DE69203663T2 - Einsatzgefügestruktur des Berieselungstyps für einen Kühlturm und Verfahren zur Herstellung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung wird insbesondere in einem Kraftwerk zur elektrischen Energieerzeugung verwendet, das einen oder mehrere mit Wasserdampf gespeiste Turbogeneratoren enthält. Der aus den Turbinen solcher Aggregate kommende Dampf wird in einen Kondenser geschickt. Die Kühlung dieses Kondensers wird durch den Umlauf von Wasser bewirkt, dessen Menge von der Leistung des betreffenden Aggregats abhängt. Dieses Wasser wird bei seinem Durchlauf durch den Kondenser erwärmt. Es wird anschließend in einem atmosphärischen Kühlmittel gekühlt und dann in den Kondensator zurückgespeist.
• Ein atmosphärisches Riesel-Kühlmittel ist ein Wärmetauscher, bei dem das Wasser durch direkten Kontakt mit Luft gekühlt wird. Dieser Kontakt bewirkt die Verdampfung eines Teils des im Kondenser des Kraftwerks erwärmten Wassers und eine entsprechende Kühlung des verbleibenden Wassers. Der Wärmeaustausch erfolgt also sowohl durch teilweise Verdampfung des Wassers als auch durch Konvektion zwischen dem Kühlluftkreislauf und dem das Kühlmittel verwendenden Wasserkreislauf.
• Bei einer solchen Vorrichtung verteilt ein Wasserverteiler warmes Wasser oberhalb eines Austauschkörpers, um dieses Wasser in Form von Rieseltropfen in Kontakt mit einem Luftstrom zu bringen. Das so gekühlte Wasser wird in einem Behälter für kaltes Wasser aufgefangen. Im Austauschkörper fließt das Wasser, das in Regentropfen aufgeteilt wurde, unter Schwerkraftwirkung. Die zur Kühlung verwendete Luft wird durch einen oder mehrere ansaugende oder blasende Ventilatoren oder durch einen hohen Kamin in Bewegung versetzt. Die Bewegungen des Wassers und der Luft können entweder parallel oder transversal erfolgen.
• Der Austauschkörper besteht aus Riesel-Platten, die waagrecht im Luftstrom angeordnet und in aufeinanderfolgende Böden verteilt sind, die auf jeder Stufe die Tropfen erneut platzen lassen, um die Kontaktzeit zwischen dem Wasser und der Luft zu erhöhen und die Austauschfläche zu vergrößern. Diese Platten können aus Holz, aus Asbestzement, aus Kunststoffmaterial oder jedem anderen Material sein, das mit den Merkmalen des verwendeten Wassers kompatibel ist. Sie werden von Hängern aus Drähten großen Zugwiderstands getragen, die üblicherweise durch Traversen miteinander verbunden sind. Diese letzteren bestehen ebenfalls aus Drähten, die einen geringeren Widerstand aufweisen können und die an den Hängern angeschweißt sind, so daß sie Gitter bilden. Diese Gitter sind üblicherweise aus Stahl. Sie sind senkrecht angeordnet und an einer oberen Struktur aufgehängt, die manchmal aus dem Wasserverteiler besteht.
• Die Riesel-Platten sind mit diesen Gittern über Befestigungsmittel verbunden, die üblicherweise aus Kunststoffmaterial sind. Für die Herstellung von bekannten Austauschkörpern wird ein solches Teil vorher aus mehreren Teilen gebildet, zum Beispiel durch Gießformen, und dann durch Einrasten montiert, d.h. mit zumindest provisorischer elastischer Verformung, um unumkehrbare Verbindungen dieses Teils einerseits mit einem Gitter und andererseits mit einer Riesel-Platte herzustellen.
• Ein weiterer Austauschkörper ist aus der Druckschrift US-A-4 451 411 bekannt. Er enthält Riesel-Platten, die über mit Hängern verbundene Befestigungsmittel an diesen Hängern befestigt sind, wobei jedes Befestigungsteil aus einem monolithischen Block besteht. Ein Abstand wird zwischen diesem Block und dem Hänger gelassen, um das Anbringen dieses Blocks zu ermöglichen.
• Diese bekannten Austauschkörper weisen auf Dauer Risse der Gitter oder der Befestigungsteile auf, die zu einem partiellen oder vollständigen Ausfall des Austauschkörpers führen können. Diese Risse verringern die Betriebszeit dieses Körpers oder erhöhen zumindest seine Wartungskosten.
• Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel, einen Austauschkörper auf einfache Weise herzustellen, der eine erhöhte Betriebsdauer besitzt und/oder eine weniger teure Wartung erfordert. Zu diesem Zweck hat sie insbesondere einen Austauschkörper zum Gegenstand, der Riesel-Platten enthält, die an Hängern über Befestigungteile befestigt sind, wobei dieser Austauschkörper dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Befestigungsteil aus einem monolithischen Block besteht, der primäre, nicht senkrechte Befestigungsflächen umhüllt, die fest mit einem Hänger verbunden sind. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungsteil durch Aufformen auf diese Befestigungsflächen gebildet wird.
• Ein solches Teil wird also gebildet, solange das Material, aus dem es besteht, sich in einem zumindest teilweise flüssigen oder viskosen Zustand befindet, wobei die Form dieses Teils durch Anlage des Materials gegen die primären steifen Befestigungsflächen erhalten wird, die fest mit den Hängern verbunden sind oder aus dem Material der Hänger bestehen. Die Verfestigung dieses Teils ergibt sich anschließend bei seiner Abkühlung oder in einem Prozeß z.B. wie einer Polymerisation, einer Vernetzung oder der Verdampfung eines Lösungsmittels.
• Derartige Verbindungen zwischen den Befestigungsteilen und den Hängern werden nachfolgend als "Umhüllungsverbindung" bezeichnet. Eine solche Verbindung ermöglicht es leicht, die gewünschte Eigenschaft zu erzielen, nämlich daß fast genauso lange, wie die auf die beiden verbundenen Teile ausgeübten Kräfte unzureichend bleiben, um zumindest einen Anriß der Verbindung hervorzurufen, diese Art der Verbindung jedes Auftreten eines makroskopischen Spiels verhindert, das von Reibungen begleitet sein könnte. Dies vermeidet jede Möglichkeit eines Abnutzens durch gegenseitige Reibung dieser Teile, sogar wenn Wechselkräfte grob genug sind, um Verformungen eines dieser Teile zu bewirken. Eine solche Verbindung unterscheidet sich darin von einem mechanischen Zusammenbau, der zwischen völlig steifen Teilen hergestellt wird und der, ohne teure Vorsichtsmaßnahmen, solche Spielräume auftreten läßt, selbst wenn die angewandten Kräfte völlig unzureichend sind, um einen Bruch der Verbindung hervorzurufen.
• Die vorliegende Erfindung beruht zum Teil auf der folgenden Analyse der Gründe für bei bekannten Austauschkörpern festgestellte Risse:
• Unter der Wirkung der hydrodynamischen Erschütterungen aufgrund des Falls des Wassers und der aerodynamischen Erschütterungen aufgrund des Luftstroms entsteht eine Bewegung zwischen dem Befestigungsteil und dem Gitter. Diese stark zyklische Bewegung bewirkt eine Abnutzung, die hauptsächlich das Gitter betrifft und die mehr oder weniger ausgeprägt sein kann, je nach den Eigenschaften des Wassers und insbesondere je nach seiner Befrachtung mit Feststoffpartikeln. Auf lange Zeit gesehen führt diese Abnutzung zu den festgestellten Rissen.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, diese Abnutzung zu vermeiden, da sie in der Praxis die Wirkung hat, die aus dem Gitter und dem Befestigungsteil gebildete Einheit vollständig aus einem Stück auszubilden. Zu diesem Zweck kann dieses Teil vorteilhafterweise auf das Gitter aufgeformt werden. Dieses Aufformen kann insbesondere durch Spritzguß erfolgen.
• Es ist so möglich, das Metallgitter völlig von jedem in Bewegung befindlichen Teil zu isolieren, das zu einer Abnutzung führen könnte. Die einzigen möglichen relativen Bewegungen finden zwischen dem Befestigungsteil und der Riesel-Platte statt, deren Materialien größere Querschnitte als das Gitter aufweisen und die daher länger als dieses letztere dem Abschleifen durch im Wasser enthaltene Partikel widerstehen können. Außerdem bestehen dieses Teil und diese Platte im allgemeinen aus dem gleichen Material oder aus zwei Materialien mit ähnlichen Eigenschaften wie z.B. Kunststoffmaterialien, so daß die Abnutzungserscheinungen gemildert werden.
• Schließlich erlauben bekannte automatisierte industrielle Verfahren für das Überformen einen beträchtlichen Gewinn hinsichtlich der Zusammenbauzeit des Austauschkörpers.
• Das Befestigungsteil kann sich an den Kreuzungspunkten des Gitters oder anderswo befinden. Das Überformen an solchen Punkten erlaubt es jedoch, die waagrechten Drähte des Gitters zu verwenden, um die primären Befestigungsflächen zu bilden, und es verstärkt die Einheitssteifigkeit des Austauschkörpers und damit seine Widerstandskraft gegen Wind.
• Mit Hilfe der beiliegenden schematischen Figuren wird nachfolgend anhand eines nicht einschränkend zu verstehenden Beispiels genauer beschrieben, wie die vorliegende Erfindung angewandt werden kann. Selbstverständlich können die erwähnten Elemente durch andere Elemente ersetzt werden, die die gleichen technischen Funktionen ausüben.
• Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht eines atmosphärischen Kühlers im Schnitt durch eine diametrale senkrechte Ebene.
• Figur 2 zeigt ein Detail aus Figur 1, nämlich einen Austauschkörper dieses Kühlers.
• Figur 3 zeigt in Perspektive zwei Riesel-Platten dieses Austauschkörpers mit gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Befestigungsteilen zum Tragen dieser Platten.
• Gemäß den Figuren 1 und 2 wird das in den atmosphärischen Kühler eindringende warme Wasser 1 insbesondere zum Erhalt einer Verdampfung zuerst von einem Wasserverteiler 2 in feine Tröpfchen aufgeteilt.
• Es durchquert anschließend mittels Schwerkraft einen Austauschkörper 14. Ein zur Kühlung notwendiger Luftstrom 3 wird auf natürliche Weise durch den Zug eines sehr hohen Kamin 4 beschleunigt. Das abgekühlte Wasser wird in einem Empfangsbassin 8 aufgefangen, das unter dem Austauschkörper angeordnet ist.
• Der Austauschkörper besteht aus Riesel-Platten, die Böden von aufeinanderfolgenden Austauschstufen wie 16, 18 und 20 bilden, die auf jeder Stufe ein neues Zerplatzen der Tropfen bewirken, um die Kontaktzeit mit der Luft zu erhöhen und so die Austauschfläche zu vervielfachen. Gemäß Figur 3 haben die Riesel-Platten die Form länglicher Bleche 5. Sie könnten auch aus quadratischen Gittern bestehen.
• Allgemein sind solche Riesel-Platten auf einer Trage-Einheit 6 angeordnet, die an einer oberen Struktur 7 aufgehängt ist (siehe Figur 2). Diese Einheit besteht aus einer Vielzahl von senkrechten Hängern 9, an denen Befestigungsteile 10 befestigt sind, um die Riesel-Platten zu tragen. Diese Teile sind auf vorher existierende primäre Befestigungsflächen aufgeformt, die fest mit den senkrechten Hängern verbunden sind.
• Zum Beispiel ist in Figur 3 eine solche Trage-Einheit gezeigt, bei der die Hänger Stahldrähte sind und bei der die primären Befestigungsflächen aus Traversen 11 bestehen. Diese letzteren bestehen aus waagrechten Stahldrähten, die an die Hänger angeschweißt sind und so ein Stahlgitter bilden. In einem solchen Fall sind die Befestigungsteile 10 an den Kreuzungspunkten des Gitters aufgeformt.
• Die Traversen 11 erstrecken sich in einer Querrichtung senkrecht zur Längsrichtung der Bleche 5.
• Es ist jedoch klar, daß die primären Befestigungsflächen gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante auch anders ausgebildet sein könnten, zum Beispiel als auf den Hängern gebildeten Unebenheiten.
• Allgemeiner gesagt kann der Austauschkörper vorteilhafterweise die folgende Anordnung aufweisen, die im oben beschriebenen Beispiel ausgeführt ist:
• Die Trage-Einheit 6 ist heterogen, wobei zumindest ein Material der Befestigungsteile 10 Möglichkeiten zum Aufformen aufweist, begleitet von einer geringeren Zugreißkraft als der eines Materials, das mindestens teilweise die Hänger 9 bildet.
• Im oben beschriebenen Beispiel bestehen die Befestigungsteile homogen aus einem Material, das die Möglichkeiten eines leichten Aufformens besitzt, wie z.B. ein Polyacetal oder ein Polyvinylchlorid. Das die Hänger bildende Material ist ein nichtrostender Stahl. Aus Stahl sind auch die Traversen 11, die primäre Befestigungsflächen bilden. Diese Flächen werden durch das Anschweißen der Traversen an den Hängern mit diesen fest verbunden.

Claims (7)

1. Austauschkörper für einen atmosphärischen Riesel-Kühler, wobei dieser Körper Riesel-Platten (5) enthält, die an Hängern (9) über Befestigungsteile (10) befestigt sind, die mit diesen Hängern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungsteil (10) aus einem monolithischen Block besteht, der primäre, nicht senkrechte Befestigungsflächen (11) umhüllt, die fest mit einem Hänger (9) verbunden sind.

2. Austauschkörper nach Anspruch 1, wobei dieser Körper einerseits eine senkrechte absteigende Folge von Austauschstufen (16, 18, 20) enthält, die in einem Luftstrom (3) unter einem Wasserverteiler und oberhalb eines Empfangsbassins (8) angeordnet ist, wobei jede dieser Stufen (18) einen Boden besitzt, der aus den Riesel-Platten (5) besteht, um den Fall der Wassertropfen aufzuhalten, die vom oberen Verteiler oder vom Boden einer oberen Austauschstufe (16) herabfallen, und um das Wasser dieser Tropfen in Form von neuen Tröpfchen zu verspritzen, die auf eine untere Austauschstufe (20) oder in das Empfangsbassin fallen, wobei dieser Körper andererseits eine Trage-Einheit (6) aufweist, die diese Riesel-Platten trägt und einerseits eine Vielzahl von Hängern (9) aufweist, die senkrecht verlaufen und waagrecht verteilt sind und selbst an einer oberen Struktur (7) aufgehängt sind, und andererseits die Befestigungsteile (10) aufweist, wobei die monolithischen Blöcke die primären Befestigungsflächen (11) derart umhüllen, daß sie jedes mechanische Spiel ausschließen.

3. Körper nach Anspruch 2, bei dem die Trage-Einheit (6) heterogen ist, wobei mindestens ein Material der Befestigungsteile (10) ein Gießmaterial ist, dessen Zugfestigkeit geringer als die eines Materials ist, das mindestens teilweise die Hänger (9) und die primären Befestigungsflächen (11) bildet.

4. Körper nach Anspruch 3, bei dem die Hänger (9) aus den senkrechten Drähten von Metallgittern bestehen, die in einer waagrechten Längsrichtung aufeinander folgen, wobei jedes dieser Gitter außerdem waagrechte Drähte aufweist, die Traversen (11) bilden, die sich gemäß einer transversalen Richtung erstrecken und die die Hänger an Kreuzungspunkten treffen, wobei diese Traversen an diese Hänger an jedem dieser Kreuzungspunkte angeschweißt sind und die primären Befestigungsflächen bilden, wobei ein Befestigungsteil (10) an jedem dieser Kreuzungspunkte angeordnet ist und gleichzeitig den Hänger und die Traverse umhüllt, die sich hier treffen.

5. Körper nach Anspruch 4, bei dem die Riesel-Platten (5) die Form von länglichen Blechen haben, die sich in Längsrichtung erstrecken.

6. Verfahren zur Herstellung eines Austauschkörpers für einen atmosphärischen Riesel-Kühler, wobei dieser Körper Riesel-Platten (5) aufweist, die an Hängern (9) über Befestigungsteile (10) befestigt sind, die sich auf primären, nicht senkrechten Befestigungsflächen (11) dieser Hänger abstützen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungsteil (10) durch Überformen dieser Befestigungsflächen (11) gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befestigungsteil (10) geformt wird, wenn das dieses Teil bildende Material sich in einem zumindest teilweise flüssigen oder viskosen Zustand befindet, wobei dieses Teil durch Aufdrücken dieses Materials gegen steife primäre Befestigungsflächen (11) geformt wird, die aus dem Material der Hänger (9) bestehen.