DE1806656A1 - Verfahren zum Abfuehren der in Industrieanlagen,insbesondere in Kraftwerken anfallenden Abwaerme - Google Patents
Verfahren zum Abfuehren der in Industrieanlagen,insbesondere in Kraftwerken anfallenden AbwaermeInfo
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Description
dr. w. p. RADT MASOHIIfENBAU-AKTIENGESELLSCHAJT BALCKE
DIPL.-ING. B. E. FINKBNBR
DIPL.ING. W. ERNESTI B O C Jl U m
463 Bochum
68 199
EEI/'UB
EEI/'UB
Verfahren zum Abführen der in Industrieanlagen, insbesondere in Kraftwerken anfallenden Abwärme
Zum Abführen der in Industrieanlagen anfallenden Wärme ist es bekannt, aus einem Brunnen oder Fluß Wasser zu entnehmen und
es als Kühlmittel zu benutzen. Das Verfahren verliert immer mehr an Bedeutung, weil die meisten Wasserquellen und Flüsse
nahezu restlos erschöpft sind, In vielen Fällen benutzt man
auch Kühltürme, in denen herabrieseIndes Wasser durch atmosphärische
Luft gekühlt wird. Durch die direkte Berührung des Wassers mit der Luft treten dabei durch Verdunstung Wasserverluste
ein, die durch Zusatzwasser ausgeglichen werden müssen. 10Zur Vermeidung der Wasserverluste ist es bekannt, das zu
kühlende Medium z.B. durch Rohre zu leiten, deren Wandungen durch die atmosphärische Luft gekühlt werden. Derartige
Trockenkühltürme sind kostspielig und aufwendig. Die Frage, ob bei einer neuen Anlage Naß- oder Trockenkühltürme eingesetzt
werden, hängt weitgehend von dem Preis für das Zusatzwasser beim Naßkühlturm im Verhältnis zu dem höheren Kapitaldienst
bei der Luftkondensation ab.
Die Erfindung geht von der Gegebenheit aus, daß die Abwärme vieler Industrieanlagen nicht gleichmäßig anfällt. Insbe-
:0 sondere bei Kraftwerken richtet sich die Wärmeabgabe nach dem tages- und Jahreszeitlich bedingten Bedarf des öffentlichen
Elektrizitätsnetzes. Viele Fahrpläne von Kraftwerken weisen zeitweise erheblich geringere Belastungen als die Vollast auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Industrieanlage
25insbesondere ein Kraftwerk, im kalten Ende so auszubilden, daß für die Grundlast ein Trockenkühlturm erstellt wird, während
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die Spitzenlast vom Naßkühlturm aufgenommen wird. Dadurch
entstehen die höheren Anlagekosten nur für den Grundlastteil, während die Kosten für den Zusatzwasserbedarf des
Naßkühlturms nur während der Spitzenzeiten aufgewendet werden·
Es ist bei Luftkondensationsanlagen bekannt, in die Kühlluft zeitweise Wasser einzuspritzen mit dem Ziel, die Temperatur
der Kühlluft herabzusetzen. Dies geschieht z.B. durch Düsen ähnlich wie bei einer Klimaanlage. Nach einer anderen bekannten
Methode durchströmt die Kühlluft eine Vorkammer, in der wie in einem Naßkühlturm Wasser herunterrieselt, wobei
die Luft mit Wasserdampf nahezu gesättigt wird. Eine solche Anlage soll bei niedrigen Außenlufttemperaturen als reiner
luftgekühlter Wärmetauscher arbeiten, während bei hohen Außen lufttemperaturen und geringer Luftfeuchte zusätzlich eine
mehr oder/weniger1 große Wassermenge eingespritzt wird, um dadurch
die Temperatur der Kühlluft in entsprechendem Maße zu
Demgegenüber sieht die Erfindung vor, die Abwärme von Industrieanlagen,
insbesondere von Kraftwerken, in einer Anlage abzuführen, in der ein Trockenkühlturm und ein Naßkühlturm
miteinander kombiniert sind.
Die Erfindung berücksichtigt, daß die verschiedenartigen Charakteristiken von Wasserkondensation mit Naßkühlturm und
Trockenkühlturm sich insofern ergänzen,- als der Naßkühlturm
im Sommer die unerwünschte Temperaturspitze des Trockenkühlturms mildert, während im Winter die nicht ausnutzbare Temperatursenke
des Trockenkühlturms durch entsprechend hohe Belastung ausgeglichen wird. Eine Überschlagsrechnung ergibt,
JO daß, wenn bei der mittleren Jahrestemperatur von +10° C
(tf » 8° C) die Wasserkondensation mit Naßkühlturm und der
Trockenkühlturm Qe die Hälfte der Wärme bei gleichem Vakuum
abführen sollen, bei -10° C der luftgekühlte Wärmetauscher
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ca. 75 % zu kondensieren in der Lage wäre, so daß nur 25 %
für die Naßkühlturmkühlung übrigbleibt. Im Sommer bei +25° (tf - 19° C) könnte dann der Naßkühlturm 65 % der Kühlleistung
und der Trockenkühlturm 35 % übernehmen. Die Kondensationstemperatur könnte dabei um ca· 6 C gegenüber einer reinen
Kondensation mit einem Trockenkühlturm verbessert werden, was eine Steigerung der Turbinenleistung bei gleichem Wärmeverbrauch
um 2 % gegenüber einer Anlage mit reiner Trockenkühl-' turmkondensation bedeutet. Der in dem starken Leistungsabfall
der Kraftwerksleistung bei hohen Sommertemperaturen bestehende Nachteil der Kondensation mit Trockenkühltür-men würde so
reduziert, als wenn der Trockenkühlturm mit einer Luftbefeuchtung
versehen wäre. Eine kombinierte Anlage - Wasserkondensation mit Naßkühlturm und Trockenkiihlturm - ist also der
auch erwähnten reinen Kondensation im Trockenkühlturm mit Wassereinspritzung in die Luft in Jeder Weise überlegen, da
sie im Sommer auch nicht mehr Zusatzwasser benötigt als die letztere, während die Anlagekosten wesentlich geringer sind.
Bei einer derartigen kombinierten Anlage würde der Zusatzwas-Berbedarf
bei Vollast betrageni
bei -10° C 25 % der reinen Naßkühlturmkühlung
bei +10° C 50 % " " " bei +25° C 65 % " n "
Da aber Wärmekraftwerke nur selten Vollast fahren, sondern sich nach einem Fahrplan richten, der kurze Vollastspitzen
vorsieht, wird der Zusatzwasserbedarf insofern erheblich geringer sein, als bei Teillast der Trockenkühlturm voll ausgefahren
und die Naßkühltunalast entsprechend weiter reduziert
werden kann. Bei der Kombination würde also der Trockenkühlturm
gewissermaßen die Grundlast und die Naßkühlturmkondensation die Spitze übernehmen. Der Vorteil der Kondensation mit
Trockenkühltürmen, kein Zusatzwasser zu benötigen, ist also
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für den großen Teil der vom Kraftwerk abgegebenen Arbeit gegeben. Der Vorteil des Naßkühlturms, geringere Anschaffungskosten zu verursachen, trifft für die Spitzenleistung zu.
Bei einem Verfahren zum Abführen der in Industrieanlagen, ins besondere in Kraftwerken anfallenden Abwärme, vorzugsweise
zur Kondensation von Turbinenabdarapf durch Kühlung des
/ Dampfes oder Wassers unter Verwendung von Naß-Trockenkühltürmen
besteht die Erfindung darin, daß die Abwärme eines einzigen Prozesses in einem kombinierten Naß-Trockenkühlturm
an die Kühlluft abgegeben wird, wobei die Kühlluft für den Trockenkühlturmteil parallel zur und getrennt von der Kühlluft
für den Naßkühlturmteil eingeleitet und gemeinsam abgeführt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Teil des
zu kühlenden Dampfes, wie es an sich bekannt ist, in einem Kondensator kondensiert und das Kühlwasser des Kondensators
im Kreislauf durch den Naßkühlturmteil geleitet, während der andere Teil des Dampfes dem Trockenkühlturmteil zugeführt
wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der zu kühlende Dampf in einem kombinierten Einspritz-Röhrenkondensator
kondensiert, dessen in den Rohren fließendes Kühlwasser im Kreislauf zur Kühlung über den Naßkühltürmteil geführt
wird, und dessen Einspritzkühlwasser, das den Kondensator zusammen
mit dem Kondensat verläßt und anschließend von diesem getrennt wird, durch den Trockenkühlturmteil geleitet und
nach der Kühlung wieder in den Kondensator eingespritzt wird. Die Erfindung sieht ferner vor, daß der zu kühlende Dampf
in einem Kondensator kondensiert wird und daß das im Kreislauf geführte Kühlwasser nacheinander den Trockenkühlturmteil
und den Naßkühlturmteil durchläuft.
Die Regelung des Prozesses erfolgt, erfindungsgemäß in der .
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Weise, daß durch am Umfang des Naßkühlturmteils angebrachte
Drosselklappen der Naßkühlturmteil mehr oder weniger an der Wärmeabfuhr des Prozesses beteiligt wird·
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen, insbesondere wenn die Zusatzwasserkosten hoch
sind und die Brennstoffkosten, z.B. durch Verwendung von Abfallbrennstoffen
oder Kernenergie, niedrig liegen. Die Anlagekosten bewegen sich dann etwa zwischen denen für die
Kühlung mit Naßkühltürmen und der für Trockenkühltürme. Der Platzbedarf ist geringer als bei der Kühlung mit Trockenkühltürmenj
der Zusatzwasserbedarf beträgt nur einen Bruchteil des Bedarfs bei reinem Naßkühl turmbetrieb. Darüber hinaus, besteht
bei der beanspruchten Kombination die Möglichkeit, durct
einfache Verstellung der Jalousien die Brennstoffkosten auf Kosten des Zusatzwasseranteils und umgekehrt zu senken. Bei
kleiner Kraftwerkslast, wenn der Naßkühlturmteil ganz abgestellt wird, werden die Jalousien ganz geschlossen. Auch bei
höherer Last werden die Klappen meist etwas gedrosselt, während bei Höchstlast die Jalousien in der Regel nur im Sommer
voll geöffnet werden. Der Naßkühlturmteil ist besonders i Winter infolge seiner flachen Charakteristik in der Lage, bei
voll geöffneten Klappen so viel Last zu übernehmen, daß das Vakuum - natürlich auf Kosten des Zusatzwasserverbrauches besser
wird. Auf diese Weise kann nicht nur der Wärmeverbrauct
gesenkt, sondern auch die Leistung des Kraftwerks erhöht werden. Im Sommer kann der Naßkühlturmteil ähnlich wie die Wassereinspritzung
in die Luft von Trockenkühltürmen wirken, wobei die bekannten Nachteile des Äbsetzens von Salzen auf den
Kühlflächen und ihre Korrosion vermieden werden.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zei*-gen:
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OFHGJNAL
Figur 1 eine Anlage, in der der Turbinenabdampf teilweise in einem wassergekühlten und teilweise in einem luftgekühlten
Kondensator kondensiert wird,
Figur 2 eine Anlage, in der der Turbinenabdampf in einem
kombinierten Einspritz-Oberflächenkondensator kondensiert wird und
Figur 3 eine Anlage, in der der Turbinenabdampf in einem wassergekühlten
Kondensator kondensiert wird.
Auf der Zeichnung ist mit 1 der kombinierte Waß-Trockenkühlturm
bezeichnet; statt eines selbstventilierenden Kühlturms
mit einem hohen Kamin kann auch ein niedrigerer Kühlturm bekannter Bauart mit einem oder mehreren Ventilatoren benutzt
werden. Der Naßkühlturmteil ist ringförmig auf der Grundfläche des Turmes angeordnet und besteht aus dem Sammeltrog
11, dem Rieselteil 12 und der Kühlturmtasse 13.· Das zu kühlend« Wasser strömt vom Sammeltrog 11 'aus über nicht dargestellte
Spritzrohre oder Düsen in den Rieselteil 12, in dem es in freier Verteilung herabrieselt und durch die Kühlluft
gekühlt wird. Diese wird seitlich am Umfang in Richtung des Pfeiles 15 durch die Kaminwirkung (oder durch Ventilatoren)
angesaugt. Vor dem Lufteintritt in den Naßkühltürmteil befindention
verstellbare Drosselklappen 17, durch die die eintretende Luftmenge dosiert werden kann. Das gekühlte Wasser
wird in der Kühlturmtasse 13 gesammelt. Oberhalb des Naßkühlturmteils erstreckt sich ebenfalls über den gesamten Umfang
der Trockenkühlturmteil, der aus einem luftgekühlten Oberflächenkondensator bekannter Bauart besteht. Die Kühlluft
strömt den Oberflächenkondensator in Richtung des Pfeiles 14 an; die Abluft wird von dem Kamin angesaugt und verläßt ihn
zusammen mit der aus dem Naßkühlturmteil aufsteigenden Luft durch den Austritt 16.
Bei der auf Figur 1 dargestellten Ausführungsform wird ein
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Teil des Abdampfes über die Leitung 3 dem Kondensator 4, der
andere Teil dem Trockenkühlturmteil 5 zugeführt. Las Kondensat
der beiden Kondensatoren fließt durch die Leitungen 6 bzw. 7 zum Kessel zurück. Das durch die Kühlrohre 9 des Kondensators
4 fließende Wasser wird mittels der Pumpe 8 durch die Leitung 18 in den Sammeltrog 11 gegeben, im Naßkühlturmteil
gekühlt und fließt dann im Kreislauf zurück in die Kühlrohre 9 des Kondensators 4.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 strömt der Abdampf der Turbine 2 durch die Abdampfleitung 3 in einen kombinierten
Einspritz-Oberflächenkondensator 19· Hierin wird er teils durch wassergekühlte Rohre 20 und teils durch Einspritzwasser
von der Qualität des Kesselspeisewassers kondensiert. Der erste Kühlwasserkreislauf enthalt nicht entgastes und in der
Regel nicht entsalztes Wasser, das von der Pumpe 21 durch die Kühlrohre 20 und die Leitung 22 dem Naßkühlturmteil, bestehend
aus dem Sammeltrog 11, dem Rieselteil 12 und der Kühlturmtassc 13, zugeführt wird, von wo aus es durch die Leitung 23 wieder
der I\impe 21 zufließt. Der zweite Kreislauf von der Qualität
des Kesselspeisewassers wird aus dem Kondensator 19 nach Abzweigung des Kondensats, das wieder in den Kessel eingespeist
wird, über die Pumpe 25 abgezogen und durch die Leitung 26
dem Trockenkühlturmteil 5 zugeführt, der in der Regel aus be rippten Wärmetauscherrohren besteht. In diesem wird es durch
die in Richtung des Pfeils 14 eintretende Kühlluft rückgekühlt. Das abgekühlte Wasser strömt durch die Leitung 27 und
ein Drosselorgan 28, das auch eine Entspannungsturbine sein
kann, über nicht dargestellte Einspritzdüsen in den Kondensator 19· Die Kühlluft tritt in den kombinierten Kühlturm an
der Peripherie des Naßkühlturmteils (Pfeil 15) und des Trockei kühlturmteils (Pfeil 14) ein und aus dem Luftaustritt 16 aus.
Figur 3 zeigt eine Anlage, in der der aus der Turbine 2 austretende
Abdampf über eine Abdampfleitung 3 in einen wassergekühlten
Kondensator 29 eintritt und als Kondensat durch die
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OtaGWAL
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Leitung 30 zum Kessel zurückgeführt wird. Sas Kühlwasser wird von der Pumpe 31 über die Kühlrohre 32 des Kondensators 29
und die Leitung 33 in den Trockenkühlturmteil 5 gedrückt und
fließt dann in den Sammeltrog 11 des Naßkühlturinteils. Von hier gelangt das Wasser in der in Zusammenhang mit Figur 1
beschriebenen Weise durch den Rieselteil 12 in die Kühlturmtasse 13» von wo es über die Leitung 34· der Pumpe 31 zuläuft.
Die Kühlluft durchströmt den kombinierten Naß-Trockenkühl'turm
in der bereits beschriebenen Weise (Pfeile 14 und 15).
Patentansprüche
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ORIGiNAL INSPECTED
Claims (6)
1. Verfahren zum Abführen der in Industrieanlagen, insbesondere in Kraftwerken anfallenden Abwärme, vorzugsweise zur
Kondensation von Turbinenabdampf durch Kühlung des Dampfes oder Wassers unter Verwendung von Naßkühltürmen und TrockenkühltürmexXluftgekühlten
Wärmetauschern), dadurch
gekenzeichnet , daß die Abwärme eines einzigen Prozesses in einem kombinierten Naß-Trockenkühlturm an die
Kühlluft abgegeben wird, wobei die Kühlluft für den Trockenkühlturmteil
parallel zur und getrennt von der Kühlluft für den Naßkühlturmteil eingeleitet und gemeinsamab.geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zu kühlenden Dampfes in an sich bekannter Weise
in einem Kondensator kondensiert wird, dessen Kühlwasser im Kreislauf durch den Naßkühlturmteil geleitet wird, während
der andere Teil des Dampfes dem Trockenkühlturmteil zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu kühlende Dampf in einem kombinierten Einspritz-Röhrenkondensator
kondensiert wird, dessen in den Rohren fließendes Kühlwasser im Kreislauf zur Kühlung über den Naßkühlturmteil
geführt wird, und dessen Einspritzkühlwasser, das den Kondensator zusammen mit dem Kondensat verläßt und anschlie-'
ßend von diesem getrennt wird, durch den Trockenkühlturmteil geleitet und nach der Kühlung wieder in den Kondensator eingespritzt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu kühlende Dampf in einem Kondensator kondensiert wird
und daß das im Kreislauf geführte Kühlwasser nach-einander den Trockenkühlturmteil und den Naßkühlturmteil durchläuft.
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5· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Prozesses durch die am Umfang
des Naßkühlturmteils angebrachten Drosselklappen in der Weise erfolgt, daß der Naßkühlturmteil mehr oder weniger an der
Wärmeabfuhr des Prozesses beteiligt wird.
6. Kombinierter Naß-Trockenkühlturm zur Durchführung des Ver
fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß dieser aus einem Kühlturm üblicher Bauart mit vorzugsweise
kreisförmiger Grundfläche besteht, auf der ringförmig der aus den Rieselflächen und einer Wasserverteilung bestehen
de Naßkühltürmteil angeordnet ist, daß oberhalb des Waßkühlturmteils
ebenfalls ringförmig der Trockenkühlturmteil so angeordnet ist, daß die ihn verlassende Kühlluft über den Turm
abgezogen wird, und daß dem Naßkühlturmteil verstellbare
15'Drosseleinrichtungen vorgeschaltet sind, die die Kühlluft vor
Eintritt in den Naßkühlturmteil durchströmt.
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ID=5712199
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