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Dokumentenidentifikation DE3333664C2 20.04.1995
Titel Naß-Trocken-Kühlturm
Anmelder BDAG Balcke-Dürr AG, 40882 Ratingen, DE
Erfinder Alt, Werner, Dipl.-Ing., 4630 Bochum, DE;
Tesche, Walter, Dipl.-Ing., 4020 Mettmann, DE
Vertreter Watzke, W., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 40547 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 17.09.1983
DE-Aktenzeichen 3333664
Offenlegungstag 28.03.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.04.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.1995
IPC-Hauptklasse F28B 5/00

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Naß-Trocken-Kühlturm mit Kühleinbauten für einen unmittelbaren Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlenden Wasser und der Kühlluft, mit Wärmeaustauschelementen zum mittelbaren Wärmeaustausch zwischen dem in Rohren geführten Wasser und der die Außenfläche der Rohre beaufschlagenden Kühlluft, sowie mit mindestens einer Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung, wobei das Wasser wahlweise einem oberhalb der Kühleinbauten liegenden Wasserverteilsystem über mindestens eine Steigleitung und/oder den zumindest teilweise oberhalb des Wasserverteilsystems liegenden Wärmeaustauschelementen über mit Absperrorganen versehene Vor- und Rücklaufleitungen zuführbar ist.

Naß-Trocken-Kühltürme der voranstehend beschriebenen Art, die auch als Hybridkühler bezeichnet werden, werden während eines großen Teils der gesamten Betriebszeit als reiner Naß-Kühlturm unter Verwendung der Kühleinbauten für einen unmittelbaren Wärmeaustausch betrieben; der die Wärmeaustauschelemente zum mittelbaren Wärmeaustausch umfassende Trockenteil des Kühlturms, der nur etwa 20 bis 30% der Gesamtleistung des Kühlturms erbringt, wird nur bei bestimmten Witterungsverhältnissen benötigt, überwiegend in der Winterzeit. Trotz der im Verhältnis zum Naßteil kürzeren Betriebszeit und geringeren Leistung des Trockenteils erfordert dieser insbesondere für die Wärmeaustauschelemente einen erheblichen Anteil an den Investitions- und Instandhaltungskosten.

Die vorzugsweise aus berippten Rohren bestehenden Wärmeaustauschelemente, die mit dem normalen, auch für den Naßteil verwendeten Kühlkreislaufwasser beaufschlagt werden, neigen zur Korrosion, wenn sie ohne besondere Maßnahmen entleert und längere Zeit außer Betrieb gesetzt werden. Diese allgemein bei metallischen Wärmeaustauschern bekannte Stillstandskorrosion tritt bei Naß-Trocken-Kühltürmen insbesondere deshalb verstärkt auf, weil das Kühlkreislaufwasser im Bereich des Naßteils ständig mit dem Sauerstoff der Luft in Berührung kommt, weshalb den Wärmeaustauschelementen des Trockenteils sauerstoffgesättigtes Wasser zugeführt wird. Die metallischen Wärmeaustauschelemente sind weiterhin dadurch korrosionsgefährdet, daß das Kreislaufwasser zur Vermeidung von biologischem Wachstum im Naßkühlteil in bestimmten Abständen einer Stoßchlorierung unterworfen wird. Auch ohne eine derartige Stoßchlorierung zwecks Eindämmung des biologischen Wachstums, insbesondere der Algen, Bakterien und Pilze, enthält das Kühlkreislaufwasser Chloride, da es im allgemeinen aus Flüssen entnommen wird, die überwiegend chloridbeladenes Wasser führen. Die Aggressivität des Kühlkreislaufwassers nimmt schließlich dadurch zu, daß durch den im Bereich des Naßteils offenen Kühlprozeß eine Eindickung erfolgt, die den Anteil der schädlichen Bestandteile im Kühlkreislaufwasser erhöht.

Um Korrosionsschäden an den Wärmeaustauschelementen des Trockenteils zu verhindern, lassen sich die Wärmeaustauschelemente auch aus hochwertigen Edelstählen herstellen. Hierdurch steigen jedoch die Investitionskosten für den Trockenteil erheblich an, was im Hinblick auf den relativ geringen Leistungsanteil und die relativ geringe Einsatzzeit des Trockenteils nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich vertretbar ist.

Um bei einer Nichtbenutzung des Trockenteils nach der Entleerung der Wärmeaustauschelemente Stillstandskorrosionen zu vermeiden, die insbesondere beim Austrocknen durch die sich bildenden Chloridkonzentrate zum Lochfraß führen, lassen sich die entleerten Wärmeaustauschelemente mit Stickstoff füllen. Auch dieses Mittel zur Verhinderung von Stillstandskorrosionen erfordert hohe Kosten für die Bereitstellung des Stickstoffes sowie für die Vorrichtungen zum Auffüllen bzw. Entleeren der Wärmeaustauschelemente mit Stickstoff.

Aus der DE-OS 26 26 788 ist eine mit einem Naßkühlturm sowie einem Trockenkühlturm versehene Kondensatoranlage der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser Anlage ist vorgesehen, daß der Trockenkühlturm im Dauerbetrieb arbeitet, während der Naßkühlturm in den kalten Wintermonaten vollständig aus dem Betrieb genommen wird. Für den Fall, daß der Naßkühlturm aus dem Betrieb genommen wird, kann zur Erzielung einer höheren Kondensatorleistung über Ventile in den Vor- und Rücklaufleitungen des Trockenkühlturms das durch den Trockenkühlturm umgewälzte Kühlmittel zugleich sowohl über die für den Trockenkühlturm vorgesehene Kondensatorleitung, als auch über die für den Naßkühlturm vorgesehene Kondensatorleitung geführt werden. In diesem Fall findet also eine Aufzweigung des Kühlmittelstromes in der Kondensatoranlage statt. Bei dieser bekannten Anlage sind ferner Entlüftungseinrichtungen vorgesehen, um überschüssige Luft aus dem System zu evakuieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Naß-Trocken-Kühlturm zu schaffen, bei dem Stillstandskorrosionen mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand und ohne die Verwendung von Stickstoff zum Füllen der entleerten Wärmeaustauschelemente bzw. von hochwertigen Edelstählen zur Herstellung dieser Wärmeaustauschelemente vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Vorlaufleitung als auch in der Rücklaufleitung der Wärmeaustauschelemente jeweils ein Absperrorgan zur vollständigen Absperrung der Wärmeaustauschelemente angeordnet ist, daß sämtliche Wärmeaustauschelemente an ihrem höchsten Punkt an die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung angeschlossen sind, daß die Vor- bzw. Rücklaufleitungen der Wärmeaustauschelemente mit einer absperrbaren Entleerungsleitung versehen sind und daß an die Wärmeaustauschelemente eine Spülleitung angeschlossen ist.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird ein Naß-Trocken- Kühlturm geschaffen, dessen aus konventionellen Materialien, d. h. normal legierten Stählen hergestellte Wärmeaustauschelemente auf einfache Weise dadurch vor Stillstandskorrosion geschützt werden, daß sie entweder nach dem Abschalten des Trockenkreislaufes gefüllt bleiben und bei längeren Stillstandszeiten zur Erneuerung der Füllung in regelmäßigen Abständen kurzzeitig hydraulisch in Betrieb genommen werden oder daß sie entleert und nach dem Entleeren mit Wasser höchster Reinheit, d. h. mindestens Trinkwasserqualität gespült werden. In beiden Fällen wird insbesondere der Lochfraß an den Rohren der Wärmeaustauschelemente durch beim Austrocknen entstehende Chloridkonzentrate verhindert. Bei kürzeren Stillstandszeiten bleiben die Wärmeaustauschelemente gefüllt, um das kostenintensivere Spülen zu vermeiden. Bei längeren Stillstandszeiten und insbesondere bei niedrigen, mit Einfriergefahr verbundenen Temperaturen erfolgt ein Entleeren der Wärmeaustauschelemente mit anschließendem Spülen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Naß-Trocken- Kühlturms lassen sich beide Maßnahmen ohne ins Gewicht fallenden Investitions- und Arbeitsaufwand durchführen. Durch Schließen der Absperrorgane in den Rücklaufleitungen der Wärmeaustauschelemente kommt der Kreislauf des Kühlwassers durch die Wärmeaustauschelemente zum Stillstand. Der Wasserstand in den Wärmeaustauschelementen wird durch den Betrieb der Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung gehalten, da über eventuelle Undichtigkeiten in den Trockenteil eindringende Luft abgesaugt wird und hierdurch verhindert, daß der Wasserspiegel in den Wärmeaustauschelementen langsam absinkt. Durch ein Schließen auch der Absperrorgane in den Vorlaufleitungen kann eine vollständige Absperrung der Wärmeaustauschelemente erreicht werden, so daß die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung ausgeschaltet werden kann.

Zum Entleeren der Wärmeaustauschelemente bei abgeschaltetem Trockenteil werden die Absperrorgane in den Vor- und Rücklaufleitungen geschlossen und der Schieber in der mit den Vor- oder Rücklaufleitungen verbundenen Entleerungsleitung geöffnet. Bei abgeschalteter Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung kann in diesem Fall das Kühlkreislaufwasser aus den Wärmeaustauschelementen aufgrund der Schwerkraft herauslaufen; es wird vorzugsweise dem Sammelsystem für das gekühlte Wasser des Naßteils zugeführt. Über die an die Wärmeaustauschelemente angeschlossene Spülleitung werden anschließend die Wärmeaustauschelemente gespült. Auch dieses Spülwasser kann dem Kreislauf des Naßteils zugeführt werden.

Durch ein Schließen der Entleerungsleitung besteht die Möglichkeit, die Wärmeaustauschelemente nach dem Spülvorgang mit Wasser höchster Reinheit zu füllen und während der Stillstandszeit des Trockenteils im gefüllten Zustand zu lassen. Auch für diese weitere Möglichkeit sind keine zusätzlichen Armaturen und Einrichtungen erforderlich. Das aufbereitete Wasser kann zu diesem Zweck mit Korrosionsschutzzugaben versetzt werden.

Obwohl die Möglichkeit besteht, die Spülleitung über die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung am höchsten Punkt der Wärmeaustauschelemente anzuschließen, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die mit einer Pumpe ausgestattete Spülleitung an die Vorlaufleitung der Wärmeaustauschelemente anzuschließen und mit einem Spülflüssigkeitsbehälter zu verbinden. Auf diese Weise ist es möglich, während des Betriebes auch des Trockenteils den Wärmeaustauschelementen Spülflüssigkeit anstelle normalen Kühlkreislaufwassers zuzuführen, so daß die Wärmeaustauschelemente bereits vor dem Abschalten des Trockenteils mit korrosionsverhindernder Spülflüssigkeit gefüllt sind und der Füllstand in den Wärmeaustauschelementen in der voranstehend beschriebenen Weise bedenkenlos gehalten werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vorlaufleitungen sämtlicher Wärmeaustauschelemente über eine Teilstromleitung mit einer Druckerhöhungspumpe an eine mit einer Kühlwasserhauptpumpe versehene Hauptleitung angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform reicht es aus, die Druckerhöhungspumpe abzuschalten, um die gefüllten Wärmeaustauschelemente außer Betrieb zu nehmen.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Absperrorgane in den Rücklaufleitungen der Wärmeaustauschelemente als vorgespannte Absperrarmaturen ausgebildet sind, die selbsttätig öffnen, wenn der sich aus dem höchsten Füllstand der Wärmeaustauschelemente ergebende statische Druck überschritten wird, ist ein automatisches Betätigen der Absperrorgane in den Rücklaufleitungen sowohl bei der Inbetriebnahme als auch bei der Außerbetriebnahme der Wärmeaustauschelemente möglich. Damit die vorgespannten Absperrarmaturen in den Rücklaufleitungen während des Betriebs des Trockenteils keine unerwünschte Drosselwirkung hervorrufen, können diese vorgespannten Absperrarmaturen gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in der geöffneten Stellung arretiert werden.

Erfindungsgemäß kann zwischen den Vor- und Rücklaufleitungen der Wärmeaustauschelemente eine durch ein Absperrorgan abschließbare Verbindungsleitung angeordnet sein. Mit Hilfe dieser Verbindungsleitung ist es möglich, sowohl das Füllen als auch das Entleeren der Wärmeaustauschelemente zu beschleunigen, da Vor- und Rücklaufleitungen parallel zueinander durchströmt werden können.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, mindestens einen Temperaturfühler zum Steuern der in den Entleerungs- und Verbindungsleitungen befindlichen Absperrorgane sowie der Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung vorzusehen, damit bei abgeschaltetem Trockenteil und gefüllten Wärmeaustauschelementen ein Einfrieren dadurch verhindert wird, daß über den Temperaturfühler bei fallenden Temperaturen selbsttätig ein Entleeren der Wärmeaustauschelemente erfolgt.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Naß-Trocken-Kühlturms dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, das sich von der ersten Ausführungsform durch die Verwendung einer Teilstromleitung mit einer Druckerhöhungspumpe unterscheidet.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der Naß-Trocken-Kühlturm lediglich schematisch dargestellt. In beiden Fällen ist eine Kühlwasserpumpe 1 zu erkennen, die das beispielsweise von einem Kondensator 25 kommende, zu kühlende Wasser über eine Hauptleitung 2 und mindestens eine Steigleitung 3 einem Wasserverteilsystem 4 zuführt, aus dem das Wasser beispielsweise mittels in den Zeichnungen angedeuteter Sprühdüsen auf die Oberfläche von Kühleinbauten 5 gesprüht wird. Insbesondere im Bereich dieser Kühleinbauten 5 kommt das zu kühlende Wasser in unmittelbaren Kontakt mit Kühlluft, die entweder durch natürlichen Zug oder mit Hilfe von Ventilatoren vorzugsweise entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wassers durch die Kühleinbauten 5 strömt. Das an der Unterseite der Kühleinbauten 5 abtropfende Wasser gelangt in ein Sammelbecken 6, aus dem es mittels der Kühlwasserpumpe 1 abgesaugt und über die Kühlwasserleitung 7 beispielsweise dem voranstehend erwähnten Kondensator 25 zugeführt wird.

Außer dem voranstehend beschriebenen Naßteil besitzt der Kühlturm einen Trockenteil, der durch Wärmeaustauschelemente 8 gebildet wird. Diese Wärmeaustauschelemente 8 bestehen aus einer Mehrzahl von berippten Rohren. Auf beiden Zeichnungen ist jeweils nur ein Wärmeaustauschelement 8 dargestellt. Sämtliche Wärmeaustauschelemente 8 liegen zumindest teilweise oberhalb des Wasserverteilsystems 4 des Naßteils. Ihre Rippenrohre werden von Kühlluft umströmt, die sich mit der Kühlluft des Naßteils mischt und wiederum entweder durch Naturzug oder durch Ventilatoren bewegt wird.

Die Wärmeaustauschelemente 8 sind jeweils über eine Vorlaufleitung 9 mit der Hauptleitung 2 bzw. über eine Rücklaufleitung 10 mit dem Wasserverteilsystem 4 des Naßteils verbunden. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zweigt die Vorlaufleitung 9 von der Steigleitung 3 ab; die Rücklaufleitung 10 mündet unmittelbar im Wasserverteilsystem 4. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Vorlaufleitung 9 an eine mit einer Druckerhöhungspumpe 11 versehene Teilstromleitung 12 angeschlossen, die auf der Druckseite der Kühlwasserpumpe 1 von der Hauptleitung 2 abzweigt. Die Rücklaufleitung 10 mündet in diesem Fall in der Steigleitung 3 des Naßteils.

Bei beiden Ausführungsformen sind in den Vor- und Rücklaufleitungen 9, 10 der Wärmeaustauschelemente 8 Absperrorgane 13 bzw. 14 angeordnet, wobei es sich beim Absperrorgan 14 um eine vorgespannte Absperrarmatur handelt, die bei überschreiten eines bestimmten Druckes öffnet und in der geöffneten Stellung arretierbar ist. Zwischen Vorlauf- und Rücklaufleitung 9 bzw. 10 ist eine durch ein Absperrorgan 15 absperrbare Verbindungsleitung 16 angeordnet. Zur Entleerung der Wärmeaustauschelemente 8 dient eine mittels eines Absperrorgans 17 absperrbare Entleerungsleitung 18, die entweder an die Vorlaufleitung 9 oder - wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt - an die Rücklaufleitung 10 angeschlossen ist.

Am höchsten Punkt sind die Wärmeaustauschelemente 8 mit einer Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 versehen. Schließlich ist ein Spülflüssigkeitsbehälter 20 vorgesehen, der über eine Spülleitung 21 mit den Vorlaufleitungen 9 sämtliche Wärmeaustauschelemente 8 in Verbindung steht. In dieser Spülleitung 21 ist ein Absperrorgan 22 und bei beiden Ausführungsbeispielen eine Pumpe 23 vorgesehen, obwohl es auch möglich ist, diese Pumpe 23 einzusparen, wenn die Spülleitung 21 auf der Ansaugseite in der Kühlwasserpumpe 1 bzw. der Druckerhöhungspumpe 11 mündet. Mit strichpunktierten Linien ist in beiden Ausführungsbeispielen angedeutet, daß die mit dem Absperrorgan 22 versehene Spülleitung 21 auch im höchsten Punkt der Wärmeaustauschelemente 8 münden kann, an dem die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 an die Wärmeaustauschelemente 8 angeschlossen ist.

Bei einem reinen Naßbetrieb des Kühlturms wird das zu kühlende Wasser mittels der Kühlwasserpumpe 1 über die Hauptleitung 2 und die Steigleitungen 3 dem Wasserverteilsystem 4 zugeleitet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist hierbei das hinter der abzweigenden Vorlaufleitung 9 in der Steigleitung 3 angeordnete Absperrorgan 24 geöffnet. Aus dem Wasserverteilsystem 4 wird das zu kühlende Wasser mittels Sprühdüsen über den Kühleinbau 5 gleichmäßig verteilt. Das abfließende, gekühlte Wasser wird im Sammelbecken 6 gesammelt und über die Kühlwasserleitung 7 gekühlt in den Prozeß zurückgeführt.

Sofern der Kühlturm als Hybrid-Kühlturm unter gleichzeitiger Benutzung des Naß- und Trockenteils betrieben werden soll, wird gemäß Fig. 1 das Absperrorgan 13 geöffnet und das Absperrorgan 24 geschlossen, wobei der gesamte Kühlwassermassenstrom durch die Wärmeaustauschelemente 8 geleitet und anschließend über die Rücklaufleitung 10 dem Wasserverteilsystem 4 des Naßteils zugeführt wird. Beim Ausführungsbeispiel 2 wird der Naßteil wie bei reinem Naßbetrieb weiter betrieben, wobei jedoch aus der Hauptkühlwasserleitung 2 ein Teilstrom des Kühlwassermassenstroms über die Teilstromleitung 12 entnommen wird.

Die in dieser Teilstromleitung 12 angeordnete Druckerhöhungspumpe 11 sorgt in diesem Fall dafür, daß das im Trockenteil zu kühlende Wasser bis zum höchsten Punkt der Wärmeaustauschelemente 8 gelangt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das im Trockenteil gekühlte Wasser durch die Rücklaufleitungen 10 am Fuß in die Steigleitung 3 eingeführt, so daß eine Vermischung dieses gekühlten Teilstromes mit dem Hauptstrom des noch ungekühlten Warmwassers stattfindet. Bis zur endgültigen Verteilung der wieder zusammengeführten Teilströme zwischen Trockenteil und Zuführung zum Naßteil steht eine genügend große Mischstrecke zur Verfügung, um einen Temperaturausgleich zwischen den beiden Teilströmen herbeizuführen.

Ausgehend vom Naß-Betrieb und von einem entleerten Trockenteil wird auf Naß-Trocken-Betrieb umgeschaltet, indem zunächst sichergestellt wird, daß die Absperrorgane 17 in den Entleerungsleitungen 18 geschlossen und die Absperrorgane 15 in den Verbindungsleitungen 16 geöffnet sind. An den Absperrorganen 13 und 14 in den Vor- und Rücklaufleitungen 9 bzw. 10 steht hierbei einseitig der volle Druck der Kühlwasserpumpe 1 an. Nunmehr werden die Absperrorgane 13 in den Vorlaufleitungen 9 geöffnet, so daß das Wasser in die Wärmeaustauschelemente 8 aufsteigt. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 muß hierzu noch die Absperrarmatur 24 geschlossen werden; beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zu diesem Zweck zusätzlich die Druckerhöhungspumpe 11 eingeschaltet. Infolge der geöffneten Verbindungsleitung 16 fließt das Wasser sowohl über die Vorlaufleitungen 9 als auch über die Rücklaufleitungen 10 in die Wärmeaustauschelemente 8. Bei diesem Füllvorgang wird die im Trockenteil befindliche Luft durch die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 abgezogen. Sobald der Wasser- Spiegel bis zur höchsten Stelle der Wärmeaustauschelemente 8 angestiegen ist, spricht beispielsweise ein Kugelschwimmerventil an und sperrt die Entlüftungs- und Evakuierungsrichtung 19.

Wenn es sich bei dem Absperrorgan 14 in den Rücklaufleitungen 10 um eine vorgespannte Absperrarmatur handelt, ist deren Vorspannung derart eingestellt, daß die Absperrarmatur öffnet, sobald die Wärmeaustauschelemente 8 gefüllt sind. Durch dieses Öffnen des Absperrorgans 14 wird hierbei der Kreislauf des Teilstromes durch den Trockenteil in Gang gesetzt, wobei die vorgespannte Absperrarmatur durch den Wasserfluß in Offenstellung gehalten wird. Um ständige Drosselverluste zu vermeiden, besteht die Möglichkeit, diese Absperrarmatur in der Offenstellung zu arretieren.

Der voranstehend erwähnte Niveauschalter in der Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 hat nicht nur die Funktion, das Absperrventil zur Vakuumpumpe zu betätigen, um einen gleichmäßigen Wasserstand in den Wärmeaustauschelementen 8 zu halten, sondern dient auch als Signalgeber zur Meldung des erreichten Füllstandes. Durch diese Gebermeldung wird sowohl das Absperrorgan 14 in der Offenstellung gesperrt als auch das Absperrorgan 15 in der Verbindungsleitung 16 geschlossen. Damit ist der Kreislauf durch den Trockenteil in Betrieb. Gleichzeitig wird ein Kraftschluß zwischen Vor- und Rücklauf des Trockenteils hergestellt, so daß im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 die Druckerhöhungspumpe 11 lediglich die dynamischen Druckverluste des Trockenteils überwinden muß. Durch den Kraftschluß entsteht im höchsten Punkt der Wärmeaustauschelemente 8 ein der geodätischen Überhöhung entsprechender Unterdruck, wodurch der Partialdruck des im Wasser bis zur Sättigung gelösten Luftsauerstoffs erniedrigt wird und zur Ausgasung führt. Die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 hat die Aufgabe, den freigesetzten Sauerstoff und eventuelle Inertgase abzusaugen und den vollen Wasserfüllstand in den Wärmeaustauschelementen 8 zu gewährleisten.

Um den Kühlturm vom Naß-Trocken-Betrieb auf reinen Naß- Betrieb umzuschalten, wird das in der Offenstellung verriegelte Absperrorgan 14 in den Rücklaufleitungen 10 entsperrt. Danach wird im Falle der Ausführungsform nach Fig. 1 das Absperrorgan 24 geöffnet, nach Fig. 2 die Druckerhöhungspumpe 11 abgeschaltet und bei beiden Ausführungsformen die Absperrorgane 13 in den Vorlaufleitungen 9 geschlossen. Hierdurch wird der Wasserkreislauf durch den Trockenteil des Kühlturms unterbrochen. Auch die vorgespannte Absperrarmatur 14 schließt, so daß die Wärmeaustauschelemente 8 außer Betrieb sind.

Für einen kurzzeitigen Stillstand kann der Trockenteil mit normalem Kreislaufwasser gefüllt bleiben. Bei längeren Stillstandszeiten ist es zweckmäßig, in gewissen Abständen das in den Wärmeaustauschelementen 8 stehende Wasser durch kurzzeitiges Zuschalten des Trockenteils auszutauschen.

Um auch bei längeren Stillstandszeiten Korrosionen in den Wärmeaustauschelementen 8 und den zugehörigen Leitungen des Trockenteils zu vermeiden, können diese Teile des Kühlturms mit aufbereitetem Wasser aus dem Spülflüssigkeitsbehälter 20 gefüllt werden. In diesem Spülflüssigkeitsbehälter 20 befindet sich beispielsweise Wasser höchster Reinheit, beispielsweise mit Trinkwasserqualität, das weiterhin mit Korrosionsschutzzugaben versetzt sein kann. Eine derartige korrosionsverhindernde Spülflüssigkeit kann über die Spülleitungen 21 nach Öffnen der Absperrorgane 22 durch die Pumpe 23 anstelle des normalen Kreislaufwassers in die Wärmeaustauschelemente 8 gepumpt werden, und zwar entweder - wie mit ausgezogenen Linien in beiden Ausführungsformen dargestellt - über den Anschluß der Spülleitung 21 an die Vorlaufleitungen 9 oder - wie mit strichpunktierten Linien dargestellt - durch eine Zufuhr der Spülflüssigkeit über den höchsten Punkt der Wärmeaustauschelemente 8. Ebenfalls möglich ist eine Zuführung der Spülflüssigkeit auf der Saugseite der Druckerhöhungspumpe 11 im Anordnungsbeispiel Fig. 2, wie dort gestrichelt dargestellt ist. Sobald sichergestellt ist, daß die Wärmeaustauschelemente 8 ausschließlich mit Spülflüssigkeit gefüllt sind, kann der Trockenteil in der voranstehend beschriebenen Weise außer Betrieb gesetzt werden. Auch bei längeren Stillstandszeiten wird auf diese Weise Korrosionen vorgebeugt.

Dadurch, daß das Absperrorgan 14 im Rücklauf 10 der Wärmeaustauschelemente 8 als vorgespannte, nach Überwindung der Vorspannung selbsttätig öffnende Armatur ausgelegt ist, kann der Spülvorgang bei abgeschaltetem Trockenteil mit einem Überschuß an Spülflüssigkeit vorgenommen werden, da die Überschußmenge automatisch bei Erreichen des Vordruckes des Absperrorgans 14 in den Kühlkreislauf abgelassen wird. Ein Rückfließen des normalen Kreislaufwassers ist dagegen nicht möglich. Weiterhin kann durch diese Anordnung die Spülflüssigkeit im Trockenteil ohne Beeinflussung des Kühlbetriebes ergänzt, erneuert oder als Ersatz für die Füllung mit Kreislaufwasser grundsätzlich zugeführt werden.

Stillstandskorrosionen in den Wärmeaustauschelementen 8 und den zugehörigen Leitungen des Trockenteils können auch dadurch verhindert werden, daß das normale Kühlkreislaufwasser aus den Wärmeaustauschelementen 8 abgelassen wird. Nach dem Schließen der Absperrorgane 13 und 14 in den Vor- und Rücklaufleitungen 9 bzw. 10 werden zu diesem Zweck die Absperrorgane 17 in den Entleerungsleitungen 18 und gegebenenfalls zwecks schnellerer Entleerung die Absperrorgane 15 in den Verbindungsleitungen 16 geöffnet. Das normale Kreislaufwasser läuft in diesem Fall bei geöffneter Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung 19 aufgrund seiner Schwerkraft aus den Wärmeaustauschelementen 8 über die Entleerungsleitungen 18 in das Sammelbecken 6 des Naßteils. Anschließend wird Spülflüssigkeit entweder vom höchsten Punkt oder über die Vorlaufleitungen 9 durch die Wärmeaustauschelemente 8 gedrückt, so daß die gesamten Rohre gesäubert werden, um Korrosionen durch Bildung von Chloridkonzentraten zu verhindern. Auch diese Spülflüssigkeit kann hierbei dem Sammelbecken 6 des Kühlturms zugeleitet werden und im Kreislauf verbleiben. Bei einer derartigen Spülung der entleerten Wärmeaustauschelemente 8 ist es nicht erforderlich, einen Spülflüssigkeitsbehälter 20 vorzusehen, zumal die einzelnen Wärmeaustauschelemente 8, von denen auf der schematischen Darstellung beider Ausführungsbeispiele nur jeweils ein Exemplar dargestellt ist, nacheinander gespült werden können. Im entleerten und gespülten Zustand können die Wärmeaustauschelemente 8 beliebig lange Zeit ohne die Gefahr von Korrosionen außer Betrieb gehalten werden. Diese Entleerung und anschließende Spülung der Wärmeaustauschelemente 8 wird erforderlich, wenn durch niedrige Außentemperaturen die Gefahr besteht, daß in den Wärmeaustauschelementen 8 vorhandenes Kreislaufwasser oder Spülflüssigkeit gefrieren könnte.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist nicht nur jeweils ein Wärmeaustauschelement 8 schematisch dargestellt, sondern auch nur eine Steigleitung 3 für den Naßteil. Selbstverständlich setzt sich der Trockenteil des Kühlturms aus einer Mehrzahl von Wärmeaustauschelementen 8 zusammen, die einzeln oder in gruppen zu- und abgeschaltet werden können.

Bezugszeichenliste

1 Kühlwasserpumpe

2 Hauptleitung

3 Steigleitung

4 Wasserverteilsystem

5 Kühleinbauten

6 Sammelbecken

7 Kühlwasserleitung

8 Wärmeaustauschelement

9 Vorlaufleitung

10 Rücklaufleitung

11 Druckerhöhungspumpe

12 Teilstromleitung

13 Absperrorgan

14 Absperrorgan

15 Absperrorgan

16 Verbindungsleitung

17 Absperrorgan

18 Entleerungsleitung

19 Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung

20 Spülflüssigkeitsbehälter

21 Spülleitung

22 Absperrorgan

23 Pumpe

24 Absperrorgan

25 Kondensator.


Anspruch[de]
  1. 1. Naß-Trocken-Kühlturm mit Kühleinbauten für einen unmittelbaren Wärmeaustausch zwischen dem zu kühlenden Wasser und der Kühlluft, mit Wärmeaustauschelementen zum mittelbaren Wärmeaustausch zwischen dem in Rohren geführten Wasser und der die Außenfläche der Rohre beaufschlagenden Kühlluft, sowie mit mindestens einer Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung, wobei das Wasser wahlweise einem oberhalb der Kühleinbauten liegenden Wasserverteilsystem über mindestens eine Steigleitung und/oder den zumindest teilweise oberhalb des Wasserverteilsystems liegenden Wärmeaustauschelementen über mit Absperrorganen versehene Vor- und Rücklaufleitungen zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in der Vorlaufleitung (9) als auch in der Rücklaufleitung (10) der Wärmeaustauschelemente (8) jeweils ein Absperrorgan (13, 14) zur vollständigen Absperrung der Wärmeaustauschelemente (8) angeordnet ist, daß sämtliche Wärmeaustauschelemente (8) an ihrem höchsten Punkt an die Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung (19) angeschlossen sind, daß die Vor- bzw. Rücklaufleitungen (9 bzw. 10) der Wärmeaustauschelemente (8) mit einer absperrbaren Entleerungsleitung (18) versehen sind und daß an die Wärmeaustauschelemente (8) eine Spülleitung (21) angeschlossen ist.
  2. 2. Naß-Trocken-Kühlturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Pumpe (23) ausgestattete Spülleitung (21) an die Vorlaufleitungen (9) der Wärmeaustauschelemente (8) angeschlossen und mit einem Spülflüssigkeitsbehälter (20) verbunden ist.
  3. 3. Naß-Trocken-Kühlturm nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufleitungen (9) sämtlicher Wärmeaustauschelemente (8) über eine Teilstromleitung (12) mit einer Druckerhöhungspumpe (11) an eine mit einer Kühlwasserpumpe (1) versehene Hauptleitung (2) angeschlossen sind.
  4. 4. Naß-Trocken-Kühlturm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrorgane (14) in den Rücklaufleitungen (10) der Wärmeaustauschelemente (8) als vorgespannte, selbsttätig öffnende Absperrarmaturen ausgebildet sind.
  5. 5. Naß-Trocken-Kühlturm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannten Absperrarmaturen (14) in der geöffneten Stellung arretierbar sind.
  6. 6. Naß-Trocken-Kühlturm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Vor- und Rücklaufleitungen (9, 10) der Wärmeaustauschelemente (8) eine durch ein Absperrorgan (15) abschließbare Verbindungsleitung (16) angeordnet ist.
  7. 7. Naß-Trocken-Kühlturm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Temperaturfühler zum Steuern der in den Entleerungs- und Verbindungsleitungen (18, 16) befindlichen Absperrorgane (17, 15) sowie der Entlüftungs- und Evakuierungsvorrichtung (19) vorgesehen ist.






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