Nasskühlturm oder Nass/Trockenkühlturm

Abstract

 57 Das aus den Wärmeaustauscherelementen (2) austretende Kühlwasser (15) gelangt sofort auf geneigte Ablaufflächen (5) von nebeneinander angeordneten dünnen Wasserleitplatten (3). An diese Ablaufflächen (5) schließen sich vertikal erstreckende Flächenbereiche (4) an. In diesen Flächenbereichen (4) sind Führungsnutstrukturen (8) eingeprägt. Diese Führungsnutstrukturen (8) weisen zur Horizontalen geneigte Längenabschnitte (12) und kurze obere, sich in vertikalen Ebenen erstreckende Endabschnitte (10) auf. Die Führungsnutstrukturen (8) erstrecken sich von den oberen Rändern (9) aus bis zu den seitlichen Vertikalkanten (6). Sie leiten das Kühlwasser (15) von den Ablaufflächen (5) unter Ausnutzung seiner Oberflächenspannung den quer zu den Wasserleitplatten (3) verlaufenden Wassersammelrinnen (7) zu. Durch diese Anordnung wird das Kühlwasser (15) unmittelbar unterhalb der Wärmeaustauscherelemente (2) abgefangen. Der Durchströmungsquerschnitt der Kühlluft wird nicht verengt. Die Förderpumphöhe wird verringert. Der kühlluftseitige Druckverlust wird erheblich herabgesetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur überleitung des Kühlwassers eines Naßkühlturms oder eines Naß/ Trockenkühlturms nach dem Wärmeaustausch mit der Kühlluft in die Rückführung zur Wasserverteilung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Naßkühltürme bzw. die nassen Abschnitte von Naß/Trockenkühltürmen werden bislang in der Regel so konzipiert, daß das Kühlwasser nach dem Verlassen der Wärmeaustauscherelemente, z. B. Rieseleinbauten, frei nach unten in ein Sammelbecken fällt und von hier wieder in die Wasserverteilung hochgepumpt wird. Bei von unten von der Kühlluft angeströmten Wärmeaustauscherelementen verursacht der Raum unterhalb der Wärmeaustauscherelemente, auch Regenzone genannt, etwa 20 bis 40 % des Gesamtdruckverlusts. Andererseits erfolgt in dieser Regenzone nur maximal 10 % der Gesamtwärmeübertragung. Außerdem werden durch die Fallhöhe des Kühlwassers, welche ungefähr gleich der Lufteinströmhöhe bemessen ist, Pumpenleistungen bis zu etwa 0,5 % der gesamten elektrischen Kraftwerksleistung benötigt.

[0003] Aufbauend auf diesen Erkenntnissen würde sich zunächst die Überlegung anbieten, die Lufteinströmhöhe kleiner zu bemessen, um die von der Lufteinströmhöhe abhängigen Betriebskosten zu senken. Nachteilig hieran wäre aber, daß bei einer zu geringen Lufteinströmhöhe der Kühlturm nur ungleichmäßig durchströmt würde und zur Erzielung des bei einer größeren Lufteinströmhöhe erreichbaren Wirkungsgrads insgesamt beträchtlich höher gebaut werden müßte.

[0004] Man könnte nun die Schwierigkeiten der unterschiedlichen Auslegung der Lufteinströmhöhe (größere Lufteinströmhöhe = höhere Betriebskosten, geringere Lufteinströmhöhe = höhere Investitionskosten infolge größerer Kühlturmhöhe) dann ver- meiden, wenn es gelänge, das Kühlwasser unmittelbar unterhalb der Wärmeaustauscherelemente abzufangen und zu sammeln. Unabhängig von der geodätischen Einbauhöhe der Wärmeaustauscherelemente wäre dann die erforderliche Förderleistung praktisch immer gleich groß, und zwar entsprechend der kleinsten denkbaren Förderhöhe.

[0005] Ein Vorschlag in diese Richtung zählt durch die DE-OS 26 19 407 zum Stand der Technik. Hierbei werden im vertikalen Querschnitt wellenförmig gestaltete, als Rieselplatten wirkende Wasserleitplatten an ihren unteren Randbereichen mit sich in Längsrichtung der Wasser leitplatten erstreckenden Wassersammelrinnen versehen, die beidseitig oder einseitig, bzw. zueinander in der Höhe versetzt angeordnet sein können. Da das gesamte Kühlwasser an den Wasserleitplatten herabrieselt und dann von den Sammelrinnen aufgefangen werden muß, ist die für die von unten anströmende Kühlluft zur Verfügung stehende freie Querschnittsfläche zwischen den Wassersammelrinnen auf eine Größe beschränkt, die maximal rund 1/4 bis 1/2 der insgesamt zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche des Kühlturms beträgt. Dieser Sachverhalt besteht im übrigen unabhängig davon, welche Formen die Wasserleitplatten und die Wassersammelrinnen aufweisen. Da die Wassersammelrinnen den Luftdurchströmungsquerschnitt drastisch verengen, liegt der nutzbare Anteil des Durchströmungsquerschnitts durchweg beträchtlich unter 50 %. Damit ist aber ein großer zusätzlicher Druckverlust verbunden, der folglich größere Kühltürme nach sich zieht, welche höhere Investitionskosten verursachen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß zwecks Verringerung des Druckverlusts der Luftdurchströmungsquerschnitt im Bereich der Wasserleitplatten wesentlich vergrößert werden kann.

[0007] Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

[0008] Das aus den Wärmeaustauscherelementen tretende Kühlwasser gelangt mithin sofort auf geneigte Ablaufflächen, von denen es dann in dünnen Schichten auf die sich vertikal erstreckenden Flächenbereiche mit den parallelen Führungsnutstrukturen übertritt. Die Konzeption dieser Führungsnutstrukturen ist derart, daß die natürliche Oberflächenspannung des Kühlwassers genutzt wird, um das Kühlwasser gegen die Schwerkraft in den seitlich offenen, einen entsprechend kleinen Querschnitt aufweisenden Führungsnutstrukturen zu halten und in die quer zu den Wasserleitplatten angeordneten Wassersammelrinnen abzuleiten. Der Querschnitt sämtlicher Führungsnuten einer Wasserleitplatte ist dabei selbstverständlich auf die jeweils maximal anfallende Wassermenge abgestellt. Da durch das Ablenken der dünnen Wasserschichten und das seitliche Ableiten zu den neben den Wasserleitplatten, und zwar quer zu diesen, angeordneten Wassersammelrinnen der nutzbare Luftdurchführungsquerschnitt nicht eingeengt wird, wird der Vorteil erzielt, daß der luftseitige Widerstand und dadurch die erforderliche Kühlturmhöhe sich verringern, da der Luftwiderstand des Regengebiets unterhalb der Kühlturmeinbauten entfällt. Zusätzlich wird die für das Umpumpen des Wassers auf die Wasserverteilung erforderliche Pumpförderhöhe erheblich reduziert. Der Freiraum unter den Wasserleitplatten kann jetzt gezielt so dimensioniert werden, wie es eine optimale Kühlluftzuströmung erfordert. Darüberhinaus wird der weitere Vorteil eines erheblich reduzierten Geräuschpegels erzielt. Dadurch gelangen jetzt auch die bislang notwendigen, einen erheblichen Aufwand erfordernden Maßnahmen zur Geräuschdämmung in Fortfall.

[0009] Damit das Kühlwasser von den Ablaufflächen einwandfrei in die sich vertikal erstreckenden Flächenbereiche übergeleitet wird, sind die Merkmale des Anspruchs 2 vorgesehen. Diese Endabschnitte können ziemlich kurz gehalten werden. Sie gehen dann mit vergleichsweise kleinen Krümmungsradien in die geneigten Führungsnutstrukturen über.

[0010] Obwohl es in den meisten Fällen ausreicht, daß die Führungsnutstrukturen am Übergangsbereich von den sich vertikal erstreckenden Flächenbereichen auf die Ablaufflächen beginnen, sieht eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 3 vor. Dabei können nur die sich in einer Vertikalebene erstreckenden oberen Endabschnitte bis in die Ablaufflächen verlängert sein. Denkbar ist aber ferner, daß auch noch geneigte Längenabschnitte der Führungsnutstrukturen bis in die Ablaufflächen hineinreichen.

[0011] Eine wirksame Ableitung des Kühlwassers ist dann gewährleistet wenn die Merkmale des Anspruchs 4 zur Anwendung gelangen. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht jedoch in den Merkmalen des Anspruchs 5, weil sich dann die besten Strömungsverhältnisse ausbilden.

[0012] Die Führungsnutstrukturen können entsprechend Anspruch 6 _i mindestens einseitig aus den sich vertikal erstreckenden ^! Flächenbereichen ausgeprägt sein. Auch bei einer einseitigen Ausprägung ist aber sichergestellt, daß auf beiden Seiten der Wasserleitplatten kanalartige Konfigurationen vorhanden sind, welche es erlauben, das Kühlwasser auf beiden Oberflächen der Wasserleitplatten von den Ablaufflächen zu den Wassersammelrinnen hin zu leiten.

[0013] Der Querschnitt der Führungsnutstrukturen ist an sich beliebig. Es ist nur sicherzustellen (Anspruch 7), daß zur einwandfreien Ableitung des Kühlwassers gegen die Schwerkraft dessen Oberflächenspannung voll ausgenutzt wird.

[0014] In diesem Zusammenhang bestehen dann weitere Ausführungsformen in den Merkmalen des Anspruchs 8.

[0015] Die Distanz zwischen den Außenseiten der an beiden Vertikalkanten einer Wasserleitplatte quer angeordneten Wassersammelrinnen wird dann noch mehr verkleinert und damit der nutzbare Luftströmungsquerschnitt erhöht, wenn die Merkmale des Anspruchs 9 verwendet werden. Die Größe jeder Wassersammelrinne braucht dann nur auf die Menge des in den ihr zugeordneten Führungsnutstrukturen strömenden Kühlwassers abgestellt zu sein. Die Wassersammelrinnen können dadurch auch flacher gehalten werden. Außerdem besteht in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, daß den jeweils im selben Höhenniveau liegenden Wassersammelrinnen gesonderte Pumpen zugeordnet sind, deren Leistung und Größe gezielt auf die dort anfallende Kühlwassermenge abgestellt sind. Auch hierdurch werden weitere Verbesserungen hinsichtlich der Pumpförderhöhe und damit hinsichtlich der Verringerung des Energiebedarfs erreicht.

[0016] Um das Kühlwasser von den Ablaufflächen gezielt auf beide Oberflächen der Wasserleitplatten zu bringen, sind die Merkmale des Anspruchs 10 vorgesehen.

[0017] Der weiteren Verbesserung der Wasserüberführung von den Ablaufflächen auf die sich vertikal erstreckenden Flächenbereiche dienen die Merkmale des Anspruchs 11.

[0018] Die Anordnung von Führungsnutstrukturen erlaubt es, sehr dünnwandige Wasserleitplatten vorzusehen. Diese können dann gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 aus tiefgezogenem oder gespritztem Kunststoff gebildet sein. Insbesondere bestehen sie nach Anspruch 13 aus schlagfestem Polystyrol. Dabei ergibt sich eine vorteilhafte Wanddicke entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14.

[0019] Die Haftung des Kühlwassers in den Führungsnutstrukturen wird vorteilhaft mit den Merkmalen des Anspruchs 15 verbessert.

[0020] Eine weitere Verbesserung des Kühlwasserübertritts von den Ablaufflächen auf die vertikalen Flächenbereiche wird mit den Merkmalen des Anspruchs 16 erzielt.

[0021] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Naßkühlturm im Bereich eines Wärmeaustauscherelements;

Figur 2 eine Stirnansicht auf den Bereich der Figur 1 gemäß dem Pfeil II;

Figur 3 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt III der Figur 1;

Figur 4 einen Querschnitt durch die Figur 3 entlang der Linie IV-IV in mehreren Ausführungsformen;

Figuren 5 und 6 zwei Ausführungsformen der Ausgestaltung des Übergangsbereichs von einer Ablauffläche auf eine sich vertikal erstreckende Fläche mit Führungsnutstrukturen;

Figuren 7 und 8 zwei weitere Ausführungsformen von Führungsnutstrukturen;

Figur 9 im vertikalen Querschnitt im Schema die Übergangsbereiche zwischen den geneigten Ablaufflächen und den sich vertikal erstreckenden Flächenbereichen von Wasserleitplatten und

Figur 10 in der Perspektive anhand einer einzigen Wasserleitplatte einen der übergangsbereiche der Figur 9.

[0022] Mit 1 ist in den Figuren 1 und 2 die Wasserverteilung eines Naßkühlturms auf ein Wärmeaustauscherelement 2 bezeichnet. Das Wärmeaustauscherelement 2 kann z. B. durch Rieseleinbauten gebildet sein.

[0023] Unmittelbar unterhalb des Wärmeaustauscherelements 2 sind mehrere zueinander parallel angeordnete Wasserleitplatten 3 angeordnet, die jeweils einen sich vertikal erstreckenden Flächenbereich 4 und eine sich oberseitig anschließende, geneigte Ablauffläche 5 aufweisen. Die Neigung der Ablaufflächen 5 ist derart, daß der Abstand zweier benachbarter Wasserleitplatten 3 überdeckt wird, so daß kein Kühlwasser direkt aus dem Wärmeaustauscherelement 2 zwischen den Wasserleitplatten 3 durchfließen kann.

[0024] Die Wasserleitplatten 3 bestehen aus einem tiefgezogenen oder gespritzten schlagfesten Polystyrol mit einer Wanddicke von 0,5 mm. Ihre Oberflächen sind mit einem Dispersionslack beschichtet, der die Benetzbarkeit erhöht.

[0025] Entlang der Vertikalkanten 6 der Wasserleitplatten 3 erstrecken sich jeweils drei mit Abstand übereinander angeordnete, nach oben offene Wassersammelrinnen 7, die das Kühlwasser einer nicht näher dargestellten Rohrleitung zuführen, von wo aus das Kühlwasser der Wasserverteilung 1 wieder direkt oder indirekt zugeleitet wird.

[0026] Wie die Figur 1 ferner zu erkennen gibt, sind in den sich vertikal erstreckenden Flächenbereichen 4 der Wasserleitplatten 3 zur Horizontalen unter 20° geneigte Führungsnutstrukturen 8 ausgebildet, welche sich von den oberen Rändern 9 der vertikalen Flächenbereiche 4 aus zu den seitlichen Vertikalkanten 6 erstrecken. Wie in diesem Zusammenhang die Figuren 3 und 4 näher zu erkennen geben, können die Führungsnutstrukturen 8 wellenförmig oder.mäanderförmig ausgebildet sein. Beide Ausführungsformen können ggf. auch hin- terschnittene Längenbereiche aufweisen.

[0027] Das auf die Ablaufflächen 5 treffende Kühlwasser 15 gelangt von hier aus in die Führungsnutstrukturen 8, welche sich hinsichtlich ihrer oberen Endabschnitte 10 in einer Vertikalebene erstrecken. Der Querschnitt der Führungsnutstrukturen 8 ist auf die maximal anfallende Kühlwassermenge abgestellt. Aufgrund des Querschnitts der Führungsnutstrukturen 8 in Verbindung mit der Oberflächenspannung des Kühlwassers 15 verbleibt das Kühlwasser 15 in diesen Führungsnutstrukturen 8 und wird von den Ablaufflächen 5 aus gewissermaßen filmartig den seitlichen Wassersammelrinnen 7 zugeführt.

[0028] Mit 11 sind in der Figur 1 Versteifungsrippen bezeichnet, welche den Wasserleitplatten 3 die erforderliche Verwindungssteifigkeit vermitteln.

[0029] Die Ausführungsform der Figur 5 zeigt, daß die sich in vertikalen Ebenen erstreckenden oberen Endabschnitte 10 der Führungsnutstrukturen 8 bis in die geneigte Ablauffläche 5 verlängert sein können.

[0030] In der Figur 6 ist dargestellt, daß sich auch die geneigten Längenabschnitte 12 der Führungsnutstrukturen 8 ggf. bis in die Ablauffläche 5 hinein erstrecken können.

[0031] Die Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, in welcher sich die geneigten Längenabschnitte 12 der Führungsnutstrukturen 8 unter 45° zur Horizontalen erstrecken, während die Figur 8 eine Ausführungsform veranschaulicht, in welcher die geneigten Längenabschnitte 12 der Führungsnutstrukturen 8 unter einem Winkel von 15° zur Horizontalen verlaufen.

[0032] Auch in den Figuren 7 und 8 sind mit 11 wieder Versteifungsrippen bezeichnet.

[0033] Während in den Figuren 1, 2 und 5 bis 8 die Ubergangsbereiche 9 von den geneigten Ablaufflächen 5 auf die vertikalen Fläehenbereiche 4 kantig dargestellt sind, zeigen die Figuren 9 und 10 eine Ausführungsform von Wasserleitplatten 3, bei welcher diese Übergangsbereiche 9 gerundet sind. Außerdem lassen die Figuren 9 und 10 erkennen, daß in den an die sich vertikal erstreckenden Flächenbereiche 4 angrenzenden Bereichen der Ablaufflächen 5 nach unten ausgeprägte Flächenabschnitte 13 (linke Hälfte der Figur 10) bzw. zungenartig herausgedrückte Flächenabschnitte 14 (rechte Hälfte der Figur 10) vorgesehen sind. Mit Hilfe dieser Flächenabschnitte 13, 14 ist es möglich, das auf die Ablaufflächen 5 herabtropfende Kühlwasser 15 auf beide Seiten der Wasserleitplatten 3 zu lenken, so daß diese entsprechend benetzt sind. Die Überleitung des Kühlwassers kann noch dadurch verbessert werden, daß im Übergangsbereich 9 nach beiden Seiten ausgeprägte Umlenknasen 16 vorgesehen werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Überleitung des Kühlwassers eines Naßkühlturms oder eines Naß/Trockenkühlturms nach dem Wärmeaustausch mit der Kühlluft in die Rückführung zur Wasserverteilung, welche mehrere nebeneinander angeordnete Wasserleitplatten mit quer zu dem weitgehend vertikalen Kühlluftstrom verlaufenden kanalartigen Ausprägungen und am unteren Ende der Wasserleitplatten vorgesehene Wassersammelrinnen aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die kanalartigen Ausprägungen durch mindestens in sich vertikal erstreckenden Flächenbereichen (4) der unter den Wärmeaustauscherelementen (2) vorgesehenen Wasserleitplatten (3) angeordnete, zur Horizontalen geneigte, parallele Führungsnutstrukturen (8) gebildet sind, welche sich von den oberen Randbereichen (9) der vertikalen Flächenbereiche (4) aus zu wenigstens einer ihrer seitlichen Vertikalkanten (6) erstrecken und das Kühlwasser (15) von den Abstand zweier jeweils benachbarter Wasserleitplatten (3) überdeckenden, an die oberen Randbereiche (9) sich anschließenden geneigten Ablaufflächen (5) aus unter Ausnutzung seiner Oberflächenspannung den quer zu den Wasserleitplatten (3) verlaufenden Wassersammelrinnen (7) zuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich die oberen Endabschnitte (10) der Führungsnutstrukturen (8) in einer Vertikalebene erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsnutstrukturen (8) bis in die Ablaufflächen (5) verlängert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die geneigten Längenabschnitte (12) der Führungsnutstrukturen (8) unter einem Winkel von 15° bis 45° zur Horizontalen verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die geneigten Längenabschnitte (12) der Führungsnutstrukturen (8) unter einem Winkel von 20° zur Horizontalen verlaufen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsnutstrukturen (8) mindestens einseitig aus den sich vertikal erstreckenden Flächenbereichen (4) ausgeprägt sind

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsnutstrukturen (8) im Querschnitt rund oder eckig ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsnutstrukturen (8) im Querschnitt wellenförmig oder mäanderförmig, ggf. mit hinterschnittenen Längenbereichen ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sich mindestens zwei Wassersammelrinnen (7) mit Abstand übereinander entlang der Vertikalkanten (6) der Wasserleitplatten (3) erstrecken.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in den an die sich vertikal erstreckenden Flächenbereiche (4) angrenzenden Bereichen der Ablaufflächen (5) öffnungen für am Kühlwassereintritt, z. B. nach unten ausgeprägte bzw. zungenartig herausgedrückte Flächenabschnitte (13, 14) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Ubergangsbereiche (9) von den geneigten Ablaufflächen (5) auf die vertikalen Flächenbereiche (4) der Wasserleitplatten (3) kantig oder abgerundet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Wasserleitplatten (3) aus tiefgezogenem oder gespritztem Kunststoff gebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Wasserleitplatten (3) aus schlagfestem Polystyrol gebildet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Wasserleitplatten (3) eine Wanddicke von ca. 0,2 bis 1,0, bevorzugt 0,5 mm aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß beide Oberflächen der Wasserleitplatten (3) mit einem die Benetzbarkeit heraufsetzenden Lack beschichtet sind.

16.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß im Übergangsbereich (9) von den geneigten Ablaufflächen (5) auf die vertikalen Flächenbereiche (4) Umlenknasen (16) vorgesehen sind.

Zeichnung