DE3509542A1

DE3509542A1 - Anordnung zur einleitung gereinigter, vorzugsweise nassgereinigter, rauchgase in den kuehlluftstrom eines kuehlturmes

Info

Publication number: DE3509542A1
Application number: DE19853509542
Authority: DE
Inventors: Sigurd Dipl.-Ing. 6600 Saarbrücken Jorzyk
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1985-03-16
Filing date: 1985-03-16
Publication date: 1986-09-18

Description

Saarbergwerke Aktiengesellschaft 15. März 1985

La/Kö/P 85/02

Anordnung zur Einleitung gereinigter, vorzugsweise naßgereinigter, Rauchgase in den KUh!luftstrom eines Kühlturmes

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einleitung gereinigter, vorzugsweise naßgereinigter, Rauchgase in den Kühl luftstrom eines Kühlturmes aus mehreren, mit einer zentralen Rauchgaszuführung verbundenen und oberhalb der Wärmeaustauschzone des Kühlturmes angeordneten Gasauslaßrohren, die zumindest in ihrem Endbereich abgewinkelt sind.

Zur Einhaltung der gesetzlich vorgegebenen Mindestwerte müssen die Rauchgase von Kraftwerken entschwefelt werden. Hierzu kommen meist sogenannte Naßverfahren zum Ein-

satz, bei denen das im Rauchgas enthaltene Schwefeldioxid an ein wäßriges Absorptionsmittel gebunden wird.

Die gereinigten Rauchgase verlassen die Rauchgasentschwefelungsan1 age wassergesättigt mit einer Temperatur von etwa 40° bis 50 C. Sie müssen, um über den üblichen Kamin in die Atmosphäre abgeleitet werden zu können, je nach den vorliegenden Gegebenheiten auf eine Temperatur von etwa 80° bis 100° C aufgeheizt werden. Es liegt auf der Hand, daß hierzu ein erheblicher Energiebedarf erforderlich ist. Beispielsweise müssen bei einem 700 MW-Kraftwerk im Vollastbetrieb mehr als 2,5 Mio m Rauchgas pro Stunde aufgeheizt werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile bzw. auch, um bei neuen Kraftwerken auf den teueren Kamin von vorneherein verzichten zu können, ist es bereits bekannt geworden, die gereinigten Rauchgase zusammen mit der kühlluft über den sowieso erforderlichen Kühlturm des Kraftwerkes abzuleiten. In diesem Falle wird der Auftrieb der den Kühlturm von unten nach oben durchströmenden Kühlluft zum Transport der Rauchgase, die oberhalb der Wärmetauscherzone des Kühlturmes in den Kühl luftstrom eingeleitet werden, in die Atmosphäre genutzt. Dabei ist jedoch eine innige Durchmischung der Rauchgase mit

der als Transportmittel dienenden Kühlluft von entscheidender Bedeutung. Zur Erreichung dieses Zieles werden in einem Kraftwerk der Anmelderin die Rauchgase über mehrere im Innenbereich des Kühlturmes vertikal angeordnete und in ihrem Endbereich gegen die Horizontale geneigte starre Gasauslaßrohre in die Kühlluft eingeleitet. Im Ausströmbereich der Rauchgase sind zusätzlich gekrümmte Leitbleche, sogenannte Deltaflügel, vorgesehen, die zu einer Verwirbelung der aus den Auslaßrohren ausströmenden Rauchgase und somit zu einer besseren Vermischung mit der Kühlluft führen.

Nachteilig an dieser bekannten Anordnung ist zum einen, daß die Leitbleche, die aus Gründen der guten Durchmischung nahezu senkrecht zur Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, einen erheblichen Strömungswiderstand für die aufsteigende Kühlluft darstellen. Hierdurch reduziert sich die Strömungsgeschwindigkeit im Kühlturm entsprechend, mit der Folge, daß sich die Ausbreitung der Gasmischung in die Atmosphäre verschlechtert. Hinzu kommt, daß bei der bekannten Anordnung Probleme dadurch auftreten können, daß Rauchgas und somit auch ein Teil der im Rauchgas aufgrund des Restschwefelgehaltes immer vorhandenen Säuretröpfchen (H₂SO₃) auf die Kühlturmwandung gelangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, die ein möglichst verlustfreies Einleiten der Rauchgase in den Kühlturm ermöglicht, und durch die Schäden an der Kühl turmwand durch sich ablagernde Säuretröpfchen weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Gasauslaßrohr um seine Längsachse drehbar ist.

Durch die Drehbarkeit der Gasauslaßrohre um ihre Längsachse, die z.B. durch einen einfachen Drehkranz herzustellen ist, kann bei feststehendem Neigungswinkel des Rohres gegen die Horizontale je nach den gerade vorliegenden Erfordernissen die Strömüngsrichtung des aus einem Auslaßrohr austretenden Abgasstromes beliebig verändert werden. Daraus ergibt sich, daß in Abhängigkeit der jeweils gerade vorliegenden Strömungsgeschwindigkeiten einerseits der vertikal strömenden Kühlluft und andererseits des dazu abgewinkelt strömenden Rauchgasstromes eine Strömungsrichtung für den Rauchgasstrom eingestellt werden kann, die einen maximalen Strömungsweg des Rauchgases und damit eine optimale Durchmischung mit der Kühlluft gewährleistet, ohne daß das Gas dabei mit der Kühlturmwand in Berührung kommt.

Die Erfindung ermöglicht es somit auch, den Strömungsverlauf im Kühlturm im Hinblick auf unterschiedliche Lastzustände des Kraftwerkes zu optimieren.

Dadurch, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Neigungswinkel der Gasauslaßrohre veränderbar sind, ergibt sich ein zusätzlicher Freiheitsgrad, mit der Folge, daß die Strömungsrichtung des austretenden Rauchgases nunmehr sogar räumlich verändert werden kann, mit zusätzlichen Möglichkeiten zur Optimierung des Strömungsverlaufes im Kühlturm und somit auch des Ausbreitungsverhaltens beim Eintritt in die Atmosphäre. Beispielsweise kann durch entsprechende Änderung des Neigungswinkels erreicht werden, daß die kinetische Energie der einzelnen Rauchgasströme zur Erhöhung der Geschwindigkeit der aufsteigenden Kühlluft und somit zur Verbesserung des Auftriebes im Kühlturm genutzt werden kann. Insbesondere bei ungünstigen Wetterlagen kann eine derartige Fahrweise von erheblichem Interesse sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die verschiedenen Auslaßrohre so eingestellt, daß die Endpunkte der Geschwindigkeitsvektoren der die Auslaßrohre verlassenden Rauchgasströme auf einem oder mehreren um die Achse des Kühlturmes verlaufenden konzentrischen Krei-

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sen liegen. Hierdurch kann der gesamten durch den Kühlturm hindurchströmenden Gasmenge eine drehende, d.h. wirbelartige Bewegung überlagert werden. Ein derartiger Wirbel als relativ stabiles strömungsdynamisches Gebilde trägt dann dazu bei, daß die Ausbreitung in die Atmosphäre oberhalb des Kühlturmes weiter verbessert wird, da die Gasmischung aufgrund ihres wirbelartigen Strömungsverlaufes tiefer in die Atmosphäre eindringt als eine normale Strömung.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Rauchgaszuführung über eine im Zentralbereich des Kühlturmes angeordnete Ringleitung, wobei die einzelnen Auslaßrohre nach oben gerichtet und entsprechend verteilt mit der Ringleitung verbunden sind, z.B. über geeignete Drehkränze. Bei einer solchen Anordnung kann es sich als zweckmäßig erweisen, die Rohre zusätzlich noch höhenverstellbar, ζ. B. mittels einer entsprechenden Teleskopanordnung, auszubi!den.

Da der Querschnitt eines Kühlturmes aus strömungstechnischen Gründen bekanntlich nicht konstant ist, besteht durch die Höhenverstellbarkeit zusätzlich die Möglichkeit, die Auslaßrohre auch auf ein optimales Höhenniveau einzustellen. Unter Umständen kann es sich sogar als zweckmäßig erweisen, die Mündung der Auslaßrohre

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bis zu dem oberen Randbereich des Kühlturmes zu verschieben und die Rauchgase erst in dem turbulenten Übergangsbereich zwischen Kühlturm und Atmosphäre ausströmen zu lassen. Selbstverständlich kann die Höhenverstellbarkeit der einzelnen Rohre auch dann genutzt werden, wenn, z.B. bei Betriebsstörungen der Rauchgasentschwefelungsanlage, heiße, ungereinigte Rauchgase abgeleitet werden müssen, die auf keinen Fall mit der Kühlturmwand in Berührung kommen dürfen.

Anstelle im Zentral bereich des Kühlturmes kann eine als Rauchgaszuführung dienende Ringleitung auch im Umfangsbereich des Kühlturmes entlang der Innen- oder auch Außenseite der Kühlturmwand verlegt sein, wobei bei einer Anordnung außerhalb des Kühlturmes die einzelnen Gasauslaßrohre an vorgegebenen Stellen die Kühlturmwand durchstoßen.

Die Optimierung des Strömungsverlaufes der Kühlluft und des Rauchgases bzw. der Mischung aus Kühlluft und Rauchgas, z.B. auch bei unterschiedlichen Lastzuständen des Kraftwerkes, kann automatisch, z.B. mittels eines geeigneten Prozeßrechners, erfolgen. Dabei werden für den Strömungsverlauf bzw. die Ausbreitung oberhalb des Kühlturmes charakteristische Größen, wie z.B.

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die Austrittsgeschwindigkeit, die Konzentrationsverteilung und -änderung eines charakteristischen Rauchgasbestandteiles, z.B. CO₂, oder auch die H₂SO₃- oder H₂CO₃-Konzentration an der Kühlturminnenwand gemessen und mit entsprechenden Sollwerten verglichen. Ge nach den festgestellten Abweichungen kann dann die Einstellung der verschiedenen Auslaßrohre entsprechend geändert werden, z.B. mittels Stellmotoren, die durch den Prozeßrechner angesteuert werden.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Dabei sind für gleiche Vorrichtungsmerkmale jeweils die gleichen Bezugszeichen vorgesehen.

Es zeigen:

Figur 1: einen Kühlturm mit einer Ausführungsform eines Rauchgaseinleitungssystems im Axialschnitt

Figur 2: eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eine Rauchgasentleitungssystems.

Figur 1 zeigt einen Kühlturm 1 eines Kohlekraftwerkes mit einem Rieselwerk 2 für den direkten Wärmetausch zwischen Kühlwasser und Luft. Die Luft wird dem Kühlturm in Pfeilrichtung 3 zugeführt.

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Gleichzeitig mit der Kühlluft werden dem Kühlturm 1 über eine Leitung 4, welche in eine im Innenbereich des KUhI-turmes angeordnete Ringleitung 5 mündet, naßgereinigte Rauchgase der Rauchgasentschwefelungsani age des Kraftwerkes zugeführt. Aus der Ringleitung gelangen die Rauchgase in die verschiedenen Gasauslaßrohre 6, die in ihrem Endbereich abgewinkelt sind und mit der Horizontalenden Winkel sC bi lden. Um eine optimale Durchmischung der Rauchgase mit der im Kühlturm aufströmenden Kühlluft in Abhängigkeit unterschiedlicher Betriebszustände des Kraftwerkes oder auch unterschiedlicher klimatischer Bedingungen zu erreichen, sind die verschiedenen Auslaßrohre um ihre Längsachse 7 drehbar ausgebildet. Darüber hinaus ist es möglich, den Winkel cC zu verändern, sowie die Gasauslaßrohre 6 in ihrer Höhe zu verstellen.

Zur Ermöglichung der Drehbarkeit, der Abwinke!barkeit sowie der Höhenverstellbarkeit der Auslaßrohre 6 kann auf die üblichen Techniken, auf die hier im einzelnen nicht näher eingegangen zu werden braucht, zurückgegriffen werden.

Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Auführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung. Dabei ist die Ringleitung 5 als zentrale Rauchgaszufuhrleitung

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außerhalb des Kühlturmes 1 verlegt. Die jeweils um ihre Achse 7 drehbaren Gasaustrittsrohre 6, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühl turmwand durchstoßen, sind in ihren Endbereichen um die Winkel oC derart abgewinkelt, daß die Geschwindigkeitsvektoren 8 der austretenden Gasströme auf zwei verschiedenen, um die Achse des Kühlturmes verlaufenden konzentrischen Kreisen 9 enden. Auf diese Weise gelingt es, das im Kühlturm von unten nach oben strömende Gasgemisch in eine zirkulierende Bewegung zu versetzen.

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Claims

Anordnung zur Einleitung gereinigter, vorzugsweise naßgereinigter, Rauchgase in den Kühl luftstrom eines Kühlturmes Patentansprüche:

1./ Anordnung zur Einleitung gereinigter, vorzugsweise naßgereinigter Rauchgase in den Kühl luftstrom eines Kühlturmes aus mehreren, mit einer zentralen Rauchgaszuführung verbundenen und oberhalb der Wärmeaustauschzone angeordneten Gasauslaßrohren, die zumindest in ihrem Endbereich abgewinkelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gasauslaßrohr (6) um seine Längsachse (7) drehbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel (<£) der Gasauslaßrohre veränderbar sind.

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3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpunkte der Geschwindigkeitsvektoren (8) der die Auslaßrohre (6) verlassenden Rauchgasströme auf einem oder mehreren um die
Achse des Klihlturmes (1) verlaufenden konzentrischen Kreisen (9) liegen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gas au si aßrohre (6) höhenverstellbar sind.