Kühlturm, insbesondere Kühlwasser-Rückkühlturm, für ein Kraftwerk

Abstract

 Die Rieselplatten (1) sind randseitig auf Auflagern aufgelagert und mit Abstandsspalt (3) voneinander vertikal angeordnet. Das Kühlwasser wird oberhalb der Rieselplatten (1) aufgegeben. Die Kühlluft strömt von unten nach oben durch die Abstandsspalte (3). Die Rieselplatten (1) sind selbsttragende Glasscheiben aus einer großtechnischen Flachglasfertigung, die auf beiden Oberflächen makroskopische, strömungsschikanenbildende Strukturelemente (4) aufweisen. Die Luftzahl ist bei vorgegebenen Strukturelementen (4) durch den Spaltabstand (3) optimiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kühlturm, insbesondere einen Kühlwasser-Rückkühlturm, für ein Kraftwerk, der ein Rieselwerk aus einer Mehrzahl von großflächigen Rieselplatten aufweist und mit einer optimierten Luftzahl arbeitet, wobei die Rieselplatten randseitig auf Auflagern aufgelagert und mit Abstandsspalt voneinander vertikal angeordnet sind, wobei das Kühlwasser oberhalb der Rieselplatten aufgegeben wird und wobei die Kühlluft von unten nach oben durch die Abstandsspalte strömt. Es versteht sich, daß ein solcher Kühlturm Einrichtungen für die Aufgabe des rückzukühlenden Kühlwassers auf das Rieselwerk, entsprechende Auffangeinrichtungen und Einrichtungen für die Kühlluftführung aufweist. Regelmäßig sind Tropfenfänger dem Rieselwerk in Strömungsrichtung der Kühlluft nachgeschaltet, um sogenannte Tropfendurchrisse zu verhindern. - Bei Kühltürmen des beschriebenen Aufbaus besteht die generelle Forderung, eine möglichst hohe Kühlwirkung unter Aufwendung möglichst geringer Herstellkosten und bei kleinem Platzbedarf zu erzielen. Die Kühlwirkung ist um so besser, je geringer die Geschwindigkeit des durch das Rieselwerk herabrieselnden Wassers ist. In diesem Zusammenhang kommt es auch auf die Benetzung der Oberflächen der Rieselplatten an. Wird die Oberfläche der Rieselplatten lediglich unvollständig oder ungleichmäßig benetzt, so geht die Kühlleistung zurück, da der nichtbenetzte Teil für die Kühlung unwirksam ist. Andererseits darf das herabrieselnde Kühlwasser nicht verspritzen, weil auch die herabfallenden Tropfen mit ihrer gegenüber dem Volumen kleinen Oberfläche für die Kühlwirkung praktisch verlorengehen. Sie vermindern darüber hinaus den freien Luftquerschnitt im Abstandsspalt zwischen den Rieselplatten und erhöhen so den Druckverlust. - Für die Leistung eines Kühlturms ist das Verhältnis der Luftmenge zur Kühlwassermenge, beide Größen gemessen in Kilogramm, von wesentlicher Bedeutung. Dieses Verhältnis wird als Luftzahl bezeichnet. Je größer die Luftzahl, desto größer ist die Leistung des Rieselwerkes bzw. Kühlturms bei gleichbleibender Höhe.

[0002] Bei dem bekannten Kühlturm, von dem die Erfindung ausgeht (DE 918 749), sind die Rieselplatten Glasscheiben in Form von Glasstreifen, die in Strömungsrichtung der Kühlluft bzw. in Richtung des herabrieselnden Wassers nur eine geringe Breite aufweisen. Die Oberfläche der Glasstreifen oder Glasscheiben ist glatt. Dabei werden die Strömungsverhältnisse durch die Höhe der Glasstreifen und durch den senkrechten Abstand zwischen je zwei untereinanderliegenden Streifen beeinflußt. Auf diese Weise versucht man, die Luftzahl zu optimieren. Das Ergebnis der Optimierung ist jedoch verbesserungsbedürftig. Die Luftzahl ist dadurch beeinträchtigt, daß die Glasstreifen eine sehr glatte, wenig benetzungsfreundliche Oberfläche aufweisen und folglich nicht sichergestellt ist, daß sich auf den Glasstreifen selbst ein ausreichend geschlossener Wasserfilm bildet, dessen Volumenelemente sich ausreichend lange im Rieselwerk aufhalten. Es besteht die Gefahr, daß das Wasser in Tropfen abperlt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kühlturm des eingangs beschriebenen Aufbaus, dessen Rieseleinbauten aus Glas bestehen, die Luftzahl zu verbessern.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Rieselplatten als selbsttragende großflächige Glasscheiben aus einer großtechnischen Flachglasfertigung ausgeführt sind, die auf beiden Oberflächen makroskopische, strömungsschikanenbildende Strukturelemente aufweisen, und daß die Luftzahl bei vorgegebenen Strukturelementen durch den Spaltabstand optimiert ist. Großflächig meint im Rahmen der Erfindung, daß die Glasscheiben keine Glasstreifen bilden, sondern zum Beispiel eine Höhe von 1 bis 2 m bei entsprechender Breite aufweisen. Im allgemeinen sind die Glasscheiben in einem Rieselwerk äquidistant angeordnet. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzen die Glasscheiben eine Dicke von etwa 4 mm. Die Strukturelemente weisen nach einer bewährten Ausführungsform zumindest in Richtung quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft eine Erstreckung auf, die etwa der Dicke der Glasscheiben entspricht. Eine solche Abstimmung auf die Dicke der Glasscheiben ist jedoch nicht erforderlich. Generell ohne Abstimmung auf die Dicke der Glasscheiben, empfiehlt die Erfindung, daß die Strukturelemente zumindest in Richtung quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft eine Erstreckung von 2 bis 6 mm, vorzugsweise von etwa 4 mm aufweisen. Damit definiert sich auch der Ausdruck makroskopische Strukturelemente. - Grundsätzlich ist es bekannt (WO 85/05 171), Rieselplatten für einen Kühlturm mit singulären, gleichsam punktförmigen Elementen zu versehen. Dabei handelt es sich um Kühlturmplatten aus Faserzement. Die singulären Elemente sind in Reihen angeordnet und von Reihe zu Reihe gegeneinander versetzt. Sie erstrecken sich als vorsprünge zu beiden Seiten der Rieselplatte hin. Wie vorzugehen ist, um bei Rieselplatten in Form von großflächigen Glasscheiben die Luftzahl zu optimieren, läßt sich aus diesen bekannten Maßnahmen nicht ableiten.

[0005] Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß im Sinne der obigen Ausführungen makroskopische Strukturelemente, die auf beiden Seiten einer Glasscheibe angeordnet sind, als Strömungsschikanen funktionieren können, die als Randbedingungen die Aerodynamik der Strömung verändern und eine zumindest in Oberflächenbereichen der Glasscheiben turbulente Strömung erzeugen. Von dieser und in dieser werden freifallende Tropfen gleichsam aufgefangen und an die Oberfläche der Glasscheiben bzw. der Strukturelemente getragen. Das führt überraschenderweise zu einer ausreichenden Filmbildung. Die Erfindung beruht fernerhin auf der Erkenntnis, daß bei konstruktiv vorgegebenen Strukturelementen auf den Glasscheiben die Luftzahl durch den Spaltabstand optimierbar ist. Zu dieser Optimierung gehört phänomenologisch, daß die Kühlluft in den Abstandsspalten mit einem verhältnismäßig hohen Turbulenzgrad im Sinne einer homogenen isotropen Turbulenz strömt, deren Strömungsballen immer wieder verschwinden und in der beschriebenen Weise über die Strukturelemente immer wieder neu erzeugt werden. Das verbessert auch die Kühlwirkung.

[0006] Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. So können die Strukturelemente als Rillen ausgeführt sein, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft erstrecken. Die Strukturelemente können aber auch als singuläre, gleichsam punkt- oder linsenförmige Elemente ausgeführt sein, die beispielsweise eine runde, eine quadratische oder rechteckige, eine vieleckige oder eine zwar singuläre, bezüglich der Randform aber willkürliche und statistische Gestaltung aufweisen. Jedenfalls empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß die singulären Strukturelemente in Reihen und von Reihe zu Reihe versetzt angeordnet sind.

[0007] Um die Glasscheiben mit den Strukturelementen zu versehen, besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. So können die Strukturelemente in die Glasscheiben eingedrückt werden, wozu mit Werkzeugen und Maßnahmen gearbeitet werden kann, wie sie bei der Herstellung von Ornamentgläsern aus Flachglas üblich sind. Die Strukturelemente können aber auch auf die Oberflächen der Glasscheiben aufgebracht sein, zum Beispiel durch Bedruckung und/oder galvanotechnischen Auftrag und/oder Emaillierung. Das sind Technologien, wie sie im Zuge der Weiterverarbeitung von Glasscheiben, beispielsweise zur Anwendung als Kraftfahrzeugscheiben, üblich sind. Endlich können die Strukturelemente durch Anätzen der Oberflächen der Glasscheiben erzeugt werden.

[0008] Nach der Lehre der Erfindung erreicht man eine wesentliche Verbesserung der Luftzahl durch die Kombination der beschriebenen Maßnahmen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, bezüglich der Benetzung der Oberflächen und bezüglich der Filmbildung weitere Maßnahmen zu treffen. Insbesondere können die Oberflächen der Glasscheiben auf den Oberflächen der Strukturelemente und/oder in den Bereichen zwischen den Strukturelementen mikroskopisch benetzungsfreundlich aufgerauht sein. Darunter wird eine Aufrauhung verstanden, deren einzelne Elemente mit dem bloßen Auge nicht ohne weiteres erkennbar sind. Insoweit kann mit Ätzung, Sandstrahlung und dergleichen gearbeitet werden.

[0009] Für die angestrebte Optimierung in bezug auf die Luftzahl empfiehlt es sich im allgemeinen, die Anordnung so zu treffen, daß die Glasscheiben in dem Rieselwerk einen Spaltabstand aufweisen, der in einer Projektion in vertikaler Richtung von den Strukturelementen überdeckt ist. Es kann also in Richtung der Abstandsspalte durch die Abstandsspalte, wegen der Hindernisse, die die Strukturelemente darstellen, nicht hindurchgeschaut werden. Je nach Form der Strukturelemente kann die Spaltweite der Abstandsspalte aber auch größer gewählt werden. In baulicher Hinsicht empfiehlt die Erfindung, daß die Glasscheiben durch Abstandshalter paketartig zu Rieselwerkblöcken zusammengefaßt sowie als solche montierbar und demontierbar sind. Dazu können die Glasscheiben im Bereich der oberen Ränder vorkragende Auflagerausformungen aufweisen, die durch Verstärkungselemente verstärkt sind, wobei die Glasscheiben bzw. die Rieselwerkblöcke mit den Auflagerelementen auf Tragbalken aufruhen. Abstandselemente können zwischengeschaltet sein. - Vorzugweise sind die Abstandshalter dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter als sogenannte Verbundriemen ausgeführt sind, die schräg zur Strömungsrichtung verlaufen. Jedenfalls können die Abstandshalter paketbildend mit den Glasscheiben verklebt sein, so daß die Pakete montierbare und demontierbare Einheiten bilden. Im allgemeinen wird man die Glasscheiben bei erfindungsgemäßen Kühltürmen aus Floatglas formen.

[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1

die Ansicht eines Rieselwerkes eines erfindungsgemäßen Kühlturmes, leicht schräg von oben,

Fig. 2

eine Seitenansicht des Gegenstandes der Fig. 1,

Fig. 3

in gegenüber der Fig. 2 wesentlich vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 2.

[0011] Das in den Figuren dargestellte Rieselwerk ist für einen Kühlturm, nämlich für einen Kühlwasser-Rückkühlturm für ein Kraftwerk bestimmt. Das Rieselwerk besteht aus einer Mehrzahl von großflächigen Rieselplatten 1 und arbeitet mit einer optimierten Luftzahl. Luftzahl bezeichnet eine Leistungsgröße für einen Kühlturm bzw. für ein Rieselwerk, die einleitend erläutert worden ist.

[0012] Die Rieselplatten 1 sind randseitig auf Auflagern 2 aufgelagert und mit Abstandsspalt 3 voneinander vertikal angeordnet. Nicht gezeichnet wurde, wie das Kühlwasser oberhalb der Rieselplatten 1 aufgegeben wird. Die Kühlluft strömt von unten nach oben durch die Abstandsspalte 3. Die Rieselplatten 1 sind großflächig, besitzen zum Beispiel eine Höhe von 1 bis 2 m und eine entsprechende Breite. Wie die Fig. 2 zeigt, sind sie äquidistant angeordnet.

[0013] Die Rieselplatten sind als selbsttragende Glasscheiben 1 aus einer großtechnischen Flachglasfertigung ausgeführt. Sie besitzen auf den beiden Oberflächen makroskopische, strömungsschikanenbildende Strukturelemente 4, wozu insbesondere auf die Fig. 3 verwiesen wird. Die Luftzahl ist bei vorgegebenen Strukturelementen 4 durch die Spaltweite der Abstandsspalte 3 optimiert. Die Glasscheiben 1 mögen im Ausführungsbeispiel eine Dicke von etwa 4 mm aufweisen. Die Strukturelemente 4 sind im Ausführungsbeispiel so eingerichtet, daß sie in Richtung quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft eine Erstreckung aufweisen, die etwa der Dicke der Glasscheiben 1 entspricht. Regelmäßig liegt diese Erstreckung im Bereich von 2 bis 6 mm, im Ausführungsbeispiel mag sie 4 mm betragen. Demgegenüber besitzt der Abstandsspalt 3 eine Spaltweite von etwa 13 mm. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können die Strukturelemente 4 als Rinnen ausgeführt sein, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft erstrecken. Es könnte sich jedoch auch um punktförmige Elemente handeln, was zeichnerisch im einzelnen nicht dargestellt wurde. Jedenfalls sind im Ausführungsbeispiel die Strukturelemente 4 in Reihen und von Reihe zu Reihe versetzt angeordnet. Bezüglich der Strukturelemente 4 wird im übrigen auf die Patentansprüche 8 bis 10 verwiesen. Aus Maßstabsgründen ist nicht darstellbar, daß die Oberflächen der Glasscheiben 1 auf den Oberflächen der Strukturelemente 4 und/oder in den Bereichen 5 zwischen den Strukturelementen 4 mikroskopisch benetzungsfreundlich aufgerauht sind.

[0014] Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß die Glasscheiben 1 durch Abstandshalter 6 paketartig zu Rieselwerkblöcken zusammengefaßt sowie als solche montierbar und demontierbar sind. Die Abstandshalter 6 sind so angeordnet, daß sie schräg zur Hauptströmungsrichtung verlaufen und in bezug auf Abstandshalter im nächsten Abstandsspalt sich überkreuzen. Sie wirken in bezug auf das herabrieselnde Kühlwasser wie Kaskaden. Im übrien erkennt man in Fig. 1 im Bereich der oberen Ränder der Glasscheiben vorkragende Auflagerausformungen 7. Sie sind durch Verstärkungselemente 8 verstärkt. Die Glasscheiben 1 bzw. die Rieselwerkblöcke ruhen mit den Auflagerelementen 7 auf nicht gezeichneten Tragbalken auf.

[0015] Der Ausdruck Kühlturm umfaßt auch erfindungsgemäß aufgebaute Apparate, die in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Kühlturm, insbesondere Kühlwasser-Rückkühlturm, für ein Kraftwerk, der ein Rieselwerk aus einer Mehrzahl von großflächigen Rieselplatten aufweist und mit einer optimierten Luftzahl arbeitet,

wobei die Rieselplatten randseitig auf Auflagern aufgelagert und mit Abstandsspalt voneinander vertikal angeordnet sind,

wobei das Kühlwasser oberhalb der Rieselplatten aufgegeben wird und wobei die Kühlluft von unten nach oben durch die Abstandsspalte strömt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rieselplatten als selbsttragende Glasscheiben aus einer großtechnischen Flachglasfertigung ausgeführt sind,

die auf beiden Oberflächen makroskopische, strömungsschikanenbildende Strukturelemente aufweisen,

und daß die Luftzahl bei vorgegebenen Strukturelementen durch die Spaltweite des Abstandsspaltes optimiert ist.

2. Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben eine Dicke von etwa 4 mm aufweisen.

3. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente zumindest in Richtung quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft eine Erstreckung aufweisen, die etwa der Dicke der Glasscheiben entspricht.

4. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente zumindest in Richtung quer zur Hauptströmungsrichtung der Kühlluft eine Erstreckung von 2 bis 6 mm, vorzugsweise von etwa 4 mm aufweisen.

5. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente als Rillen ausgeführt sind, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung der Luft erstrecken.

6. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente als singuläre, punktförmige Elemente ausgeführt sind.

7. Kühlturm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die singulären Strukturelemente in Reihen und von Reihe zu Reihe zueinander versetzt angeordnet sind.

8. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente in die Glasscheiben eingedrückt sind.

9. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente auf die Oberflächen der Glasscheiben aufgebracht sind, zum Beispiel durch Bedruckung und/oder galvanotechnischen Auftrag und/oder Emaillierung.

10. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturelemente durch Anätzen der Oberflächen der Glasscheiben erzeugt sind.

11. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Glasscheiben auf den Oberflächen der Strukturelemente und/oder in den Bereichen zwischen den Strukturelementen mikroskopisch benetzungsfreundlich aufgerauht sind.

12. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben in dem Rieselwerk Abstandsspalte einer Spaltweite aufweisen, die in einer Projektion in Richtung der Abstandsspalte von den Strukturelementen überdeckt sind.

13. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben durch Abstandshalter paketartig zu Rieselwerkblöcken zusammengefaßt sowie als solche montierbar und demontierbar sind.

14. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheiben im Bereich der oberen Ränder vorkragende Auflagerausformungen aufweisen, die durch Verstärkungselemente verstärkt sind, und daß die Glasscheiben bzw. die Rieselwerkblöcke mit den Auflagerelementen auf Tragbalken ruhen.

15. Kühlturm nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter als sogenannte Verbundriemen ausgeführt sind, die schräg zur Strömungsrichtung verlaufen.

Zeichnung