KR100243548B1

KR100243548B1 - 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치

Info

Publication number: KR100243548B1
Application number: KR1019920003800A
Authority: KR
Inventors: 조셉 실베스트리 2세 조오지
Original assignee: 드폴 루이스 에이; 웨스팅하우스 일렉트릭 코포레이션
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-03-07
Publication date: 2000-03-02
Also published as: JPH04365905A; ES2051215A2; ES2051215R; ES2051215B1; KR920018440A; US5174120A; CA2062444A1; CA2062444C

Abstract

저압증기 터어빈의 증기 배출구에는 배출증기를 응축기와 유체연통하는 분리식 흐름통로로 분할하기 위한 분할판이 결합되어 있다. 상기 응축기를 통한 흐름통로의 분리가 유지되므로, 평균 배압이 감소하고 상기 응축기로부터 배출되는 응축수의 온도가 증가하여 열소비율이 개선된다. 이중흐름식 터어빈에 있어서는 한 배출구로부터 나오는 증기를 또다른 배출구로부터 나오는 증기와 분리시키기 위한 또다른 분할판이 제공되어, 응축기에 네개의 증기 흐름통로를 형성한다.

Description

저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치

제1도는 본 발명의 흐름 분할판(flow-divider plate)이 좌측 배출구내에 도시되어 있는 복류식 증기 터빈의 간략화된 부분단면도.

제2도는 제1도의 우측에서 본 간략화된 부분단면도로서 본 발명의 흐름분할판을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 터빈 3 : 응축기

17 : 하우징 19 : 로터

27 : 차단벽 또는 격벽판 29 : 분리실 또는 저압실

31 : 분리실 또는 고압실 35(35A, 35B), 41(41A, 41B) : 분할판

37 : 외측흐름 안내부 39 : 내측흐름 안내부

45 : 슬롯 47(47A, 47B) : 배출구

본 발명은 증기 터빈 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 복수지역식 저압 터빈 배출 장치에 관한 것이다.

환경보호 및 한정된 수자원으로 인해 불가피하게 유용한 발전소의 응축기의 온도를 대폭 상승시킬 수 밖에 없었다. 냉각조 및 습식 냉각탑(모두 자연 및 기계적 통풍)과 어떤 경우에는 건식 냉각탑의 사용이 증대되어 왔다. 터빈 배출 압력의 증가는 이들의 보조 냉각 시스템의 채택을 수반하게 되었다. 이것은 발전소의 효율을 감소시킬 뿐만 아니라 냉각 시스템상에 부가적인 요건을 부가시켜야 한다.

미국에서, 건식 냉각 시스템은 20MW 터빈 및 후속 360MW 터빈 발전소에 초기에 설치하는 용도로만 제한되어 왔다. 상기 양 터빈 설비에는 공냉식 응축기가 사용되었다. 남아프리카공화국은 이미 공냉식 응축기를 갖는 6개의 665MW 터빈 발전소를 건축하였고, 3개 이상의 터빈 발전소를 건축중에 있다. 다른 터빈 발전소에 있어서, 배출 증기가 건식탑, 일반적으로 자연 통풍 장치를 통해서 흐르는 간접 공냉식이 사용되고 있다. 남아프리카공화국은 간접 공냉식을 사용하는 6개의 668MW 터빈 발전소를 건축하였다. 다수의 소형 간접 공냉식의 발전소가 영국, 독일, 헝가리, 소련, 이란, 브라질, 터어키 및 남아프리카공화국에 건축되어 있다. 이들 발전소는 스프레이 또는 표면 응축기를 채용하였다.

원자력 발전소의 적어도 하나의 건식 냉각 방식에 대한 연구에 의하면, 다압력 또는 복수지역 응축기를 사용하면 발전소의 경제성이 향상된다는 것이 입증되었다. 더우기, 각각의 저압(LP) 요소(6개의 직열 복합 흐름 배출구)내에 상이한 크기의 최종열 블레이드를 사용하면 경제성이 더욱 향상된다. 이러한 예에 있어서, 최저압 LP 요소는 가장 큰 환상 배출면적을 가지며, 보다 높은 압력의 LP 요소내에는 감소된 환상면적이 있다. 터빈 성능의 경제적 장점 및 개선은 다압력 수준 또는 지역(zone)의 수에 따라 증대된다. 통상의 실행하에서 지역의 수는 LP 요소의 수에 대응한다. 그러나, 본 출원인에게 양도된 바 있는 미국 특허 제4,557,113호는 하향 배출구를 갖는 복류식 LP 요소의 각 반부내에 개별적인 지역을 갖는 터빈 시스템을 개시하고 있다. 이 터빈 시스템에 의하면, 단일의 LP 요소로는 2지역을, 2개의 복류식 LP 요소로는 4지역을 그리고 3개의 복류식 LP 요소로는 6지역을 얻는 것이 가능하다.

본 출원인에게 양도된 바 있는 1989년 3월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제07/317,495호는 블레이드 포일(blade foil)을 재배향시킴과 아울러 회전 블레이드 프로파일(profile)을 상기 블레이드 포일과 동일하게 유지시킴으로써 최종단계(회전 및 고정 블레이드)상의 게이지(gaugings)를 변경하여 LP 터빈의 각종 지역에서의 성능을 최적화시키고, 각종 지역에서 배출 압력의 차가 매우 큰 경우에, 복류식 LP 요소의 각 반부내에 상이한 크기의 최종열 블레이드를 사용하여 보다 최적의 성능을 달성하는 것을 제시하고 있다.

공냉식 응축기의 건식 지느러미형 튜브를 사용하면 냉각공기의 온도가 상당히 상승된다. 열전달의 변화율은 공기와 응축 증기 사이의 온도차이다. 건식 지느러미형 단면을 갖는 튜브는 비교적 얕아야 되는 바, 이것은 기껏해야 3개 내지 6개 열의 튜브가 연속으로 가로질러 배열되어 공기가 이들 위로 통과되게 하는 것을 의미한다. 각 열의 지느러미 간격을 변경함으로써 때로 개선되기는 하지만, 공기 온도의 연속적인 상승은 각 열내에 연속적으로 보다 높은 증기 응축 압력을 발생시키게 될 것이다.

상이한 응축 압력은 헤더(header)내에서 동일해야 되는 바, 이것은 (1) 모든 튜브로부터의 응축물이 완전히 배출되고, (2) 모든 튜브내의 공기가 분리되어 진공 배기되게 하기 위한 것이다. 한 예시적인 시스템에서, 공냉식 응축기는 증기 덕트(터빈의 배출 플랜지와 공냉식 응축기를 연결하는) 및 응축 요소내의 압력 손실 때문에 보다 낮은 대략 15℃의 포화온도에서 작동한다.

공냉식 응축기는 튜브의 각 열내에 연속적으로 보다 높은 증기 응축 압력을 발생시키는 경향이 있기 때문에(이것은 공기가 공냉식 응축기를 통과함에 따라 그 온도가 연속적으로 상승되기 때문임), 다압력 또는 복수지역 작동에 특히 적합하다. 이 경우에, 최저 압력 지역은 최초열의 튜브내에서 발생되며 최고 압력 지역은 최종열의 튜브내에서 발생될 것이다.

본 출원인은 1979년 5월에 "건식냉각 발전 시스템"이라는 명칭으로 복수 지역식 또는 다압력 시스템에 관한 미국 특허 제4,156,349호를 취득했다. 이 특허에서, LP 증기 터빈은 응축기-암모니아 재가열기(reboiler)로 증기 배출이 이루어진다. 증발된 암모니아는 공냉식 탑으로 이송되어 거기에서 응축된 후 응축기-재가열기로 복귀된다. 이 때에, 하나의 응축-재가열기로부터의 암모니아는 인입 냉각공기를 받는 냉각탑 튜브로 진행된다. 다른 응축기-재가열기로부터의 암모니아는 제1그룹의 튜브에서 나오는 고온 공기를 받는 냉각탑 튜브로 진행된다. 따라서, 증기 터빈은 건식 냉각 발전소에서 2개의 압력 지역과 더불어 작동하게 된다.

응축 지역의 수 또는 압력 수준을 증가시키면, 전형적인 건식 냉각 시스템의 광대한 냉각 범위(광범위한 온도 상승)로 인하여 사이클 성능과 간접 공냉식 발전소의 경제성이 향상된다. 공냉식 응축기의 경우에, 응축기 튜브의 각 열은 공기가 응축기 시스템을 통과할 때에 보다 높은 압력에서 연속적으로 작동되는 고유의 경향이 있다.

더우기, 통상의 증기 응축기를 갖는 다수의 습식 냉각 시스템은 광범위한 온도상승을 갖게 되고, 다압력 또는 복수 지역식 응축기 용도에 특히 적합하다. 상술한 바와 같이, 압력 지역의 수를 증가시키면 간접 공냉식 및 습식 냉각탑 장치의 성능이 향상된다. 문제는 지역의 수가 터빈 배출 흐름의 수에 제한된다는 것이다. 상기 미국 특허 제4,557,113호는 2지역을 복류식 LP 요소상에 형성할 수 있는 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템에서, 응축기는 2지역으로 분할되어 있으며, 상기 2지역중 한 지역에 터빈의 한 단부로부터의 배출구가 연결되고, 나머지 한 지역에 터빈의 다른 단부로부터의 배출구가 연결된다. 이러한 2지역의 장점은 보다 많은 지역이 부가적인 향상을 제공할 수 있음을 시사하고 있다. 그러나, 지역의 수는 이용가능한 터빈 배출구의 수에 제한된다고 믿어진다.

복류식 LP 요소상에 2개 이상의 배출 압력 지역 또는 단류식 LP 요소상에 다압력 지역을 얻는 것이 가능한 경우, 추가의 개선이 달성될 수 있을 것이다. 표 1은 단압력 작용에 비추어 2지역 단류식 LP 요소내에 저압력 지역을 사용함으로써 얻을 수 있는 압력 수준 및 유효 에너지의 증가를 나타내며, 양 구조에서 냉각수는 20.0℃의 온도 상승을 갖는다. TO는 유입 냉각수의 온도이고, T2는 다압력, 2지역 응축기의 제2지역으로부터 배출되는 냉각수의 온도이다. P2와 P1은 각기 T2 및 T1에 대응하는 포화(응축 압력이다.

저압 지역으로 배출되는 배출 증기 부분(대략 절반)은 다압력 구조내의 증기에서 얻을 수 있는 것보다 15.5Kcal/Kg 내지 16.4Kcal/Kg 만큼 많은 유효 에너지를 갖는다. 유효 에너지의 증가는, 냉각탑에서 배출되는 물의 온도 범위에 상응하는 것으로, 30℃ 내지 56.7℃ 에서 변동되는 초기 응축기 온도에 따라 달라진다.

표 2에는 단압력 및 4압력 지역 응축기가 비교되어 있다. 이 경우에, T0는 초기 냉각수 온도이고, T4는 최종 지역에서 배출되는 물의 온도이다. T1, T2 및 T3는 나머지 지역에서 배출되는 물의 온도이다. P1, P2, P3 및 P4는 다양한 지역에서의 응축 압력이다. P4는 또한 단지역 또는 단압력 구조의 응축 압력이다. 단압력 구조의 유효 에너지에 비추어 각종 지역내에서 팽창하는 증기의 유효 에너지에 대응하는 증가가 있게 된다.

표 3 및 표 4는, 13.3℃의 온도 상승에 대하여 각기 단지역과 2지역 구조 사이의 비교와, 단지역과 4지역 구조 사이의 비교에 관한 것이다. 건식 냉각 시스템의 온도 상승이 아마 20.0℃ 수준에 접근될 것이지만, 전형적인 자연 통풍 습식 냉각탑은 13.3℃ 내지 20.0℃의 범위이다. 자연 통풍 숩식 냉각탑을 갖는 화력발전소는 13.3℃ 내지 20.0℃ 범위의 하측 반부에 속하는 경향이 있는 반면, 원자력 발전소는 이 온도 범위의 상측 반부에 속하는 경향이 있을 것이다. 습식 기계적 통풍 냉각탑을 갖는 화력 발전소는 일반적으로 8.3℃ 내지 13.9℃의 온도 상승을 갖지만, 반면에 기계적 통풍 냉각탑을 갖는 원자력 발전소는 통상적으로 13.3℃ 내지 16.7℃의 온도 상승을 갖는다. 습도가 낮은 지역에서는 습식 기계적 통풍 냉각탑이 16.7℃ 내지 20.0℃의 온도 상승을 갖게 건축된다.

표 5 및 표 6은 13.3℃ 및 20.0℃ 온도 상승과 최대 압력 지역내에서의 소정의 조건을 결합한 단지역, 2지역 및 4지역에 대한 다양한 지역내에서의 증기의 온도 및 압력을 나타낸다.

지역화를 평가하기 위하여 사용된 터빈의 구조에 대한 표준 후드 손실(standard hood loss) 뿐만 아니라 0.56Kcal/Kg, 1.11Kcal/Kg 및 1.67Kcal/Kg의 후드 손실 증가에 대하여 산출이 이루어졌다. 표 7은 13.3℃ 온도 상승시 단지역의 성능과 2지역의 성능을 비교한 것이다. 2지역의 성능은 0Kcal/Kg, 0.56Kcal/Kg, 1.11Kcal/Kg 및 1.67Kcal/Kg의 후드 손실 증가에 대하여 나타냈다. 표 8은 20.0℃ 온도 상승에서 비교 데이타를 나타낸다.

이들의 비교는 모두 단류식 LP 요소에 관한 것이다. 후드 손실에 있어서 1.67Kcal/Kg의 증가가 있다 하더라도, 여전히 2지역에서 출력 증가가 있게 된다. 출력의 증가는 13.3℃ 온도 상승에서보다 20.0℃ 온도 상승에서가 더 크다.

터빈의 복류식 LP 요소를 갖는다면, 상기 미국 특허 제4,577,113호에 도시된 바와 같은 2지역을 설치할 수 있다. 그러한 구조에 있어서는 소정의 배출 유량에 대하여 후드 손실의 증가가 없을 것이다.

다중 압력의 경우에, 유효 에너지가 상당히 증가한다는 것은 분명하다. 단 지역 대 2지역의 경우에, 총 배출 흐름에 근거하여, 20.0℃ 온도 상승에 대해 7.72Kcal/Kg 내지 8.22Kcal/Kg의 증가가 있고, 13.3℃ 온도 상승에 대해 5.33Kcal/Kg 내지 5.61Kcal/Kg의 증가가 있다(표 1 및 표 3에 나타난 값의 절반임). 단지역 대 4지역의 경우에, 총 배출 흐름에 근거하여 20.0℃ 온도 상승에 대해 11.6Kcal/Kg 내지 12.3Kcal/Kg의 증가가 있고, 13.3℃ 온도 상승에 대해 8.06Kcal/Kg 내지 8.39Kcal/Kg의 증가가 있다(표 2 및 표 4에 나타난 값의 절반임).

표 5 및 표 6은 각종 최대 응축 온도와 13.3℃ 및 20.0℃의 응축 온도 상승에 대한 각종 지역화 구성과 관련된 압력을 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수 지역 터빈 시스템의 상기 장점들은 분할판을 터빈 배출구의 수직축(축배향)을 따라서 배치하여 하향흐름 또는 상향흐름 배출구의 각 단부내에 2압력 지역을 형성함으로써 달성된다. 측면 배출구가 터빈의 커버와 베이스 반부의 양자내에 있는 경우, 상기 분할판은 축배향을 유지하면서 수평 또는 수직 중심선을 따라서 배치될 수도 있다. 축방향 배출구가 있는 경우, 상기 분할판은, 응축기의 배향에 따라 수직 또는 수평 중심선을 따라서 배치될 수도 있다.

상기 분할판의 각 측면상에서 배출 압력에 차이가 있기 때문에, 최종 회전 블레이드 출구 환상체에서 분할판의 전단에 입사 흐름이 발생할 것이다. 상기 분할판의 입구단은 속도 및 부하의 변동중 운동차로 인하여 최종열 블레이드가 접촉하지 않도록 하류에서 충분히 멀리 배치될 것이다.

첨부된 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조하면 본 발명을 더 잘 이해할 것이다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 개시 내용을 채용하는 복류식 저압 증기 터빈(1)과 복수 지역 또는 다압력 응축기(3)가 도시되어 있다.

상기 응축기(3)는 다수의 수평으로 배치된 직선형 튜브(7)를 둘러싸는 쉘(shell)(5)과, 상기 쉘(5) 및 튜브(7)의 대향 단부에 배치된 물탱크 또는 헤더(9, 11)를 포함한다. 입구측 냉각수 노즐(13)은 상기 헤더중 어느 한 헤더(9)와 유체 연통을 이루도록 배치되고 출구측 냉각수 노즐(15)은 나머지 한 헤더(11)와 유체연통을 이루도록 배치되어 있으므로, 제1도에 도시된 바와 같이 유입 냉각수는 튜브(7)의 우측단부로 진입하고 유출 냉각수는 튜브(7)의 좌측 단부로부터 배출된다.

상기 터빈은 응축기(3)의 쉘(5)과 유체연통하게 배치된 케이싱 또는 하우징(17)을 포함한다. 상기 하우징(17)내에는 로터(19)와 다수의 교호 배치된 고정 및 회전 블레이드 열(21, 23)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 이 블레이드 열은 상기 하우징(17)의 중앙부에서 시작하여 반대 방향으로 상기 터빈(1)의 축방향 단부까지 연장되는 2개의 증기 흐름 경로를 형성하고 있다. 증기 입구 노즐(25)이 증기를 각 흐름 통로내의 블레이드 열에 공급하도록 상기 하우징(17)의 중앙부에 배치되어 있다.

하나 이상의 판을 포함할 수도 있는 격벽판 또는 차단벽(27)이 상기 쉘(5)과 하우징(17)내에 2개의 분리실(29, 31)을 형성하도록 상기 쉘(5)과 하우징(17)내에 배치되어 있다. 상기 분리실(29)은 유입 냉각수가 통과하는 튜브를 가지며 상기 분리실(31)은 유출 냉각수가 통과하는 튜브를 가지고 있으므로, 분리실(29) 및 분리실(31)내에는 저배압과 고배압이 각기 형성된다. 따라서, 분리실(29) 및 분리실(31)을 저압실(29) 및 고압실(31)이라 부르고자 한다. 상기 격벽판(27)은 일 측면상이 용접됨으로써 응축기 또는 터빈 하우징에 부착될 수도 있다. 또한, 상기 격벽판(27)에는 상기 격벽판(27)의 열팽창을 허용하는데 필요한 개소마다 참조부호(33)로 표시된 바와 같은 요철 결합 장치가 제공될 수도 있다.

저압실(29)로 배출되는 증기 흐름 경로의 우측단부상의 최종열의 회전 블레이드(23A)는 고압실(31)로 배출되는 증기 흐름 경로의 좌측 단부상의 최종열의 회전 블레이드(23B) 보다 길게 할 수도 있으며, 최종열의 고정 블레이드(21A, 21B)에서 이에 상응하는 변경을 가질 수도 있다. 흐름 경로내의 최종열의 고정 블레이드(21A) 또는 회전 블레이드(23A)의 게이지는 최종열의 고정 블레이드(21B) 또는 회전 블레이드(23B)의 게이지보다 크게 할 수도 있다.

이하에서 추가로 설명하겠지만, 제1도의 복수지역 또는 다압력 응축기/터빈 조합체는 다압력 또는 복수지역 응축기를 채용하지 않은 장치보다 열성능이 0.7%까지 높을 것이다. 전술한 바와 같이, 터빈의 배출구를 추가 지역으로 분할할 수 있다면, 성능은 더욱 향상될 것이다.

제1도의 좌측 반부는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 한쌍의 수직 분할판(35A, 35B)이 외측 흐름 안내부(37)와 내측 흐름 안내부(39)에 부착되어 있으며, 상기 외측 흐름 안내부(37) 및 내측 흐름 안내부(39)는 배출구(47A)를 형성하게 된다. 또한, 상기 분할판(35A, 35B)은 상기 외측 및 내측 흐름 안내부(37, 39) 사이에서 연장되어, 터빈에서 배출되는 증기를 배출 단부에서 볼 때 좌측 반부 및 우측 반부로 효과적으로 분할하게 된다. 증기는 외측 원통형 벽 또는 하우징(17)에 부착된 다른 한쌍의 수직 분할판(41A, 41B)에 의해서 2개의 분리된 부분으로 완전히 분할된다. 상기 분할판(41A, 41B)은 요철 결합 장치 또는 조인트(33)와 같은 다른 형태의 탄성결합에 의하여 상기 각 분할판(35A, 35B)에 결합되어 있으며, 상기 요철 결합 장치 또는 탄성 결합은 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라 결합된 분할판의 어떤 차동적인 열팽창을 수용하게 된다. 또한 상기 분할판(41A, 41B)은 또한 외측 흐름 안내부(37), 외측 원통형 하우징(17) 및 격벽판(27)의 접촉 표면에 용접되거나 또는 다른 방법으로 접속될 수도 있다. 격벽판(27)과 마찬가지로, 분할판(41B)은 응축기(3)를 관통하여 연장되어 상기 응축기(3)의 좌측 반부를 전방부 및 후방부로 더 분할한다.

제1도에서 복류식 터빈의 한 배출 단부만이 본발명에 따른 흐름 분할판을 채용하는 것으로 도시되었지만, 유사한 흐름 분할판이 다른 배출단부에 사용될 수도 있으며, 응축기(3)가 우측 반부상에서 2지역으로 더욱 분할될 수 있음을 이해해야 할 것이다. 제1도에 도시된 터빈의 좌측 반부가 단류 배출 터빈을 나타낸다고 가정하면, 출력의 상당한 증가, 즉 열소비율(heat rate)의 감소를 실현시킬 수 있게 된다. 더우기, 제1도의 축방향 배열 환상 배출구(47A, 47B)용으로 수직 배향 분할판을 도시하였지만, 수평축을 따라 배열된 분할판 또는 축에 수직인 수직 분할판을 측면 배출 터빈내에 사용할 수도 있다. 특정한 배출구에 맞추어 분할판의 다른 구조를 채용할 수도 있을 것이다.

제2도는 제1도에 도시된 터빈의 단면도를 나타낸 것으로, 설명의 편의상 터빈의 우측 단부가 될 것이고, 더우기 제1도의 좌측 단부에 대한 상기 설명에 따른 흐름 분할판(41, 35)을 내장하고 있는 것으로 가정될 것이다. 각 단부는 본질적으로 다른 단부의 거울상이기 때문에 환상 배출구가 우측 단부상에 참조부호(47B)로 표시된 것을 제외하고는 양단부상에 동일한 참조번호가 사용된다. 2개의 분할판(41, 35)은 A 및 B 세그멘트로 더욱 분할되어, 배출 흐름을 2개 유체 경로 [하나의 유체통로는 참조부호(47B')로 표시되고 나머지 하나는 참조부호(47B")로 표시된다]로 분리한다. 각 유체경로는 응축기(3)의 분리부(3A', 3B')에 결합되어 있다.

미국 특허 제4,557,113호의 개시 내용을 구현하는 제1도에 도시한 바와 같은 복류식 배출구에 대하여는 개선의 정도가 상당히 낮지만, 이 개선의 정도가 응축기의 온도 상승에 따라 0.25% 내지 0.7% 사이가 될 것으로 예측될 수 있다. 열소비율 개선 비교를 복수지역화되지 않은 복류식 배출구에 대해서 행한다면, 이 개선의 정도는 1%를 초과할 것이다. 터빈이 측면 배출구를 가진 경우, 후드 손실의 증가는 상기 제시된 장치에서 최소일 것이다.

경사형 슬롯(45)을 분할판(35A, 35B)에 형성하여, 이 슬롯(45)이 보다 높은 배출 압력에서 일어나는 와류로 인해 발생한 흐름을 고압 지역과 저압 지역 사이에서 전달되게 함으로써 후드내의 흐름 분리를 감소시킬 수도 있다.

터빈 블레이딩 배출구에 분할판(35, 41)을 채용하면 열소비율이 상당히 감소된다. 최대의 개선은 상기 분할판이 단류식 배출구에 적용되는 경우 발생하는데, 후드 손실이 증가하는데에도 불구하고 약 1%의 출력증가가 일어나게 된다. 측면 배출 터빈의 경우에는 더욱 큰 증가가 있을 것이다. 4지역 구조(제1도의 좌측 및 우측 단부가 분할되어 있음)를 미국 특허 제4,557,113호에 개시된 2지역 구조와 비교하는 경우, 0.25% 및 0.5%의 개선이 가능하다. 블레이딩이 한 지역에서 다른 지역으로 이동할 때 충격하중을 받긴 하지만, 블레이드의 출구면과 분할판 입구 사이의 틈새(clearance)가 이러한 변화를 대폭 감소시키게 된다.

분할판(35)을 가로질러서 배기 압력차가 예견된다고 하더라도, 분할판의 전단을 따라 입사가 발생된다. 이러한 입사는 분할판이 없는 단압력 운전과 비교하여 후드 성능을 저하시킨다. 표 7(13.3℃ 상승)과 표 8(20.0℃ 상승)은 단지역 설계구조를 2지역 설계구조와 비교한 것이고, 후자에 있어서 후드 손실의 증가는 0Kcal/Kg, 0.56Kcal/Kg, 1.11Kcal/Kg 및 1.67Kcal/Kg이다. 표 9(13.3℃ 상승)와 표 10(20.0℃ 상승)은 2지역 설계 구조(후드 손실의 증가 없음)와 후드 손실이 0Kcal/Kg, 0.56Kcal/Kg, 1.11Kcal/Kg 및 1.67Kcal/Kg 만큼 증가한 4지역 구조를 비교한 것이다. 낮은 배출 증기 온도에서 부정적인 개선이 되는 이유는 다음의 2가지가 있다. 첫째로, 전압 지역이 막히게 되어, 배기 압력에 있어서의 모든 개선을 이용할 수 없기 때문이고(표 9의 42.2℃의 예 참조), 둘째로 최고 압력 지역의 성능이 후드 손실의 증가로 인해 저하되기 때문이다.

실제로, 후드 손실의 증가는 낮은 증기 온도에서 거의 0에 가까워져야 하는바, 그 이유는 터빈의 배출 흐름이 축방향에 가깝고 또한 소정의 흐름에서 2개의 반부사이의 분할판상에의 입사가 낮기 때문이다. 높은 배출 온도에서, 후드 손실의 증가는 1.67Kcal/Kg 값에 보다 가까워질 것이다.

본 발명의 원리가 예시적인 실시예를 통하여 명확히 설명되었지만, 본 발명을 실시하는데 있어서 다음의 특허청구 범위에 기재된 바와같은 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하는 일 없이 특수한 작동요건에 적합한 다른 실시예들을 만들어 내기 위하여, 상기에서 설명한 구조, 장치 및 구성요소의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표 9]

[표 10]

Claims

단일 배출 흐름내에 다수의 압력지역을 갖는, 저압 증기 터빈(1)과 응축기(3)의 조합장치로서, 다수의 섹터로 분할된 응축기(3)와; 상기 터빈(1)으로부터 상기 응축기(3)로 배출 증기를 통과시키기 위해 상기 응축기(3)와 유체 연통되어 있는 터빈 하우징(17)과; 상기 터빈(1)에 결합되고, 증기를 상기 하우징(17)내로 배출시킬 수 있도록 배치되어 있는 적어도 하나의 배출구(47)를 포함하는, 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치에 있어서, 배출 증기를 적어도 두개의 분리된 흐름 경로로 분할하는 적어도 하나의 분할판(41, 35)이 상기 배출구(47)내에 위치되어 상기 하우징(17)내로 연장되고, 각각의 상기 흐름 경로는 상기 응축기(3)의 다수의 분리부(3A', 3B')중 각각의 것에 각기 연결되는 것을 특징으로 하는 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치.
제1항에 있어서, 상기 터빈(1)은 증기를 상기 하우징(17)내로 배출시키도록 위치된 제2배출구(47)를 갖는 복류식 터빈을 포함하며; 상기 제2배출구(47)로부터 나오는 배출 증기를 적어도 두개의 분리된 제2흐름 경로로 분할하는 제2분할판(41, 35)이 상기 제2배출구(47)내에 위치되어 상기 하우징(17)내로 연장되고, 상기 각각의 제2흐름 경로는 상기 응축기(3)의 다수의 분리부(3A', 3B')중 각각의 것에 각기 연결되는 것을 특징으로 하는 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치.
제2항에 있어서, 각각의 상기 배출구로부터 나오는 배출 흐름을 상기 하우징(17)의 두개의 격리된 부분으로 분리시키기 위한 격벽판(27)이 상기 적어도 하나의 분할판(41, 35) 및 상기 제2분할판의 배향에 횡단하는 방향으로 상기 하우징(17)을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 높은 배출 압력에서 증기의 와류와 관련된 흐름 분리를 제어하기 위한 슬롯(45)이 상기 적어도 하나의 배출구(47)에 인접하여 상기 적어도 하나의 분할판(41, 35)내에 형성되는 것을 특징으로 하는 저압 증기 터빈과 응축기의 조합장치.