DE3709553A1 - Umlenkeinrichtungen fuer rauchgase in kuehltuermen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Umlenkvorrichtungen in atmosphärischen Kühltürmen, die zur Abkürzung mit "Türmen" bezeichnet werden, für auf feuchtem Wege gereinigte Rauchgase, die aus Kesseln für fossile Brennstoffe in Kraftwerken kommen und die zur Abkürzung mit "Gas" bezeichnet werden.

Eine derartige Umlenkvorrichtung ist insbesondere in der kanadischen Patentanmeldung 4 92 103 vom 2. Oktober 1985 beschrieben, deren Inhaberin die Anmelderin ist. Diese Umlenkvorrichtung besteht aus mindestens einer horizontalen Rohrleitung, die das Gas in den Turm führt, und die über seinem Wärmetauscherkörper und seiner Wasserverteilung sowie seiner Tropfenabscheider liegt, und die an ihrem oberen Niveau Öffnungen aufweisen, die sich nahezu über die gesamte Länge der Rohrleitung erstrecken und die von Auslaßkammern überragt werden, die das Gas aus diesen Öffnungen aufnehmen und es horizontal über Tropfenabscheiderelemente in den Turm umlenken.

Während das Gas am Einlaß der Rohrleitung eine relativ hohe Geschwindigkeit aufweist, die im allgemeinen 15 bis 25 m/s beträgt, wird es im Turm auf eine verhältnismäßig niedere Geschwindigkeit umgelenkt, die zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegen muß, zwischen welchem die verwendeten Tropfenabscheider wirksam sind. Diese Grenzwerte liegen beispielsweise jeweils bei 3 m/s bzw. 6 m/s.

Die Gleichförmigkeit der auf diese Weise am Auslaß der Umlenkeinrichtung realisierten Gasgeschwindigkeit muß sowohl über die Länge als auch über Höhe der Tropfenabscheiderelemente realisiert werden.

In einer ersten Ausführungsform der in der vorausgehend erwähnten kanadischen Patentanmeldung beschriebenen Umlenkvorrichtung wird die Gleichförmigkeit in Längsrichtung der Rohrleitung durch die Enge der Öffnungen in der Rohrleitung angestrebt, wodurch verhältnismäßig hohe Druckverluste beim Durchtritt des in der Rohrleitung befindlichen Gases in den Auslaßkanmern auftreten. Diese verhältnismäßig einfache Ausbildung hat den Nachteil, einen erheblichen Energieverbrauch zu verursachen, damit die Druckverluste beim Durchtritt durch die Öffnungen ausgeglichen werden, um andererseits keinen Geschwindigkeitsbereich zu gewährleisten, der so eng ist, wie er wünschenswert wäre.

Eine weitere Ausführungsform ist in der kanadischen Patentanmeldung in den Fig. 7 und 8 beschrieben. Dabei weist der Spalt eine verhältnismäßig große Breite auf und die Gleichförmigkeit der Gasgeschwindigkeit in Längsrichtung am Ausgang der Tropfenabscheiderplatten wird durch Umlenkschaufeln erzielt, die im Inneren der Rohrleitungen liegen. Während die Gleichförmigkeit der Gasgeschwindigkeit in diesem Falle sehr gut ist, sind die Kosten derartiger Umlenkschaufeln beträchtlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Verteilung für das Rauchgas in den Auslaßkammern zu schaffen,

• - deren Fördermenge längs der Rohrleitung praktisch gleich ist,
• - deren Gasausströmung am Einlaß der Auslaßkammern eine Gasverteilung gestattet, die in der Höhe der Tropfen­ abscheiderplatten, die in den Seitenwänden der Luft­ kästen liegen, ausreichend gleichförmig ist, und
• - die relativ kostengünstig ist.

Diese Aufgabenstellung wird dadurch gelöst, daß an der Basis der Auslaßkammern Umlenkeinrichtungen angeordnet sind. Diese Umlenkeinrichtungen sind senkrecht zur Rohrleitung, welche die Auslaßkammern überragen, und über die gesamte Länge dieser Auslaßkammern angeordnet. Sie haben ein Profil, das im wesentlichen als Kreisbogen, und ggf. als Ellipsenbogen oder ovaler Bogen ausgebildet ist, der sich über einen Öffnungswinkel zur Mitte erstreckt, und der ggf. bei einer Umlenkeinrichtung und der folgenden unterschiedlich ausgebildet ist und vorzugsweise zwischen 70 und 130° liegt; der Bogenradius hat einen Wert, der zwischen 5 und 25% der Breite der Umlenkeinrichtung schwankt. Diese Umlenkeinrichtungen überbrücken die Offnung der Rohrleitung; ihre unteren Ränder verlaufen entweder tangierend am Profil der Rohrleitung oder schneiden dieses, wobei deren unterste Stellung dort liegt, wo sie die Ränder der Öffnung der Rohrleitung berühren, oder ihre unteren Ränder sind leicht oberhalb der Rohrleitung angeordnet. Die genaue Lage wird im allgemeinen durch konstruktive Gründe bestimmt. Die Umlenkeinrichtungen sind derart angebracht, daß ihr konkaver Bereich stromaufwärts bezüglich der Ausströmung der Rohrleitung weist und sie sind im wesentlichen leicht geneigt, von unten nach oben, von stromabwärts nach stromaufwärts, von 0 bis 30°, was ggf. von einer Umlenkeinrichtung zur folgenden variieren kann.

Die Öffnung weist eine Breite auf, die vorzugsweise zwischen 25 und 36% des Durchmessers der Rohrleitung liegt, wobei diese Breite entweder in kontinuierlicher Weise (trapezförmiger Spalt) variieren kann, oder in Stufen längs der Rohrleitung. Die Höhe der Umlenkeinrichtungen ist verhältnismäßig groß und liegt zwischen einem Viertel und einem Fünftel der Höhe der Tropfenabscheiderelemente, wobei ihr oberes Niveau im allgemeinen die Basis dieser Tropfenabscheiderelemente überragt. Um die seitliche Ausdehnung des Gases nicht zu behindern und keine geringe Gasgeschwindigkeit unterhalb der Tropfenabscheiderelemente zu haben, sind die Umlenkeinrichtungen an ihren Enden mit bogenförmigen Ausschnitten versehen. Diese Ausschnitte haben eine Höhe in der Größenordnung von 50% der Höhe der Umlenkeinrichtungen und eine Breite, die näherungsweise dem Teil der Auslaßkammern entspricht, welchem keine Öffnung der Rohrleitung zugeordnet ist.

Aus Gründen der wirtschaftlichen Fertigung besteht die Anordnung aus einer möglichst großen Anzahl identischer Umlenkeinrichtungen, soweit Abweichungen von der gleichförmigen Geschwindigkeit beim Durchtritt durch die Tropfenabscheider annehmbar sind. Schließlich beträgt der Abstand zwischen den Umlenkeinrichtungen das 1- bis 2-fache ihrer Höhe.

Durch die Erfindung erfolgt über die Rauchgasausströmzonen eine weitgehendst gleichmäßige Rauchgasverteilung. Durch diese Vergleichmäßigung wird eine innige Vermischung der Rauchgase mit dem Kühlturmschwaden sichergestellt. Durch die Umlenkeinrichtungen werden die Rauchgasmengen in den Kammern vergleichmäßigt, so daß das Gas weitgehend gleichmäßig über die Tropfenabscheiderelemente in den Kühlturm eingeleitet wird.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Auslaßkanmern mit Umlenkeinrichtungen und Tropfenabscheidern oberhalb einer Rohrleitung,

Fig. 2 einen Querschnitt A-A zu Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht der Anordnung trapezförmiger Öffnungen,

Fig. 4 einen Querschnitt, in größerem Maßstab, eines Ausführungsbeispiels der Montage einer Ablenkeinrichtung über einer Rohrleitung,

Fig. 5 Fig. 5A ist der Schnitt A-A zu Fig. 4. Fig. 5B, 5C und 5D stellen die Halterung für die Umlenkeinrichtung, in Vorderansicht, Seitenansicht und Grundriß dar,

Fig. 6 die geometrischen Daten (Abmessungen) einer Umlenkeinrichtung.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauelemente.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, führt eine horizontale Rohrleitung 1 die Gase zum Turm und ist oberhalb seines Wärmetauscherkörpers, seiner Wasserverteilung und seiner Tropfenabscheider an ihrem oberen Niveau mit einer Öffnung 2 ausgestattet, der sich nahezu über ihre gesamte Länge erstreckt und der von Auslaßkammern 3 überragt wird, die über dieser Öffnung die Gase aufnehmen und sie horizontal über die Tropfenabscheiderelemente 4 in den Turm umlenken.

An der Basis der Luftkästen 3 ist eine Anordnung von Umlenkeinrichtungen 5 vorgesehen.

Die Umlenkeinrichtungen 5 verlaufen senkrecht zur Rohrleitung, die die Auslaßkammer überragen. Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist, erstrecken sich die Umlenkeinrichtungen praktisch über die gesamte Breite der Auslaßkammer und ihre unteren Ränder 6 verlaufen tangential zum Profil der Rohrleitung 1. Die Fig. 1, 5 und 6 stellen eine kreisförmige Ausbildung der Umlenkeinrichtungen dar, obwohl sie auch in Form eines Ellipsenbogens oder ovalen Bogens ausgebildet sein könnten und erstrecken sich über einen Öffnungswinkel, bezogen auf den Mittelpunkt, von beispielsweise 120° (α, Fig. 6). Die Umlenkeinrichtungen 5 sind mit ihren konkaven Seiten stromaufwärts zur Strömung gerichtet, wobei die Strömungsrichtung in Fig. 1 durch den Pfeil X dargestellt ist. Die Umlenkeinrichtungen sind um 10° geneigt (β, Fig. 6).

Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen die relativ große Höhe der Umlenkeinrichtungen, verglichen mit den Tropfenabscheiderelementen. Man ersieht insbesondere, daß ihr oberes Niveau 7 die Basis 8 dieser Tropfenabscheiderelemente überragt.

Die Umlenkeinrichtungen weisen ferner an ihren Enden bogenförmige Ausschnitte 9 auf. Diese Ausschnitte 9 haben eine Höhe in der Größenordnung von 50% der Höhe der Umlenkeinrichtungen und ihre Breite entspricht näherungsweise dem Abschnitt der Auslaßkammern, dem keine Offnung der Rohrleitung zugeordnet ist.

Die Fig. 4 bis 5 stellen eine Montage der Umlenkeinrichtungen dar. Die Umlenkeinrichtung 5 ist an Halterungen 11 für die Tropfenabscheider durch Elemente 12 befestigt, die mit Langlöchern 13 ausgestattet sind. Ein Halter 14, der die Umlenkeinrichtung mit der Rohrleitung verbindet, ist mittels Schrauben und Bolzen an einem Band 15 befestigt, das am oberen Teil der Rohrleitung angeordnet ist, wobei letztere mit kreisförmigen unterbrochenen Verstärkungen 16 ausgestattet ist, die an einigen Stellen längs der Rohrleitung verteilt sind. Die Einstellung eines jeden Halters 14 gegenüber dem Band 15 erfolgt mittels eines Langlochs 17. Der Halter 14 ist an der Umlenkeinrichtung 5 ebenfalls mit Hilfe von Muttern und Bolzen befestigt und wird dort mittels eines Langlochs 18 eingestellt.

Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Öffnung 2 in Trapezform, die sich kontinuierlich zwischen 1,22 und 1,45 m ändert und beispielsweise für eine Rohrleitung mit einem Durchmesser von 5,00 m geeignet ist. Diese Öffnung besteht aus Aussparungen 2 A, 2 B, 2 C, 2 D, 2 E, 2 F.

Die Erfindung ist nicht auf die vorausgehend erläuterten Einzelheiten der Ausführung beschränkt und weitere Ausgestaltungen werden im Rahmen der Ansprüche von ihr mitumfaßt.

Claims (13)

1. Umlenkeinrichtungen für Rauchgase in Kühltürmen, die durch mindestens eine horizontale Rohrleitung (1) eingeleitet werden, welche die Gase in den Kühlturm oberhalb der Wärmetauscherkörper, der Wasserverteilung und der Tropfenabscheider führt, wobei die Rohrleitung im oberen Scheitelpunkt Öffnungen (2) aufweist, die sich nahezu über ihre gesamte Länge erstreckt und von Auslaßkammern (3) überragt wird, die das Gas über die Öffnungen aufnehmen und horizontal über die Tropfenabscheiderelemente (4) in den Kühlturm umlenken, gekennzeichnet durch eine Anordnung von Umlenkeinrichtungen (5), die an der Basis der Auslaßkammern liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen (5) senkrecht zur Rohrleitung (1) über die gesamte Länge der Auslaßkammern (3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen (5) ein Profil aufweisen, das im wesentlichen als Kreisbogen, Ellipsenbogen oder ovaler Bogen ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch bogenförmige Umlenkeinrichtungen (5), deren Öffnungswinkel zum Mittelpunkt (α) zwischen 70 und 130° liegt, wobei der durch diese Umlenkeinrichtungen (5) gebildete Bogenradius einen Wert aufweist, der zwischen 5 und 25% der Breite der Umlenkeinrichtungen liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (α) sich von einer Umlenkeinrichtung zur nächsten ändert.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch Umlenkeinrichtungen (5), deren untere Ränder (6) tangential zum Scheitelpunkt der Rohrleitung verlaufen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Umlenkeinrichtungen (5), deren untere Ränder (6) das Profil der Rohrleitung schneiden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Umlenkeinrichtungen (5), die leicht von unten nach oben und von stromabwärts nach stromaufwärts um 0 bis 30° (Winkel β, Fig. 6) geneigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Umlenkeinrichtungen, deren Neigung (β) sich von einer Umlenkeinrichtung zur nächsten ändert.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Rohrleitung, deren Öffnung (2) eine Breite aufweist, die zwischen 25 und 36% des Durchmessers der Rohrleitung (1) liegt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtungen (5) an ihren Enden mit Ausschnitten (9) versehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausschnitte (9) eine Höhe in der Größenordnung von 50% der Höhe der Umlenkeinrichtungen haben, sowie eine Breite, die näherungsweise dem Abschnitt der Auslaßkammer (3) entspricht, dem keine Öffnung der Rohrleitung zugeordnet ist.

13. Umlenkeinrichtung oder Umlenkeinrichtungsanordnung für eine Vorrichtung, wie sie durch die Ansprüche 1 bis 12 festgelegt ist oder für eine ähnliche Anwendung.