KR101454289B1 - 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소의 핵증기공급계통(Nuclear Steam Supply System)을 구성하고 있는 증기발생기의 2차측 상부헤드에 부착되는 증기건조기 지지구조물 집합체에 관한 것이다.
본 발명의 원자력 발전소 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체의 일 실시예는, 증기발생기의 상부헤드 내주면에서 돌출된 복수개의 지지러그; 상기 증기발생기 상부헤드 내주면을 따라 형성된 밀봉판; 상기 밀봉판 및 지지러그에 결합되어 증기건조기를 지지하는 지지판;을 포함하고, 상기 지지판은 상기 밀봉판 및 지지러그에 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

Description

증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체{DRYER SUPPORT ASSEMBLY OF STEAM GENERATOR}

본 발명은 원자력 발전소의 핵증기공급계통(Nuclear Steam Supply System)을 구성하고 있는 증기발생기의 2차측 상부헤드에 부착되는 증기건조기 지지구조물 집합체에 관한 것이다.

원자력 발전소의 핵증기공급계통(Nuclear Steam Supply System)을 구성하고 있는 증기발생기는 원자로에서 공급되는 고온의 1차측 냉각재가 증기발생기 내부의 전열관을 통해 흐르면서 전열관 외부의 2차측 냉각재와의 열교환을 통해 건증기를 발생시키는 장치를 말한다.

일반적으로 원자력발전소의 1차계통은 원자로, 증기발생기, 냉각제 순환펌프, 가압기 등으로 구성된다. 여기서, 원자로 내부에는 제어봉 및 연료집합체가 구비되어 있으며, 원자로 내부에서 발생하는 열에너지는 1차측 냉각재를 통해 원자로 외부로 열교환 된다. 상기 1차측 냉각제는 전열관을 통해 증기발생기를 통과하여 순환된다.

여기서 증기발생기 내부에는 상기 1차측 냉각재와 열교환되는 2차측 냉각재가 공급된다. 2차측 냉각재는 고온 고압의 1차측 냉각재와 열교환하여 건증기화된다. 상기 증기발생기에서 생성된 증기는 배관을 통해 터빈측으로 보내어져 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생성한다.

여기서 증기화된 2차측 냉각재는 증기발생기의 상부에 구비되는 증기건조기를 통과하여 건증기가 된다. 이러한 증기건조기를 통과하는 건증기는 99% 이상의 건도를 지닌 증기가 되어 출구노즐을 통해 증기발생기에서 배출된다.

상기 증기건조기는 지지구조물 집합체에 의해 지지되어 증기발생기의 상부헤드에 부착되어 있다. 여기서, 일반적인 경우 증기발생기 상부헤드에 부착되어 증기건조기 지지구조물 집합체를 지지하는 지지러그와 증기건조기 지지구조물 집합체의 구성품은 용접에 의해 체결된다. 그에 따라 제작 중 공장 수압시험 또는 제작 과정 중의 후열처리 또는 원자력 발전소 운전 중의 천이 온도 및 압력 등의 하중작용으로 인해 구조적 팽창이 발생하여 용접이음부에서 균열 등의 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
선행기술 문헌: 일본 특허공보 특허 제6052314호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 증기발생기 상부헤드에 부착되어 증기건조기 지지구조물 집합체를 지지하는 지지러그와 증기건조기 지지구조물 집합체의 구성품이 용접을 하지 않고 체결되도록 하여, 제작 중 공장 수압시험 또는 제작 과정 중의 후열처리 또는 원자력 발전소 운전 중의 천이 온도 및 압력 등의 하중작용으로 인해 구조적 팽창을 수용할 수 있는 결합 구조를 가지는 증기건조기 지지구조물 집합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 원자력 발전소 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체의 일 실시예는, 증기발생기의 상부헤드 내주면에서 돌출된 복수개의 지지러그; 상기 증기발생기 상부헤드 내주면을 따라 형성된 밀봉판; 상기 밀봉판 및 지지러그에 결합되어 증기건조기를 지지하는 지지판;을 포함하고, 상기 지지판은 상기 밀봉판 및 지지러그에 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 지지판은 상기 지지러그의 단부가 삽입될 수 있는 복수개의 슬롯; 상기 지지러그의 단부에 용접되고 상기 지지판의 상부에 위치하는 상부받침판; 및 상기 지지러그의 단부에 용접되고 상기 지지판의 하부에 위치하는 하부받침판;을 구비하고, 상기 지지러그는 상기 슬롯을 따라 상기 지지판에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하되, 상기 상부받침판 및 하부받침판에 의해 상기 지지판으로부터 이탈이 방지된다.

상기 밀봉판은 볼트가 관통하되 슬라이딩 될 수 있는 장공형 슬롯을 구비하고, 상기 지지판은 고정링과 상기 볼트에 의해 상기 밀봉판에 결합되되, 상기 밀봉판에 대해 슬라이딩 될 수 있다.

한편, 상기 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체의 일 실시예는, 양 단부가 상기 지지러그에 볼트 결합되어 증기건조기를 지지하는 볼티드지지빔;을 더 포함하고, 상기 볼티드지지빔은 상기 지지러그에 대해 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 볼티드지지빔은 상기 지지러그와의 결합을 위한 볼트결합공을 구비하고, 상기 볼트결합공은 장공형으로 형성되어 상기 지지러그에 결합된 볼트가 슬라이딩 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 증기발생기 상부헤드에 부착되어 증기건조기 지지구조물 집합체를 지지하는 지지러그와 증기건조기 지지구조물 집합체의 구성품이 용접을 하지 않고 체결되도록 하여, 제작 중 공장 수압시험 또는 제작 과정 중의 후열처리 또는 원자력 발전소 운전 중의 천이 온도 및 압력 등의 하중작용으로 인해 구조적 팽창을 수용할 수 있으며, 용접이음부에 의한 결함 발생 가능성을 방지할 수 있으므로, 증기발생기의 구조적 건전성을 확보할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 증기발생기의 일 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명의 증기건조기 지지구조물 집합체의 사시도.
도 3은 본 발명의 증기건조기 지지구조물 집합체의 평면도.
도 4는 지지판과 밀봉판의 결합된 상태를 보여주는 개략도.
도 5는 지지판과 지지러그의 결합된 상태를 보여주는 개략도.
도 6은 볼티드지지빔의 개략도.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체가 구비되는 증기발생기의 실시예를 보여준다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 원자력 발전소의 핵증기공급계통을 구성하는 증기발생기의 일 실시예는, 증기발생기의 외관을 형성하는 쉘(100), 고온의 1차측 냉각재가 공급되어 상기 쉘 내부에서 유동되는 복수개의 전열관(150)을 포함한다.

상기 쉘(100)은 원통형 구성으로 내부에 전열관 등의 장치가 장착될 수 있는 수용공간을 제공한다. 상기 쉘의 내부에는 1차측 냉각제와 2차측 냉각재의 열교환이 이루어질 수 있는 공간을 형성하는 슈라우드(110)가 구비되어 있다. 상기 슈라우드 내부에는 상기 복수개의 전열관의 수직한 부분을 지지하는 지지판(160)이 구비된다.

상기 슈라우드(110) 내부에는 원자로에 공급되었던 방사성 유체인 1차측 냉각재가 밀폐되어 순환될 수 있는 전열관(150) 다발들이 구비되어 있다. 도 1에서는 하나의 전열관만 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 복수개의 전열관들이 다발로 구비된다.

원자로에서 나온 1차측 냉각재는 증기발생기의 하부에 구비된 유입구(121)를 통해 본체 내부에 유입되어, 튜브시트(130)를 관통한 전열관(150)을 통해 2차측 냉각재와 열교환 후 튜브시트를 관통하여 유출구(122)로 배출된다. 따라서, 상기 튜브시트에는 전열관이 관통할 관통공(131)이 형성되어 있다.

상기 지지판(160)은 원판형상의 부재로 다수개의 관통공이 형성되어 있으며, 상기 관통공으로 전열관들이 관통하고 있다. 상기 슈라우드 내부에서 상기 지지판들은 수직방향을 따라 복수개가 구비되어 있다. 그에 따라, 상기 전열관들은 상기 지지판에 의해 수직한 부분들이 지지된다.

한편, 상기 2차측 냉각재는 슈라우드 내부에서 증기화된 후, 습분분리기(181)을 통해 증기에 함유된 습분을 제거한다. 또한, 증기발생기의 상부헤드(101)에 구비되는 증기건조기(182)를 통해 다시 한번 증기에 함유된 습분을 제거하여, 99% 이상의 건도를 지닌 증기를 출구노즐(170)을 통해 배출한다.

도 2는 상기 증기건조기를 지지하는 지지구조물 집합체를 보여준다. 도 2를 참고하면, 증기건조기 지지구조물 집합체는 증기발생기 상부헤드(101)에 고정된다. 상기 증기발생기 상부헤드(101)에는 복수개의 지지러그(211) 및 밀봉판(220)이 구비된다.

상기 증기발생기 상부헤드(101)는 반구형 구성으로 증기발생기의 상부 덮개가 되며, 상부헤드의 상단에는 증기의 출구노즐(170)이 형성되어 있다.

상기 복수개의 지지러그(211)는 증기발생기의 상부헤드 내주면에서 돌출된 플렌지(flange)로 증기발생기의 상부헤드 내주면을 따라 이격되어 구비된다. 상기 지지러그(211)는 후술할 지지판과 결합되어 증기건조기를 상부헤드에 대해 고정시킨다.

상기 밀봉판(220)은 상기 증기발생기 상부헤드 내주면을 따라 내측으로 돌출되어 있는 플렌지로, 상기 지지러그와는 달리 상부헤드의 내주면을 따라 연속적으로 형성되어 있다. 상기 밀봉판(220)은 전술한 2차측 냉각재가 증기화되어 증기건조기만을 통과하여 건증기가 되도록 증기건조기의 주변을 밀봉하는 기능을 한다. 또한, 후술할 지지판과 결합되어 증기건조기를 상부헤드에 대해 고정시킨다.

증기건조기(182)는 지지판과 볼티드지지빔 및 증기건조기 지지빔에 의해 지지되어 상기 상부헤드에 고정된다. 상기 지지판(230)은 상기 증기건조기의 하부를 지지하고, 상기 밀봉판(220) 및 지지러그(211)에 결합되어 증기발생기 상부헤드(101)의 내주면에 지지된다.

도 3은 상기 지지판 및 볼티드지지빔이 증기발생기 상부헤드에 결합되는 상태를 개략적으로 보여준다. 여기서, 상기 지지판(230)은 상기 밀봉판 및 지지러그에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상부헤드에 고정된다.

도 4는 상기 지지판(230)이 밀봉판(220)에 결합된 상태를 보여준다. 도 4를 참고하면, 상기 밀봉판(220)은 볼트(234)가 관통하되 슬라이딩 될 수 있는 장공형 슬롯(221)을 구비한다. 상기 밀봉판과 볼트(234)의 헤드 사이에는 고정링(233)이 구비되어 볼트 결합을 유지시켜준다.

상기 지지판(230)은 상기 고정링(233)과 상기 볼트(234)에 의해 상기 밀봉판에 결합된다. 하지만, 상기 볼트가 밀봉판을 관통하고 있는 슬롯(221)은 장공형이기 때문에 상기 슬롯 내부에서 상기 볼트는 슬라이딩 가능하다. 따라서, 볼트에 고정 결합되어 있는 지지판은 상기 밀봉판에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하다.

상기 구성의 측면은 상기 지지판과 밀봉판 사이의 결합부위를 고온 고압 환경에 따른 팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 구조적 여유를 확보할 수 있도록 형성한다. 그에 따라 원자력 발전소 운전 하중과 열팽창으로 인한 용접부위의 결함 발생 가능성을 줄이게 된다.

도 5는 상기 지지판이 지지러그에 결합된 상태를 보여준다. 도 5를 참고하면, 상기 지지판(230)은 상기 지지러그의 단부(211a)가 삽입될 수 있는 슬롯(235)를 구비한다. 상기 슬롯(235)은 도 3에 도시되듯이 상기 증기발생기 상부헤드의 내주면을 따라 지지러그가 삽입될 수 있도록 반경방향으로 형성된다.

도 5에서, 상기 슬롯(235)에 삽입된 지지러그(211)는 상부받침판(231)과 하부받침판(232)과 용접에 의해 고정적으로 결합된다. 여기서, 상기 상부받침판(231)은 상기 지지러그의 단부(211a)에 용접되고 상기 지지판의 상부에 위치하게 된다. 또한, 상기 하부받침판(232)은 상기 지지러그의 단부(211a)에 용접되고 상기 지지판의 하부에 위치한다. 상기 상부받침판(231)과 하부받침판은 상기 지지판의 두께만큼 이격되어 있다.

상기 슬롯(235)의 면적은 상기 지지러그의 단면의 면적보다 크게 형성된다. 그에 따라 상기 지지러그는 상기 슬롯 내부에서 슬라이딩 가능하다. 하지만, 상기 상부받침판과 하부받침판은 상기 슬롯보다 큰 면적을 가진다. 따라서, 상기 지지러그는 상기 슬롯(235)에서 이탈되지 않는다.

상기 구성의 측면은, 지지러그가 지지판의 슬롯을 따라 지지판에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하되, 상부받침판 및 하부받침판에 의해 지지판으로부터 이탈이 방지되도록 한다. 그에 따라 상기 지지판과 지지러그 사이의 결합부위를 고온 고압 환경에 따른 팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 구조적 여유를 확보할 수 있도록 형성하고, 원자력 발전소 운전 하중에 의한 열팽창으로 인한 용접결함 발생 가능성을 줄이게 된다.

한편, 상기 지지판의 하부에는 증기건조기지지빔(250)이 연결된다. 또한 증기건조기(182)는 장착프레임(255)이 단부에 결합된 상태에서, 증기건조기지지빔(250)과 지지판(230)에 용접 결합된다.

한편, 도 3을 참고하면, 상기 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체의 일 실시예는, 양 단부가 상기 지지러그에 볼트 결합되어 증기건조기를 지지하는 볼티드지지빔(240)을 더 포함한다.

상기 볼티드지지빔(240)은 증기건조기 사이에 위치하며, 상기 증기발생기 상부헤드의 지지러그에 볼트 결합되어 증기건조기를 지지한다. 여기서, 상기 볼티드지지빔(240)은 상기 지지러그(211)에 대해 슬라이딩 가능하게 결합된다.

도 6은 상기 볼티드지지빔을 보다 상세하게 보여준다. 도 6을 참고하면, 상기 볼티드지지빔(240)은 상기 지지러그와의 결합을 위한 볼트결합공(241)을 구비하고, 상기 볼트결합공(241)은 장공형으로 형성되어 상기 지지러그에 결합된 볼트가 슬라이딩 될 수 있다. 상기 볼티드지지빔이 상기 지지러그에 슬라이딩 가능하게 결합된 상태는 도 3에 도시되어 있다.

상기 구성의 측면은 상기 볼티드지지빔과 지지러그 사이의 결합부위를 고온 고압 환경에 따른 팽창 및 수축을 흡수할 수 있는 구조적 여유를 확보할 수 있도록 형성한다. 그에 따라 원자력 발전소 운전 하중에 의한 열팽창으로 인한 용접부위의 결함 발생 가능성을 줄이게 된다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

100 : 증기발생기 쉘 101 : 상부헤드
181 : 습분분리기 182 : 증기건조기
200 : 증기건조기 지지구조물 집합체 211 : 지지러그
220 : 밀봉판 230 : 지지판
240 : 볼티드지지빔

Claims (5)

1. 원자력 발전소 증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체에 있어서,
   증기발생기의 상부헤드 내주면에서 돌출된 복수개의 지지러그;
   상기 증기발생기 상부헤드 내주면을 따라 형성된 밀봉판;
   상기 밀봉판 및 지지러그에 결합되어 증기건조기를 지지하는 지지판;을 포함하고,
   상기 지지판은 상기 밀봉판 및 지지러그에 슬라이딩 가능하게 결합되되,
   상기 지지판은 상기 지지러그의 단부가 삽입될 수 있는 복수개의 슬롯;
   상기 지지러그의 단부에 용접되고 상기 지지판의 상부에 위치하는 상부받침판;
   상기 지지러그의 단부에 용접되고 상기 지지판의 하부에 위치하는 하부받침판;을 구비하고,
   상기 지지러그는 상기 슬롯을 따라 상기 지지판에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하되, 상기 상부받침판 및 하부받침판에 의해 상기 지지판으로부터 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는,
   증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 밀봉판은 볼트가 관통하되 슬라이딩 될 수 있는 장공형 슬롯을 구비하고,
   상기 지지판은 고정링과 상기 볼트에 의해 상기 밀봉판에 결합되되, 상기 밀봉판에 대해 슬라이딩 될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체.
   
4. 제1항에 있어서,
   양 단부가 상기 지지러그에 볼트 결합되어 증기건조기를 지지하는 볼티드지지빔;을 더 포함하고,
   상기 볼티드지지빔은 상기 지지러그에 대해 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는,
   증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 볼티드지지빔은 상기 지지러그와의 결합을 위한 볼트결합공을 구비하고,
   상기 볼트결합공은 장공형으로 형성되어 상기 지지러그에 결합된 볼트가 슬라이딩 될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   증기발생기의 증기건조기 지지구조물 집합체.
   

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