Regelung, derzufolge während des Betriebs der ersten Pumpe bei Überschreiten der vorgegebenen Ein trittstemperatur in das zu kühlende Aggregat zunächst die weitere Pumpe in Betrieb gesetzt wird, dann das Ventil im weiteren Bypass in die Offenstellung rückt und schließlich das Ventil in der Zuleitung in dem Maße öffnet, wie das Ventil in dem ersten Bypass schließt.This valve design enables according to another feature of Invention a particularly favorable scheme, consequently during the Operation of the first pump when the specified On is exceeded temperature in the unit to be cooled is first the further one Pump is started, then the valve in the further bypass in the open position moves and finally the valve in the supply line opens to the extent that the valve closes in the first bypass.

Zweckmäßigerweise sind die Pumpen in Zwillingsausfertigung vorgese hen.The pumps are expediently provided as a twin hen.

In der Zeichnung zeigenShow in the drawing

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung und Fig. 1 shows an embodiment of the device according to the invention and

Fig. 2 eine Einrichtung nach dem Stand der Technik. Fig. 2 shows a device according to the prior art.

In den Fig. 1 und 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszei chen versehen.In Figs. 1 and 2, like components are provided with the same Bezugszei chen.

Von einem Kühlwasserbehälter 1 mit Frischwasserzuführung 2 führt in Fig. 2 eine Zuleitung 3 mit Pumpe 4 in ein zu kühlendes Aggregat 5, bspw. eine Kältemaschine. Aus dem zu kühlenden Aggregat 5 führt eine Ableitung 6 zu einem offenen Rückkühler 7, der einen Ventilator 8, Füllkörperschichten 9 und den Kühlwasserbehälter 1 aufweist. Mit 10 ist ein die Ableitung 6 mit der Zuleitung 3 verbindender Bypass mit Ventil 11 bezeichnet.In FIG. 2, a supply line 3 with a pump 4 leads from a cooling water tank 1 with fresh water supply 2 into an aggregate 5 to be cooled, for example a refrigeration machine. From the unit 5 to be cooled, a discharge line 6 leads to an open recooler 7 which has a fan 8 , packing layers 9 and the cooling water tank 1 . With 10 the derivative is a 6 denotes connecting with the line 3 with the bypass valve. 11

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der Fig. 1 kommen ein weiterer die Zuleitung 3 mit der Ableitung 6 verbindender Bypass 12 mit Ventil 13, eine weitere in der Zuleitung 3 angeordnete Pumpe 14 und ein Ven til 15 hinzu. Der weitere Bypass 12 ist dem ersten Bypass 10 in Strö mungsrichtung des kalten Kühlwassers vorgeschaltet; durch die Bypässe 10 und 12 werden die Zuleitung 3 und die Ableitung 6 in Teilabschnit te 3a, 3b, 3c sowie 6a, 6b, 6c unterteilt. Die weitere Pumpe 14 ist im Teilabschnitt 3a und das Ventil 15 im Teilabschnitt 3b angeordnet.In the device of FIG. 1 according to the invention there is a further bypass 12 connecting the feed line 3 with the drain 6 with valve 13 , a further pump 14 arranged in the feed line 3 and a valve 15 . The further bypass 12 is connected upstream of the first bypass 10 in the flow direction of the cold cooling water; by the bypasses 10 and 12 , the feed line 3 and the discharge line 6 are divided into partial sections 3 a, 3 b, 3 c and 6 a, 6 b, 6 c. The further pump 14 is arranged in subsection 3 a and the valve 15 in subsection 3 b.

Die Leistung der Pumpen 4 und 14 ist auf die jeweilige abzuführende Wärmemenge und das t des zu kühlenden Aggregats 5 bzw. des offenen Rückkühlers 7 ausgelegt. Die Ventile 11 und 15 sind in Abhängigkeit von der Eintrittstemperatur des kalten Kühlwassers in das zu kühlende Aggregat 5 geregelt, während das Ventil 13 in Abhängigkeit vom Be trieb oder Nichtbetrieb der weiteren Pumpe 14 eine Offen- oder Schließstellung einnimmt. Durch die regeltechnische Gewährleistung einer konstanten Eintrittstemperatur des kalten Kühlwassers in das zu kühlende Aggregat 5 wird automatisch auch die vorgegebene Eintritts temperatur des erwärmten Kühlwassers in den offenen Rückkühler 7 er zielt.The output of the pumps 4 and 14 is designed for the respective quantity of heat to be dissipated and the t of the unit 5 to be cooled or of the open recooler 7 . The valves 11 and 15 are controlled depending on the inlet temperature of the cold cooling water in the unit 5 to be cooled, while the valve 13 is in an open or closed position depending on the operation or non-operation of the further pump 14 . By guaranteeing a constant inlet temperature of the cold cooling water into the unit 5 to be cooled, the predetermined inlet temperature of the heated cooling water into the open recooler 7 is automatically aimed.

Für den Fall hoher Außentemperaturen ist eine Umgehungsleitung 16 mit Ventil 17 vorgesehen, welche die weitere Pumpe 14 sowie die Bypässe 10 und 12 umgeht; sie mündet in dem Teilabschnitt 3c der Zuleitung 3 vor der ersten Pumpe 4. Das Ventil 17 besitzt wie das Ventil 13 le diglich eine Auf- und Zufunktion. Auf diesem Weg kann mittels der ersten Pumpe 4 kaltes Kühlwasser auf direktem Weg aus dem Kühlwasser behälter 1 angesaugt werden.In the event of high outside temperatures, a bypass line 16 with valve 17 is provided, which bypasses the further pump 14 and the bypasses 10 and 12 ; it opens into the section 3 c of the feed line 3 before the first pump 4 . The valve 17 has like the valve 13 le diglich an open and close function. In this way, cold cooling water can be drawn directly from the cooling water container 1 by means of the first pump 4 .

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:
Bei Inbetriebnahme des zu kühlenden Aggregats 5 wird zunächst nur die erste Pumpe 4 in Betrieb gesetzt. Gleichzeitig gehen die Ventile 11 und 15 in Regelposition. Sobald das kalte Kühlwasser im Teilabschnitt 3c der Zuleitung 3 die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vor gegebene Betriebstemperatur von 27°C erreicht hat, geht die weitere Pumpe 14 in Betrieb und das Ventil 13 rückt in die Offenstellung.The operation of the device according to the invention is as follows:
When the unit 5 to be cooled is started up, only the first pump 4 is initially put into operation. At the same time, the valves 11 and 15 go into the control position. As soon as the cold cooling water in section 3 c of the feed line 3 has reached the given operating temperature of 27 ° C. in the exemplary embodiment shown, the further pump 14 goes into operation and the valve 13 moves into the open position.

Geht man davon aus, daß bei ausgeschalteter Anlage das in der Zu- und Ableitung 3 bzw. 6 stehende Kühlwasser eine deutlich unter 27°C lie gende Temperatur besitzt, erfolgt beim Einschalten der Anlage der Kühlwasser-Umlauf zunächst nur über den Teilabschnitt 3c der Zulei tung 3, das zu kühlende Aggregat 5, den Teilabschnitt 6c der Ablei tung 6 und den ersten Bypass 10 mit Ventil 11. Im Zuge des Betriebs steigt die Kühlwassertemperatur. Sobald sie 27°C erreicht hat bzw. zu überschreiten droht, wird über die weitere Pumpe 14 und die Teil abschnitte 3a, 3b mit Ventil 15 eine solche Menge kalten Kühlwassers eingespeist, wie zur Konstanthaltung der Eintrittstemperatur von 27°C in das zu kühlende Aggregat 5 erforderlich ist. Aufgrund dieser vermehrten Kühlwassermenge erfolgt nun ein teilweises Abfließen des erwärmten Kühlwassers über die Ableitung 6 zum offenen Rückkühler 7. Um für diesen abfließenden Teil des erwärmten Kühlwassers die Ein trittstemperatur von 21°C in den offenen Rückkühler 7 zu gewährlei sten., wird kaltes Kühlwasser aus der Zuleitung 3 über den Bypass 12 mit Ventil 13 in die Ableitung 6 eingespeist.If one assumes that when the system is switched off, the cooling water in the supply and discharge lines 3 and 6 has a temperature that is clearly below 27 ° C, when the system is switched on, the cooling water circulation initially takes place only via subsection 3 c of the Inlet device 3 , the unit 5 to be cooled, the subsection 6 c of the device 6 and the first bypass 10 with valve 11 . The cooling water temperature rises during operation. As soon as it has reached 27 ° C or is in danger of being exceeded, such a quantity of cold cooling water is fed in via the further pump 14 and the sections 3 a, 3 b with valve 15 as to keep the inlet temperature constant at 27 ° C. cooling aggregate 5 is required. Because of this increased amount of cooling water, the heated cooling water is now partially drained via the discharge line 6 to the open recooler 7 . In order to guarantee the entry temperature of 21 ° C into the open recooler 7 for this outflowing part of the heated cooling water, cold cooling water from the supply line 3 via the bypass 12 with valve 13 is fed into the discharge line 6 .

Die Ventile 11 und 15 werden über eine Temperaturregelanlage gesteu ert. Das Ventil 13 hat nur die beiden Funktionsstellungen Auf und Zu und reagiert allein auf die Betriebsweise der weiteren Pumpe 14. Bei Betrieb der Pumpe 14 erfolgt je nach Öffnungsgrad des Ventils 15 eine mehr oder minder starke Aufteilung des kalten Kühlwasserstroms, und zwar in einen ersten über die Teilabschnitte 3b, 3c der Zuleitung 3 zum zu kühlenden Aggregat 5 abfließenden Teilstrom und in einen zwei ten über den Bypass 12 und den Teilabschnitt 6a der Ableitung 6 zum offenen Rückkühler 7 abfließenden Teilstrom.The valves 11 and 15 are controlled via a temperature control system. The valve 13 has only the two functional positions open and closed and only reacts to the mode of operation of the further pump 14 . During operation of the pump 14 , depending on the degree of opening of the valve 15, a more or less strong division of the cold cooling water flow takes place, namely in a first partial flow flowing over the subsections 3 b, 3 c of the supply line 3 to the unit 5 to be cooled, and in a two th over the bypass 12 and the section 6 a of the discharge line 6 to the open recooler 7 flowing partial flow.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kühlwasserbehälter
2 Frischwasserzuführung
3 Zuleitung
3a), 3b), 3c) Teilabschnitte
4 erste Pumpe
5 zu kühlendes Aggregat
6 Ableitung
6a), 6b), 6c) Teilabschnitte
7 offener Rückkühler
8 Ventilator
9 Füllkörperschichten
10 erster Bypass
11 Ventil
12 weiterer Bypass
13 Ventil
14 weitere Pumpe
15 Ventil
16 Umgehungsleitung
17 Ventil 1 cooling water tank
2 fresh water supply
3 supply line
3 a), 3 b), 3 c) sections
4 first pump
5 unit to be cooled
6 derivative
6 a), 6 b), 6 c) sections
7 open recooler
8 fan
9 packing layers
10 first bypass
11 valve
12 more bypass
13 valve
14 more pumps
15 valve
16 Bypass line
17 valve

Claims

1. Device for cooling process water, which has a Kühlwasserbe container, which is connected via a pump with a supply line to the unit to be cooled, which in turn is connected via a discharge line to the water recooler, in which an air buoyancy is generated, which Cooling of the heated cooling water trickling down in countercurrent causes a bypass to be provided between the supply and discharge lines, through which, if necessary, heated cooling water is fed into the supply line, characterized in that the bypass ( 10 ) - seen in the flow direction of the cold cooling water - is a a further bypass ( 12 ) connecting the supply and discharge lines ( 3 and 6 ) is connected upstream, through which cold cooling water is fed into the discharge line ( 6 ) if necessary.

2. Device according to claim 1, characterized in that a further pump ( 14 ) is provided in the feed line ( 3 ), wherein - seen in the flow direction of the cold cooling water - the pump ( 4 ) behind the bypass ( 10 ) and the further pump ( 14 ) is arranged in front of the further bypass ( 12 ).

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that in each of the two bypasses ( 10 , 12 ) and in the feed line ( 3 ) between the mouths of the bypasses ( 10 , 12 ) each have a valve ( 11 , 13 , 15th ) is arranged.

4. Device according to claim 3, characterized in that the Ven tile ( 11 , 15 ) in dependence on the inlet temperature of the kal th cooling water in the unit to be cooled ( 5 ) can be regulated.

5. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the bypass ( 12 ) located valve ( 13 ) has an opening and closing function.

6. Device according to claims 3-5, characterized in that the further pump ( 14 ) is put into operation during operation of the pump ( 4 ) when the prege inlet temperature of the cold cooling water is exceeded in the unit ( 5 ) to be cooled , the valve ( 13 ) moves into the open position and the valve ( 15 ) opens to the extent that the valve ( 11 ) closes.

7. Device according to claim 2, characterized in that the Pum pen ( 4 , 14 ) are provided in twin copies.