Kühlturm
Ein Kühlturm ist ein Bauwerk, in dem erwärmtes Kühlwasser von Kraftwerken und Industrieanlagen mit Umgebungsluft rückgekühlt wird. Man spricht auch von Abfallwärme oder Abwärme. Die vertikale Anordnung des Kühlturms erlaubt die Nutzung des Kamineffekts, der bewirkt, dass die in dem nach unten und oben offenen Kühlturm stehende Luft erwärmt wird, dadurch aufsteigt und frische Luft nachzieht. Daher ist eine mechanische Förderung des Luftstroms nicht unbedingt erforderlich, wird jedoch nicht selten, insbesondere bei kleinen Anlagen, zur Erhöhung der Effektivität eingesetzt. Der Kühlbedarf eines Großkraftwerks kann bei deutlich mehr als 2 GW liegen.
Man unterscheidet:
- Trockenkühltürme, in denen die Wärme über Wärmetauscher durch Konvektion an die Luft abgegeben wird,
- Naßkühltürme, in denen das zu kühlende Wasser in die Luft versprüht wird. Dadurch wird ihm Verdunstungswärme entzogen und die Luft befeuchtet. Gleichzeitig wird das Wasser durch den feinverteilten Kontakt mit der Luft durch Konvektion gekühlt und die Luft erwärmt. Die Befeuchtung und die Erwärmung der Luft führen zu einer Abnahme der Dichte und damit einer Zunahme des Auftriebs der Luft. Oberhalb des Kühlturmes wird das Gemisch als Dampfschwaden sichtbar. Diese Bauart wird in erster Linie im Dampfkraftwerk eingesetzt, und
- Hybridkühltürme, sie vereinigen die technisch-physikalischen Vorteile von Trockenkühlturm (Schwadenfreiheit) und Naßkühlturm (hohe Kühlleistung, besserer Wirkungsgrad).
Naßkühltürme haben wegen der Nutzung der Verdunstung eine sehr hohe Leistungsdichte, dafür aber auch einen Wasserverlust, der dem Kreislauf wieder zugeführt werden muss. Sie sind daran zu erkennen, dass sie, vor allem bei kühlerem Wetter, weithin sichtbare "Nebelschwaden" erzeugen.
Die Gründe für den Betrieb eines Kühlturmes liegen zum einen in der Forderung, ein möglichst kaltes Ende des Dampfkreislaufes im Dampfkraftwerk bereit zu stellen und andererseits von einem nahen Fließgewässer unabhängig zu sein.
Wenn das erwärmte Kühlwasser unbehandelt in die Umgebung abgegeben wird, handelt es sich um eine Durchlaufkühlung, die nur noch an Küstengewässern zulässig ist, wo die Erwärmung des Wassers keine Rolle spielt.
Im Binnenland haben sich dagegen zwei Verfahren bewährt, mit denen ein Nasskühlturm betrieben wird:
- Rücklaufkühlung
- Umlaufkühlung
Das erste Verfahren entnimmt einem Fließgewässer das notwendige Kühlwasser, kühlt es nach einmaligem Gebrauch im Kühlturm wieder auf die Ursprungstemperatur ab und gibt das Wasser anschließend wieder zurück in das Fließgewässer.
Die Umlaufkühlung verwendet dagegen stets das gleiche Wasser; es werden ausschließlich die Verluste aus Verdampfung und Abflut ergänzt. Dieses Verfahren hat sich bei einem geringen Angebot an Kühlwasser sehr bewährt, jedoch muss durch Zugabe von chemischen Stabilisatoren die Eindickung durch die immer im Wasser vorhandenen Salze verhindert werden. Weiterhin beseitigt die so genannte Abflut diese unerwünschten Salze aus dem Kühlkreislauf.
Bei allen drei Verfahren muss das Wasser in Filteranlagen vorgereinigt werden, damit die immer vorhandenen Grobverschmutzungen nicht den nachgeschalteten Turbinenkondensator verstopfen und damit unwirksam machen.
Siehe auch: Kühlteich