Clauscentrale te Maasbrachting.J.G.KleberIngenieurs- en ArchitectenbureauVan Hasselt en De Koning, NijmegenA. Algemene beschrijving van de centraleInleidingDe elektriciteitscentrale van de N.V. Provinciale Limburgse Elektriciteits-Maatschappij teMaasbracht is momenteel een van de grotere bouwprojecten in ons land. Er is een complex inaanbouw waar in 1977 en 1978 twee turbo-generatoreenheden, elk met een capaciteit van600 MW, in gebruik genomen zullen worden. De ketels zullen gestookt worden met aardgas,in bijzondere gevallen met zware olie.Tot dit complex behoren de gebruikelijke bouwkundige en civieltechnische componentenzoals ketelhuizen, machinehal, diverse gebouwen voor stoomwacht, eigen bedrijf, waterbehan-deling, sociale behoeften enz., verder het pompgebouw, koelwaterkanalen en -circuit, havenmet outillage en, als een novum voor een dergelijke grote centrale in Nederland, twee koel-torens.Deze koeltorens zijn markante bouwwerken met een hoogte van 120 m, diameter aan de voetvan 93 m, waarvoor per stuk 10 000 m3beton verwerkt wordt. In Europa, de Verenigde Statenen Zuid-Afrika worden reeds langer* regelmatig koeltorens voor centrales gebouwd, echtereerst de laatste jaren ook in de hier toegepaste afmetingen, of nog groter. In het natte Neder-land met zijn vele wateren waren ze voor grote centrale-complexen nog niet eerder nodig.Om een indruk te geven van de plaats en functie van de koeltorens in het bedrijf van de cen-trale wordt in dit artikel de opzet van de centrale toegelicht, waarna de werking, het ontwerpen de uitvoering in afzonderlijke artikelen worden uiteengezet.Bovendien komen hier enkele aspecten van andere betonconstructies ter sprake.SitueringOngeveer 10 jaren geleden werd de huidige plaats van de centrale te Maasbracht vastgelegd,centraal in het verzorgingsgebied van de N.V. PLEM, centraal ook ten opzichte van het hoog-spanningsnet met zijn buitenlandse verbindingen (met het 380 kV station van de N.V. SEP).Bovendien is deze plaats gelegen aan een scheepvaartroute over de Maas en op een puntvan de Maas waar de koelwatervoorziening optimaal kan zijn, gegeven de beperkte mogelijk-heden in Limburg.Lay-out terrein (fig. 1)Op het beschikbare terrein van ongeveer 150 ha kon in eerste instantie een bouwterrein van25 ha op het zuidelijk deel worden aangelegd; het noordelijk deel van het terrein is als winter-bed van de Maas gehandhaafd gebleven; rekening moest worden gehouden met de reedsaangelegde 380 kV hoogspanningsleidingen naar Eindhoven en Dodewaard.Op het gereedgemaakte bouwterrein is aan de westzijde begonnen met de twee voornoemdeidentieke produktie-eenheden, waarbij voldoende uitbreidingsmogelijkheden naar de oostzijdezijn gehandhaafd.In deze situatie konden open koelwateraan- en afvoerkanalen ter weerszijden van het terreinworden aangelegd tot zo dicht mogelijk bij de centrale. Uit deze kanalen wordt het zand voorde ophoging van het bouwterrein (750 000 m3) verkregen.In het afvoerkanaal is de ijsvrije haven geprojecteerd met een lossteiger voor de aanvoer vanonderdelen en een olielossteiger. Het olietankpark ligt noordwestelijk op het terrein.Lay-out gebouwen (fig. 2)Het complex is zodanig opgezet dat elke eenheid van 600 MW compleet 'self supporting' is.Zo kent de centrale een dubbel uitgevoerd filterhuis (= pompgebouw), twee identiekemachinehallen, ketelhuizen, schoorstenen, bedieningsgebouwen, koeltorens en afzonderlijkekoelwatercircuits.Het terrein is mede met het oog op toekomstige uitbreidingen globaal verdeeld in drie oost-west lopende stroken; ??n voor de hoofdgebouwen aan de zuidzijde, ??n voor de koeltorensaan de noordzijde en ??n voor de bijgebouwen en het leidingentrac? daar tussenin. Een uit-gangspunt is daarbij geweest dat de compacte situering leidde tot korte leidingverbindingentussen alle onderdelen.Westelijk van de hoofdgebouwen is het bedrijfsgebouw geprojecteerd, waar kantoorruimten,kantine-, was- en kleedruimten worden ondergebracht.Cement XXVII (1975) nr. 11 4614KoelwatercircuitCooling water circulation5koelwaterpersleidingCooling water delivery pipe3Ketelhuis en schoorsteenBoiler house and chimney Ketelhuis en schoorsteen (fig. 3)De ketels worden in een ketelstatief opgehangen. Dit statief wordt tevens benut voor hetopvangen van de windbelasting, uitgeoefend op de stalen gevelbeplating met achterliggendestaalconstructies, alsmede voor het dragen van het dak.De afgewerkte rookgassen verlaten de centrale dopr 150 m hoge schoorstenen. Betonnenschachten, gegleden in twee maanden, dragen de door een geventileerde spouw hiervan ge-scheiden gemetselde voering. De uitwendige diameter van de schoorstenen bedraagt 15 maan de voet en 7,5 m aan de top. In fundering en schacht zijn respectievelijk 500 en 1300 m3beton verwerkt.Koelwatercircuit (fig. 4)Bij normaal Maaswaterbedrijf wordt het koelwater in het filterhuis door twee pompen per een-heid met een hoeveelheid van elk 12,5 m3/s opgepompt en naar de condensors in de machine-hal geperst. In de condensors wordt het 7 ? 8 ?C opgewarmd, waarna het via de uitstroom-werken aan de zuidzijde van de hoofdgebouwen wordt geloosd en teruggevoerd naar deMaas. Wanneer moet worden overgeschakeld op koeltorenbedrijf, wordt een zeer nauwkeurigwerkende conische schuif bij deze uitstroomwerken dichtgetrokken. Het water wordt dan doordezelfde pompen in het filterhuis met 8,5 m3/s en 16 m opvoerhoogte via de condensors naarde koeltorens geperst en stroomt na de koeling door lucht weer vrij terug naar het filterhuisen blijft zo circuleren. Om bij Maaswaterbedrijf in de winter het koelwater voor de condensorsop een economische bedrijfstemperatuur te brengen is het mogelijk om ca. 50% van het koel-water rechtstreeks normaal te lozen en 50% te recirculeren. Dit laatste water volgt eerst deleiding naar de koeltorens, maar buigt eerder af om via een tweede schuif en een uitstroom-werk weer in het filterhuis te worden teruggevoerd.FilterhuisHet filterhuis, een betonnen doosconstructie van 30 X 42 X 16 m (9000 m3beton), wordt ophet maaiveld gebouwd. Ten behoeve van een vlotte voortgang van het werk in de winter1974-1975 werd over deze constructie een draagluchthal van 85 m lengte opgezet.Na voltooiing van het betonwerk wordt het gebouw volgens de pneumatische afzinkmethodeop het juiste niveau gebracht, geheel onder maaiveld, waarna de afbouw zal plaatsvinden.Koelwaterpersleidingen (fig. 5)Het transport van het koelwater over het centrale-terrein vindt ondergronds plaats in beton-nen leidingen met doorgelaste plaatstalen kern (fabrikaat Bonna). Dit buistype is uit een ver-gelijkend onderzoek waarbij onder meer stalen buizen, ter plaatse gestorte en geprefabriceer-de betonnen kanalen betrokken waren, als meest geschikt en voordelig naar voren gekomen.De buizen ondergaan een werkdruk van 2,5 ato en zijn beproefd op 4 ato.Voor Maaswaterbedrijf worden buizen 0 3200 X 26 lang 3000 toegepast; de leiding voorkoeltoren- en recirculatieaanvoer bestaat uit buizen 0 2800 X 22,5.Grote aandacht is besteed aan het stutten van de buizen na fabricage bij transport en opslag,ten einde de cirkelvorm tot op het moment van lassen van de buizen onderling, zo goed moge-lijk te handhaven.Koeltorenterrein (fig. 6)Om de opvoerhoogte van de koelwaterpompen te beperken, zijn de koeltorens niet op eenopgehoogd terrein, maar op het bestaande maaiveld geplaatst. Het aparte koelwaterterrein isCement XXVII (1975) nr. 11 4626KoeltorenterreinCooling tower ground7Koeltoren A in aanbouwCooling tower A under construction8De voltooide koeltorenCompleted cooling towerdoor het te omdijken beschermd tegen hoogwater. De dijken dienen tevens om geluidshinder,veroorzaakt door het vallende water, zoveel mogelijk te beperken.De beide koeltorens voor de eenheden A en zijn op een afstand van anderhalf maal dediameter aan de voet van elkaar geplaatst. Bij deze afstand wordt de onderlinge be?nvloedingdoor windwervels aanvaardbaar geacht, naar uit elders gehouden windtunnelproeven geble-ken is.In het koeltorenterrein zijn ook. de open betonnen koelwater-retourleidingen naar het filter-huis gesitueerd. Voorts voert een sloot het spuiwater uit de koeltorenbekkens af naar het openkoelwaterafvoerkanaal. Spuien geschiedt regelmatig om de indikking van het koelwater, ver-oorzaakt door verdamping, onder controle te houden.Suppletie van vers water aan het koeltorenbedrijf vindt plaats in het filterhuis. Het suppletie-water moet, om afzetting van zouten in condensor en koeltoren te vermijden, met chemicali?nworden behandeld. Alle betrokken betonwerken worden bestand gemaakt tegen de inwerkingvan deze chemicali?n.Foto 7 geeft vanaf het ketelstatief gezien een indruk van koeltoren A in aanbouw met op devoorgrond een stukje schoorsteen. Op de achtergrond het koelwaterafvoerkanaal. Duidelijk isde klimkist op de koeltoren te zien.Foto 8 toont dezelfde koeltoren, maar nu voltooid.De hoofdgebouwen (fig. 9-10)Centraal liggen de hoofdgebouwen die de machinehal omvatten voor eenheid A en B, langca. 155 m, breed 40 m en hoog 35 m, alsmede de beide ketelhuizen, lang en breed 45 X 45 men hoog 70 m. Verder zijn aangebouwd de trafocellen en bedieningsgebouwen (incl. stoom-wacht) en het demineralisatiegebouw, bestemd voor beide eenheden.Alle gebouwen en installaties zijn gefundeerd op staal. Dit was mogelijk door de aanwezig-heid van het zeer dichte en diepe zand-grindpakket naast het Maasbed, dat op enkele metersonder maaiveld wordt aangetroffen. Onder de kleinere gebouwen is tussen de vaste grond-slag en de aanlegdiepte een grondverbetering toegepast.Cement XXVII (1975) nr. 11 46312Zoolplaat machinefundamentGroundplate machine fundationDe hoofdgebouwen bestaan tot de bovenkant van de beganegrond-vloer uit beton. Daarbovendraagt een staalconstructie de vloeren, daken en wanden. De wanden zijn tot 6 ? 12 m bovenpeil opgetrokken uit metselwerk in betonsteen, daarboven uit stalen gevelbeplating. De dakenzijn gemaakt van geprofileerde staalplaten.Foto 11 toont de gebouwen, gezien vanaf de zuidzijde, in februari 1975. De architectuur vande gevels, verzorgd door het B?ro voor Architektuur en Stedebouw E.Hoen, R.Ubachs enJ.Roomans uit Maastricht, begint bij het ketelhuis juist gestalte te krijgen.De zoolplaat van het machinefundament (foto 12)De basis van het fundament voor de turbinegenerator wordt gevormd door een op staalgefundeerde plaat van gewapend beton, lang 40 m, breed ca. 15 m en 5 m dik, gestort in5 werkdagen. Hierin zijn 2300 m3beton en 120 ton staal verwerkt. Om het storten gedurendede nacht te kunnen onderbreken, is gewerkt met een vertrager, Pozzolith 100-XR, in een dose-ring vari?rend van 500 tot 1000 cc per m3. De dosering, nodig voor deze vertraging, bleeksterk afhankelijk van de buitentemperatuur. Gebleken is dat de uitvoerige beproeving vooraf,verricht voor het bepalen van de dosering, beslist noodzakelijk was. Naast een vertragendewerking heeft de Pozzolith 100-XR ook een plastificerende werking, die een goede opvullingvan het beton tussen het dichte wapeningsnet bevordert.Om krimpspanningen veroorzaakt door sterke afkoeling ten gevolge van temperatuurverschiltussen betonmassief en buitenlucht te beperken, is de gehele kist aan de binnenzijde ge?so-leerd met 50 mm dikke tempexplaten.Ontkisten vond pas plaats, nadat het temperatuurverschil tussen beton en buitenlucht ge-daald was tot beneden de 10 ?C. Om een goed inzicht te krijgen omtrent het temperatuur-verloop in het beton zijn in de zoolplaat een aantal p.v.c.-buizen opgenomen, waarbinnen detemperatuur op diverse plaatsen en diepten gemeten kon worden.De tafel van het machinefundament (foto's 13-15)Het ontwerp voor het machinefundament is verzorgd door de leverancier van de turbine-generator, Kraftwerk Union. In de tafel is 1300 m3beton en 130 ton wapeningsstaal verwerkt.Ook bij het storten van deze tafel werd, evenals bij al het overige betonwerk, Pozzolith toe-gepast. Hier en elders werd echter Pozzolith 200-N gebruikt, dat alleen een plastificerendewerking heeft. De dosering bedroeg ca. 250 cc per m3. De ervaringen voor wat betreft beper-king van het cementgehalte en de krimp, alsmede verbetering van de aanhechting aan dewapening en de druksterkte zijn gunstig geweest.Samenwerking (foto 16)De totstandkoming van elke grote centrale, en de Clauscentrale vormt daarop geen uitzonde-ring, is een omvangrijk en gecompliceerd bouwgebeuren. Naast de 11 500 ton constructiestaaiCement XXVII (1975) nr. 11 46413-14-15Tafel van machinefundamentConstruction of the machine foundationmoet 75 000 m3beton en 8000 ton betonstaal ?n alle mogelijke betonoonstructies worden ver-werkt. Een eigen betoncentrale met laboratorium behoort dan ook tot de uitrusting.Om tot een goed resultaat te komen is een hechte samenwerking van de diverse partners inde bouw noodzakelijk. Zo kwam de bouw van de koeltoren in de volgende organisatievormtot stand:De PLEM verzorgde als opdrachtgever de uitgangspunten voor het ontwerp.Balcke D?rr nam de opdracht turn-key aan en verzorgde als specialist op het gebied vankoeling de vormgeving van de schacht en de levering van het koelpakket.Heitkamp, gespecialiseerd in de bouw van koeltorens, maakte ontwerp en berekening van hetbetonwerk voor de fundering van de kolommen en de schacht en leverde het speciale mate-rieel nodig voor de bouw.Boele en Van Eesteren, hoofdaannemer van de PLEM bij de gebouwen, trad bij de bouw vande koeltoren op als onderaannemer van Balcke D?rr met Heitkamp als begeleider.Haskoning, bouwkundig en civieltechnisch adviseur van de PLEM voor de centrale, begeleid-de het funderingsohtwerp (met Grondmechanica Delft) en de bouw met de kwaliteitscontrolevan de koeltoren.Foto 16 [Cement/Bob de Ruiter)Cement XXVII (1975) nr. 11 465ir.J.A.M.HermansHoofd Nieuwbouw, PLEM MaastrichtB. Functie en werking van de koeltorensSchematische voorstelling van de werkingvan de ClauscentraleWay of generation of electricity in this poweistationZonder twijfel zijn de koeltorens bij de centrale te Maasbracht de meest in het oog lopendebouwwerken van het geheel. Zij vormden ook in de ontwerpfase van de centrale de moeilijk-ste opgave. Hiervoor zijn twee redenen aan te voeren:? koeltorens zijn tot dusver nog een onbekend element bij elektrische centrales in Nederland,? de hier meest geschikt geachte kringloop van het koelwater kan met geen enkel ander projectin Europa worden vergeleken.Daarom moesten uitvoerige studies worden verricht om tot het optimale ontwerp te komen.In dit artikel wordt nader ingegaan op de bouw en het functioneren van de koeltorens:? de wijze waarop zij in het totale proces van de centrale hun plaats hebben;? de werking binnen de koeltorens en de wijze waarop de capaciteit bepaald is;? de bijzondere aspecten die bij de bestelling van de onderdelen en bij de bouw een rol hebbengespeeld.Voor een goed begrip is het noodzakelijk om in het kort de wijze te beschrijven waarop inMaasbracht de elektriciteit zal worden opgewekt.De opwekking van het elektrisch vermogen heeft plaats in de generator, die daartoe gevoedmoet worden door een turbine. Deze turbine wordt aangedreven met stoom uit de stoomketel,waarvoor brandstof, lucht en zeer zuiver water nodig is, alsmede rookgassen die naderhandvia de schoorstenen worden afgevoerd. De geleverde stoom bezit een druk van ca. 250 atmo-sfeer en een temperatuur van 540 ?C.Cement XXV?l (1975) nr. 11 466Nadat de stoom haar arbeidsvermogen heeft afgegeven en de druk is afgenomen tot ca.0,005 ato, komt deze in de condensor terecht, een groot vat waar de zeer ijle stoom tot waterwordt gecondenseerd en vervolgens naar de stoomketel teruggevoerd. Hiermee is de kring-loop van het water-stoomcircuit dus gesloten; het water wordt weer opnieuw gebruikt.Het condenseren van afgewerkte stoom vraagt om koelwater, dat uit de Maas wordt opge-pompt. Nadat dit water de warmte van de afgewerkte stoom heeft overgenomen, wordt hetweer naar de rivier teruggevoerd. Er bestaat geen direct contact tussen koelwater en afge-werkte stoom, daar het water gevoerd wordt door een leidingenstelsel binnen de condensoren de stoom hier omheen geleid wordt. Tijdens dit proces zal de stoom in condenswater over-gaan.Om een idee te geven van de hoeveelheden waarom het in Maasbracht gaat, wordt opgemerktdat per turbine van 600 MW ca. 25 m3/s aan koelwater nodig ?s, dat ca. 7,5 ?C wordt op-gewarmd.De condensor is ontworpen voor een koelwaterinlaat van 15 ?C, zodat de koelwatertempera-tuur ter plaatse van de uitlaat ca. 22,5 ?C bedraagt.Voor de twee ontworpen eenheden in Maasbracht is dus 50 m3/s aan water nodig. Tot dusverwijkt de situatie bij deze centrale in opbouw niet af van de meeste andere in Nederland, daarhet gebruikelijk is om het koelwater aan een rivier te onttrekken. Maar de Maas is nu ookweer niet zo'n grote rivier, zodat afvoeren van 50 m3/s en lager regelmatig voorkomen. Wan-neer er minder dan 50 m3/s door de Maas stroomt, dan is het duidelijk dat de centrale zonderverdere voorzieningen een tekort aan koelwater zou hebben. Wanneer het debiet precies50 m3/s bedraagt, zou de gehele rivier door de centrale geleid worden en 7,5 ?C in tempera-tuur stijgen. Met het oog op het milieu is een dergelijk grote opwarming niet toelaatbaar.Door de Rijkswaterstaat zijn regels opgesteld voor het gebruik van koelwater, waarvan wel debelangrijkste is dat de gehele rivier niet meer dan 3 ?C mag worden opgewarmd. Dat is alleenmogelijk wanneer het teruggevoerde, als koelwater gebruikte water uit de Maas zich voldoen-de met het andere water vermengt. Het beperken van de temperatuurstijging tot 3 ?C kanalleen worden bereikt, wanneer het debiet 125 m3/s bedraagt, althans als de centrale in volbedrijf is. Is dat niet het geval, dan moet het water in de koeltorens op een lagere tempera-tuur worden gebracht. Het watercircuit wordt dan door de koeltorens geleid. De temperaturenliggen in dat geval enigszins anders: water dat de koeltorens verlaat bezit een temperatuurvan 28 ?C; water dat de condensor verlaat 39 ?C.Het gebruik van koeltorens zou betekenen dat geen water uit de Maas ingelaten behoeft teworden. Maar wanneer men een koeltoren in bedrijf gezien heeft, zal men ook de waterdamp-pluim gezien hebben die boven zo'n koeltoren hangt. Dit waterverlies wordt gecompenseerddoor aanvulling uit de Maas.Daarnaast is er nog een andere omstandigheid, namelijk het feit dat door verdamping in dekoeltoren de concentratie aan zouten in het water geleidelijk oploopt. Om deze stijging bene-den een aanvaardbaar niveau te houden, wordt regelmatig koelwater gespuid en door Maas-water vervangen. Maar de hoeveelheid koelwater uit de Maas om deze redenen bedraagt nietmeer dan 0,5 m3/s. Het zal duidelijk zijn dat de koeltorens alleen in gebruik genomen wordenwanneer onvoldoende water door de Maas stroomt, te meer daar bij afvoer van het koelwaternaar de Maas het rendement van de machines hoger ligt en dientengevolge het geleverdevermogen wat groter.Een van de belangrijkste gegevens voor het ontwerp van een koeltoren is de hoeveelheidafvalwarmte die moet worden afgevoerd. Uitgaande van het proces is dat precies te bepalen.Ongeveer de helft van de in de ketel toegevoegde warmte is in wezen afvalwarmte die via dekoeltoren wordt afgevoerd.In de koeltoren geeft het koelwater zijn warmte af door convectie aan de lucht en door ver-damping van een klein deel van het water. Een en ander wordt daarbij be?nvloed door deheersende relatieve vochtigheid van de lucht en de luchttemperatuur. Als deze meteorologi-sche gegevens bekend zijn, alsmede de gewenste temperatuur van het water bij het verlatenvan de koeltoren en ook de hoeveelheid koelwater, dan zijn de afmetingen van de toren infeite bepaald. Voor de ontwerper die deze gegevens nodig heeft voor het bouwkundigeontwerp, zijn vooral van belang:? hoogte van de luchtinlaat (7 m);? hoogte van de schacht (119 m);? diameter van de voet (98 m);? engste diameter (60 m).De tussen haakjes geplaatste afmetingen werden bepaald door de firma Balcke, terwijl defirma Heitkamp (Duitse Bondsrepubliek) op grond hiervan de constructie berekende.Als men het interieur van zo'n koeltoren nader beschouwt, dan valt het geheel in drie gedeel-ten te onderscheiden:? schacht;? koelpakket;? opvangbak voor het gekoelde water.Het binnenkomende water wordt via de centrale stijgschacht omhoog gevoerd en op eenbepaald niveau horizontaal via zijkanalen en buizen gelijkmatig over de torendoorsnede ge-spreid. Van daar af valt het water omlaag door het koelpakket; de opstijgende lucht wordthierdoor enigszins opgewarmd en een deel van het koelwater verdampt.Cement XXVII (1975) nr. 11 467De schacht, het meest opmerkelijke deelvan de koeltorenThe shaft, the most remarkable part of thecooling towerfoto: Cement/Bob de RuiterKoelinstallatieWater cooling installationCement XXVII (1975) nr. 11 468Het meest in het oog lopende deel van de constructie, de schacht, dient in feite alleen alsschoorsteen. Als men bedenkt dat de constructie voor de afkoeling en het opvangen van hetwater niet meer dan 11 m bedraagt, dan beseft men tevens dat de schacht over een hoogtevan bijna 110 m geheel leeg is. Het water wordt na afkoeling in de genoemde opvangbak ver-gaard en van daaruit naar de koelwaterpompen getransporteerd.Duidelijk is dat in het proces van afkoeling het koelpakket een essenti?le rol speelt. Het waterwordt via zijkanalen verdeeld over de gehele doorsnede van de toren. Onder aan deze kana-len zijn op regelmatige afstand sproeiers bevestigd. Het water valt vandaar op de sproei-schotels en spat tot zeer fijne druppels uiteen op het koelpakket waar het over een zo grootmogelijk oppervlak verdeeld wordt. Bij de onderhavige toren bestaat dit pakket uit asbest-cementplaten. De warmte wordt afgegeven aan de opstijgende lucht, deels door convectie endeels door verdamping. Dit pakket is 1,25 m hoog; de platen zijn ca. 5 mm dik, terwijl deluchtdoortocht 15 mm bedraagt. Het totale gewicht van het koelpakket is ca. 2500 ton.Over de druppelvanger in dit afkoelingsproces kan nog het volgende worden opgemerkt. Bijhet vallen van het water langs de asbestcementplaten ondervindt het een sterke luchtstroom,die in staat is de kleine waterdruppels mee naar boven uit de toren te voeren. De luchtsnel-heid aan de inlaat bedraagt 4,5 m/s. Als gevolg hiervan kan hinder voor de omgeving ontstaandoordat er als het ware een voortdurende regenbui hangt, immers eenmaal buiten de torengekomen, vallen deze druppels naar beneden. Iemand die een koeltoren in bedrijf gezienheeft, kent dit verschijnsel. Terugkomend op de druppelvanger, deze zorgt er voor dat hetmeevoeren van fijn verneveld water tot een minimum wordt beperkt.Ten slotte nog enkele bijzonderheden die bij de bestelling en de bouw van de koeltorens eengrote rol hebben gespeeld.In de eerste plaats een milieu-aspect. In het algemeen kan worden gesteld dat meer dan ooitbij de bouw van een centrale en met name door deze koeltorens veel aandacht aan het milieugeschonken werd. De functie van de druppelvangers is hier reeds uiteengezet. Verder zijn dekoeltorens zodanig geplaatst dat het lawaai van het vallende water in de opvangbak enigszinswordt afgedempt. De koeltorens staan apart op een lager gelegen terrein, zodat directe uit-straling van het geluid beperkt wordt. Overigens kan hier nog aan worden toegevoegd dat bijhoog water in de Maas, de onderzijde van de koeltorens voor een deel onder water staan.Dit is echter niet bezwaarlijk daar er dan voldoende koelwater aan de Maas onttrokken kanworden en de torens uiteraard buiten bedrijf zijn.?r.D.Stuitdirecteur BV Aannemersbedrijfv/h Boele & van EesterenC. Uitvoeringsaspecten van de koeltorensInleidingWanneer alle in het geding zijnde factoren zorgvuldig tegen elkaar zijn afgewogen, wordt hetkoelsysteem vastgesteld. Daarmee kan de vorm van de toren worden bepaald. Het wordt nude taak van het bouwbedrijf aan de hand van de bij het ontwerp gehanteerde kwaliteitsnormenbinnen het tijdschema en zo mogelijk ook binnen de overeengekomen aanneemsom de koel-toren te realiseren. De verwerkelijking van deze eisen moet gebeuren met een grote groepmensen. Een groep mensen die bereid moet zijn samen de aangenomen opdracht uit te voeren.in de bouw kennen we in het algemeen los van elkaar werkende vakgroepen, zoals sjouwers,betontimmerlieden, vlechters en steigermakers. Bij de bouw van de schaal van de koeltorenhebben we een goed samenwerkende groep vakmensen nodig die bereid zijn eikaars werk tedoen en bovendien geen last hebben van hoogtevrees. Vooral het laatste is bij het samen-stellen van de ploeg niet zonder moeilijkheden verlopen. Toch is het juist de inzet van dezemensen die in hoge mate de kwaliteit van het produkt en het tijdsbestek waarbinnen de torengemaakt wordt, mede bepaalt.In figuur 1 is een overzicht gegeven van de voornaamste onderdelen waaruit de koeltoren isopgebouwd.1. filterbed;2. fundatieblokken voor de kolommen;3. kolommen;4. 7 m verdikte schaalrand;5. schaal + verstijvingsrand;6. wateropvangbekken;7. wateraanvoerkanaal;8. prefabricage t.b.v. koelpakket.De benodigde prefabonderdelen voor de ondersteuning van het koelpakket, ca. 2200 stuks in10 verschillende types, zijn in een overdekte ruimte op het werk geproduceerd.Cement XXVII (1975) nr. 11 4691aVoornaamste onderdelen van de koeltoren;1 = filterbed; 2 = fundatieblokken voor dekolommen; 3 = kolommen; 4 = 7 m verdikteschaalrand; 5 = schaal + verstijvingsrand;6 = wateropvangbekken; 7 = wateraanvoer-kanaal; 8 = prefabricage voor koelpakketThe most important parts of the tower1bWaterbekken en kolommen voor koelpakketWater basin and columns for supportingthe cooling installationfoto: Cement/Bob de RuiterBekisting en werksteigerHet hier toegepaste bekistingssysteem is het beste te vergelijken met een klimbekisting. Bijhet zoeken naar het meest ge?igende bekistingssysteem is aanvankelijk ook nog gedacht aande toepassing van een in Oost-Europa ontwikkeld glijsysteem. Enkele voordelen van ditsysteem zijn: het aantal doorvoeringen door de schaalwand is nihil, het aantal stortnaden isbeperkt en het bouwtempo is hoog.Daar stond echter een aantal praktische bezwaren tegenover, nl.:? door het toepassen van staal voor de bekisting moet een groot gewicht aan bekisting ensteiger worden gemonteerd, gegleden en gedemonteerd;? een moeilijk nauwkeurig te realiseren maatvoering;? het gedurende langere tijd in ploegen werken;? de noodzakelijkheid om bij hogere windsnelheden de bekisting te moeten lostrekken.Bekisting en werksteiger functioneren geheel onafhankelijk van elkaar. De bekisting bestaatuit twee ringen van ieder ??n meter hoog. ledere ring is opgebouwd uit houten schotjes van100 X 50 cm en van 100 X 25 cm. Die schotjes worden doorgekoppeld door twee horizontalegordingen, die op hun beurt weer vanaf het reeds onderliggende verharde beton wordengestuurd door stalen verticalen.De ribben van de toren (5X7 cm) worden gevormd door stalen bekistingsplaten van 100 Xca. 55 cm.Voor het vernauwen, respectievelijk verwijden van de schaal schuiven de houten schotjes zover achter de stalen plaat van de ribben, totdat 25 cm achter de staalplaat is verdwenen Nuwordt het schotje van 50 cm uitgenomen en vervangen door ??n van 25 cm enz.Zodra nu de bovenste ring is volgestort en voldoende is verhard, worden de stalen stijlenlosgemaakt en 1 m hoger weer bevestigd en gericht, waarna de bekisting, maar nu 2 meterhoger, opnieuw wordt bevestigd.De werksteiger die zoals reeds gezegd, geheel onafhankelijk van de bekisting functioneert,bestaat in hoofdzaak uit speciaal geconstrueerde stalen klimbokken, die hydraulisch langs deschaal naar boven worden geschoven. De klimbokken zijn verbonden door twee telescopischin elkaar schuivende steigers.BouwtijdMet het bovenomschreven systeem wordt per dag een ring van 1 m gemaakt. Afgezien van detijd, nodig voor het rijzen van de kraan, betekent dit bij een schaalhoogte van 100 m toch nog100 werkdagen of 20 werkweken.Twee factoren bepalen nu het tijdstip waarop de toren op hoogte moet zijn, nl.:1. dat afgezien van kosten en risico's het niet praktisch is op grote hoogte tijdens vorstperiodesdoor te werken;2. de toren begint pas stijfheid te krijgen, wanneer de hals is gepasseerd en wanneer deverstijvingsrand aan de top is aangebracht.Cement XXVII (1975) nr. 11 4702Tijdschema bouw koeltoren APlanning building time cooling tower AJuist met het oog op de winter- en de herfststormen is het dus wenselijk uiterlijk beginnovember gereed te zijn met de toren. Klimsnelheid en tijdstip voor het bereiken van hethoogste punt leggen de planning voor de koeltoren vast. In figuur 2 is het tijdschema van debouw van de toren aangegeven.Uit veiligheidsoverwegingen kan tijdens het klimmen niet in de toren worden gewerkt. Tenbehoeve van het inrijden van de betonauto's naar de hydraulische opvangbek is een over-kapping gemaakt. Het wateropvangbekken, de koelwatertoevoerieidingen en het prefabpakketworden dan ook pas aangebracht wanneer de kraan verwijderd is.BetonkwaliteitVoor de berekening vah de koeltoren is voor de diverse onderdelen van verschillende beton-kwaliteiten uitgegaan. Aan de keuze van de betonkwaliteiten ligt niet alleen de voor deberekening te bereiken karakteristieke betondruksterkte ten grondslag, maar ook een aantalandere factoren. Een koeltoren bevindt zich in een betrekkelijk agressief milieu.1. Tijdens het koelproces verdampt 1-2% water, dat zich als zwak water door de koeltoren be-weegt en de nog aanwezige vrije kalk wil opnemen.2. Alhoewel het percentage water dat verdampt gering is, treedt toch na een zekere periode eenindikking van het water op. Dit brengt mee een concentratie van alle in het water aanwezigestoffen, zoals onder meer de sulfaten. Met de sulfaatconcentratie gaat men tot een gelimiteer-de hoeveelheid.3. De centrale zal met gas of olie gestookt worden. Dit betekent dat ten gevolge van de zwavel-resten in de rookgassen uit de schoorsteen kans op aantasting door sulfieten en sulfatenaanwezig is.4. De kolommen onder de schaalwand staan in een voortdurend vochtige omgeving. Regenwaterkomt langs de schaal naar beneden. Verstoven water uit het koelpakket wervelt langs debovenkant van de kolommen. Bovendien kunnen deze kolommen in de winterperiode bloot-staan aan vorst en dooi.Al deze factoren hebben mede de keuze voor de betonsamenstelling bepaald. In het algemeenis in verband met de te bereiken sulfaatbestendigheid een arme cementsoort toegepast.Hiervoor is een hoogovencement klasse gekozen. Deze sulfaatbestendigheid moet natuur-lijk gelden voor het totale koelwatercircuit, dus ook filterhuis- en koelwaterleidingen.Voor de buitenkolommen van de koeltoren had uit constructieve overwegingen volstaan kun-nen worden met een beton B-32,5; gemaakt is een beton B-45, waarvoor is toegepast 350 kgcement, een water-cementfactor (w.c.f.) van 0,45, 39% zand en 61% grind.Dit cement is een portlandcement met een wat traag op gang komende, hogewarmte-ontwikkeling. Warmte-ontwikkeling hadden we nodig, omdat deze kolommen in dewinterperiode buiten worden gemaakt.Cement XXVII (1975) nr. 11 4713Bekisting voor schaalwandFormwork for cooling tower shaft4Een koeltoren in bedrijfA cooling tower in serviceVoor de schaal van de koeltoren is beton B-22,5 toegepast; 330 kg hoogovencement, klassew.c.f. van 0,49 en verder 1% M-C speciaal, dit is een hydrofoberende toeslagstof die decapillairen in het beton waterafstotend maakt. Hoogovencement weer vanwege het geringegehalte C3A en een B-cement omdat een snelle verharding noodzakelijk is. De volgende dagmoet namelijk weer op het beton van de vorige dag verder worden gebouwd. Direct na hetontkisten is het betonoppervlak bespoten met een curing-compound om snel uitdrogen doorde wind en de zon van de betrekkelijk dunne wand te voorkomen.Voor het prefabkoelpakket (beton B-30) is toegepast 360 kg hoogovencement klasse B, eenw.c.f. van 0,48 en 1% M.C. speciaal. De ervaring in Duitsland bij de oudere torens heeft ge-leerd, dat het beton het zwaarst wordt aangetast daar waar de kolommen in het water staan.Het vallende water neemt niet alleen z'n eigen verontreinigingen mee, maar neemt bovendienuit de stijgende lucht alle verontreinigingen op.MaatvoeringU zult zich misschien afvragen, wat is nu de toegestane afwijking waarmee de schaal moetworden gemaakt. Van de theoretische hartlijn van de schaal mochten we maximaal + of - 5 cmafwijken. Nu is het realiseren van een zo gering mogelijke afwijking het moeilijkst, daar waarde schaalwand de grootste helling heeft. Door middel van de stalen staanders achter degordingen kan de bekisting echter, zodra afwijkingen worden geconstateerd, worden bijge-stuurd. Met de grootste afwijking van 4 cm zijn we binnen de gestelde toleranties weten teblijven. De maatvoering geschiedt vanaf de bassinvloer. Op de reeds aangebrachte werkvloerworden diagonaalsgewijs maatlatten bevestigd. Vanaf deze maatlatten wordt met behulp vaneen optisch lood de vereiste diameter omhoog gebracht. Voor iedere ring van 1 meter is dejuiste helling uitgerekend. Deze helling wordt beneden met behulp van een soort zweihaakmet waterpas voor de desbetreffende ring ingesteld. Met behulp van het omhoog gebrachtepunt en de helling wordt de juiste stand van de verticaal gefixeerd.5De koeltorens en hun omgeving: de ribbenin de schalen zijn nodig om de windwerkingvan de schalen af te krijgenThe cooling towers and their surroundings;the ribs on the shells are necessary todisturb the wind forcefoto: Cement/Bob de RuiterCement XXVII (1975) nr. 11 472TransportVoor het transport van personen en materiaal staat maar een beperkt aantal middelen terbeschikking.? Voor het personentransport was er de keus tussen de aloude ladder en de personenlift. Naeen zorgvuldig afwegen van de voor- en nadelen van beide is ten slotte ten behoeve van hetpersonentransport gekozen voor de ladder. Deze werkladder wordt aan de binnenzijde vande schaal aangebracht. Uit veiligheidsoverwegingen wordt met het rijzen van de toren debuitenladder eveneens gemonteerd.? Voor het materiaaltransport komt alleen de bouwkraan in aanmerking. Aan de keus van hettype torenkraan ligt een aantal criteria ten grondslag, nl.:? de diameter van de toren bepaalt de benodigde armlengte;? de top van de giek moet inklapbaar zijn. Zodra de toren op hoogte is, moet de kraan in detoren zakken;? de tuimogelijkheden aan de schaal, leder type kraan zal boven een zekere hoogte verankerdmoeten worden. Dit geschiedt door het kraanlichaam op regelmatige afstanden aan de schaal-wand af te tuien. Deze tuien worden zodanig aan de schaalwand bevestigd, dat ze later bij hetdemonteren van de kraan kunnen worden losgemaakt zonder ter plaatse aanwezig te moetenzijn;? de hijssnelheid en de te heffen lasten dienen een continue voortgang aan de schaalwerk-zaamheden te waarborgen.Deze criteria leiden ertoe dat aan de in de handel zijnde kranen een aantal modificaties moetworden uitgevoerd alvorens ze voor dit werk geschikt zijn.SlotopmerkingAan de schaal moet alles direct goed zijn; je kunt later nergens meer bij en dat alles moetbereikt worden met mensen die vaak onder barre klimatologische omstandigheden moetenwerken. Niet dat het klimaat in Limburg zo bar is, integendeel. Maar in de herfst en de winter,bij het aanbrengen van de ringbalk bovenin, het demonteren van kraan en klimbokken en hetmaken van het bassin, gaat de trek in de toren een steeds grotere rol spelen en maakt daar-door de atmosfeer winderig en koud. Dit zijn aspecten waar we bij het ontwerp en de discus-sies erover misschien wel eens niet voldoende stilstaan.6Doorkijk naar bovenLooking highCement XXVII (1975) nr. 11 473