Richtlinie für die Planung von Kühltürmen VGB-R 135 P Erste Ausgabe 1997 (Nachdruck 2001) Herausgegeben von der VGB PowerTech e.v. Zu beziehen bei: VGB PowerTech Service GmbH Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften Postfach 10 39 32, D-45039 Essen Tel. (02 01) 8128-200 Fax (02 01) 8128-329 e-mail: mark@vgb-power.de http://www.vgb-power.de Jegliche Wiedergabe ist nur mit vorheriger Genehmigung der VGB gestattet.
Vorwort Im Jahre 1985 erschien die VGB-Empfehlung für die Planung von Kühlturmanlagen (damals unter dem Kennzeichen R 125 P), die grundlegende Hinweise zur Planung von Kühltürmen sowie Betriebshinweise gemäß dem zu diesem Zeitpunkt geltenden Stand der Technik beinhaltete. Aufgrund der seitdem eingetretenen technischen Weiterentwicklung wurde beschlossen, diese Empfehlung grundlegend zu überarbeiten. Die vorliegende neue Richtlinie stellt eine fortgeschriebene Sammlung von Erkenntnissen dar, die zwar nicht in jedem Falle den Stand der Technik vollständig wiedergeben kann, die jedoch auf vielfältigen Betriebserfahrungen basiert. Sie bezweckt die Zusammenfassung vorhandener Informationen über wesentliche Gesichtspunkte dieses Sachgebiets zur Arbeitserleichterung für den Benutzer. Im Zusammenhang mit der VGB-Richtlinie BTR Bautechnik bei Kühltürmen stellt die vorliegende Richtlinie einen Beitrag zum erweiterten Verständnis der Kühlturmtechnologie dar. Spezifische Betriebszustände und -anforderungen sowie technische Fakten werden im Einvernehmen von Herstellern und Betreibern in abgestimmter Form beschrieben, um einheitliche technische, wirtschaftliche, wettbewerbsneutrale und wettbewerbsfördernde Voraussetzungen für vergleichbare Angebote zu erreichen und um die Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten bei der Planung von Kühlturmanlagen zu erleichtern. Die vollständige oder auszugsweise Anwendung der Richtlinie muß zwischen Besteller und Lieferant vereinbart werden. Ein Zwang zur Anwendung besteht nicht. Eine Haftung, auch für die sachliche Richtigkeit der Darstellung, ist ausgeschlossen. Patentrechtliche und andere Schutzrechte sind vom Anwender eigenverantwortlich zu klären. Einschlägige Normen und Vorschriften sind in jedem Falle einzuhalten.
Die Überarbeitung der Richtlinie erfolgte auf Veranlassung des VGB-Fachausschusses Kühlturm, Auslegung und Betrieb mit Beteiligung des VGB-Fachausschusses Bautechnik bei Kühltürmen durch zwei Arbeitsgruppen, denen folgende Herren angehörten: Dipl.-Ing. G. Ide, Arzberg (Obmann) Dipl.-Ing. W. Alt, Ratingen Dr.-Ing. M. Bergmann, Essen Dipl.-Ing. B. Braams, Ludwigshafen Dipl.-Ing. H. Damjakob, Ratingen Dipl.-Ing. B. Fahrenholz, Berlin Dipl.-Ing. H. Haar, Lingen Dipl.-Ing. G. Hampel, Essen Dr.-Ing. A. Harms, Mülheim a.d. Ruhr Dr.-Ing. H. Honekamp, Bochum Dipl.-Ing. J. Lenz, Essen Dipl.-Ing. U. Sczesny, Voerde Dipl.-Ing. K. Volz, Ludwigshafen Dr.-Ing. V. Vrangos, Ratingen Dipl.-Ing. F.-W. Wünnemann, Bergkamen Dipl.-Ing. G. Wutte, Dormagen Ihnen sei an dieser Stelle für ihren Einsatz gedankt. Essen, im März 1997 VGB TECHNISCHE VEREINIGUNG DER GROSSKRAFTWERKSBETREIBER E.V. Der VGB-Arbeitskreis Bautechnik bei Kühltürmen hat die Aktualität der vorliegenden Richtlinie festgestellt und einen unveränderten Nachdruck der Ausgabe 1997 befürwortet. Lediglich das Literaturverzeichnis würde ergänzt. Essen, im April 2001
Inhalt Seite 1 Allgemeine Hinweise... 9 1.1 Geltungsbereich... 9 1.2 Gesetze, Vorschriften, Richtlinien und Empfehlungen... 9 2 Kühlbetriebsarten und Kühlverfahren... 10 2.1 Kühlbetriebsarten... 10 2.1.1 Durchlaufkühlung... 10 2.1.2 Ablaufkühlung... 11 2.1.3 Kreislaufkühlung... 12 2.1.4 Kombinierte Durchlauf-, Ablauf- und Kreislaufkühlung... 12 2.2 Kühlverfahren... 14 2.2.1 Naßkühlung... 14 2.2.2 Trockenkühlung... 14 2.2.3 Hybridkühlung... 16 2.3 Kühlturmbauarten... 17 2.3.1 Arten der Luftförderung... 17 2.3.1.1 Naturzugkühlturm... 17 2.3.1.2 Ventilatorkühlturm... 18 2.3.2 Arten der Luftführung... 19 2.3.2.1 Gegenstromprinzip... 19 2.3.2.2 Kreuzstromprinzip... 19 2.3.2.3 Kreuz-/Gegenstromprinzip... 21 2.3.3 Doppelblockkühltürme... 21 2.3.3.1 Entscheidungsgründe zu Doppelblockkühltürmen... 22 2.3.3.2 Gesichtspunkte für die Ausführung... 23 2.3.3.3 Betrieb und Instandhaltung... 23 3 Aufstellung von Kühltürmen... 24 3.1 Einfluß durch benachbarte Bauwerke und durch die Umgebung... 24 3.2 Einfluß auf benachbarte Bauwerke und auf die Umgebung... 26 4 Berechnungsverfahren und Kennwerte... 26 4.1 Berechnungsverfahren für das Betriebsverhalten von Naßkühltürmen... 26 4.2 Kühlturmkennwerte... 28 5
5 Kühlturmkomponenten... 30 5.1 Bautechnischer Teil... 30 5.1.1 Mantel (Kühlturmschale)... 30 5.1.2 Warmwasserzuführung und -verteilung... 31 5.1.3 Einbautragkonstruktion... 31 5.1.4 Becken... 32 5.1.5 Auslaufbauwerk... 32 5.2 Kühltechnischer Teil... 33 5.2.1 Tropfenabscheider... 33 5.2.2 Wasserverteilung... 34 5.2.3 Kühleinbauten... 35 5.2.4 Windleit- und Trennwände, Rolltore... 36 5.2.5 Einrichtungen für den Winterbetrieb... 36 5.3 Maschinentechnischer Teil... 38 5.3.1 Ventilatoren... 38 5.3.2 Getriebe... 40 5.3.3 Wellen und Motoren... 41 5.4 Schalltechnischer Teil... 42 6 Kühlwasserentnahme, Aufbereitung und Förderung... 44 6.1 Entnahme... 44 6.2 Mechanische Wasseraufbereitung... 45 6.2.1 Mechanische Vorreinigungsanlagen... 45 6.2.2 Sedimentationsanlagen... 46 6.2.3 Filtrationsanlagen... 46 6.2.3.1 Kiesfilter... 46 6.2.3.2 Automatische Rückspülfilter... 46 6.2.3.3 Haupt- und Nebenstromfilter... 47 6.3 Chemische Kühlwasseraufbereitung... 47 6.3.1 Entcarbonisierung durch Impfung mit Mineralsäure... 47 6.3.2 Entcarbonisierung mit Ionenaustauschern... 48 6.3.3 Entcarbonisierung mit Kalk... 48 6.3.3.1 Schnellentcarbonisierung... 49 6.3.3.2 Entcarbonisierung nach dem Flockungs-Fäll-Verfahren... 49 6.4 Konditionierung von Kühlwasser... 49 6.5 Kühlwasserpumpen... 50 6.5.1 Auslegung der Kühlwasserpumpen... 50 6.5.2 Zulaufverhältnisse... 51 6.5.3 Pumpenbauarten... 53 6.5.4 Regelung der Kühlwasserpumpen... 55 6.5.5 Absperrorgane... 55 6.5.6 Betrieb der Kühlwasserpumpen... 55 6
7 Schutzmaßnahmen... 56 7.1 Allgemeine Maßnahmen... 56 7.2 Schutzmaßnahmen für Betonbauten... 56 7.2.1 Allgemeine Anforderungen... 56 7.2.2 Betontechnologische Anforderungen... 57 7.2.3 Betonzusammensetzung, Nachbehandlung, Prüfung... 58 7.2.4 Oberflächenschutz... 59 7.3 Schutzbehandlung der Bauhölzer... 61 7.3.1 Ausführung... 61 7.3.2 Überwachung und Nachbesserung... 61 7.4 Schutzmaßnahmen für Bauteile aus Kunststoffen... 62 7.5 Oberflächenschutz der Stahlbauteile... 62 7.6 Weitere Schutzmaßnahmen... 63 7.6.1 Schutzmaßnahmen gegen vagabundierende Ströme... 63 7.6.2 Brandschutz... 64 7.6.3 Blitzschutz... 64 7.6.4 Flugwarnbefeuerung... 65 7.7 Schutzmaßnahmen für einen ungestörten Kühlturmbetrieb... 66 8 Kühltürme mit Reingaseinleitung... 67 8.1 Öffnung für den Reingaskanal in der Kühlturmschale... 68 8.2 Beschichtung und Korrosionsschutz... 68 8.3 Reingaskanal... 68 9 Anhang... 69 Auslegungsgrundlagen für das Kalte Ende Betriebswirtschaftliche Gesichtspunkte... 69 9.1 Allgemeines... 69 9.2 Stromerzeugungskosten und Kapitalisierung der Betriebskosten... 70 9.3 Beschreibung des Berechnungsverfahrens... 70 10 Literatur... 73 7