KR20100044505A - 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소에서 사용되는 해수 냉각수를 외해로 배출하는 배수로에서의 거품발생을 방지하기 위한 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조에 관한 것이다.

낙차로 인한 도수 발생영역에서 공기의 혼입으로 대량의 거품이 발생하는데, 본 발명은 낙차구간에 사이폰 수로구조를 적용함으로써 공기의 혼입을 방지하여 거품이 발생하지 않도록 하는 것이 특징이다.

이를 위해 본 발명은 기존 배수로 출구부의 낙하구간에 사이폰 수로구조를 적용하여 낙차구간 전·후에 수중 유출입이 되도록 하며, 사이폰 수로 유입시 공기유입을 방지하기 위한 상류 저류조, 최초 통수시 원활한 배출을 위한 프라이밍 펌프, 방류량 변동에 대응하기 위한 유량조절 수문을 수반하는 구조로 되어 있다. 그리고 기존 배수로 구간에 직접설치가 곤란한 경우를 위하여 수로 분기식 우회 사이폰 수로구조의 적용도 가능하다.

Description

발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조{Waterway structure for prevention of foam formation at the discharge channel of the power plant}

본 발명은 발전소에서 사용되는 해수 냉각수를 외해로 배출하는 배수로에서의 거품발생을 방지한 수로구조에 관한 것으로, 특히 낙차로 인한 도수발생 영역에서 공기의 혼입을 방지하여 거품이 발생하지 않도록 이루어진 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조에 관한 것이다.

현재 가동중인 발전소의 배수로에서 발생한 거품은 각종 유·무기물질 및 플랑크톤 등을 함유하고 있어 거품 지속시간이 길며, 시각적으로 공해를 유발하는 요인으로 지목되고 있어서 거품을 줄이기 위한 방안이 요구되고 있었다.

이에 따라 종래에는 발전소에 사용되는 냉각수의 배수시 발생되는 거품을 저감하기 위해 소포제를 주입하거나 거품 울타리를 이용하여 일정시간 저류 후 자연 소멸을 유도하고 있지만, 대규모 화력발전소와 같이 막대한 양의 냉각수를 사용하는 경우, 냉각수 배수시 발생된 거품의 일부가 주변 양식장이나 연안 해안으로 유출되어 주변 주민즐의 민원요인으로 제기되어 왔다.

최근 신규 발전소의 경우 온배수 열영향 저감 및 거품발생 방지를 위하여 심 층 취배수 구조가 적용되고 있으나 가동 중인 발전소의 경우 적용하기가 어려우며, 그 밖에 댐을 이용하는 수위상승 방안, 거품 집수정 등이 수반되는 방수 피트(Pit) 구조 등 거품발생 방지구조에 관한 연구사례가 있으나, 역시 가동 중인 발전소에 적용이 어렵다는 점과 막대한 공사비로 인해 적용된 사례가 거의 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 기존 냉각수 배수로 낙차부에 사이폰 수로를 적용함으로써 도수발생과 수중공기 혼입을 차단하여 거품의 발생을 원천적으로 방지한 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 해수 냉각수를 외해로 방출하기 위해 배수로 바닥을 가진 배수로와 이 배수로의 출구개방 말단에 위치하면서 경사낙차 유도바닥을 매개로 연결된 도수발생 영역부의 하류수조를 갖춘 발전소 배수로의 수로구조에 있어서, 상기 배수관로의 출구개방 말단부위에는 저류조 바닥을 형성시키고 이 저류조 바닥에 이격 설치된 사이폰 수로관이 도수발생 영역부의 하류조 바닥까지 경사낙차 유도바닥을 따라 연통되어 설치된 구조로 되어 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조는 발전소 냉각수 배출시 낙차구간에서 발생하는 대량의 거품을 방지하기 위해 배수로 구조 변경에 관한 것으로, 외해 원거리로 유출 확산되어 시각적 공해를 유발하고 인근주민의 민원을 야기하여 문제가 되고 있는 발전소 배수로에서의 거품발생을 방지할 수 있다.

지금까지 시공성과 경제성 등의 문제로 가동중인 발전소의 배수로 거품발생 해결 사례가 없으며, 환경에 영향을 미치는 소포제의 사용, 효과가 미미하고 구조적으로 취약한 거품 울타리 등에 의존해 왔기에 거품의 발생을 근본적으로 차단할 수 있는 안정적인 구조물인 본 발명의 적용으로 소포제 사용비 절감, 거품 울타리 유지 보수비 절감, 배수로 환경개선을 통환 친환경 이미지 제고 등의 경제적, 사회적 이익을 기대할 수 있다.

또한, 종래에는 거품발생을 방지하기 위해서는 수중 방류구조가 필요하며, 이를 위해서는 대규모 굴착공사 및 해상공사가 이루어져야 했다. 그러나 본 발명에 따른 사이폰 수로 방류구조는 수로 유출입 구간만 수중에 위치하기 때문에 소규모의 저류조 공사 이외는 굴착공사가 없으며, 육상공사로 이루어진다. 따라서 심층 배수로 또는 댐식 수위 상승방안 등 거품발생 저감을 위한 기존 배수로 변경방식의 적용시 유발되는 대규모 굴착과 해안 구조물 철거, 해상 댐 설치 등 대규모의 장기 토목공사를 수반하지 않고 비교적 간단히 설치할 수 있어 공사비와 공기를 비약적으로 절감할 수 있어 현장 적용성이 매우 높다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명은 발전소에서 사용되는 해수 냉각수를 외해로 방출할 때 배수로 출구를 통해 방출되는 냉각수의 도수 발생영역에서 발생되는 거품을 방지하는 수로구조로서, 도 1은 본 발명에 따른 수로구조를 갖춘 발전소 배수로의 단면도이고, 도 2는 도 1의 3차원 형상도이다.

본 발명은 해수 냉각수를 외해로 방출하기 위해 배수로 바닥(1)을 가진 배수 로(102,2)와 이 배수로(102,2)의 출구개방 말단(2a)에 위치하면서 경사 낙차유도 바닥(3)을 매개로 연결된 도수발생 영역(3)을 가진 하류수조(5)를 갖춘 발전소 배수로의 수로구조에 있어서, 상기 배수로(102,2)의 출구개방 말단(2a) 부위에는 상류 저류조(6)의 바닥(7)을 형성시키고, 이 상류 저류조(6)의 바닥(7)과 이격 설치된 사이폰 수로관(8)이 하류수조(5)의 도수발생 영역(4)까지 경사 낙차유도 바닥(3)을 따라 연통되어 설치되어 있다.

따라서 상기 사이폰 수로관(8)은 상류 저류조(6)의 바닥(7)과 경사 낙차유도 바닥(3) 및 하류수조(5)의 도수발생 영역(4)까지 연장 설치되며, 상기 상류 저류조(6)의 바닥(7)과 경사 낙차유도 바닥(3) 사이에 돌출 형성된 사이폰 수로관(8)에 의해 배수로(2)의 출구개방 말단(2a)에는 상류 저류조(6)가 형성되어 있다.

그리고 상기 배수로(2)의 출구개방 말단(2a)에서 돌출 형성된 사이폰 수로관(8)에는 프라이밍 펌프(9)와 유량조절 수문(10)을 각각 설치한다.

이에 따라 본 발명은 도 4에 도시된 기존 배수로(102) 출구부에서 배수로 바닥(102a)과 경사 낙차유도 바닥(103)을 따라 방출되는 냉각수가 낙차높이에 의해 하류수조(105)의 도수발생 영역(104)에서 공기가 유입되어 거품(111)을 발생하는 문제점을 해결한 것이다.

즉, 본 발명은 사이폰 수로관(8)으로 냉각수 유입시 수면으로부터 공기가 유입되지 않도록 상류 저류조(6)의 바닥(7)에 이격 설치되어 수심이 확보되고, 이 사이폰 수로관(8)이 배출구는 항상 수중에 잠겨 있도록 하류수조(5)의 저조위(L.L.W.L) 보다 낮은 수심에 위치하도록 설치한다.

기존 발전소의 배수로는 저조위(L.L.W.L)시 상하류 낙차가 커질수록 거품발생이 많고 만조위(H.H.W.L)로 갈수록 수위차가 작아져 거품발생이 줄어드는 경향이 있으나, 본 발명은 사이폰 수로관(8)의 상류 저류조(6)의 수심이 하류수조(5)의 수심보다 높은 경우에 이 사이폰 수로관(8)을 통해 냉각수가 배출되어 거품발생을 방지하고 만조위(H.H.W.L)시 수위차가 작아지면 낙차가 작아지므로 거품이 발생하지 않는다.

저조위시 거품발생 방지를 위해서는 사이폰 수로관(8)을 통해 배출되는 유량이 전체 냉각수 방류량과 동일해야 한다. 따라서 사이폰 수로관(8)의 통수 단면적은 냉각수 최대 방류량에 맞추고 방류량이 작아질 경우에도 상류 수위 및 만관 흐름을 유지할 수 있도록 유량조절 수문(10)을 설치한다. 냉각수 방류량은 수시로 변동되는 것이 아니라 순환수 펌프 운전이 계획하에 운영되고 변동양상을 예측할 수 있으므로 유량조절 수문의 조작은 순환수 펌프 운전에 연계하면 된다. 그리고 최초 통수시에는 사이폰 수로관이 비어 있는 상태이기 때문에 사이폰 배출이 발생하지 않을 수 있으므로 원활한 배출을 위해 프라이밍 조작이 필요하다. 따라서 프라이밍 펌프(9)와 같은 장치를 설치한다. 그러나 일단 방류가 시작되면 프리이밍 조작이 필요한 경우는 거의 없다.

발전소 배수로의 경우 보통 호기별로 배수로가 여러 열로 분기되어 있다. 따라서 가동중인 발전소에 적용하기 위해서는 각 호기별 정비일정에 맞추어 방류가 일어나지 않는 출구에 각각 순차적으로 시공한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 기존 배수로(102)의 구조가 복잡하여 저류조 및 사이폰 수로의 설치가 어려울 경우, 배수로(102) 측면으로 우회 수로(11), 우회 저류조(12), 우회 사이폰 수로관(13)을 설치하는 것도 가능하다. 기존 배수로를 분기하여 우회 수로를 적용하는 경우 기존 배수로 구조에 구애받지 않고 수로 및 저류조를 자유롭게 배치할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서는 사이폰이 적절한 기능을 발휘하기 위해 저류조의 모양, 크기, 위치, 사이폰 수로관의 배치방법 등의 기능설계가 필요하며, 이는 모형실험이나 수리해석을 통해 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 발전소 배수로의 단면도,

도 2는 본 발명이 적용된 발전소 배수로의 3차원 형상도,

도 3은 본 발명을 기존 발전소의 배수로에 우회 설치한 상태를 보여주는 도면,

도 4는 기존 발전소 배수로의 단면도이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

1 : 배수로 바닥, 2 : 배수로,

3 : 경사 낙차유도 바닥, 4 : 도수발생 영역,

5 : 하류수조, 6 : 상류 저류조,

7 : 바닥, 8 : 사이폰 수로관,

9 : 프라이밍 밸브, 10 : 유량조절 수문,

11 : 우회 수로, 12 : 우회 저류조,

13 : 우회 사이폰 수로관.

Claims (4)

1. 해수 냉각수를 외해로 방출하기 위해 배수로 바닥(1)을 가진 배수로(102,2)와 이 배수로(102,2)의 출구개방 말단(2a)에 위치하면서 경사 낙차유도 바닥(3)을 매개로 연결된 도수발생 영역(3)을 가진 하류수조(5)를 갖춘 발전소 배수로의 수로구조에 있어서,

   상기 배수로(102,2)의 출구개방 말단(2a) 부위에는 상류 저류조(6)의 바닥(7)을 형성시키고, 이 상류 저류조(6)의 바닥(7)과 이격 설치된 사이폰 수로관(8)이 하류수조(5)의 도수발생 영역(4)까지 경사 낙차유도 바닥(3)을 따라 연통되어 설치된 것을 특징으로 하는 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상류 저류조(6)의 바닥(7)과 경사 낙차유도 바닥(3) 사이에 돌출 형성된 사이폰 수로관(8)에 의해 배수로(2)의 출구개방 말단(2a)에는 상류 저류조(6)가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 배수로(2)의 출구개방 말단(2a)에서 돌출 형성된 사이폰 수로관(8)에는 프라이밍 펌프(9)와 유량조절 수문(10)을 설치한 것을 특징으로 하는 발전소 배수 로의 거품발생 방지용 수로구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 배수로(102)의 측면에는 우회 수로(11)와, 우회 저류조(12) 및 우회 사이폰 수로관(13)을 설치하는 것을 특징으로 하는 발전소 배수로의 거품발생 방지용 수로구조.

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