Jít na vyhledávání

Chladicí věž

Výklad

 

Z chladicí věže vystupují oblaka čisté páry, která ale jen nepatrně ovlivňují okolní přírodu (Zdroj: © Chalabala / stock.adobe.com)

Z chladicí věže vystupují oblaka čisté páry, která ale jen nepatrně ovlivňují okolní přírodu

Chladicí věže slouží k odvodu nízkopotenciálního tepla z tepelného cyklu do atmosféry. Společně s výkonnými cirkulačními čerpadly, výměníky kondenzátorů a spojovacím potrubím tvoří chladicí okruh. Nejpoužívanější chladicí věže s přirozeným tahem tvoří vzhledem ke svým rozměrům dominantu energetické výrobny. Oteplená voda z kondenzátorů turbín je v nich rozstřikována systémem trysek na malé kapičky, které stékají a padají do bazénu pod věží. Protiproudně k nim je komínovým efektem nasáván okolitý vzduch, který se stykem s teplejšími vodními kapkami ohřívá, sytí odpařenou vodou a stoupá vnitřním prostorem věže až k její koruně. Párou nasycený vzduch nad věží je viditelný jako formující se oblaka.

Chladicí účinek věží je velice důležitý z hlediska efektivity výroby elektrické energie v elektrárně. Čím nižší je teplota chladicí vody za chladicí věží (vstupující do kondenzátorů), tím více energie se vyrobí. Voda ve věži se ochlazuje nejen prostou konvekcí, ale především odpařováním, kdy se skupenské teplo vypařování odebere kapičkám vody a odevzdává se vzduchu. Odpařené a tím ztracené množství vody se musí kontinuálně doplňovat vodou z externího zdroje, řeky.

Větší průměr, výška a počet chladicích věží charakterizují větší výkon elektrárny (Zdroj: © vencav / stock.adobe.com)

Větší průměr, výška a počet chladicích věží charakterizují větší výkon elektrárny

Rozdělení chladicích věží

Prvním kritériem rozdělení chladicích věží je způsob vytvoření tahu chladicího vzduchu. Podle toho jsou věže děleny na věže s přirozeným tahem a na věže s nuceným tahem. Chladicí systém věže může být dále otevřený, kdy dochází k přímému kontaktu ochlazované vody a vzduchu, nebo uzavřený, kdy jsou média od sebe izolována a přenos tepla probíhá jen přes teplosměnnou plochu. Specifickým typem chladicí věže je věž s uzavřeným chladicím systémem, který se z důvodu zvýšení odvodu tepla skrápí malým množstvím vody. Tato voda se odpařuje z teplosměnných ploch a teplo na odpaření odebírá systému.

Chladicí věž s přirozeným tahem

Tyto věže jsou poměrně vysoké stavby a tvoří dominantu v krajině. Jsou vidět již z daleka a dá se říct, že představují jakýsi symbol elektrárny. Jejich výška, dosahující až 150 metrů, je dána principem práce chladicí věže a tím je vytvoření dostatečného přirozeného tahu vzduchu pomocí komínového efektu. Jediné, co je na věži vidět zvenčí, je materiál a tvar jejího pláště. Opláštění menších věží může být zhotoveno z materiálů, jako je sklolaminát, plast nebo plech; vyšší a větší věže mají plášť zhotoven ze železobetonu.

Chladicí věže jaderné elektrárny, jejichž tenký vnitřní plášť je upevněn na ocelové montované konstrukci (Zdroj: © Mulderphoto / stock.adobe.com)

Chladicí věže jaderné elektrárny, jejichž tenký vnitřní plášť je upevněn na ocelové montované konstrukci

Tvarem připomíná chladicí věž nejčastěji rotační hyperboloid. Unikátní na tak vysokou stavbu je tloušťka stěn chladicí věže. U paty věže dosahuje několik desítek centimetrů, u koruny je to jen 15 až 20 cm. Celý plášť je po obvodu postaven na systému podpěrných sloupů, tvořících vstupní otvory pro nasávání okolního vzduchu do věže.

Šikmé podpěrné sloupy drží železobetonový plášť věže, menší kolmé sloupy nesou chladicí vestavbu (Zdroj: ČEZ, a. s.)

Šikmé podpěrné sloupy drží železobetonový plášť věže, menší kolmé sloupy nesou chladicí vestavbu

Technologické zařízení uvnitř věže tvoří betonový rošt s několika vrstvami výplní, systém rozdělení a rozstřiku vody a eliminátory zabraňující úletu malých kapiček vody. Celá tato kompozice je umístěna uvnitř věže nad hranou vstupních otvorů vzduchu ve výšce asi 10 až 20 metrů. Prostor nad eliminátory až ke koruně věže je úplně prázdný – slouží jen jako komín.

Tento systém rozvedení oteplené vody po celé ploše chladicí výplně je z nového koncového jímače tepla v Dukovanech, ale stejný princip trubek s tryskami lze nalézt v každé věži (Zdroj: ČEZ, a. s.)

Tento systém rozvedení oteplené vody po celé ploše chladicí výplně je z nového koncového jímače tepla v Dukovanech, ale stejný princip trubek s tryskami lze nalézt v každé věži

Systém rozvodných kanálů v chladicí věži rovnoměrně distribuuje vodu po celé ploše vestavby (Zdroj: © caputolaurent / stock.adobe.com)

Systém rozvodných kanálů v chladicí věži rovnoměrně distribuuje vodu po celé ploše vestavby

Ohřátá voda z kondenzátorů proudí mohutným potrubím do středu chladicí věže nad chladicí vestavbu. Tam vyvěrá a samospádem se rozlévá soustavou radiálních (paprsčitě uspořádaných) betonových kanálů až k obvodovému plášti. Z radiálních kanálů vychází do stran systém zavodňovacích trubek, na kterých jsou v pravidelných vzdálenostech instalovány trysky umožňující rovnoměrné rozdělení vody po celé ploše chladicí výplně. Rozstřikovaná voda padá na chladicí lamely, plastovou strukturu s množstvím vertikálních profilových kanálů, kterými stéká až na jejich spodní okraj. Cílem je vytvořit maximální ochlazovaný povrch vody. Z okraje lamel padá v podobě kapek do bazénu pod věží. Cesta vzduchu je přesně opačná. Vzduch proudí horizontálně vstupními otvory do prostoru mezi bazénem a chladicími lamelami. Tam se otočí směrem vzhůru a proudí skrz kanálky plastové výplně, systém rozstřiku a skrz eliminátory do prázdné části věže. Cestou vzduch odebere ochlazované vodě teplo, a protože je lehčí, stoupá věží vzhůru do atmosféry. Ochlazená voda, která odevzdala vzduchu a páře část své tepelné energie, je z bazénu pod věží čerpána zpět do kondenzátorů.

Ventilátorová chladicí věž

Druhým nejčastějším typem chladicích věží jsou věže s nuceným tahem, který zabezpečuje ventilátor. Chladicí výplň i celý systém je totožný s předchozím typem věže, jen namísto vysokého komína je použitý podstatně nižší difuzor s instalovaným elektrickým ventilátorem. Výběr typu věže závisí na konkrétních podmínkách elektrárny. Výhodou ventilátorové věže je menší spotřeba materiálu na stavbu, kompaktnost a dobrá regulovatelnost, nevýhodou je samozřejmě stálá spotřeba elektrické energie motorem ventilátoru. Z důvodu omezené velikosti ventilátorů jsou ventilátorové chladicí věže větších energetických celků většinou tvořeny blokem menších samostatných buněk.

Proudění vzduchu ve ventilátorových věžích zabezpečují výkonné ventilátory, instalované v horním difuzoru (Zdroj: © AZP Worldwide / stock.adobe.com)

Proudění vzduchu ve ventilátorových věžích zabezpečují výkonné ventilátory, instalované v horním difuzoru

Regulace chladicího účinku věže je možná změnou průtoku chladicí vody, u ventilátorových věží je ještě možná regulace tahu vzduchu změnou otáček ventilátoru (pomocí frekvenčního měniče).

Šestice ventilátorových věží slouží v EDU k posílení bezpečnosti při dochlazování bloku za extrémních podmínek (Zdroj: ČEZ, a. s.)

Šestice ventilátorových věží slouží v EDU k posílení bezpečnosti při dochlazování bloku za extrémních podmínek

Dominanty areálu temelínské elektrárny

Každý blok Jaderné elektrárny Temelín využívá k ochlazení terciární vody dvě chladicí věže typu Itterson s přirozeným tahem. Každá z nich je 155 metrů vysoká, její železobetonový plášť tvaru rotačního hyperboloidu je postaven na více než stovce šikmých sloupů, které tvoří spodní vstupní okno pro nasávání vzduchu. Oteplená voda je asi ve výšce 20 metrů rozstřikovaná pomocí desetitisíc plastových trysek po celé ploše věže a cestou přes chladicí lamely z PVC bloků do obrovského, tři metry hlubokého sběrného bazénu pod věží se ochlazuje asi o 15 °C. Hlavním důvodem ochlazení je skupenské teplo odpařování. Z bazénu je ochlazená voda dopravována výkonnými čerpadly zpět do kondenzátorů turbín.

Studenti slyší u chladicích věží temelínské elektrárny jen šumění padající vody

Studenti slyší u chladicích věží temelínské elektrárny jen šumění padající vody

Okolní vzduch je komínovým efektem nasáván do věže otvory ve spodní části pláště (Zdroj: ČEZ, a. s.)

Okolní vzduch je komínovým efektem nasáván do věže otvory ve spodní části pláště

Studený, nasávaný vzduch se od padající vody ohřívá a vlhký a teplý vystupuje vnitřkem věže až k její koruně. Při výstupu do volného prostoru pára částečně kondenzuje a vytváří viditelná oblaka. Z jedné věže se každou sekundu dostane do ovzduší asi 300 litrů vody. Odpařená voda je kontinuálně doplňována z nádrže vodního díla Hněvkovice, které zadržuje přes 20 milionů m3 vody.

Cirkulační voda z chladicích věží primárně slouží k chlazení kondenzátorů turbín, ale zahrnuje i tzv. technickou vodu nedůležitou, která je určena k chlazení dalších spotřebičů v hlavním výrobním bloku a v pomocných provozech. Jde o spotřebiče, které nejsou důležité z hlediska jaderné bezpečnosti. Bezpečnostně významná zařízení jsou chlazena systémem tzv. technické vody důležité, napojené na zajištěné elektrické napájení. Technická voda důležitá je ochlazována ve venkovních bazénech s rozstřikem chlazené vody. Celý systém technické vody důležité je pro svůj bezpečnostní význam ještě dvakrát zálohován (300 %).

Vrátit se nahoru
detail