Jít na vyhledávání

Chladicí věž

Výklad

 

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 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 studený vzduch, který se stykem s vodními kapkami ohřívá a stoupá vnitřním prostorem věže až k její koruně. Nasycený vzduch nad věží je viditelný jako formující se oblaka.

Z chladicí věže vystupují oblaka páry, která ale jen nepatrně ovlivňují okolní přírodu (Zdroj: Signature Message / Shutterstock.com)

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

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

Větší počet chladicích věží charakterizuje větší výkon elektrárny (Zdroj: Hong xia / Shutterstock.com)

Větší počet chladicích věží charakterizuje 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.

Železobetonové skořepiny chladicích věží tvoří dominantu krajiny (Zdroj: DaCek / Shutterstock.com)

Železobetonové skořepiny chladicích věží tvoří dominantu krajiny

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 věže tvoří betonový rošt s několika vrstvami chladicích 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.

Ohřátá voda z kondenzátorů proudí mohutným potrubím do prostředku chladicí věže nad chladicí vestavbu. Tam se samospádem rozlévá soustavou radiálních betonových kanálů až k obvodovému plášti. Z 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 výplň – plastovou strukturu s množstvím vertikálních profilových kanálů, kterými stéká až na spodní okraj výplně. Odtud padá v podobě kapek do bazénu pod věží. Cesta vzduchu je přesně opačná. Vzduch proudí horizontálně vstupními otvory do prostoru mezi bazénem a chladicí výplní. Tam se otočí směrem vzhůru a proudí skrz kanálky plastové výplně, systém rozstřiku a eliminátory do prázdné části věže. Cestou se vzduch stykem s teplou vodou ohřeje, a protože je lehčí, stoupá věží vzhůru do atmosféry. Ochlazená voda, která odevzdala vzduchu část své tepelné energie je z bazénu pod věží čerpána zpět do kondenzátorů.

Systém rozvodných kanálů v chladicí věži rovnoměrně distribuuje vodu po celé ploše vestavby (Zdroj: laurent caputo / Shutterstock.com)

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

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: Yentafern / Shutterstock.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).

Vzhledem k velikosti ventilátorů se ventilátorové chladicí věže staví jako soustavy menších buněk (Zdroj: Tomas Konopasek / Shutterstock.com)

Vzhledem k velikosti ventilátorů se ventilátorové chladicí věže staví jako soustavy menších buněk

Chladicí věž Nového zdroje Ledvice

Nový zdroj využívá jedinou chladicí věž s přirozeným tahem s tahovým komínem ve tvaru rotačního hyperboloidu, vysokým 145 metrů. Stavba věže je vzhledem k složitým místním geologickým podmínkám založena na mohutných pilotách, nacházejících se pod základovou deskou věže.

Začátku výstavby pláště nové ledvické chladicí věže předcházelo zpevnění podloží pomocí pilotů pod základovou deskou (Zdroj: ČEZ, a.s.)

Začátku výstavby pláště nové ledvické chladicí věže předcházelo zpevnění podloží pomocí pilotů pod základovou deskou

Model chladicí věže se zaústěním spalin pro Nový blok v Ledvicích

Model chladicí věže se zaústěním spalin pro Nový blok v Ledvicích

Plášť věže je postaven na rovných betonových sloupech, tvořících vstupní otvory pro nasávání vzduchu. Chladicí vestavba uvnitř věže je umístěna asi ve výšce 8 metrů.

Zvláštností nové věže je zaústění odsířených spalin velkým otvorem na úrovni 43 metrů nad chladicí systém. Spaliny se ve věži smíchají s vodní párou a vzduchem a tato směs společně stoupá z věže ven. Pro nový blok tak odpadá stavba vysokého spalinového komína. Druhou zajímavostí věže je její rozdělení na 10 provozních sekcí, přičemž každá z nich se dá dálkově uzavřít pro případ revize nebo údržby. Pro provoz v zimních měsících za velkých mrazů má nová věž speciální systém zavodňování, chránící její zařízení před negativními účinky mrazu.

Dostavěná 145 metrů vysoká chladicí věž Nového zdroje se systémem zaústění spalin nad chladicí vestavbu (Zdroj: ČEZ, a.s.)

Dostavěná 145 metrů vysoká chladicí věž Nového zdroje se systémem zaústění spalin nad chladicí vestavbu

Vrátit se nahoru
detail