KR910002216B1 - 습분분리 재열장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

습분분리 재열장치

제1도는 본 발명에 의한 습분분리기 및 2단 재열기의 종단면도.

제2도는 제 1도의 II-II선에 따른 횡단면도.

제3도는 측벽의 밀봉부의 부분 단면도.

본 발명은 습분분리 재열장치에 관한 것이며 특히 원자력 증기터빈으로부터 배출되는 사이클 증기중에 포함된 습분을 분리 제거할 수 있게한 습분분리 재열장치에 관한 것이다.

고압터빈과 저압터빈이 일련으로 연결되어있는 원자력 발전소에서 고압터빈으로 부터 배출되는 증기는 다량의 습분을 포함한 습증기이며, 이 습분은 터빈날개를 침식시킬 뿐만 아니라 터빈의 효율을 저감시킨다. 따라서, 증기로 부터 습분이 분리되어야하고 습분이 없는 증기가 저압터빈으로 공급되어야 한다. 그때문에 원자력 발전소에서는 습분분리 재열장치를 고압터빈과 저압터빈의 사이에 설비하고 고압터빈으로부터 배출되는 증기내에 포함된 습분을 분리시킬 뿐만 아니라 습분이 없는 증기를 과열 상태까지 재가열하여 저압터빈으로 공급하고 있다. 전술한 형식의 습분 분리 재열장치는 통상 단일 원통동체내에 배치된 한쌍의 습분분리기와 한쌍의 재가열 장치로 되어있다. 그리고, 예를들면 이 형식의 습분분리 재열장치는 칼나보스등의 미국특허 제 3,712,272호, 밀러등의 미국특허 제 3,713,278호, 그리고 라바스의 미국특허 제 3,574,303호에 상세히 개시되어 있다.

카나보스등 또는 밀러등의 발명의 교시에 따르면, 한쌍의 습분분리 엘레멘트가 동체내에 V자 또는 역V자 형태로 배치되고 수직선 방향에 대해서 기울어져서 습분분리 효울은 저감되고, 그것들의 길이는 증가되어야하므로 큰 공간을 차지한다. 그 결과로 동체의 직경을 줄일 수 없어서 이 습분분리 재열장치의 칫수를 콤팩트하게 만들 수 없는 문제가 있었다. 통상적으로 이 습분분리 재열장치는 증기터빈이 설치되는 상면에 설치되므로 그 직경은 증기터빈이 들어있는 발전소 건물의 천정높이에 영향받는다. 그리하여 동체의 직경이 줄어지면 터빈발전소의 건실비 역시 저감된다. 미국특허 제 3,574,303호에는 수직으로 서로 간격을 띄어 배치된 한쌍의 습분분리 구조물이 개시되어 있다. 그러나, 한쌍의 원통형 매니포울드는 그 단부격실의 적질한 개구부내로 받아들어지고 그 외부실들로 길이방향으로 연장되어 있다. 또 배수의 배출을 위한 원통형 출구의 연결구는 한쌍의 습분분리 구조물 사이에 한정되는 중앙실내로의 개구부에 있으므로 습분분리 구조물을 거쳐서 중앙실로 들어가는 증기가 이젝터 효과로 인해서 드레인의 일부를 흡수하거나 끌어가므로 결과적으로 사이클 증기로 부터 습분을 완전히 분리시키기가 어려워 진다는 문제가 생긴다.

더우기 상술한 습분분리 재열장치에 있어서는 동체의 상부벽과 하부벽 부분과의 온도차는 사이클 증기의 온도상승으로 인해서 정격부하 운전시에 70℃, 부분부하운전시에는 120℃에 도달되고 동체를 특히 그 상부에서 고양이 허리모양으로 변형시키게 되고, 증기실을 한정지우는 칸막이 벽체부들과 동체사이의 연결부를 파손시키는 결과를 초래한다.

상술한 관점에서 본 발명이 목적중의 하나는 사이클 증기내에 포함되어있는 습분을 효율적으로 분리시킬수 있고 습분이 없는 증기를 재가열하는 습분분리 재열장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이 증기가 재가열시키기 위하여 거치는 증기통과로를 한정지우는 동체와 측벽들사이의 파손된 연결부를 통한 증기 누출을 방지하는데 있다.

상술한 바와같은 목적달성을 위하여 본 발명은 양단이 막히고 축방향으로 긴 원통형 동체로 구성되고 이원통동체 내부를 상부실과 하부실로 나누기 위한 한쌍의 수평 칸막이판 그리고 이 동체의 하부실내에 축방향으로 연장되고 중앙실을 구획하기 위하여 적당한 간격으로 서로 사이띄어진 한쌍의 습분분리기 그리고 중앙실 저면과 습분분리기들을 막고 있는 폐색부와 이 부분과 동체사이에 동체와 서로 증기통로를 한정지우고 동체상부실내에 적당한 거리로 서로 사이를 띄어 증기통과로를 한정지우기 위하여 배치된 한쌍의 측벽과 각측벽들의 한쪽과 원통형 동체 내면을 서로 헐겁게 연결하는 연결수단 그리고 습분이 없는 증기를 재가열시키기 위하여 증기통과로 내에 배치된 재가열기를 설비한 습분분리 재가열 장치를 제공한다.

상술한 구조를 설비한 습분분리 재열장치에 의해서 고압증기 터빈으로부터 배출되는 습증기는 습증기 입구를 거쳐서 이 동체에 공급되고 하부 폐색 구조물벽에 부딧혀 좌우로 나누어져 흐르게된다. 그리고 이 증기의 흐름은 습분분리기로 재차 인도된다. 그리고 이 증기가 습분분리기를 통과하는 동안에 증기내의 물방울은 분리기 엘레멘트에 의해서 붙잡혀서 배수실로 흘러들어간다. 그리고, 중앙실로 부터의 습분이 분리된 저습도 증기는 증기통로를 위로 향하여 흘러들어가 제1단 재열관들 및 제2단 재열기관들에 의해서 재가열되어 저압터빈으로 배출된다.

상술한 바와같이 본 발명에 의해서 중앙실 저판과 습분 분리기는 폐색부분에 의해서 완전히 막히고 동체로 습증기 입구를 통하여 들어온 증기는 좌우로 그 흐름이 나누어져 각각 습분분리기로 재차 인도되는 것이다. 붙잡힌 물방물은 이 폐색부내부의 배수실내에 집수된다. 결과적으로 습분이 분리된 저습도 증기에 배수된 수분이 섞이지 않고 과열증기를 저압터빈에 공급할 수 있다.

또 본 발명에 의해서 증기통로를 한정지우는 측벽들의 각각의 상단부는 동체의 내부원통면에 견고히 부착된 한쌍의 간격을 띄운 안내판에 의해서 이루어지는 가이드홈에 헐겁게 맞추어져 있다. 결과로 동체가 사이클 증기의 가열로 인하여 고양이 허리모양으로 변형될때에도 측벽들의 상단부들이 가이드홈내를 미끌려 이동된다. 그리하여 원통내부면과 측벽들과의 연결부의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 의하여 측벽들의 상부에 벨런스 공들이 뚫려져 증기통과로 내의 압력이 상부실의 압력과 밸런스되어 압력차로 인한 변형이 방지된다.

제1도 및 제2도에 있어서 1l은 본 발명에 의한 습분분리 및 재열장치의 단일 원통형 압력동체이며, 그 양단부는 반구형 단부덮개(end cover)(12)로 일체적으로 폐색되어 형성되고, 이 원통형 동체(11)의 하부에 습증기입구(13)와 배수 배출출구(14)를 갖추고 이 원통형 동체(11)의 상부에 과열증기 출구(15)가 있고, 수직 또는 세워진 칸막이를(16)이 동체의 단부덮개(12) 근방에 설치되고 습증기 입구(13)와 배수 배출구(14)가 단부 칸막이들(l6)사이에 위치하고 있다. 제2도에 명시된 바와같이 원통형 동체의 내부는 수평 칸막이판들(17A 및 17B)에 의해서 상부실(18)과 하부실(19)로 나누어진다. 또 하부실(19)내에는 한쌍의 습분분리기(20A 및 20B)가 습증기 입구(13)의 축선에 대하여 대칭이 되게 수평방향으로 적절한 간격으로 서로 사이띄워 배열되어 있다.

각 습분분리기(20A 및 20B)는 전부 다공판들(21A,21B) 후부 다공판들(22A,22B)로 되고, 원통형 동체(11)의 길이방향 또는 축방향으로 연장되어 서로 소정의 간격으로 사이띄워 수직으로 설치되어 있다. 또,각 분리실(23A,23B)은 전부다공판들(21A,21B)와 후부다공판들(22A,22B) 사이에 위치하고 이 분리신들(23A 및 23B)내에는 복수의 분리 엘레멘트들(24A,24B)이 종래의 기술에 의한 경우와 같이 서로 좁은 간격을 띄워 배열되어 있다. 이들 분리엘레멘트들(24A,24B)은 관성 분리형의 경우의 위글 플레이트(Wiggleplates) 또는 지그자그 플레이트(Zig-zag plates)로 알려져 있다. 그리고 각 전부다공판들(21A,2lB)에는 다수의 구멍들(21a)이 형성되고 한편 후부다공판들(22A,22B)에도 다수의 구멍(22a)이 형성되어 있다. 이구멍들(21a,22a)의 개구면적은 원통형 동체(11)의 단부들에 접근할수록 작아져서 동체의 길이방향 또는 축방향으로 원통형 동체(1l)의 전반에 걸쳐 증기의 흐름이 균등하게 된다.

한편, 중앙실(25)은 한쌍의 후부다공판(22A,22B)사이에 한정되고 중앙실의 폭 W는 임의로 선택할 수있고 습증기 입구(13)의 직경 D 보다 크게 할 수 있다. 중앙실(25)의 저부는 배수실(28)의 상부벽에 의해서 막히고 습분분리기들(20A,20B)의 개방된 하부는 배수실(28)의 하부 또는 하부벽에 의해서 막혀있다. 상부벽 (26)및 하부벽(27)은 습증기의 입구(13)을 지나는 증기의 흐름과 습분분리기들(20A,20B)를 거쳐서내측으로 흘러들어가는 증기의 흐름이 서로 간섭받는것을 방지하게 작용하는 폐색부분을 한정지운다. 배수실(28)은 상하벽(26,27)에 의해서 한정되고 배수출구(14)는 배수실의 중간에 위치한다.

습분분리 엘레멘트들(24A,24B)에 따라서 흘러내리는 배수는 통로(28a)를 거쳐서 배수실(28)로 흘러들어간다. 또 배수실(28)의 하부벽(27)은 습증기 입구(13)의 바로 위에 연장되고 있고 습증기가 입구(3)을 거쳐 원통형 압력동체(11)내로 흘러들어가는데 하부실(19)의 좌측부(19A)와 우측부(19B)로 각각 균등하게 습증기를 배분하는 역할을 하고 있다.

한편, 중앙실(25)는 상부실(18)에 배열된 대향하는 한쌍의 측벽(30A,30B)으로 한정지워지는 수직 증기통과로(29)를 거쳐서 과열증기 출구(15)와 서로 연통되어 있다. 또 측벽들(30A,30B)의 하측부는 수평 칸막이판들(17A,17B)에 제2도에 있어서 부호(31)로 나타냄과 같은 밀봉용접(31)에 의해서 각각 견고히 결합되어 있다. 한편, 상부측부들은 제3도의 확대대도에 명시한 바와같이 원통형 압력동체(l1)의 내부원통면에 견고히 부착된 한쌍의 대향한 안내판(32)에 의해서 이루어지는 안내홈(33)에 헐겁게 맞추어진다. 또 제3도에 명시된 바와같이 측벽들(30A,30B)의 상부측들 근방의 상부는 수직증기통과로(29)와 양상부실들(18A,18B)사이를 연통되게 하는 밸런스공들(34)이 형성되어 있다. 또 제l도의 재열기(3)를 이루고 있는 제1단재열관속(35)와 제2단재열관속(36)은 증기통과로(29)내에 배치되고 소정의 간격으로 서로 수식방향으로 사이띄워져 있다. 그리고 재열관들(35,36)은 제1도에 명시된 바와같이 U자관들고 구성되고 U자관의 개방구는 헤더들(37,28)에 각각 연결되어 있다.

상술한 구조를 갖춘 이 습분분리 재열장치에 의해서 고압터빈으로 부터 배출된 습분을 포함한 증기는 습증기입구(13)을 거쳐서 원통형동체(11)로 흘러들어와 배수실(28)의 하부벽(27)에 부딪혀 각각 좌측하부실(19A)과 우측하부실(19B)로 흘러들어가는 좌우흐름으로 나누어진다. 그리고 난 증기흐름은 반경방향 내측으로 향하여 습분분리기들(20A,20B)를 통과하여 중앙실(25)로 들어가도록 방향이 바뀌어진다. 전부다공판(21A,21B)이 적절히 배치되어 있으므로, 습분을 포함한 증기는 균등하게 원통형 동체(11)의 길이방향으로 흘러 습분분리 엘레멘트들(24A,24B)사이에 있는 공간으로 인도된다. 그리하여 비중차로 인해서 분리엘레멘트(24A,24B)에 의해서 물방울이 붙잡힌다. 그리고 배수실(28)로 흘러내려 들어가 배수배출구(14)를 통하여 처리된다. 그리고 습분이 제거된 증기는 후부다공판들(22A,22B)를 거쳐서 원통형 동체(1l)의 길이방향에서 중앙실(25)내로 균등하게 흘러들어간다. 그리고 중앙실(25)로 흘러들어간 비교적 저습도의 증기는 증기통과로(29)내를 위로 향하여 흐르고 순차적으로 제1단재열관속(35)와 제2단재열관속(36)에 의해서 재가열된다. 이와같이 재가열된 증기는 과열증기출구(15)를 거쳐서 저압터빈으로 인도된다.

사이클 증기의 가열로 인한 온도상승으로 원통형 압력동체(11)의 상부가 고양이 허리모양으로 변형되고 이 변형은 과열증기 출구(15)근방부분에서 현저하지만 상술한 바와같이 증기통로(29)를 한정지우는 측벽들(30A,30B)의 상부측이 원통형 압력동체(l1)의 내부원통면에 견고히 부착된 대향하는 안내판들(32)에 의해서 이루어지는 안내홈(33)안으로 헐겁게 맞추어져 있다(제3도 참조). 그리하여 원통형 압력동체(11)가 변형되더라도 측벽들(30A,30B)의 상측부가 안내홈들(33)내를 슬라이드만 하게된다. 그러므로 측벽상부가 원통형 압력동체 내부원통면에 용접되었던 종래의 기술과는 달라서 이 실시예의 경우에는 측벽들(30)의 상측부와 압력동체(11)의 내부원통면과의 연결부는 전혀 파손되지 않는다.

측벽들(30A,30B)를 관통시켜 형성된 밸런스공들(34)를 통하여 증기통과로(29)와 상부실(18)의 좌측부(l8A)와 우측부(18B)가 서로 연통됨으로써 제1단재열관속(35)및 제2단재열관속(36)에 의한 재가열로 인한 사이클 증기의 압력 손실이 생길때에도 과열증기 출구근방의 증기 통과로(29)내의 압력은 실질적으로 상부실(18)내의 압력과 밸런스된다. 또, 상부실(18)은 칸막이판(l6)과 용접부(31)에서 측벽들(30A,30B)에 밀봉 용접되고 원통형 압력통제(11)에 용접된 수평 칸막이판들(17A,17B)에 의해서 배수실(28)과 분리된다.

측벽들(30A,30B)과 원통형 압력동체(11)과는 밀봉용접에 의해서 연결되어 상부실들(18A,18B)내의 압력이 배수실(28)또는 습증기 입구(13)내의 압력보다도 높지 않다. 결과적으로 장비가 정상상태에 도달되면 증기 통과로(29)내의 압력은 상부실들(18A,18B)과 밸런스되어 저온의 사이클 증기가 상부실들(18A,18B)내로 들어오는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 축방향으로 긴 원통형 동체(11)로 되고 양측단부가 밀봉되고 또한 그 내부에 일련의 흐름관계로 배열시킨 습분분리기들(20A,20B) 및 재열기(3)를 갖고 상기 원통형 동체내로 도입된 습증기의 수분을 상기 습분분리기에 의해서 분리시키고 또한 습분이 없는 증기를 상기 재열기(3)로 가열시키는 형의 습분분리 및 재열장치에 있어서,(가) 상기 원통형 동체(11) 내부를 상부실(18)과 하부실(19)로 나누는 한쌍의 수평칸막이판(17A,17B)들; (나) 상기 원통형 동체(11)의 하부실내에 축방향으로 연장되고 서로 층분히 사이띄어서 중앙실(25)을 한정지우고 있는 한쌍이 습분분리기(20A,20B); (다)상기 중앙실(25)의 하부에 위치하고 상기 한쌍의 습분분리기(20A,20B)의 저부를 밀봉하고 배수실(28)의 저부와 상기 습분분리기(20A,20B)의 저부와 상기 원통형 동체(11)와의 사이에 증기도입통로를 한정지우는 하부벽(27); (라)상기 원통형 동체의 상부실(18)내에 배치되고 서로 충분히 사이 띄어서 그를 사이에 증기통로(29)를 한정지우는 한쌍의 측벽들(30A,30B); (마) 상기 원통형 동체(1l)에 각 측벽(30A,30B)의 상단부를 헐겁게 연결시키는 연결수단(32,33); (바) 상기 증기통과로(29)내에 배열되어 중앙실(25)로부터 공급되는 탈습된 증기를 재가열시키는 1단 이상의 재열기(3); 를 포함하는 것을 특징으로하는 습분분리 재열장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 측벽들(30A,30B)의 상부에 밸런스 공(balance hole)(34)이 형성되어있는 것을 특징으로 하는 습분분리 재열장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 연결수단이 상기 원통형 동체(1l)내면에 견고히 부착된 안내판(32)과 상기 측벽들의 각 상단이 헐겁게 맞추어져서 슬라이드되게 하는 안내홈(33)을 갖는 것을 특징으로 하는 습분분리재열장치.

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