Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HYBRID COOLING TOWER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/030096
Kind Code:
A1
Abstract:
The hybrid cooling tower (1) comprises a water distribution system (9) extending at least along a substantial part of the cross section of the tower above the dripping elements. Air admission holes (5) are fitted in the tower wall (4) below the dripping elements. Peripheral dry cooling elements (12) traversed by cooling air (B) are located above the water distribution (9). A suction fan (16) is integrated into the downstream hole (15) of the tower. Air mixing elements (14) are integrated in the area located between the water distribution system (9), the dry cooling elements (12) and the fan (16). At least one section of the water distribution system (9) can be diverted from the water supply to a duct (8) by means of shut-off devices (24).

Inventors:
Vodicka, Vladimir (Semperstrasse 41 Bochum, D-44801, DE)
Katzmann, Arno (Kerkebusch 6 Hattingen, D-45529, DE)
Application Number:
PCT/DE1998/003448
Publication Date:
June 17, 1999
Filing Date:
November 19, 1998
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GEA KÜHLTURMBAU GMBH (Dorstener Strasse 484 Bochum, D-44809, DE)
Vodicka, Vladimir (Semperstrasse 41 Bochum, D-44801, DE)
Katzmann, Arno (Kerkebusch 6 Hattingen, D-45529, DE)
International Classes:
F28C1/14; F28F25/02; F28F27/00; (IPC1-7): F28C1/14; F28F25/02
Foreign References:
US3994999A1976-11-30
EP0354506A11990-02-14
AU6835874A1975-10-30
DE2743601A11978-04-27
EP0661512A11995-07-05
EP0017517A21980-10-15
EP0054843A21982-06-30
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 025 (M - 1071) 21 January 1991 (1991-01-21)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 097, no. 002 28 February 1997 (1997-02-28)
None
Attorney, Agent or Firm:
Bockermann, Rolf (Bergstrasse 159 Bochum, D-44791, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Hybridkühlturm, der oberhalb von Rieseleinbauten (7) eine sich über zumindest den wesentlichen Teil des Turmquerschnitts erstreckende Wasserverteilung (9), unterhalb der Rieseleinbauten (7) Lufteintrittsöff nungen (5) in der Turmwandung (4), oberhalb der Was serverteilung (9) umfangsseitige, von Kühlluft (B) quer beaufschlagte Trockenkühlelemente (12), einen in die Turmabströmöffnung (15) eingegliederten, saugend wirksamen Ventilator (16) und im Bereich zwischen der Wasserverteilung (9), den Trockenkühlelementen (12) und dem Ventilator (16) Luftmischeinbauten (14) auf weist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein Abschnitt (22,24,28) der Wasserverteilung (9) von der Wasserzufuhr (8) ab schaltbar ist.
2. Hybridkühlturm nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein benachbart der Turmachse liegender Abschnitt (22,24,28) der Wasserverteilung (9) von der Wasserzufuhr (8) ab schaltbar ist.
3. Hybridkühlturm nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der von der Wasser zufuhr (8) abschaltbare Abschnitt (22,24,28) in voneinander unabhängige Teilabschnitte (22ad ; 24ad ; 25,26,27 ; 28ad) aufgegliedert ist.
Description:
Hybridkühlturm Die Erfindung betrifft einen Hybridkühlturm gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einem Hybridkühlturm (Nass-Trocken-Kühlturm) wird eine Teilmenge des aus einem Kühlprozess stammenden zu kühlen- den Warmwassers in einem Nasskühlteil und die andere Teilmenge in einem Trockenkühlteil durch Luft gekühlt. Das Warmwasser kann aber auch zunächst komplett durch den Trockenkühlteil und anschließend durch den Nasskühlteil geführt sein.

Das über den Nasskühlteil geführte Warmwasser wird von einer sich über den wesentlichen Teil des Turmquer- schnitts erstreckenden Wasserverteilung auf darunter be- findliche Rieseleinbauten gesprüht. Aus den Rieseleinbau- ten tropft das gekühlte Wasser in ein Sammelbecken, von wo es wieder dem Kühlprozess zugeführt wird. Die das

Warmwasser im Nasskühlteil kühlende Luft strömt durch un- terhalb der Rieseleinbauten in der Turmwand befindliche Lufteintrittsöffnungen ein und im Gegenstrom nach oben.

Zur Förderung des Luftstroms ist in die am oberen Ende des Hybridkühlturms befindliche Turmabströmöffnung ein saugend wirksamer Ventilator integriert.

Dieser Ventilator saugt auch die Kühlluft über die ober- halb der Wasserverteilung umfangsseitig des Kühlturms an- geordneten Trockenkühlelemente des Trockenkühlteils. In dem Bereich zwischen der Wasserverteilung, den Trocken- kühlelementen und dem Ventilator sind Luftmischeinbauten vorgesehen.

Um einen Hybridkühlturm schwadenfrei betreiben zu können, muss den mit Feuchtigkeit gesättigten Schwaden des Nasskühlteils ein ausreichend großer Anteil an warmer und ungesättigter Luft aus dem Trockenkühlteil beigemischt werden. Als schwadenfrei arbeitend wird dann ein Hybrid- kühlturm bezeichnet, wenn die Mischgerade zwischen dem Zustand der Umgebungsluft und der Luft an der Turmmündung die Sättigungslinie nicht überschreitet.

Mit fallender Temperatur der Umgebungsluft steigt der für die Erzielung der Schwadenfreiheit erforderliche Anteil an trockener Luft deutlich an bzw. bei einer maximal mög- lichen Trockenluftmenge muss der Anteil an Nassluft redu- ziert werden.

Um diesem Sachverhalt Rechnung zu tragen, sieht der Stand der Technik z. B. Rolltore bzw. Jalousien vor, die sowohl an den Lufteintrittsöffnungen für den Nasskühlteil als auch an den Lufteintrittsöffnungen des Trockenkühlteils vorgesehen sein können. Eine derartige Anordnung ist in dem Aufsatz"Der Hybridkühlturm für das 2 x 600 MW-

Heizkraftwerk West der Stadtwerke Frankfurt am Main"be- schrieben.

Die Verwendung von Rolltoren bzw. Jalousien an den Luft- eintrittsöffnungen für den Nasskühlteil bedarf indessen besonderer Maßnahmen, um ihre Funktion auch im Winter sicherzustellen. Hierzu sind beispielsweise Begleithei- zungen usw. bekannt.

Insgesamt erweist sich beim Stand der Technik, dass der Aufwand für die Installation und den funktionsgerechten Betrieb der Rolltore und Jalousien sehr hoch ist. Mei- stens ist es auch erforderlich, den saugend arbeitenden Ventilator entsprechend den jeweiligen örtlichen Ver- hältnissen regeln zu müssen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Hybridkühlturm mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der einen schwadenfreien Betrieb bei merklich vermindertem Geste- hungs-und Betriebsaufwand gewährleistet.

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

Dadurch, dass jetzt bestimmte Abschnitte der Wasserver- teilung von der Wasserzufuhr abschaltbar sind, kann in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft der An- teil der aus dem Nasskühlteil tretenden, mit Feuchtigkeit gesättigten Luft in Relation zu dem Anteil der aus dem Trockenkühlteil tretenden ungesättigten Luft gezielt ge- regelt werden. Der Hybridkühlturm ist somit immer schwa- denfrei zu betreiben. Folglich kann im Winter ein Betrieb ohne Vereisung gewährleistet werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die bislang notwendigen Regelaggregate wie Rolltore, Jalousien, zusätzliche Ventilatoren und die da- zugehörigen Steuer-und Antriebseinrichtungen, jetzt kom- plett entfallen können. Der Aufwand für die Erstellung und den Betrieb eines Hybridkühlturms wird dadurch deut- lich gesenkt.

Darüberhinaus ist es im Rahmen der Erfindung von Vorteil, dass der in die Turmabströmöffnung eingegliederte, sau- gend oder drückend wirksame Ventilator stets mit annä- hernd gleicher Luftmenge und Pressung arbeitet, so dass er nicht für einen besonderen Einsatzfall ausgelegt wer- den muss. Es kann ein standardisierter Ventilator einge- setzt werden.

Die Erfindung kann sowohl bei im horizontalen Querschnitt runden Hybridkühltürmen als auch bei solchen mit eckiger Konfiguration angewendet werden. Das Abschalten des Ab- schnitts oder der Abschnitte kann z. B. mit Hilfe von Ab- sperrorganen, wie Ventile bewirkt werden.

Der Trockenkühlteil kann vertikal und/oder horizontal an- geordnete Rippenrohre aufweisen.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Er- findung ist nach Anspruch 2 ein benachbart der Turmachse liegender Abschnitt der Wasserverteilung von der Wasser- zufuhr abschaltbar. Mit einer solchen Kernabschaltung kann in vorteilhafter Weise die in der Kühlturmmitte auf- tretende starke Übersättigung der aus dem Nasskühlteil tretenden, mit Feuchtigkeit gesättigten Luft gesenkt wer- den. Hierdurch wird der Bedarf an trockener Luft redu- ziert.

Um eine stufenweise Anpassung des Abluftzustands des Hy- bridkühlturms an die Außenluftbedingungen sowie an die thermische Belastung zu ermöglichen, ist gemäß Anspruch 3 der von der Wasserzufuhr abschaltbare Abschnitt in von- einander unabhängige Teilabschnitte aufgegliedert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun- gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen : Figur 1 im schematischen vertikalen Querschnitt einen Hybridkühlturm ; Figur 2 einen horizontalen Querschnitt durch die Dar- stellung der Figur 1 entlang der Linie II-II und die Figuren 3 bis 5 Varianten der Darstellung der Figur 2.

Mit 1 ist in der Figur 1 ein Hybridkühlturm bezeichnet.

In dem Hybridkühlturm 1 wird in einem Kühlprozess, z. B. in einem Turbinenabdampf-Kondensator erwärmtes Kühlwasser rückgekühlt.

Der Hybridkühlturm 1 weist im horizontalen Querschnitt eine eckige Konfiguration auf. Im Bodenbereich ist ein Sammelbecken 2 für das rückgekühlte Kühlwasser ausgebil- det. Über dem Wasserspiegel 3 ist die Turmwandung 4 durchbrochen, so dass Lufteintrittsöffnungen 5 gebildet sind. Oberhalb der Lufteintrittsöffnungen 5 ist ein Nasskühlteil 6 angeordnet. Dieser weist Rieseleinbauten 7 auf, welche sich über den gesamten Turmquerschnitt er- strecken. Die Rieseleinbauten 7 werden von einem Kanal 8 aus mit erwärmtem Kühlwasser beschickt, der den Hybrid- kühlturm 1 außenseitig umgibt. Dabei wird das erwärmte

Kühlwasser von dem Kanal 8 aus über eine Wasserverteilung 9 auf die Rieseleinbauten 7 gesprüht und fällt von den Rieseleinbauten 7 in das Sammelbecken 2.

Die gemäß den Pfeilen A durch die Lufteintrittsöffnungen 5 radial in den Hybridkühlturm 1 eintretende Kühlluft strömt entgegen dem herabrieselnden Kühlwasser nach oben durch die Rieseleinbauten 7 und nimmt dabei Feuchtigkeit auf, wodurch das Kühlwasser abgekühlt wird. Danach durch- strömt diese mit Feuchtigkeit angereicherte Luft Tropfen- abscheider 10, welche über den Querschnitt des Hybrid- kühlturms 1 angeordnet sind.

Oberhalb des Kanals 8 zur Beschickung des Nasskühlteils ist am Außenumfang des Hybridkühlturms 1 ein Trockenkühl- teil 11 angeordnet. Der Trockenkühlteil 11 besteht aus Wärmetauschelementen 12 in Form von vertikal angeordneten Rippenrohren. Die gemäß den Pfeilen B die Wärmetauschele- mente 12 durchströmende und dort Wärme aufnehmende Kühl- luft gelangt durch Lufteintrittsöffnungen 13 in der Turm- wandung 4 in das Innere des Hybridkühlturms 1 und ver- mischt sich aufgrund der hier angeordneten Luftmischein- bauten 14 mit der nach oben aufsteigenden, mit Feuchtig- keit angereicherten Kühlluft aus dem Nasskühlteil 6.

In die am oberen Ende des Hybridkühlturms 1 vorgesehene Turmabströmöffnung 15 ist ein saugend wirksamer Ventila- tor 16 eingegliedert.

Das im Kühlprozess erwärmte Kühlwasser wird über eine Leitung 17 dem Kanal 8 und über eine Leitung 18 den War- metauschelementen 12 zugeführt. Das aus dem Trockenkühl- teil 11 tretende rückgekühlte Kühlwasser wird über eine Leitung 19 in die Leitung 17 überführt. Das im Nasskühl- teil rückgekühlte Kühlwasser wird über eine Leitung 20 dem Kühlprozess zugeführt.

Wie die Figur 2 im Schema erkennen lässt, ist die Wasser- verteilung 9 in drei Abschnitte 21,22,23 aufgegliedert. Hierbei ist der mittlere Abschnitt 22 mit Hilfe von in der Figur 1 angedeuteten Absperrorganen 24 von der Was- serzufuhr aus dem Kanal 8 abschaltbar.

Der mittlere Abschnitt 22 der Wasserverteilung 9 kann ge- mäß der strichpunktierten Linienführung in Figur 2 noch- mals in Teilabschnitte 22a-d aufgegliedert sein, hier in vier gleich große Teilabschnitte 22a-d streifenartiger Konfiguration.

Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der Wasservertei- lung 9, bei welcher ein zentraler Abschnitt 24 in konzen- trischer Form in Teilabschnitte 25-27 aufgegliedert ist, die getrennt voneinander von der Wasserzufuhr aus dem Ka- nal 8 abschaltbar sind.

Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der Wasservertei- lung 9, in welcher ein zentraler Abschnitt 28 gleichmäßig in dreieckige segmentartige Teilabschnitte 28a-d auf- gegliedert ist, die jeweils für sich und unabhängig von- einander aus dem Kanal 8 beaufschlagbar bzw. von der restlichen Wasserverteilung 9 abschaltbar sind. Diese Teilabschnitte 28a-d können gemäß den strichpunktierten Linienführungen 29 bei Bedarf noch weiter unterteilt wer- den und insofern für sich, das heißt unabhängig von den anderen Teilabschnitten von der Wasserzufuhr aus dem Ka- nal 8 abgetrennt werden.

Bezugszeichenaufstellung<BR> <BR> 1-Hybridkühlturm 2-Sammelbecken 3-Wasserspiegel 4-Turmwandung 5-Lufteintrittsöffnungen<BR> 6-Nasskühlteil 7-Rieseleinbauten 8-Kanal 9-Wasserverteilung 10-Tropfenabscheider 11-Trockenkühlteil 12-Wärmetauschelemente <BR> 13-Lufteintrittsöffnungen 14-Luftmischeinbauten 15-Turmabströmöffnung 16-Ventilator 17-Leitung 18-Leitung 19-Leitung 20-Leitung 21-Abschnitt v. 9 22-Abschnitt v. 9 22a-Teilabschnitt 22b-Teilabschnitt 22c-Teilabschnitt 22d-Teilabschnitt 23-Abschnitt v. 9 24-Absperrorgane 25-zentraler Abschnitt 26-Teilabschnitt 27-Teilabschnitt 28-Teilabschnitt 29-zentraler Abschnitt 29a-Teilabschnitt 29b-Teilabschnitt 29c-Teilabschnitt 29d-Teilabschnitt 30-strichpunktierte Linien A-Kühlluft<BR> B-Kühlluft