-
-
Trockenkühlturm
-
Die Erfindung betrifft einen Trockenkühlturm mit im Turminneren in
mehreren zueinander konzentrischen Kreisen angeordneten, wasserdurchflossenen Kühlelementen,
die über Ringleitungen mit Kühlwasserleitungen verbunden sind.
-
Ein derartiger Trockenkühlturm ist aus der Zeitschrift VGB-Eraftwerkstechnik
53 (1973) Heft 7, Seite 463 bis 471, insbesondere Bild 10, bekannt. Hierbei bilden
Je zwei Kühlelemente, die geneigt zueinander angeordnet sind und sich an einer Längskante
berühren, ein Delta.
-
Diese Deltas sind kreisringförmig in mehreren konzentrischen Ringen
so angeordnet, daß ein nach unten hängender, flacher Kegelstumpf gebildet wird.
Um bei der bekannten Anordnung den Kühlturminnenraum weitgehend auszunutzen, ist
der innere Ring der Kühldeltas möglichst nahe an die Kühlturmmittelachse herangerückt,
so
daß im inneren Ring infolge der großen Spreizung der Kühldeltas zueinander wesentlich
weniger als die halbe Anzahl der Deltas im mittleren Kreisring angeordnet sind.
Die Anzahl der Deltas im mittleren Ring liegt wiederum erheblich unter zwei Drittel
der Zahl der Deltas im äußeren Ring.
-
Bei dieser Anordnung ist eine gleichmäßige Verteilung des Kühlwassers
auf die parallel geschalteten, in eine Reihe von Sektoren unterteilten Kühlelemente
nur mit besonderem Aufwand möglich, da die Anzahl der EWhlelemente pro Sektor ungleich
mit anderen Sektoren und die Führung der Zu- und Ablaufleitungen aus den geschilderten
Anordnungsgründen ungleichmäßig ist, wobei unterschiedliche Druckverluste und Kühiwassermengen
sowohl bei den einzelnen Sektoren als auch bei den einzelnen Kühlelementen selbst
unvermeidlich sind.
-
Zum Ausgleich sind daher Drosselorgane am Kühlwassereintritt jedes
Kühlelernentes vorzusehen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem derartigen Trockenkühlturm
eine möglichst gleichmäßige Aufteilung des Kuhlwassers auf die einzelnen Kthlelemente
zu erzielen. Hierdurch wird eine Bachregelung der den einzelnen Kühlelementen zugeführten
EWhlwassermenge über Drosselorgane vermieden und der Vorteil erreicht, daß kein
zusätzlicher Druckverlust durch anzubringende Drosselorgane auftritt. Außerdem ergibt
sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Möglichkeit, bei kalter Außenluft und
niedriger Last einzelne Sektoren abzuschalten, ohne daß eine unsymmetrische Anordnung
der in Betrieb befindlichen Sektoren über den Kühlturmquersclinitt auftritt.
-
Dadurch wird die Gefahr einer Instabilität der Kühlluftströmung und
die Gefahr des Auftretens von pulsierenden Kühlvorgängen vermieden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anzahl
der Kühl elemente in den einzelnen Ringen von innen nach außen Jeweils n, 2n, 3n
usw.
-
beträgt, wobei n eine positive ganze Zahl ist, daß die Kühlelemente
in Sektoren mit jeweils gleicher Zahl von Kühlelementen unterteilt sind und daß
alle Kühlelemente jedes Sektors mit zwischen den Ringen verlaufenden Ringleitungen
zur Zu- und Abführung des Kühlwassers hydraulisch gleichwertig angeschlossen sind.
-
Vorteilhaft wird im Pall von Erdbebengefahr der Anschluß zwischen
den Ringleitungen und den Kühlelementen über elastische Verbindungen, z.B. Schläuche,
von auareichender Länge hergestellt, so daß diese bei Relativbewegungen nicht beschädigt
werden. Dabei können die Ringleitungen an Pendelankern zum Dehnungsausgleich aufgehängt
sein.
-
Die Erfindung ist an einem Beispiel näher erläutert.
-
In Pig. 1 ist ein vereinfachter, senkrechter Schnitt durch einen Trockenkuhlturm
dargestellt. Der Stahlbetonmantel 1 ruht auf den Stützpfeilern 2. Die Eühlelemente
3 sind geneigt in Deltaform in drei konzentrischen Ringen um die Mittelplattform
4 herum angeordnet und auf den Stützen 5 aufgelagert. In der Mitte der Plattform
4 ist ein Druckhaltegefäß 6 für das Kühlwasserniviau aufgebaut, dessen oberer Zapfen
als Ftüirung für den Rundlaufkran 7 dient, mit welchem
Jedes beliebige
Kühlelement 3 aufgenommen und durch die abgedeckte Luke 8 in der Plattform 4 abgelassen
und ausgewechselt werden kann. An den Stützen 5 für die Kühlelemente 9 sind Ringleitungen
9 zur Zu- und Abführung des Kühlwassers befestigt.
-
In Fig. 2 ist eine senkrechte Draufsicht auf sechs Kühlelemente gestellt,
die erfindungsgemäß angeordnet sind. Hierbei ist der Radius L1 der Mittelplattform
4 in Fig. 1 etwa der Projektion der Länge L0 der EUhlelemente 3a, 3b und 3c gleich.
Die Breite b der Kühldeltas verhält sich zur Länge L0 etwa wie 1s5.
-
Die wärmetechnische Auslegung eines Trockenkühlturms habe nun beispielsweise
ergeben, daß insgesamt 381 KWhlelemente von der Länge L0 = 15 in erforderlich sind
Das wären theoretisch 190,5 Kühlelemente. Da drei konzentrische Kreisringe vorgesehen
sind, muß deren Anzahl durch 6 (gleich 1 + 2 + 3) teilbar sein.
-
Es werden daher 192 Kühlelemente = 6a gewählt Die Anzahl im inneren
Kreisring beträgt 192 0 6 = 32.
-
Der Kreisumfang der Mittelplattform 4 ergibt sich zu 2 . L0 . # =
94,2 m, somit errechnet sich ein Umfangsteil für die Breite b von 9492 : 32 = 2994
; dies reicht nicht ganz aus. Daher wird der Radius L1 der Mittelplattform 4 auf
16 m vergrößert, um die Kühlelemente einwandfrei anordnen zu können Es wäre auch
möglich, statt dessen das i2B b zu verringern.
-
Der äußere Durchmesser der Kühlelementefläche beträgt somit 2 (16
+ 3 . 15) = 122 m.
-
In Fig. 3 ist die Gesamtanordnung der Kühlelemente 3a, 3b und 3c schematisch
gezeigt. Die Sektoren werden durch die strichpunktierten Linien 11 bis 16 abgeteilt.
-
Der innere Ring bildet mit zweiunddreißig Kühlelementen den Sektor
81, der mittlere Ring ist in die
Sektoren S2 und S3 Je zur Hälfte
unterteilt, während der äußere Ring aus gleichen Teilen die Sektoren S4 bis S6 mit
ebenfalls Je zweiunddreißig EUhlelementen bildet. Die Ringleitungen (9 Pig. 1) für
die Zu-und Ableitung des Kühlwassers zu den Kühl elementen 3a, 3b und 3c verlaufen
Jeweils an der Innenkante des zugehörigen Kreisringes. Ordnet man an jedem Sektor
S1 bis S6 den Kühlwasserzufluß an einem Sektorende (strichpunktierte Linien 11 bis
16) und den Eühlwasserabfluß am anderen Ende des Jeweiligen Sektors an, so ergeben
sich für jedes angeschlossene Kühlelement 3a, 3b, 3c gleiche Strömungsweglängen
und gleichartige Umlenkungen des Kühlwasserstroms zwischen den Anschlußstellen an
den strichpunktierten Linien 11 bis 16.
-
In Fig. 4 ist die Zuordnung der Kühl elemente zu den Sektoren S1 bis
S6 in Draufsicht nochmals schematisch gezeigt. Bei Abschaltung einzelner Sektoren
kann entsprechend nachfolgender Tabelle stets ein Kühlluftstrom aufrechterhalten
werden, der symmetrisch zur Kühlturmmittelachse ist.
| Sektoren |
| Lastfall |
| in Betrieb außer Betrieb |
| 2 S1, S4 bis S6 S2, S3 |
| 3 S1 bis S3 S4 bis S6 |
| oder S4 bis S6 S1 bis S3 |
| 4 S2, S3 S1, S4 bis 56 |
| 5 S1 S2 bis S6 |
In Fig. 4 ist weiterhin dargestellt, wie die Verbindungsleitungen
von den Hauptkithlwasserleitungen zu den Ringleitungen der einzelnen Sektoren geführt
werden können. Von der Hauptkühlwasser-Zuflußleitung 21 zweigen die Verteilleitungen
23, 25, 27, 29, 31 und 33 zu den Eintrittsringleitungen der Sektoren S1 bis S6 ab,
entsprechend munden in die HauptkUhlwasser-Ablaufleitung 22 die Sammelleitungen
24, 26, 28, 30, 32 und 34 von den Austrittsringleitungen der Sektoren S1 bis S6.
Die Verteilleitungen 31 und die Sasmelleitung 34 überkreuzen sich dabei. Die Ringleitungen
verlaufen an der Innenkante der Kreisringe bzw. treisringabschnitte der einzelnen
Sektoren S1 bis S6 mit abgestuft abnehmendem bzw. zunehmendem Durchmesser entsprechend
der durchfließenden KUhlwassermenge. Sie sind in Fig. 5 dargestellt. Das warme Kühlwasser
tritt in Richtung des ausgezogenen Pfeiles 35 in die Ringleitung 9 ein und durchstrmt
diese in Pfeilrichtung 36. Dabei fließen den Kühlelementen 30 durch teilweise nur
schematisch dargestellte Anschlußleitungen entsprechende Teilmengen zu, so daß die
Ringleitung 9 entsprechend der abnehmenden Wassermenge im Querschnitt verringert
werden kann.
-
Das in den Kühlelementen 30 abgekühlte Wasser gelangt über entsprechende
Anschlußleitungen in die innere Ringleitung 9, welche es in Pfeilrichtung 37 bei
zunehmendem Leitungsdurchmesser passiert und in Richrung des gestrichelten Pfeiles
38 verläßt.
-
In Fig. 6 ist eine andere Strömungsführung ebenfalls am Sektor S4
dargestellt. Hierbei strömt das Kühlwasser in der Mitte der äußeren Ringleitung
9 in Pfeilrichtung 35 ein und fließt in Richtung der Pfeile 36. Entsprechend wird
die innere Ringleitung 9 in Richtung der beiden gestrichelten Pfeile 37 vom abgekllhlten
Wasser
durchflossen, welches schließlich in Richtung der Pfeile
38 austritt. Bei dieser Anordnung sind die Querschnitte der Ringleitungen 9 nur
halb so groß wie bei der Anordnung nach Fig. 5. Bei beiden Anordnungen erfolgen
die Strömungen des Kühlwassers in den Ringleitungen 9 zueinander in gleicher Richtung,
wobei Jede Teilmenge gleiche Weglänge und gleiche hydraulische Figuration hat.
-
Die gleichmäßige Wasserverteilung bei Trockenkühltürmen stellt ein
zentrales Problem dar. Bei der Kondensation von Dampf in luftgekühlten Kondensatoren
besteht ein Selbstregelungseffekt dadurch, daß die stärker von Luft gekühlten Elementepartien
entsprechend mehr Dampf ansaugen und kondensieren, als die weniger gut gekUhlten
Elementepartien. Dieses Regulativ ist vor allem bei zwangebelüfteten luftgekühlten
Kondensatoren des direkten Systems hilfreich. Im Gegensatz dazu führt bei Anlagen
des indirekten Systems mit Naturzug-Trockenkühltürmen eine ungleiche Kühlwasserverteilung
zu Leistungseinbußen, da dieses Regulativ fehlt.
-
Darüber hinaus wird die Beaufschlagung der Kühlelemente durch Kühlluft
ebenfalls ungleichmäßig. Erhält ein Kühlelement zu wenig Kühlwasser, so wird durch
das verringerte Wärme angebot der Auftrieb der Kühlluft vermindert, so daß trotz
reichlicher Kühlfläche die abgeführte Wärmemenge geringer als die Auslegungswärmemenge
ist. Erhält nun ein anderes Kühlelement zu viel Kühlwasser, so reicht die vorhandene
Eühlfläche nicht aus, die vergrößerte Wärmemenge völlig abzuführen. Durch das größere
Wärmeangebot erfolgt zwar eine höhere Aufwärmung der Kühlluft und eine Auftriebsverbesserung.
Da Jedoch der Strömungswiderstand der Kühlluft im Kühl element quadratisch zur Menge
wächst, ist eine Vergrößerung der KUhlleistung
stark eingeschränkt,
80 daß die Ealtwassertemperatur ansteigt. Durch die Ungleichmäßigkeit der Kühlwasserverteilung
kommt es also zu einem Anstieg der Kalt- und Warmwassertemperaturen am Trockenkühlturm
und damit zu einer Leistungseinbuße an der Turbinenanlage infolge des höheren Abdampfdruckes.
-
Aus diesen Zusammenhängen erklärt sich die Wichtigkeit der gleichmäßigen
Kühlwasserverteilung bei Trockenkühl türmen.
-
3 Patentansprüche 6 Figuren