KR100250863B1 - Steam condensing apparatus - Google Patents

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KR100250863B1 KR1019970005136A KR19970005136A KR100250863B1 KR 100250863 B1 KR100250863 B1 KR 100250863B1 KR 1019970005136 A KR1019970005136 A KR 1019970005136A KR 19970005136 A KR19970005136 A KR 19970005136A KR 100250863 B1 KR100250863 B1 KR 100250863B1
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죠셉 기아마루티 로버트
웨인 스트록 토마스
월터 웨일 해롤드
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로버트 제이. 에드워즈
허드슨 프로덕츠 코포레이션
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Abstract

본 발명은 증기응축장치에 관한 것으로, 특히 열파이프기술도 함께 사용하여어떠한 주위환경하에서도 빙결되지 않으면서 간단한 비응축성기체의 처리방법을 제공하는 공랭식(空冷式) 증기응축기에 관한 것인 바, 병류하는 증기와 응축물은 하향 유동하면서 증기흐름이 주응축기를 통하여 유동하는 한편, 모든 증기가 완전히응축되지 않음으로써 증기가 각 튜브열을 통하여 계속 배출되도록 열전달표면지역과 송풍기공기유동이 고안되는데, 이와 같은 계속적인 증기흐름에 의해 튜브열내의비응축정 기체들이 일소되고, 잉여증기는 하부헤더를 거쳐 열파이프가 구비된 제2응축기로 유동하며, 이 제2응축기부분내의 열파이프의 증발기측 외표면상에서 상기한 잉여증기가 응축된다. 하부헤더내의 비응축성 잔류기체들이 종래 응축기의 것과 유사한 공기제거시스템에 의해 배기되고, 하부헤더내의 응축물은 전력발전사이클에서의 재사용을 위해 수집된다.The present invention relates to a steam condenser, and more particularly, to an air-cooled steam condenser that uses a heat pipe technology together to provide a simple method for treating a non-condensable gas without freezing under any surrounding environment. The heat transfer surface area and the blower air flow are designed so that the cocurrent vapor and condensate flows downward while the steam flows through the main condenser, while all the steam is not fully condensed so that steam continues to be discharged through each tube row. As a result of this continuous steam flow, the non-condensed crystalline gases in the tube row are swept away, and the excess steam flows through the lower header to the second condenser with the heat pipe, and the outer surface of the evaporator side of the heat pipe in the second condenser portion. The excess steam described above condenses. Non-condensable residual gases in the lower header are exhausted by an air removal system similar to that of conventional condensers, and the condensate in the lower header is collected for reuse in the power generation cycle.

Description

증기응축장치Steam condenser

본 발명은 일반적으로 증기응축기에 관한 것으로, 특히 열파이프기술에 공랭식(空冷式) 진공 건조 증기응축기술을 결합한 증기응축기에 관한 것인 바, 통상적으로 증기동력 발전사이클에 사용되는 공랭식 증기응축기는 그 바닥부에 송풍기가 구비된 A자형상 프레임구조로 설치된 것으로, 그 각 측면상에는 경사진 일단의 응축튜브를 구비한다. 공기는 송풍기(fan)를 거쳐 유동하여 증기응축기의 여러 부분을 통과한다. 증기유입구는 각 일단의 튜브의 상부에 구비되며, 증기와 응축물은 동시에 하방으로 유동한다. 일반적으로 각 일단의 응축기내에는 4개의 튜브열이 구비되는데, 이 4개의 튜브열을 통하여 공기가 유동함에 따라, 공기온도가 증가하면서 응축증기와 공기 사이의 온도차는 감소하게 된다. 여기서 각 연속적인 튜브열의온도차가 낮을수록 보다 적은 응축이 발생하게 되는데, 각 연속적인 튜브열에서의응축물과 증기흐름이 적으므로, 각 튜브열에서의 2상태 유동압강하도 낮아진다. 상기한 튜브열들이 공통의 배후헤더로 배출되면, 튜브열에서의 배출압력차는 보다 낮은 압력을 갖는 튜브열의 선단으로 유입되는 배후헤더내의 증기와 비응축성 기체에의해 해결된다. 하부 튜브열들이 보다 낮은 배출압을 가지므로, 그 양끝단으로 증기가 유입되고, 시간이 경과함에 따라 비응축성 기체들이 튜브내에 수집된다. 이러한 비응축성 기체의 정체지역은 국부 증기흐름을 차단하여, 추운 날씨에는 응축물이 동결되는데, 이는 튜브파손의 원인이 된다. 상기한 비응축성 기체들은 일반적으로 진공펌프 또는 공기배출기 등을 사용하여 배후헤더로부터 배기되어진다. 이와같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 해결책으로 각 튜브열을 통해 잉여증기가 유동하도록 고안된 바, 이같은 잉여증기는 비응축성기체의 누적을 방지하고 응축물의 온도를 어는점 이상으로 유지하는데, 통상적으로 총 증기유동량의 20% 내지 33%를 차지하는 상기한 잉여증기는 제2 또는 배기응축기내에서 응축된다. 여기서 통상적인 배기응축기는 증기가 경사진 튜브를 따라 상향 유동하고, 튜브벽상에서 응축되며, 응축물이 하방으로 배출되는 응축장치(deph1egmator; 역류응축기; refluxcondenser) 이다. 비응축성기체는 상방으로 유동하고, 진공펌프 또는 공기배출기에 의해 튜브밖으로 제거된다. 한편 응축기가 동결되는 전술한 문제점은 열파이프를 사용하여 해결하기도 하였던 바, 열파이프들은 증기를 응축하는데 사용되는데, 증기는 열파이프의 증발기측을 거쳐 지나가는 반면, 주위 공기는 열파이프의 응축기측 너머로 강제된다. 여기서 응축물은 증기도관의 바닥에서 수집되어 재사용을 위해 보일러로 복귀된다. 이러한 해결방법은 몇가지의 제한점을 가질뿐 아니라 비응축성기체의 처리방법에 대한 간단한 해결책을 제공하지 못했다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to steam condensers, and more particularly to steam condensers that combine heat pipe technology with air-cooled vacuum dry steam condensation technology. It is installed in an A-shaped frame structure provided with a blower at the bottom, and each side is provided with an inclined end of the condensation tube. Air flows through a fan and passes through various parts of the steam condenser. Steam inlets are provided at the top of each end of the tube, and steam and condensate flow downwards simultaneously. Generally, four tube rows are provided in each end of the condenser. As air flows through the four tube rows, the temperature difference between the condensation vapor and the air decreases as the air temperature increases. Here, the lower the temperature difference of each successive tube row, the less condensation occurs. The less condensate and vapor flow in each successive tube row, the lower the two-state flow pressure drop in each tube row. When the tube rows are discharged to the common rear header, the discharge pressure difference in the tube row is solved by the vapor and non-condensable gas in the rear header entering the tip of the tube row having the lower pressure. Since the lower tube rows have a lower discharge pressure, steam enters both ends, and over time non-condensable gases are collected in the tube. This stagnant zone of non-condensable gas blocks local vapor flow, which condensates freeze in cold weather, causing tube breakage. Such non-condensable gases are generally evacuated from the rear header using a vacuum pump or an air vent. In order to solve this problem, a conventional solution is designed to allow surplus steam to flow through each tube row. Such surplus steam prevents the accumulation of non-condensable gases and maintains the temperature of the condensate above freezing point. Said excess steam, which accounts for 20% to 33% of the flow rate, is condensed in the second or exhaust condenser. A typical exhaust condenser here is a deph1egmator (reflux condenser) in which steam flows up along an inclined tube, condenses on the tube wall, and the condensate is discharged downward. The non-condensable gas flows upwards and is removed out of the tube by a vacuum pump or air vent. On the other hand, the above-mentioned problem of freezing of the condenser has been solved by using a heat pipe, where the heat pipes are used to condense the steam, while the steam passes through the evaporator side of the heat pipe, while the ambient air passes over the condenser side of the heat pipe. Forced. Here the condensate is collected at the bottom of the steam conduit and returned to the boiler for reuse. This solution has several limitations and does not provide a simple solution for the treatment of non-condensable gases.

따라서 본 발명은 종래기술의 한계점에 대한 해결책을 제공하는 바, 열파이프기술도 공용하는 공랭식 증기응축기가 구비되어 주위의 어떠한 조건에서도 빙결되지 않으면서, 비응축성기체를 간단히 처리하는 해결책을 제공한다. 병류하는 증기와 응축물이 하방으로 유동하면서 증기흐름은 주응축기를 통하여 유동한다. 작동조건의 범위에 걸쳐서 모든 증기가 완전히 응축되지 않고 증기가 계속적으로 각 튜브열을 빠져나가도록 열전달표면지역과 송풍기공기유동은 고안되었는데, 이같은 연속적인 증기흐름은 상기한 비응축성기체열들을 일소할뿐 아니라, 상기 잉여증기는 하부헤더속으로 유동하여 열파이프가 구비된 제2응축기부분으로 유동하고, 제2응축기부분의 열파이프의 증발기측 외표면상에서 상기 잉여증기가 응축된다. 또한 하부헤더내의 비응축성 잔류기체들은 종래의 응축기의 것과 유사한 공기제거시스템에 의해 배기되며, 상기한 하부헤더내의 응축물은 응축물탱크내로 배출되어 전력발전사이클에 재활용된다.Accordingly, the present invention provides a solution to the limitations of the prior art, which is provided with an air-cooled steam condenser that also shares heat pipe technology, and provides a solution for simply treating non-condensable gas without freezing under any ambient conditions. As the cocurrent vapor and condensate flows downward, the steam flows through the main condenser. The heat transfer surface area and the blower air flow are designed so that all steam does not completely condense over a range of operating conditions and the steam continues to exit each tube row. Such continuous steam flows can eliminate the above non-condensable gas streams. In addition, the excess steam flows into the lower header to the second condenser portion having a heat pipe, and the excess steam condenses on the evaporator side outer surface of the heat pipe of the second condenser portion. Also, non-condensable residual gases in the lower header are exhausted by an air removal system similar to that of a conventional condenser, and the condensate in the lower header is discharged into the condensate tank and recycled to the power generation cycle.

도1은 종래 공랭식 증기응축기를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a conventional air-cooled steam condenser.

도2는 종래 공랭식 증기응축기를 도시한 사시도.Figure 2 is a perspective view of a conventional air-cooled steam condenser.

도3은 종래 공랭식 증기응축기를 도시한 사시도.Figure 3 is a perspective view of a conventional air-cooled steam condenser.

도4는 본 발명을 도시한 사시도.4 is a perspective view of the present invention;

도5는 본 발명에 따른 다른 실시예의 사시도.5 is a perspective view of another embodiment according to the present invention.

도6은 본 발명에 따른 또다른 실시예의 사시도.Figure 6 is a perspective view of another embodiment according to the present invention.

도7은 본 발명에 사용되는 열파이프중의 하나를 도시한 단면도.Fig. 7 is a sectional view showing one of the heat pipes used in the present invention.

도8은 본 발명에 사용가능한 열파이프의 다른 실시예의 단면도.8 is a cross-sectional view of another embodiment of a heat pipe usable in the present invention.

도9는 본 발명에 따른 하부증기헤더의 다른 실시예를 도시한 단면도.Figure 9 is a sectional view showing another embodiment of the lower steam header according to the present invention.

도10은 도9의 10-10선상의 단면도이다.10 is a cross-sectional view taken along line 10-10 of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10,46 : 송풍기(fan) 12,40 : 일단의 튜브10,46: fan 12,40: set of tubes

14,42 : 증기터빈 16,38 : 상부증기헤더14,42 Steam turbine 16,38 Upper steam header

18 : 하부증기헤더 20,52 : 배출기18: lower steam header 20,52: exhaust

22 : 탱크 24 : 제 2응축기22 tank 24 second condenser

26,48 : 열파이프 28 : 증기헤더26,48: heat pipe 28: steam header

30 : 증기응축장치 32 : 주응축기30: steam condenser 32: main condenser

34 : 하부헤더 36 : 제 2응축기34: lower header 36: second condenser

44,54 : 도관 50 : 응축물배수관44,54 conduit 50 condensate drainage pipe

56 : 응축기 58 : 튜브56 condenser 58 tube

60 : 열전달유체 62 : 증발부60: heat transfer fluid 62: evaporator

64 : 응축기 부분 66 : 핀(fin)64 condenser portion 66 fin

68 : 저감마성 코팅 70 : 슬리브68: low abrasion coating 70: sleeve

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

종래 기술을 도시한 도1과 같이, 공랭식 증기응축기들은 통상적으로 그 바닥부에 송풍기(10)가 구비된 A자형상의 프레임구조로서, 각 측면상에 일단의 응축기튜브(12)들이 경사져 설치된다. 이러한 증기응축기의 여러 부분을 거쳐 송풍기를 통하여 공기가 유동한다. 증기터빈(14)으로부터 증기는 각 일단의 튜브(12)의 상부에 증기유입부를 제공하는 상부 증기헤더(16)쪽으로 보내진다. 증기와 응축물은 동시에 상기한 튜브내에서 하부헤더 또는 후방헤더(18)쪽으로 하향 유동한다. 한편 공기배출기 또는 진공펌프(20)가 비응축성 기체를 후방헤더(18)로부터 배기하기 위해 사용되는 한편 응축물은 탱크(22)내에 수집되고, 도시되지 않은 응축물펌프쪽으로 보내져 재사용된다.As shown in FIG. 1 of the prior art, air-cooled steam condensers are typically an A-shaped frame structure having a blower 10 at the bottom thereof, and one end of the condenser tube 12 is inclined on each side. Air flows through the blower through various parts of the steam condenser. Steam from the steam turbine 14 is directed towards the upper steam header 16 which provides a steam inlet on top of each end of the tube 12. The vapor and condensate simultaneously flow down into the lower or rear header 18 in the tube. Meanwhile an air vent or vacuum pump 20 is used to evacuate non-condensable gas from the rear header 18 while condensate is collected in the tank 22 and sent to a condensate pump, not shown, for reuse.

도2는 응축물의 빙결을 방지하기 위한 종래의 해결책이 도시된 바, 응축기일단의 튜브(12)는 각 튜브열내에 잉여증기흐름을 발생하도록 고안되었다. 이러한 잉여증기는 비응축성 기체의 축적을 막고 응축물의 온도를 어는점 이상으로 유지하고, 상기한 잉여증기는 제2 또는 배기응축기(24)내에서 응축된다. 통상적인 배기응축기(24)는 경사진 튜브를 통하여 증기가 상방으로 유동하고, 튜브벽상에서 응축이 일어나며, 응축물이 하방으로 배출되는 응축장치(dephlegmator; 역류응축기; ref1ux condenser)로서, 상기한 비응축성 기체들은 상방으로 유동하여 진공펌프 또는 공기배출기에 의해 튜브밖으로 제거된다.2 shows a conventional solution for preventing freezing of condensate, in which the tube 12 at the end of the condenser is designed to generate excess steam flow in each tube row. This excess steam prevents the accumulation of non-condensable gases and maintains the temperature of the condensate above the freezing point, and the excess steam condenses in the second or exhaust condenser 24. A typical exhaust condenser 24 is a dephlegmator (ref1ux condenser) in which steam flows upward through an inclined tube, condensation occurs on the tube wall, and the condensate is discharged downward. The layering gases flow upwards and are removed out of the tube by a vacuum pump or air vent.

또한 도3에는 응축물의 동결을 방지하기 위한 종래의 해결책이 도시된 바, 열파이프(26) 들은 Y자형상으로 설치되는데, 열파이프의 증발기측은 증기헤더(28) 내에 봉합된다. 여기서 증기는 열파이프(26)의 증발기측을 통과하면서 응축되는데, 이에 응축물은 헤더(28)의 바닥부에서 수집되고 보일러로 복귀되어 재사용된다. 한편 송풍기(10)는 열파이프의 응축기측을 거친 유도된 공기유동이 열파이프내에 수용된 작업유체를 냉각시키고 재응축시키는데 사용한다.Also shown in Fig. 3 is a conventional solution for preventing freezing of the condensate, where the heat pipes 26 are installed in a Y-shape, the evaporator side of the heat pipe being sealed in the steam header 28. Here the steam condenses as it passes through the evaporator side of the heat pipe 26, where the condensate is collected at the bottom of the header 28 and returned to the boiler for reuse. On the other hand, the blower 10 uses the induced air flow through the condenser side of the heat pipe to cool and recondense the working fluid contained in the heat pipe.

일반적으로 본 발명은 도4의 참조번호 30으로 나타내어진 바, 증기응축장치(30)는 통상적으로 주응축기(32)와, 하부헤더(34) 및, 제2응축기(36)로 구성되는바, 상기 주응축기(32)는 상부증기헤더(38)와, 하나 또는 다수개의 일단의 튜브(40)로 구성된다. 여기서 상부증기헤더(38)는 증기터빈(42)으로부터의 증기를 도관(44)을 매개로 수용하여, 이 증기를 일단의 튜브(40)로 보낸다. 대체로 4개로 구성되는 다수개의 튜브열이 증기를 수용하고 응축하도록 구비된다는 점에서 일반적으로 각 일단의 튜브(40)는 종래 공강에서 사용되는 일단의 튜브와 유사한 반면 종래기술과 본 발명에 따른 일단의 튜브 사이의 주된 차이점은 가능한 많은 양의 증기를 응축하도록 고안되지 않았다는 것으로, 이 대신에 열전달표면지역과 송풍기(46)로부터의 송풍기공기유동은 작동조건의 범위에 걸쳐서 모든 증기가 완전히 응축되지 않음으로써 증기가 계속해서 각 튜브열의 바닥부로부터 하부헤더(34)쪽으로 배출되도록 고안된다. 바람직한 실시예에 있어서, 가용한 표면적의 66%내지 80%가 일단의 튜브(40)내에 사용되는 바, 이같은 표면적은 송풍기공기유동과 공조하여 주응축기(32)내의 증기의 약 20% 내지 80%가 응축되는 결과를 낳는다. 이 같은 연속적인 증기흐름은 주응축기(32)내의 튜브열로부터 비응축정 기체들을 일소하고, 응축되지 않은 잉여증기와 비응축성 기체들은 하부헤더(34)로 유동한 후, 제2응축기(36) 내로 유동한다.In general, the present invention is indicated by the reference numeral 30 of Figure 4, the steam condensation device 30 is typically composed of a main condenser 32, the lower header 34, and the second condenser 36, The main condenser 32 is composed of an upper steam header 38, and one or more ends of the tube 40. The upper steam header 38 receives the steam from the steam turbine 42 via the conduit 44, and sends this steam to one end of the tube 40. In general, each end of the tube 40 is similar to a group of tubes used in conventional steel, in that a plurality of tube trains consisting of four are provided to receive and condense steam. The main difference between the tubes is that they are not designed to condense as much steam as possible; instead, the blower air flow from the heat transfer surface area and blower 46 is not fully condensed over the range of operating conditions. The steam is designed to continue to flow out from the bottom of each tube row towards the lower header 34. In a preferred embodiment, between 66% and 80% of the available surface area is used in the one end of the tube 40, such surface area co-operating with the blower air flow to about 20% to 80% of the vapor in the main condenser 32. Results in condensation. This continuous vapor stream purges the non-condensed crystalline gases from the tube row in the main condenser 32, uncondensed excess steam and non-condensable gases flow into the lower header 34, and then into the second condenser 36. Flow.

여기서 제2응축기(36)는 하부헤더(34)와 유체연통하며, 주응축기(32)와 선형으로 정위되고, 열파이프(48)들은 제2응축기(36)내에 각 열파이프의 증발기측이 제 2응축기(36)의 하부선단에 위치되면서 하부헤더(34)쪽으로 연강되도록 정위된다. 각 열파이프의 응축기측은 제2응축기(36)의 상단쪽으로 정위된다. 이같은 방식으로 주응축기(32)에서 응축되지 않은 증기는 열파이프(48)의 증발기측상에서 응축되어 응축물배수관을 통하여 하부헤더(34) 밖으로 유출된다. 이에 비응축성 기체들은 참조번호 52로 표시된 배출기쪽으로 배기된다.Here, the second condenser 36 is in fluid communication with the lower header 34, linearly positioned with the main condenser 32, and the heat pipes 48 have the evaporator side of each heat pipe in the second condenser 36. Located at the lower end of the two condenser 36 is positioned so as to be mildly lowered toward the lower header (34). The condenser side of each heat pipe is positioned towards the upper end of the second condenser 36. In this way uncondensed steam in the main condenser 32 is condensed on the evaporator side of the heat pipe 48 and flows out of the lower header 34 through the condensate drain pipe. Non-condensable gases are thus exhausted towards the ejector, indicated at 52.

한편 도5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시하는 바, 주응축기(32)와 제2응축기(36)는 선형이 아닌 W자형상으로 정위되었다. 전술된 바와 같이, 본 발명은 제2응축기(36)내에서 잉여증기를 응축하며, 비응축성 기체들은 도관(54)을 거쳐 배기된다.Meanwhile, FIG. 5 shows another embodiment according to the present invention, in which the main condenser 32 and the second condenser 36 are positioned in a W shape rather than linearly. As noted above, the present invention condenses excess steam in the second condenser 36 and non-condensable gases are exhausted via conduit 54.

또한 도6은 본 발명에 따른 또다른 실시예를 도시하는 바, 전술된 바와 같은 주응축기와 제2응축기는 단일 응축기(56)로 통합된다. 이러한 단일 응축기(56)에는 상부로부터 하부로 증기를 유동시키는 종래의 핀(fin)이 구비된 튜브(58)와 열파이프(26)가 구비된다. 전술된 바와 마찬가지로, 열전달표면지역과 송풍기공기 유동은 작동조건의 범위에 걸쳐서 모든 증기가 튜브(58)내에서 응축되지 않도록 고안되었는데, 이같은 연속적인 증기흐름은 튜브(58)로부터 비응축성 기체들을 일소한다. 튜브(58)의 바닥부로부터 배출되는 잔류증기는 하부헤더(34)내의 튜브(58)의 배출선단 하부로 연강되는 증발기측이 구비된 열파이프(26)에 의해 응축된다. 한편 응축물배수관(50)으로부터 배출된 응축물은 수집되어 재사용된다. 도6은 여러 파이프열중에 열파이프(26)가 하부 또는 제1열인, 4개의 파이프열로 도시되었으나, 열파이프(26)가 일단의 튜브의 임의의 열내에 정위될 수 있음은 물론이다.6 also shows another embodiment according to the invention, in which the main condenser and the second condenser as described above are integrated into a single condenser 56. This single condenser 56 is equipped with a tube 58 and a heat pipe 26 with conventional fins for flowing steam from top to bottom. As mentioned above, the heat transfer surface area and the blower air flow are designed to prevent all vapors from condensing in the tube 58 over a range of operating conditions, such that the continuous vapor flow purges non-condensable gases from the tube 58. do. Residual steam discharged from the bottom of the tube 58 is condensed by the heat pipe 26 with the evaporator side that is lowered to the lower end of the discharge end of the tube 58 in the lower header 34. Meanwhile, the condensate discharged from the condensate drain pipe 50 is collected and reused. 6 shows four pipe rows, in which the heat pipe 26 is the bottom or first row, among other pipe rows, although the heat pipe 26 can be positioned in any row of a set of tubes.

도7은 본 발명에 사용되는 열파이프(26)와 하부헤더(34)의 단면을 상세히 도시한 것으로, 열파이프(26)는 내부심지가 포함되거나 포함되지 않은 곧으면서 둥글거나, 타원형상 또는 납작한 달걀형 튜브로 제조된다. 또한 열파이프(26)는 양선단에서 밀봉되어, 소정 증기압에서의 열전달유체(60)의 소정량이 수용된다. 사용될 유체는 장치와 조건에 좌우되는데, 다른 열파이프강치에서 사용되는 열전달 유체의 예로는 메탄올과, 암모니아 및, 프레온을 들 수 있지만, 이것들로 제한되지는 않는다. 이러한 열전달유체(60)는 일반적으로 열파이프(26)의 증발부(62)내에 존재한다. 이 증발부(62)내에 열이 전달되면, 열전달유체(60)가 증발되어 증기로부터 열을 제거하고 이 증기의 응축을 유발하며, 상기 열전달유체는 유체가 냉각되고 응축되는 응축기부분(64)으로 상향 이동하면서, 유체열을 공기유동쪽으로 방출한다.Figure 7 illustrates in detail the cross section of the heat pipe 26 and the lower header 34 used in the present invention, wherein the heat pipe 26 is round, oval or flat with or without an inner wick. It is made into an oval tube. In addition, the heat pipe 26 is sealed at both ends to accommodate a predetermined amount of the heat transfer fluid 60 at a predetermined vapor pressure. The fluid to be used depends on the device and the conditions, examples of heat transfer fluids used in other heat pipe seams include, but are not limited to, methanol, ammonia and freon. This heat transfer fluid 60 is generally present in the evaporation section 62 of the heat pipe 26. When heat is transferred into the evaporator 62, the heat transfer fluid 60 evaporates to remove heat from the vapor and cause condensation of the vapor, which heat transfer fluid to the condenser portion 64 where the fluid is cooled and condensed. Moving upwards, it releases heat of fluid towards the airflow.

상기 열전달유체는 중력에 의해 유동하여 증발부(62)쪽으로 재복귀한다. 한편 응축기부(64)에는 핀(66)이 구비됨으로써 넓은 발열표면지역을 제공하게 되는데, 여기서 핀(66)은 사출성형되거나, 일체성형되거나, 또는 둘리워진 알루미늄 또는 강철이며, 압력강하와 열전달 요건에 따라 민무늬이거나 톱니모양으로 될 수 있다. 또한 상기 열파이프(26)는 시스템의 압력전달 필요조건에 따라 선형으로 정렬되거나 삼각형상의 경사진 튜브로 정위될 수 있다.The heat transfer fluid flows by gravity and returns to the evaporator 62. On the other hand, the condenser portion 64 is provided with a fin 66 to provide a wide heat dissipation area, where the fin 66 is injection-molded, integrally molded, or enclosed aluminum or steel, with pressure drop and heat transfer requirements. Depending on the pattern, it may be flat or serrated. The heat pipes 26 can also be arranged linearly or triangularly inclined tubes depending on the pressure transfer requirements of the system.

보다 나은 열전달성과 내식성(耐蝕性)을 위해, 도8은 폴리테트라풀르오로에 렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 저(低)감마성(減磨性) 코팅(68)의 관으로 끼워진 외경을 갖는 증발부가 구비된 열파이프(26)가 도시된 바, 상기한 저감마성 코팅(68)은 약 한자리수 정도로 응축열전달율을 증진시키는 강하경향 응축을 향상시킴과 더불어 상기한 코팅은 내식지역을 제공하여 고가의 탄소강 기재의 튜브를 열파이프(26)로 사용할 수 있도록 한다.For better heat transfer and corrosion resistance, Figure 8 shows an evaporation section having an outer diameter fitted into a tube of low gamma coating 68, such as polytetrafluoroethylene. The heat pipe 26 provided shows that the reduced wear coating 68 enhances the drop down condensation, which enhances the condensation heat transfer rate to about one order of magnitude, while the coating provides a corrosion resistant area to provide an expensive carbon steel substrate. To use the tube of the heat pipe (26).

한편 도9와 도10은 방수성 밀봉을 형성하도록 하부헤더(34)에 직접 용접된 다수개의 온도정(溫度井; thermowell) 또는 슬리브(70)가 구비된 하부헤더(34)의 실시예를 도시하는 바, 각 슬리브(70)의 크기는 열파이프(26)의 증발부의 외경과 상기 슬리브(70)의 내경 사이에 슬립-고정시키는 좁은 틈새를 제공함으로써 열저항을 감소시키도록 정해진다. 한편 열전달을 보다 개선시킬 필요가 있는 경우에는, 윤활유(grease) 또는 액체 따위의 열전달 물질이 환형대를 충전시키는데 사용된다·9 and 10 on the other hand show an embodiment of a lower header 34 having a plurality of thermowells or sleeves 70 welded directly to the lower header 34 to form a watertight seal. Bar, the size of each sleeve 70 is defined to reduce thermal resistance by providing a narrow gap that slip-fixes between the outer diameter of the evaporation portion of the heat pipe 26 and the inner diameter of the sleeve 70. On the other hand, when heat transfer needs to be improved further, heat transfer materials such as grease or liquids are used to fill the annulus.

한편 열파이프(26)는 중력과, 일단의 응축기프레임에서 통상적으로 사용되는 지지부에 의해 제위치에 보유되는데, 이는 열파이프(26)가 증기와 접촉하여 부식되는것을 방지하는 다른 방법을 제공한다. 전술된 바와 같이, 슬리브(70)의 외부는 낮은 감마성 코팅으로 도포되어 강하경향 응축을 증진시키고, 따라서 응축 열전달율을 증가시키게 된다.Heat pipe 26, on the other hand, is held in place by gravity and a support commonly used in a series of condenser frames, which provides another way to prevent heat pipe 26 from contacting with steam and corroding. As discussed above, the exterior of the sleeve 70 is applied with a low gamma coating to enhance drop down condensation and thus increase condensation heat transfer rate.

한편 작동에 있어서, 상부헤더(38)내에 수용된 증기는 일단의 튜브(40)내의 튜브로 유동하여 증기의 일부는 응축되고 나머지는 하부헤더(34)로 유동하는데, 이 같이 하부헤더(34)를 향하여 튜브밖으로 유동하는 잔류층기는 튜브내의 비응축성 기체들을 일소하고, 이 잔류증기는 열파이프(26)의 증발부(62)상에서 응축한다. 비응축성기체들은 배기관 및/또는 진공펌프에 의해 제거되며, 일단의 튜브내의 튜브를 통한 유동을 일정하게 하도록 튜브와 열파이프가 배열됨으로써 일단의 튜브내의 튜브들이 동결되지 않도록 한다. 본 발명에 있어서, 동결가능지역은 하부헤더내에 위치된 열파이프부의 외부뿐이다. 이와 같이 열파이프의 외부상에서 빙결이 발생하므로, 열파이프를 손상시키지 않는다. 도 9로 도시된 하부헤더의 실시예는 열파이프(26)와 하부헤더(34) 사이에 번거로운 밀봉용접을 절단하거나 용접할 필요없이 현장에 열파이프를 제거하고 설치할 수 있는 장점을 갖는다.In operation, on the other hand, the steam contained in the upper header 38 flows into a tube in one end of the tube 40 so that some of the steam condenses and the remainder flows into the lower header 34. The residual bed flowing out of the tube sweeps off non-condensable gases in the tube, which condenses on the evaporator 62 of the heat pipe 26. Non-condensable gases are removed by the exhaust pipe and / or the vacuum pump and the tubes and heat pipes are arranged so as to keep the flow through the tubes in the set of tubes so that the tubes in the set of tubes do not freeze. In the present invention, the freezing region is only outside the heat pipe portion located in the lower header. In this way, since freezing occurs on the outside of the heat pipe, the heat pipe is not damaged. The embodiment of the lower header shown in FIG. 9 has the advantage that the heat pipe can be removed and installed on site without the need to cut or weld the cumbersome sealing weld between the heat pipe 26 and the lower header 34.

이상에서 상세히 설명된 실시예는 설명을 위한 것일뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 범주내에서 변형 및 수정이 가능하다.Embodiments described in detail above are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention, and modifications and variations are possible within the scope of the invention.

열파이프기술도 함께 사용하는 공랭식 증기응축기가 구비되어 주위의 어떠한 조건에서도 동결방지되어 비응축성기체의 처리에 대한 간단한 접근법을 제공하게 된다. 병류하는 증기 및 응축물은 하방으로 유동하면서 증기흐름은 주응축기를 통하여 유동한다. 작동조건의 범위에 걸쳐서 열전달표면지역과 송풍기공기유동은 모든 증기가 완전히 응축되지 않고 증기가 연속적으로 각 튜브열을 빠져나가도록 고안된 바, 이같은 연속적인 증기흐름은 상기한 비응축성기체열들을 일소하고, 상기 잉여증기는 하부헤더속으로 유동하여 열파이프가 구비된 제2응축기부로 유동하는데, 이 제2응축기부의 열파이프의 증발기측 의부면상에서 잉여증기가 응축된다.An air-cooled steam condenser with heat pipe technology is also provided to prevent freezing under any conditions, providing a simple approach to the treatment of non-condensable gases. The cocurrent steam and condensate flows downward while the steam flows through the main condenser. Over a range of operating conditions, the heat transfer surface area and the blower air flow are designed to allow steam to exit each tube row continuously without any condensation of all vapors, and such continuous vapor flows eliminate the above non-condensable gas streams. The excess steam flows into the lower header and flows to the second condenser portion having the heat pipe, which is condensed on the side surface of the evaporator side of the heat pipe of the second condenser portion.

또한 하부헤더내의 비응축성 잔류기체들은 종래의 응축기와 유사한 공기제거시스템에 의해 배기되고, 하부헤더내의 응축물은 응축물탱크내로 배출되어 전력발전사이클에 재활용된다.In addition, non-condensable residual gases in the lower header are exhausted by an air removal system similar to a conventional condenser, and the condensate in the lower header is discharged into the condensate tank and recycled to the power generation cycle.

Claims (12)

상부증기헤더와; 이 증기헤더와 유체연통하면서, 그 속을 통과하는 증기흐름의 소정의 일부분만이 그 내부에서 응축되도록 고안된 주응축기; 이 주응축기와 유체연통하는 하부증기헤더; 이 하부증기헤더와 유체연통하는 제2응축기 및; 상기한 주응축기에서 응축되지 않은 증기를 응축시키는 상기 제2응축기내에 수용된 다수개의 열파이프가 구비된 증기응축장치.An upper steam header; A main condenser, in fluid communication with the steam header, designed to condense only a portion of the steam flow therethrough; A lower steam header in fluid communication with the main condenser; A second condenser in fluid communication with the lower steam header; And a plurality of heat pipes housed in said second condenser for condensing uncondensed steam in said main condenser. 제1항에 있어서, 상기 주응축기가 그 속을 통과하는 증기의 약 20% 내지 80%가 응축되도록 고안된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.The vapor condensing device of claim 1, wherein the main condenser is designed to condense about 20% to 80% of the steam passing therein. 제1항에 있어서, 상기 주응축기와 제2응축기가 선형으로 설치된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.The steam condensing apparatus according to claim 1, wherein the main condenser and the second condenser are installed linearly. 제1항에 있어서, 상기 주응축기와 제2응축기가 W자형상으로 설치된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.The steam condensing apparatus according to claim 1, wherein the main condenser and the second condenser are provided in a W shape. 제1항에 있어서, 상기 열파이프의 증발부상에 저감마성 코팅이 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축강치.2. The steam condensed seam according to claim 1, wherein a reduced wear coating is provided on the evaporation portion of the heat pipe. 제1항에 있어서, 상기 하부증기헤더내로 연강하고 상기 열파이프중의 하나의 증발부를 수용하도록 각각의 크기가 정해진 다수개의 슬리브가 상기 하부증기헤더에 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.The steam condensing apparatus according to claim 1, wherein the lower steam header is provided with a plurality of sleeves, each of which is drawn into the lower steam header and is sized to accommodate an evaporation portion of one of the heat pipes. 상부증기헤더와; 이 상부증기헤더와 유체연통하면서, 그 속을 통과하는 증기흐름의 약 2O% 내지 8O%가 응축되도록 고안된 주응축기; 이 주응축기와 유체연통하는 하부증기헤더; 이 하부증기헤더와 유체연통하면서 상기한 주응축기와 선형으로정위된 제2응축기 및; 상기한 주응축기내에서 응축되지 않은 증기를 응축시키는상기 제2응축기내에 수용된 다수개의 열파이프가 구비된 증기응축장치.An upper steam header; A main condenser, in fluid communication with the upper steam header, designed to condense about 20% to 80% of the steam flow therethrough; A lower steam header in fluid communication with the main condenser; A second condenser linearly positioned with the main condenser while in fluid communication with the lower steam header; And a plurality of heat pipes housed in said second condenser for condensing uncondensed vapor in said main condenser. 제7항에 있어서, 상기 열파이프의 증발부상에 저감마성 코팅이 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.8. The vapor condensation apparatus according to claim 7, wherein a reduction wear coating is provided on the evaporation portion of the heat pipe. 제7항에 있어서, 상기 하부증기헤더내로 연장하면서 상기 열파이프의 증발부를 수용하도록 각각의 크기가 정해진 다수개의 슬리브가 상기 하부증기헤더에 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.8. The steam condensing apparatus according to claim 7, wherein a plurality of sleeves each sized to accommodate the evaporation portion of the heat pipe while extending into the lower steam header are provided in the lower steam header. 상부증기헤더와 하부증기헤더;이 상부증기헤더와 하부증기헤더 사이에 인접하여 위치된 응축기; 이 응축기내에 정위되고 상기 상부증기헤더와 하부증기헤더와유체연통하는 다수개의 증기튜브 및; 열파이프의 증발부가 상기 하부증기헤더내로 연장하도록 상기 응축기내에 정위된 다수개의 열파이프가 구비된 증기응축장치.An upper steam header and a lower steam header; a condenser positioned adjacent between the upper steam header and the lower steam header; A plurality of steam tubes positioned in the condenser and in fluid communication with the upper steam header and the lower steam header; And a plurality of heat pipes positioned in the condenser such that the evaporation portion of the heat pipes extends into the lower steam header. 제10항에 있어서, 상기한 열파이프의 각 증발부에 저감마성 코팅이 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.The vapor condensing apparatus according to claim 10, wherein a reduction wear coating is provided on each evaporation portion of the heat pipe. 제10항에 있어서, 상기 하부증기헤더내로 연장되면서 상기 열파이프중 하나의 증발부를 수용하도록 각각의 크기가 정해진 다수개의 슬리브가 상기 하부증기헤더에 구비된 것을 특징으로 하는 증기응축장치.11. The steam condensing apparatus according to claim 10, wherein a plurality of sleeves each of which are sized to extend into the lower steam header and receive an evaporation part of one of the heat pipes are provided in the lower steam header.
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