DE3901656A1 - Tropfenabscheider, insbesondere fuer nasskuehltuerme oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Tropfenabscheider, der insbesondere für Naßkühltürme oder dergleichen, d.h. ähnliche verfahrenstechnische Systeme, bestimmt ist.

Um eine Belastung natürlicher Wasserreserven, wie Grundwasser, Flüsse und Seen, durch die Abwärme energie- und verfahrens­ technischer Prozesse zu vermeiden, werden sogenannte Naßkühltürme als Kühlsysteme verwendet. Mit derartigen Naßkühltürmen wird erwärmtes Kühlwasser durch Konvektion und Verdunstung mittels eines Kühlsystems rückgekühlt. Die hierbei anfallende Abwärme wird zur Umgebung hin abgeleitet. Zur Förderung der Abluft durch die Naßkühltürme gibt es verschiedene Arbeitsprinzipien. Er­ folgt die Luftförderung durch den Kühlturm unter Ausnutzung der natürlichen Auftriebskräfte der Luft, so handelt es sich um einen sogenannten Naturzugkühlturm. Bei anderen Bauformen von Kühltürmen wird die Luft mit Hilfe von Ventilatoren durchgesaugt oder durchgedrückt. Mit dem durch den Kühlturm gehenden Abluft­ strom werden bei der Rückkühlung mittels des Kühlsystems anfal­ lende Wassertropfen mitgerissen. In der Umgebung des Kühlturms führen diese Wassertropfen zu einem regenartigen Niederschlag. Daher werden dem eigentlichen Kühlsystem im Naßkühlturm Tropfen­ abscheider nachgeschaltet, um diesen Niederschlag und die hier­ durch verursachte Umweltbelästigung in der Umgebung des Kühl­ turms zu verhindern.

Bekannte und hierfür geeignete Tropfenabscheider sind im allge­ meinen als Latten- oder Kammersysteme ausgelegt. Diese Tropfen­ abscheider umfassen Profilteile, die zick-zack-förmige Durch­ gangskanäle für die von der Anströmseite zur Abströmseite des Tropfenabscheiders durchgehende Abluft begrenzen. Während des Durchgangs der Abluft durch diese zick-zack-förmigen Durchgangs­ kanäle wird die Strömungsrichtung der Abluft mehrmals geändert, um eine Abscheidung der im Abluftstrom mitgeführten Wassertropfen zu bewirken. Derartige Tropfenabscheider arbeiten mit geringen Druckverlusten, d.h. der Druckabfall im Bereich des Tropfenab­ scheiders ist gering, aber es besteht die Gefahr, daß insbesondere bei höheren Anströmgeschwindigkeiten der Abluft der Tropfenab­ scheider nicht mehr effizient arbeiten kann, so daß vom Abluft­ strom an der Ausströmseite des Tropfenabscheiders noch Wasser­ tropfen mitgeführt werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Tropfenabscheider, insbe­ sondere für Naßkühltürme oder dergleichen bereitzustellen, der trotz geringer Druckverluste im Tropfenabscheider eine effektive Abscheidung der vom Abluftstrom mitgerissenen Wassertropfen auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Abluft ermöglicht, um die Abscheideleistung eines derartigen Tropfenabscheiders wesentlich zu verbessern.

Nach der Erfindung zeichnet sich ein Tropfenabscheider, insbe­ sondere für Naßkühltürme oder dergleichen, aus Profilteilen, die in zick-zack-förmige Durchgangskanäle für die von der An­ strömseite zur Abströmseite des Tropfenabscheiders durchgehende Abluft zur Strömungsrichtungsänderung derselben begrenzen, dadurch aus, daß die die Durchgangskanäle begrenzende Profilteile der­ art profiliert sind, daß der Abluftstrom, ausgehend von der An­ strömseite des Tropfenabscheiders, beidseitig bezüglich der durch die Anströmseite und die Abströmseite gehende Mittelachse der Durchgangskanäle mehrfach umlenkbar ist.

Durch die Auslegung des Tropfenabscheiders nach der Erfindung wird der Abluftstrom in den Durchgangskanälen des Tropfenab­ scheiders hinsichtlich seiner Strömungsrichtung in starkem Maße und in erzwungener Weise geändert, so daß durch diese äußerst starken Richtungsänderungen und ihre mehrfachen Wieder­ holungen der Abscheidegrad des Tropfenabscheiders erheblich verbessert wird. Somit ermöglicht der erfindungsgemäße Tropfen­ abscheider trotz eines geringen Druckverlusts im Tropfenab­ scheider eine effektive Abscheidung der im Abluftstrom mitge­ rissenen Wassertropfen.

Vorzugsweise weist der Tropfenabscheider an der Anströmseite und der Abströmseite des Tropfenabscheiders Abtropfkanten auf. Da bei dieser Auslegung auf beiden Seiten, d.h. der Anström­ seite und der Abströmseite, eine derartige Abtropfkante vorge­ sehen ist, ist der Tropfenabscheider in allen Einbaulagen ef­ fektiv betreibbar, ohne daß zusätzliche Maßnahmen am Tropfen­ abscheider getroffen werden müssen.

Ferner ist der Tropfenabscheider vorzugsweise mit gesonderten, vertikal verlaufenden Fallschächten versehen, über die an dem Tropfenabscheider abgeschiedenen Wassertropfen von der Abström­ seite zum Kühlturm zurückgeleitet werden können. Vorzugsweise bilden diese Fallschächte, die insbesondere an die Profilteile des Tropfenabscheiders angeformt sind, zugleich Profilabstands­ elemente, durch welche die Profilteile genau in gleichmäßigem Abstand voneinander zur Bildung der Durchgangskanäle gehalten sind. Somit erfüllen die Fallschächte eine Doppelfunktion beim erfindungsgemäßen Tropfenabscheider, und dienen nicht lediglich zur Rückleitung der abgeschiedenen Wassertropfen zum Kühlturm, son­ dern auch zur Einhaltung eines vorbestimmten Profilabstands zwischen den Profilteilen. Hierdurch vereinfacht sich der Auf­ bau eines derartigen Tropfenabscheiders.

Vorzugsweise sind die Fallschächte am kopfseitigen Ende mit einer Abdeckung verschlossen. Dadurch wird ein Mitreißen von Wassertropfen vermieden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungs­ form der Erfindung sind die Profilteile so aneinander angeord­ net, daß die Fallschächte von benachbarten Profilen gegeneinan­ der seitlich versetzt sind. Dadurch wird die Stabilität des Tropfenabscheiderpaketes weiter erhöht.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jedes Profilteil mehrere durchgehende Profilrillen oder -falten auf, in die zugehörige Rastmittel, die an den Fall­ schächten bzw. an Abstandshaltern ausgebildet sind, in Eingriff gebracht werden können. Dadurch lassen sich die Tropfenabschei­ derprofile auch ohne feste Verbindung durch Schrauben, Nieten, Schweißen, Kleben oder ähnliches in einfacher Weise zusammen­ setzen. Der Strömungskanal bleibt dadurch erhalten, daß in den Tropfenabscheiderprofilen Rillen bzw. Falten eingeformt werden, in die Fallschächte als Distanzhalter einrasten können. Es können so variable Paketgrößen von mehreren Tropfenabscheider­ profilen ineinandergesteckt montiert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung ist der Tropfen­ abscheider zweckmäßigerweise derart ausgelegt, daß man eine op­ timale Anpassung an die jeweils gewünschten Abscheidebedingun­ gen dadurch erhält, daß man ohne eine Abänderung der Profilie­ rung der Profilteile lediglich durch Veränderung des Profil­ abstands die Abscheideleistung des Tropfenabscheiders ent­ sprechend variieren kann.

Vorzugsweise ist der Tropfenabscheider derart ausgelegt, daß er insgesamt aus Kunststoff aller Qualitäten oder aus Metallblech mittels Tiefziehen hergestellt werden kann, so daß der Tropfen­ abscheider auf herstellungstechnisch günstige Weise gefertigt werden kann und die Materialwahl für den Tropfenabscheider in Abhängigkeit vom Anwendungszweck erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachstehend an einer bevorzugten Ausführungs­ form unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläu­ tert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines Naßkühlturms mit einem üblichen Tropfenab­ scheider,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Tropfenabscheiders nach der Erfindung in Längsschnittdarstellung, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Tropfenabscheider nach Fig. 2, ebenfalls als Ausschnittsansicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird als eines von mehreren mögli­ chen Ausführungsbeispielen ein Naßkühlturm 1 der Ventilatorbau­ art erläutert, bei dem eine Ventilatoranordnung den Abluft­ strom durch den Naßkühlturm 1 saugt. Der Naßkühlturm 1 weist ei­ nen Turmmantel 2 auf, der an seiner Bodenseite durch einen Bo­ den 3 geschlossen ist. Der Boden 3 bildet in Verbindung mit einem Teil des Turmmantels 2 im unteren Bereich ein Kaltwasser­ becken 4, das mit Kaltwasser bis zu einer Füllhöhe h gefüllt ist. Oberhalb der Füllhöhe h münden Einlässe 5 für die Abluft etwa radial am Turmmantel 2 in das Innere des Naßkühlturms 1 ein. Im Innern des Naßkühlturms ist mittels einer Stützkon­ struktion 6 ein Kühleinbau 7 angeordnet, mittels dem die Ab­ luft, die mit strichpunktierten Pfeilen hinsichtlich ihrer Strö­ mungsrichtung im Naßkühlturm 1 angedeutet ist, durch einen kom­ binierten Wärme- und Stoffübertragungsprozeß abgekühlt wird. Im Austrittsbereich 8 des Naßkühlturms 1 ist ein axialer Venti­ lator 9 mit seinem Antrieb 10 angeordnet, der über einen Elek­ tromotor 11 angetrieben wird. Dieser Axialventilator 9 erzeugt einen Saugdruck und saugt die über die Einlässe 5 in den Naß­ kühlturm 1 eintretende Abluft durch den Kühleinbau 7. Mit Hilfe einer weiteren Stützkonstruktion 12 ist axial im Abstand und oberhalb des Kühleinbaus 7 eine Wasserverteilung 13 im Innern des Naßkühlturms angeordnet. Dem Kühleinbau 7 nachgeschaltet ist im Innenraum des Naßkühlturms 1 ferner ein insgesamt mit 14 bezeichneter Tropfenabscheider angeordnet.

Wie mit strichpunktierter Linie dargestellt, wird die Abluft mit Hilfe des Axialventilators 9 durch das Innere des Naß­ kühlturms 1 von unten nach oben gesaugt und es erfolgt im Be­ reich des Kühleinbaus 7 eine Abkühlung des Wassers durch Kon­ vektion und Verdunstung, wobei der Verdunstungsanteil bei diesem Abkühlungsprozeß überwiegt. Nach dem Austritt aus dem Kühleinbau 7 reißt die Abluft Wassertropfen mit, die mit Hilfe des nachgeschalteten Tropfenabscheiders 14 abgetrennt werden, indem die Abluft durch zick-zack-förmige Durchgangskanäle 15 geleitet wird. Die von Wassertropfen weitgehend befreite Abluft tritt dann über den Austrittsbereich 8 des Naßkühlturms 1 aus.

Anhand den Fig. 2 und 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Tropfenabscheiders nach der Erfindung erläutert, der insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Dieser Tropfenabscheider 20 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, dem Kühleinbau 7 nachgeschaltet und ersetzt den dort vorgesehenen Tropfenabscheider 14.

Der Tropfenabscheider 20 nach der Erfindung umfaßt Profilteile 21, die Durchgangskanäle 22 für die Abluft begrenzen, deren Strömungsrichtung mit Pfeilen in Fig. 2 angedeutet ist. Mit ge­ brochener Linie ist in Fig. 2 eine Mittelachse eines Durchgangs­ kanals 22 beispielsweise eingetragen, die durch die Querschnitts­ mitte in der Anströmseite 23 und durch die Querschnittsmitte an der Abströmseite 24 des Tropfenabscheiders 20 geht. Die Profil­ teile 21 sind hierbei derart profiliert, daß Durchgangskanäle 22 gebildet werden, die den Abluftstrom beidseitig dieser Mittel­ achse (gebrochene Linie) mehrfach umlenken und ablenken, wobei äußerst starke Richtungsänderungen von vorzugsweise größer als 90°, wie z.B. 100° oder dergleichen, beidseitig der Mittelachse er­ zielt werden. Durch diese erzwungenen Richtungsänderungen der Abluft beim Durchgang durch die Durchgangskanäle 22 des Tropfen­ abscheiders 20 wird der Abscheidegrad sowie die Abscheideleistung trotz eines geringen Druckabfalls im Tropfenabscheider 20 er­ heblich verbessert, so daß auch bei relativ hohen Anströmge­ schwindigkeiten zuverlässig die von der Abluft mitgerissenen Wassertropfen im Tropfenabscheider 20 abgetrennt werden. An der Abströmseite 24 des Tropfenabscheiders 20 tritt somit Abluft aus, die im wesentlichen von Wassertropfen befreit ist, so daß in der Umgebung des Naßkühlturms keine Umweltbelastungen durch regenartige Niederschläge zu befürchten sind. Wie ferner aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, weist der Tropfenabscheider 20 sowohl an der Anströmseite 23 eine Abtropfkante 25 als auch an der Abströmseite 24 eine Abtropfkante 26 auf, so daß der Tropfenabscheider 20 in jeder gewünschten Einbaulage betreib­ bar ist.

Wie ferner insbesondere aus Fig. 3 zu erkennen ist, hat der Tropfenabscheider 20 vertikal verlaufende Fallschächte 27, die an den Profilteilen 21 angeformt sind, und über die Wasser­ tropfen zum Naßkühlturm 1 zurückgeleitet werden können.

Das kopfseitige Ende der Fallschächte 27 wird vorzugsweise mit Abdeckungen 30 verschlossen.

Diese an den Profilteilen 21 angeformten Fallschächte 27 dienen in vorteilhafter Weise zugleich als Profilabstandselemente und sind vorzugsweise in Form eines Pyramidenstumpfes ausgelegt, der in Fig. 3 an einem Ende beispielsweise in perspektivischer Darstellung mit 28 bezeichnet ist. Diese vom Pyramidenstumpf 28 gebildeten Pro­ filabstandselemente stützen sich mit ihrem vorderen freien Ende an dem benachbarten Profilteil 21 des Tropfenabscheiders 20 ab, so daß hierdurch der Profilabstand bestimmt wird. In axialer Richtung des Tropfenabscheiders gesehen sind im Abstand mehrere derartige Profilabstandselemente (pyramidenstumpfförmige Teile 28) vorgesehen, die zugleich die jeweiligen vertikal ver­ laufenden Fallschächte 27 bilden, so daß die Profilteile 21 beim Tropfenabscheider 20 genau in gleichmäßigen Abständen unter Vorgabe durch die Abmessungen des Pyramidenstumpfs 28 zuverlässig gehalten sind. Durch entsprechende Änderungen der Abmessungen des Pyramidenstumpfs 28 kann somit der Profilabstand der Profil­ teile 21 bei dem Tropfenabscheider 20 nach der Erfindung jeweils in so geeigneter Weise variiert werden, daß man auf einfache Weise eine Anpassung der Abscheideleistung des Tropfenabscheiders 20 an die jeweils vorhandenen Abscheidebedingungen erreicht, ohne die Profilierung der Profilteile 21 zu verändern.

Ferner weisen die Profilteile 21 Profilrillen oder -falten 29 auf, die parallel zu den Fallschächten 27 vorzugsweise auf bei­ den Seiten verlaufen. Diese Profilrillen oder Falten 29 komnen mit Rastmitteln, die an den Fallschächten 27 bzw. im Bereich der Abstandshalter 28 ausgebildet sind, in Eingriff. Dies ist in der Ausschnittsdarstellung von Fig. 3 schematisch darge­ stellt. Auf diese Weise lassen sich mehrere Profilteile in einfacher Weise ineinandergesteckt montieren. Wie aus Fig. 3 außerdem hervorgeht, werden die Fallschächte 27 vorzugsweise bei jeweils benachbarten Profilteilen 21 seitlich gegeneinander versetzt angeordnet.

Die Profilteile 21 des Tropfenabscheiders 20 sowie die Abtropf­ kanten 25, 26 und die vertikalen Fallschächte 27, die zugleich als Profilabstandshalter dienen, können aus Kunststoffen unter­ schiedlicher Qualitäten, wie PE, PP, PVC usw. hergestellt wer­ den. Alternativ können der Tropfenabscheider 20 und dessen Teile auch mittels Tiefziehen aus Metallblechen hergestellt werden, so daß eine fertigungstechnisch einfache Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Tropfenabscheiders 20 ermöglicht wird.

In Abweichung von dem dargestellten Beispiel kann die Auslegung des Naßkühlturms 1 auch so getroffen werden, daß anstelle der saugenden Axialventilatoranordnung 9 eine drückende Ventilator­ anordnung, beispielsweise in der Nähe des Bodenbereichs des Naßkühlturms 1 angeordnet wird, welche den Abluftstrom durch den Naßkühlturm 1 und die in diesem vorgesehenen Aggregate drückt.

Ferner ist die Erfindung nicht auf die Einzelheiten des anhand den Fig. 2 und 3 erläuterten Beispiels eines Tropfenabscheiders 20 beschränkt, sondern der Profilverlauf der Profilteile 21 kann auch in abweichender Form gestaltet werden, ohne den Erfin­ dungsgedanken zu verlassen, der darin zu sehen ist, daß im Tropfenabscheider 20 der Abluftstrom mehrmals und beidseitig einer Mittelachse der Durchgangskanäle unter großen Winkeln in extrem starkem Maße ab- und umgelenkt wird.

Claims (10)

1. Tropfenabscheider, insbesondere für Naßkühltürme oder dergleichen, aus Profilteilen, die zick-zack-förmige Durch­ gangskanäle für die von der Anströmseite zur Abströmseite des Tropfenabscheiders durchgehende Abluft zur Strömungsrich­ tungsänderung derselben begrenzen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Durchgangskanäle begrenzenden Profilteile (21) derart profiliert sind, daß der Abluftstrom, ausgehend von der Anströmseite (23) des Tropfenabscheiders (20) beidseitig bezüglich der durch die Anströmseite (23) und die Abströmseite (24) gehenden Mittelachse der Durchgangskanäle (22) mehrfach umlenkbar ist.

2. Tropfenabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Anströmseite (23) und der Abströmseite (23) des Tropfenabscheiders (20) Abtropfkanten (25, 26) vor­ gesehen sind.

3. Tropfenabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedenen Wassertropfen über gesonderte, vertikal verlaufende Fallschächte (27) zum Kühl­ turm (1) zurückleitbar sind.

4. Tropfenabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fallschächte (27) kopfseitig mit einer Abdeckung (30) geschlossen sind.

5. Tropfenabscheider nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fallschächte (27) zugleich Profilab­ standselemente (28) bilden, welche die die Durchgangskanäle (22) begrenzenden Profilteile (21) im vorbestimmten Profil­ abstand zueinander halten.

6. Tropfenabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallschächte (27) von Profil zu Profil seitlich versetzt sind.

7. Tropfenabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (21) durchgehende Profilrillen oder Falten (29) aufweisen, die zum Einrasten der Fallschächte (27) bzw. Abstandhalter (28) geeignet sind.

8. Tropfenabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fallschächte (27) an die Profilteile (21) angeformt sind.

9. Tropfenabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilabstand der die Durch­ gangskanäle (22) begrenzenden Profilteile (21) zur Anpassung an jeweils vorhandene Abscheidebedingungen ohne eine Änderung der Profilform der Profilteile (21) variierbar ist.

10. Tropfenabscheider nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Kunststoff aller Qualitäten oder aus Metallblech mittels Tiefziehen herstellbar ist.