KR100323145B1 - 분리가능한사이클론분리기를갖는증기발생장치 - Google Patents
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Abstract
일차 순환로를 순환하는 유체와 이차 순환로를 순환하는 유체 사이의 열전달을 보장하며, 지붕(9)을 가지며 일차 유체가 통과하는 관다발을 감싸는 증기화 용기(6)를 포함하는 압력 용기(1)로 구성되는 재순환형 증기 발생 장치가 개시되어 있다.
증기 발생 장치는 이차 유체의 유입, 증기화 용기 내의 이차 유체의 순환 및 이차 유체의 순환 중 이차 유체에 의해 생성된 증기의 추출을 가능하게 하는 추출 수단(7) 및, 증기화 용기 지붕과 증기 추출 수단 사이에 위치하는 증기에 대한 건조 수단을 가지며, 건조 수단은 관 모양 기둥들의 제1단에 고정되는 사이클론에 의해 구성되는 사이클론 분리기를 일체로 결합하며, 관 모양 기둥의 제2단은 증기화 용기와 소통하는 증기화 용기의 지붕에 고정되어 있으며, 사이클론 분리기(20)들은 증기화 용기의 지붕에 분리될 수 있게 고정되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 분리될 수 있는 재순환형의 사이클론 분리기를 가지며, 원자력 발전소에 사용되는 증기 발생 장치 또는 보일러에 관한 것이다.
가압수형 원자로에서, 원자로에서 나오는 고온수(1차 순환수)는 열교환기인 증기 발생 장치 내로 공급되고, 증기 발생 장치에서, 고온수는 원자로의 물과 어떤 직접 접촉도 하지 않으면서, 다른 물 순환로(2차 순환)에 그 열을 전달한다. 2차 순환수는 열교환 과정에서 증기화되어 터어빈에 공급된다.
이와 같은 증기 발생 장치는 일반적으로 상당한 높이의 외부의 내압 용기로구성되며, 그 내부에는 1차 가압수가 통과하는 관다발을 감싸는 제2의 용기(증기화 용기)가 위치한다. 2차 순환로에는 증기 발생 장치에서 통상적으로 증기 발생 장치의 상부로 물이 공급된다. 관다발과 접촉하여 증기가 되기 위해 증기화 용기에 그 하부로 들어 가기 전에, 이 공급수는 증기화 용기의 외부에서 증기 발생 장치의 바닥을 향해 흐른다.
물과 증기의 혼합물은 증기의 양이 계속 증가하면서, 증기화 용기 내에서 상방으로 흐르고, 상기 용기의 상부로 흘러나와 증기 발생 장치의 증기 돔으로 들어 간다. 이 증기 돔은 증기화 용기의 상부와 외부 용기의 상부 사이에 위치한다.
증기 돔에는 물과 증기를 분리하기 위한 장치가 제공되어 있어, 증기가 증기 발생 장치를 통과해 나가기 전에 건조될 수 있게 한다. 이들 장치는 통상적으로 제1단계를 포함하며, 제1단계는 증기화 용기의 출구에 위치하며 원심분리에 의해 대부분의 물이 제거되는 사이클론 분리기로 구성된다. 장치는 또한 제2단계를 포함하며, 제2단계는 제1단계의 상부에 위치하며, 예를 들면, 헤링본(herring bone) 판으로 형성된다.
사이클론 분리기들은 관 모양 기둥들의 단부들에 고정되는 나선형 변류기 실린더형 관들이며, 관 모양 기둥들은 증기화 용기의 지붕에 차례로 고정되며 증기화 용기와 소통한다. 그러므로 증기화 용기로부터 온 물과 증기의 혼합물은 사이클론 분리기에서 일차 분리를 거치기 전에 관 모양 기둥을 통과한다. 정상 작동에서, 관 모양 기둥은 제2차수에 부분적으로 잠겨진다.
분리기의 성능 특성을 증가시키고, 증기 돔에서 이용할 수 있는 체적을 더잘 이용하기 위하여, 소직경의 사이클론 분리기를 사용하는 것이 유리하다. 그러나, 사이클론의 직경의 감소는 사이클론의 개수의 증가를 수반한다. 예를 들면, 75바아에서 작동되는 1,000MW의 열동력을 갖는 증기 발생 장치의 경우에, 120내지 140개의 200㎜ 직경의 분리기를 사용하는 것이 괼요하다. 더욱이, 증기 발생 장치의 재순환 루우프 또는 예비적인 물에 대한 모우터 부하를 고려하여, 증기 돔에서 제2차수의 자유 높이는 관다발 위로 약 2 또는 3미터로 고정하는 것이 필요하다. 사이클론이 이 높이 위로 위치해야 하므로, 사이클론과 증기화 용기의 지붕을 연결하는 관 모양 기둥은 상당한 높이를 가져야 한다.
사이클론 분리기 각각이 증기화 용기의 지붕에 용접되는 관 모양 기둥의 단부에 고정되는 사이클론으로 형성되거나, 또는 용기 지붕에 고정된 대직경 관 모양 기둥의 단부에 고정되는 복수의 사이클론으로 형성되거나 (프랑스 공개 공보 FR-A-2,480,905호) 간에 관계없이, 사이클론 분리기는 유지 보수에 관한 문제를 나타낸다. 따라서, 그와 같은 일군의 분리기에서는 수리나 검사를 목적으로 하는 다른 사이클론에 대한 접근이 용이하지 않다.
본 발명의 목적은 분리할 수 있는 사이클론 분리기를 제공함으로써 이러한 단점을 피하는 것에 있다.
사이클론 분리기의 분리 가능성의 결과로서, 본 발명의 다른 특징에 의해 증기화 용기의 지붕에 대한 접근이 가능하다. 이러한 특징은 관다발의 관의 굴곡부에 대한 접근이 가능하도록 큰 들창을 설치할 수 있게 한다.
그러므로, 본 발명은 일차 순환로를 순환하는 유체와 이차 순환로를 순환하는 유체 사이의 열전달을 보장하며, 지붕을 가지며 일차 유체가 통과하는 관다발을 감싸는 증기화 용기를 포함하는 압력 용기로 구성되는 재순환형 증기 발생 장치에 관한 것으로서,
상기 증기 발생 장치는 이차 유체의 유입, 증기화 용기 내의 이차 유체의 순환 및 상기 순환 중 이차 유체에 의해 생성된 증기의 추출을 가능하게 하는 추출 수단과, 증기화 용기 지붕과 증기 추출 수단 사이에 위치하는 증기에 대한 건조 수단으로 구성되며, 상기 건조 수단은 관 모양 기둥들의 제1단에 고정되는 사이클론에 의해 구성되는 사이클론 분리기를 일체로 결합하며, 관 모양 기둥의 제2단은 상기 증기화 용기와 소통하는 증기화 용기의 지붕에 고정되어 있고,
사이클론 분리기들은 증기화 용기의 지붕에 분리될 수 있게 고정되는 것을 특징으로 한다.
각각의 관 모양 기둥은 증기화 용기의 지붕과 일체인 기저부와 그 일단이 상기 기저부에 분리 가능한 방식으로 고정되는 간격관을 포함하는 것이 바람직하며, 간격관의 타단은 적어도 하나의 사이클론에 고정된다. 상기 기저부는 매우 제한된 길이를 가질 수 있으며, 관다발 용기의 지붕과 일체인 플랜지로 감축될 수도 있다.
바람직하게는, 사이클론은 관 모양 기둥에 분리 가능하게 고정된다. 분리될 수 있는 고정 수단은 신속한 조립과 분해가 가능한 클램프 형태일 수 있다.
증기 발생 장치는 사이클론 분리기를 분리하기 위한 수단을 가질 수 있고, 상기 지지 수단은 증기화 용기의 지붕에 고정된다. 지지 수단과 사이클론 분리기는 이들의 설치 중 상기 사이클론 분리기의 안내를 가능하게 하는 상보적 요소들을 가질 수 있다. 이들은 상기 분리기용의 취급 공구를 위한 수용 기둥을 포함할 수 있다.
증기화 용기의 지붕은 사람이 통과할 수 있는 들창이 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명은 제한적이 아닌 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.
축방향 단면도인 제1도는 증기 발생 장치 또는 보일러를 보여 주며, 증기 발생 장치의 외부의 내압 용기(1)는 역U자형으로 굴곡된 복수의 관을 포함하는 관다발(2)을 그 소직경의 하부 내에 포함한다. 이들 관은 일차 순환로의 부분을 형성하고, 취수구(4)에 의해 관판(3) 밑으로 증기 발생 장치 내에 유입된 가압수가 통과된다. 가압수는 관다발(2)의 관들을 통과하며, 그 다음 관판(3) 밑으로 되돌아와 개구(5)를 통해 외부로 흐른다.
관다발(2)은 그 하부 부근까지 증기화 용기를 구성하는 제2의 용기(6)에 의해 포위되며, 증기화 용기 내에서, 제2차수와 공급수의 혼합물은 윈자로의 중심부로부터의 고온수가 통과되는 관다발(2)과 접촉하여, 용기(6) 내에서 상승하면서 점진적으로 증기가 된다. 증기 돔의 최상부에는 증기를 터어빈으로 방출하기 위한 개구(7)가 제공되어 있다.
도시되지 않은 공급수 공급 장치에 의해 제2차수 수준(8)이 증기 발생 장치 내에서 관다발(2)의 위와 관 모양 기둥(11)에 의해 증기화 용기(6)의 상부와 소통하는 사이클론(10)의 아래 사이의 일정한 거리에서 유지될 수 있다. 이들 관 모양기둥은 증기화 용기(6)의 지붕(9)에 용접되며, 상기 용기의 내부와 소통될 수 있게 한다. 제2차수와 공급수의 혼합물은 상기 용기의 하단에 도달하도록, 우선 외부 용기(1)와 용기(6) 사이의 공간에 들어간다.
사이클론(10)의 출구에서, 수반된 물의 대부분을 발산한 증기는 개구(7)로 방출되기 전에 증기를 더 완전히 건조시킬 수 있는 조절벽으로 구성되는 제2의 분리기(12) 내로 들어간다.
제1도는 관 모양 기둥(11)에 대한 접근이 불량하고, 다수의 관 모양 기둥(11)이 나란히 배열되어, 결과적으로 상기 기둥에 대한 조립, 유지 보수 및 수리가 상대적으로 어렵다는 것을 명확하게 도시하고 있다. 같은 방식으로, 증기 발생 장치의 이 부분에 대한 건설에는 용접에 의한 다수의 접속과 고정 작업이 개입된다.
제2도에서 사이클론 분리기(20)는 사이클론(21), 간격관(21) 및 기저부(23)를 포함한다. 클램프(24)(25)는 각각 한편으로 사이클론(21)과 간격관(22) 사이와 다른 한편으로는 간격관(22)과 관 모양 기저부(23) 사이가 분리 가능하게 고정될 수 있게 한다. 사이클론(21)의 하부는 사이클론의 몸체에 용접되며 사이클론 축에 대해 서로 90°로 배열되는 네개의 핀(26)을 갖는다.
제3도는 사이클론을 증기화 용기의 지붕(9)과 연결하는 관 모양 기둥의 하부를 단면으로 보여 준다. 지붕(9)으로 들어가서 증기화 용기의 내면에 형성되는 용접 접합선(27)에 의해 지붕에 용접되는 관 모양 기저부(23)를 볼 수 있다. 기저부(23)는 클램프(25)에 의해 간격관(22)에 분리 가능하게 고정된다. 이 클램프는 상표 세필락(CEFILAC®)으로서 판매되는 종류의 분리 가능한 연결 요소일 수 있다. 클램프는 이때 각각 간격관(22)와 기저부(23)에 용접되는 결합부의 두개의 단부 접속관(28)(29)과 공동의 참조 번호 30이 부여된 관절 링으로 구성된다.
제4도는 증기화 용기(6)의 지붕 위에 설치된 사이클론 분리기(20)를 보여 준다. 공급수용 취수구(13)를 볼 수 있으며, 취수구(13)에는 공급 링(14)이 연결된다. 외부 용기(1)에 있는 구멍(15)(16)은 두개의 물-증기 분리 장치 사이에 위치한 지역 내로 사람이 통과할 수 있게 한다.
수 미터 높이의 사이클론 분리기(20)가 양호하게 유지될 수 있도록, 격자판(31)을 일체로 결합하는 지지 구조체가 제공되며, 격자판(31)은 지붕과 일체인 기둥(32)들에 의해 지붕(9)으로부터 일정한 거리에 그 자체를 유지한다. 제4도에 도시된 바와 같이, 지지 격자판(31)은 사이클론의 하부에 핀(26)들과 같은 높이에 위치한다. 이 지지 구조체는 또한 중앙 기둥(33)과 사다리(34)를 일체로서 결합하여, 사람이 구멍(15) 또는 구멍(16)으로 들어가서 지지 격자판(31)과 증기화 용기의 지붕(9)으로 내려갈 수 있게 한다.
제5도는 외부 용기(1)를 부분적으로 또는 전반적으로 비운 후의 사이클론 분리기에 대한 조립과 분해 작업을 도시한다. 지지 격자판(31)의 바로 아래의 클램프(24)를 이완시킴으로써 상기 격자판 위의 작업자(17)가 중앙 기둥에 의해 운반되는 취급 공구를 가지고 사이클론(21)을 분리할 수 있다. 증기화 용기의 지붕 (9)으로 내려가면, 작업자는 하부 클램프(25)를 이완시키고, 간격관(22)을 분리할수 있다.
제6도는 전체 지지 구조체를 보여 준다. 앞의 도면에서 이미 설명된 요소들, 즉, 격자판(31), 기등(32), 중앙 기둥(33) 및 사다리(34)를 볼 수 있다. 지지 격자판(31)은 벌집 구조를 갖는다. 지지 격자판은 사이클론의 하부를 수용하기 위한 동공(35)들로 구성되며, 상기 동공은 격자판(31)을 형성하도록 기계적으로 상호 연결되어 있다. 핀(26)들(제4도 참조)은 동공 내에 사이클론 분리기의 중심을 맞추는 것을 가능하게 한다.
지지 구조체의 외측을 향하는 받침대(36)는 증기 발생 장치의 외부 용기 내에서 구조체를 반경 방향으로 유지시킨다.
격자판(31)은 또한 상부 기둥(37)들을 지지하며, 상부 기둥(37)은 기둥(32)와 거의 정렬된 상태로 위치하며 링(38)이 이에 고정된다. 링은 맨호울(15)(16)(제 4도 참조)의 높이보다 아래 위치하며, 사다리(34)의 고정 및 바닥판의 설치를 가능하게 하여 작업자가 사이클론 분리기의 머리 부분을 검사하기 위해 이동할 수 있게 한다. 링은 또한 증기 발생 장치의 외부 용기 내에서 구조체를 반경 방향으로 유지시키는 받침대(39)를 지지한다.
제7도는 제4도의 절단선 VII-VII에 따른 도면이다. 이에 의해, 다른 도면보다 상세하게 도시된 간격관(22)의 단면과 하부 클램프를 볼 수 있다. 제1도에 도시된 증기화 용기 지붕(9)의 부분은 사람이 용기의 내부에 접근할 수 있게 하는 들창(40)을 갖는다. 이 실시예에서 들창(40)은 12개의 관 모양 기저부를 지지하며, 약 1㎡의 표면적을 갖는다. 들창은 지붕(9)에 체결되는 연결 요소에 의해 고정될수 있다.
결과적으로, 들창을 분리할 수 있도록, 지붕(9)의 경계에 위치하며 사다리에 인접한 들창(40)에 해당되는 단지 12개의 간격관과 선택적으로 사이클론들을 분해하는 것이 필요할 뿐이다. 중앙 기둥에 의해서 운반되는 취급 공구(도르레 장치, 막대)에 의해 들창을 들어 올리는 것이 가능하다.
본 발명의 결과로서, 수동식 취급이 가능하도록, 간격관의 질량을 20㎏보다 작게 낮추는 것이 가능하다. 이것은 분해에 있어서 매우 중요한 장점인데, 부분적인 분해를 가능하게 하기 때문이다.
첫번째 사이클론 또는 복수의 사이클론을 분해하는 동안, 증기 발생 장치로부터 사이클론들을 제거할 목적으로 사이클론을 기울이는 작업을 확보하기 위한 공간이 충분하지 않을 수 있다. 이 경우 지지 구조체는 기울이는 작업이 발생되는 위치에 충분한 여유 공간을 남겨두기 위하여 임시의 사이클론 저장 지역을 가질 수 있다.
간격관들에 대한 수동의 취급 가능성은 간격관들의 분해와 재조립이 사이클론들의 분해와 재조립과 관계없이 이루어지게 하며, 사이클론은 이때 지지 격자판에 기댈 수 있다. 이 경우, 간격관들은 회전되어 맨호울을 통해 인출되기 전에 증기화 지붕 위를 지나 사다리 지역으로 수동으로 이동된다. 이것은 사이클론을 분리하지 않고 간격관을 분리할 수 있게 하며, 사이클론은 제자리에 남아 있을 수 있다.
제1도는 종래 기술의 증기 발생 장치의 수직 단면도,
제2도는 분리되어 고려된 본 발명에 따른 사이클론 분리기의 사시도,
제3도는 본 발명에 따른 사이클론 분리기를 위한 분리 가능한 고정 수단에 대한 도면,
제4도는 본 발명에 따른 증기 발생 장치의 상부에 대한 수직 단면도,
제5도는 제4도에 상응하는 도면으로 사이클론 분리기의 조립 또는 분해 작업 중에 있는 모습을 보여 주는 도면,
제6도는 본 발명에 따른 증기 발생 장치에 사용되는 사이클론 분리기를 위한 지지 구조체에 대한 사시도, 그리고
제7도는 본 발명에 따른 증기 발생 장치의 증기화 용기의 지붕의 일부에 대한 평면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1. 외부 용기 2. 관다발
3. 관판 4, 13. 취수구
5, 7. 개구 6. 용기
8. 수준 9. 지붕
10, 21. 사이클론 11. 관 모양 기둥
12. 제2의 분리기 14. 공급 링
20. 사이클론 분리기 22. 간격관
23. 기저부 24, 25. 클램프
26. 핀 27. 용접 접합선
28, 29. 접속관 30. 관절 링
31. 격자판 32, 33, 37. 기둥
34. 사다리 35. 동공
36, 39. 받침대 38. 링
40. 들창
Claims (9)
- 일차 순환로를 순환하는 유체와 이차 순환로를 순환하는 유체 사이의 열전달을 보장하며, 지붕을 가지며 일차 유체가 통과하는 관다발을 감싸는 증기화 용기를 포함하는 압력 용기로 구성되는 재순환형 증기 발생 장치에 있어서,상기 증기 발생 장치는 이차 유체의 유입, 증기화 용기 내의 이차 유체의 순환 및 상기 순환 중 이차 유체에 의해 생성된 증기의 추출을 가능하게 하는 추출 수단 및, 증기화 용기 지붕과 증기 추출 수단 사이에 위치하는 증기에 대한 건조 수단을 가지며, 상기 건조 수단은 관 모양 기둥들의 제1단에 고정되는 사이클론에 의해 구성되는 사이클론 분리기를 일체로 결합하며, 관 모양 기둥의 제2단은 상기 증기화 용기와 소통하는 증기화 용기의 지붕에 고정되며,사이클론 분리기들은 증기화 용기의 지붕에 분리될 수 있게 고정되는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 각각의 관 모양 기둥은 증기화 용기 지붕과 일체인 기저부와, 그 일단에 의해 분리 가능한 방식으로 상기 기저부에 고정된 간격관을 포함하며, 상기 간격관의 타단은 적어도 하나의 사이클론에 고정되는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 사이클론들이 관 모양 기둥에 분리 가능하게 접속되는것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 분리 가능한 고정 수단이 클램프로 구성되는 것을 특징으로 하는 중기 발생 장치.
- 제1항에 있어서, 증기 발생 장치가 사이클론 분리기을 지지하기 위한 수단을 포함하고, 상기 지지 수단이 증기화 용기의 지붕에 고정되는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 지지 수단과 사이클론 분리기들이 사이클론 분리기들이 설치되는 동안 사이클론 분리기들을 안내할 수 있는 상보적인 요소들을 갖는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 사이클론 분리기 지지 수단이 증기 발생 장치의 외부 용기에서 구조체를 반경 방향으로 파지할 수 있는 링 및 받침대를 일체로 결합하는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 지지 수단이 사이클론 분리기 취급 공구를 위한 수용 기둥을 포함하는것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증기화 용기 지붕이 사람이 통과할 수 있는 들창을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 증기 발생 장치.
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