KR101614280B1 - 물/증기 사이클 및 물/증기 사이클을 작동시키는 방법 - Google Patents

Abstract

물/증기 사이클은 증기 발생기, 증기 터빈, 물 냉각 콘덴서(13) 및 공급수 펌프를 포함하고, 상기 콘덴서(13)는 콘덴서 셸(28) 내에 흡입 라인(23)에 의해 외부 이젝터/진공 펌프(25)에 연결되는 내부 공기 냉각기(21)와 함께 적어도 하나의 튜브 번들(18)을 포함한다. 예비용 증기를 사용하는 일없이 상기 물/증기 사이클(10)의 시동시 콘덴서 배출 시간을 감소시키기 위해 모터가 구비된 격리 밸브(27)를 가진 추가의 배출 라인(26)이 상기 콘덴서 셸(28)과 함께 상기 외부 이젝터/진공 펌프(25)에 연결된다. 격리 밸브(27)의 액션은 제어부(29)에 의해 제어된다.

Description

물/증기 사이클 및 물/증기 사이클을 작동시키는 방법{WATER/STEAM CYCLE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}

본 발명은 발전소 기술에 관한 것이다. 본 발명은 청구항 1의 서문에 따른 물/증기 사이클에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 물/증기 사이클을 작동시키는 방법에 관한 것이다.

화력 발전소의 물/증기 사이클은 일반적으로 - 도 1의 개략도에 도시된 바와 같이 - 증기 발생기(11), 증기 터빈(12), 콘덴서(13) 및 공급수 펌프(15)를 포함한다. 복합 사이클 발전소(CCPP)의 열 회수 증기 발생기(HRSG)일 수 있는 증기 발생기(11)는 공급수 펌프(15)에 의해 증기 발생기(11)에 펌핑되는 공급수를 가열하여 증기를 생성한다. 생성된 증기는 고압, 중압 및 저압 단계들을 가질 수 있는 증기 터빈(12)을 구동하도록 사용된다. 증기 터빈(12)을 떠나는 증기는 그 내부 냉각수 회로(14)를 구비한 물 냉각 콘덴서(13)에 의해 공급수로 다시 전환된다. 물/증기 회로(10)를 양호한 효율로 그리고 오작동 없이 실행하는 것을 유지하기 위해서, 누수, 밀봉 등을 통해 사이클에 진입하는 사이클 공기 및/또는 불활성 가스로부터 영구적으로 제거하는 것이 필수적이다. 이것은 보통 특히 콘덴서(13)에서 증기로부터 이 가스를 분리하고, 예를 들어, 외부 이젝터/진공 펌프로 가스를 펌프 회수하여 행해진다.

일반적인 물 냉각 콘덴서(13)의 구성은 도 3에 도시되어 있다(문서들 CH 423 819, EP 0 325 758 A1, EP 0 384 200 A1 및 EP 0 841 527 A2 참조). 콘덴서(13)는 입구 섹션(17)을 통해 콘덴서에 진입하는 증기(16)가 각각의 튜브 번들(18)의 튜브들(19)을 통해 흐르는 냉각수와 긴밀히 열 접촉을 하도록 평행하게 배열되는, 복수의 분리된 튜브 번들들(18)을 콘덴서 셸(28) 내에 포함한다. 응축된 증기는 튜브 번들들(18) 아래에 배열된 온수조(24)에 수집되고, 이어서 공급수 펌프(15)로 안내된다.

각각의 튜브 번들(18)의 내부에 구멍(20)이 제공되고, 구멍(20)은 펌프 회수될 가스를 잔여 증기로부터 최종 분리하기 위해 공기 냉각기(21)를 포함한다. 공기 냉각기(21)는 내부관(22)과 공동 흡입 라인(23)을 통해 이젝터/진공 펌프(25)에 연결된다.

종래 기술에서, 일반적으로 예비용 증기는 콘덴서를 밀봉하도록 사용되고 전기 진공 펌프들은 시동 전에 콘덴서를 철수시키도록 사용된다. 그러나, 이 구성 요소들은 고가이고 신뢰할 수 없다.

다른 한편으로는, 어떠한 이러한 추가의 구성 요소들이 사용되지 않는다면, 흡입 측 압력 손실은 이젝터/진공 펌프(25)의 성능을 저하시키고 사이클의 시동 동안 콘덴서 배출 시간을 상당히 증가시킨다. 도 2는 콘덴서(13)에서의 배출(커브 A) 및 이젝터/진공 펌프(25)의 진입(커브 B) 동안의 시간(t)에 따른 압력을 도면에서 나타내고 있다. 도면으로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 압축기(13)로부터 이젝터/진공 펌프(25)로의 약 25%의 실질적인 압력 강하(Δp)가 발생한다. 이러한 펌프에 대한 질량 유동이 흡입 압력에 대체로 비례하기 때문에, 배출 시간은 압력 강하(Δp)에 대해 반비례한다. 그 결과, 25%의 압력 강하는 이러한 강하가 없는 경우보다 약 33% 큰 배출 시간을 제공한다.

도 3에 도시된 유형의 콘덴서에 대해, 압력은 주로 2개의 원인들을 갖는다: 한편으로는, 공기 냉각기들(21)은 상당한 유동 저항을 제공하는 작은 오리피스들(예를 들어, 각각 7.5mm 직경의 수백 개의 오리피스들)을 갖는다. 다른 한편으로는, 콘덴서의 내부관(22)은 추가의 제한을 제공한다.

문서 DE 44 22 344 A1은 바닥이 수집 챔버로 이어지는 응축 챔버 및 응축 챔버의 측부에 배열된 추가의 진공 챔버로 구성되는 콘덴서를 개시하고 있다. 진공 챔버는 또한 바닥에서 수집 챔버로 이어지고 벽에 의해 응축 챔버로부터 분리된다. 이 벽은 사이펀(syphon)에 대한 통로이다. 응축 챔버는 응축 챔버가 가스를 응축시키지 않는 것으로부터 철수하도록 사용되는, 관 시스템을 통해 진공 챔버에 연결되는, 내부 공기 냉각기와 함께 몇몇의 튜브 번들들을 콘덴서 셸 내에 포함한다. 진공 챔버 자체는 외부 진공 펌프를 구비한 배출 라인을 통해 연결된다. 사이펀은 스팀을 응축시키도록 인도되는 응축 챔버로부터 응축물을 수집하는 개방 저장소를 형성한다. 콘덴서의 빠른 시동은 진공 펌프에 의해 사이펀을 통해 응축 챔버를 철수시켜 실현된다. 사이펀은 응축 챔버와 진공 챔버 사이의 압력 구배가 감소하고 콘덴서의 정상적인 작동이 시작된다면 유동의 정상적인 정지를 제공한다.

DE 44 22 344 A1에 개시된 콘덴서는 전에 설명된 표준 콘덴서보다 훨씬 더 복잡하고 더 고가이다.

본 발명의 목적은 공지된 콘덴서 배출 구성들 및 방법들의 문제점들을 방지하고 물/증기 사이클 및 작동 방법을 제공하는 것이고, 이는 이젝터/진공 펌프 성능을 최대화하고 예비용 증기의 사용 없이 빠른 발전소 시동에 의해 요구되는 바와 같이 콘덴서 배출 시간을 최소화하는 흡입 측부 압력 손실들을 최소화한다.

이 목적 및 다른 목적은 청구항 1에 따른 물/증기 사이클 및 청구항 3에 따른 작동 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 물/증기 사이클은 증기 발생기, 증기 터빈, 물 냉각 콘덴서 및 공급수 펌프를 포함하고, 콘덴서는 콘덴서 셸 내에 흡입 라인에 의해 외부 이젝터/진공 펌프에 연결되는 내부 공기 냉각기와 함께 적어도 하나의 튜브 번들을 포함하고, 예비용 증기를 사용하는 일없이 물/증기 사이클의 시동시 콘덴서 배출 시간을 감소시키기 위해 정상적인 작동 동안 라인을 통해 흐름을 정지시키도록 격리 밸브를 가진 추가의 배출 라인이 콘덴서 셸과 함께 외부 이젝터/진공 펌프에 연결된다. 본 발명에 따르면, 격리 밸브에는 모터가 구비되어 있고 제어부에 의해 제어된다.

본 발명의 장점은 콘덴서가 수정되지 않은 표준이라는 것이다. 단 하나의 변화는 추가의 배출 라인을 배열하기 위해 셸 상 어딘가에 노즐이 있다는 것이다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 추가의 배출 라인은 이젝터/진공 펌프 인근의 흡입 라인에 연결된다.

본 발명에 따른 물/증기 사이클을 작동시키는 발명의 방법은:

a) 물/증기 사이클의 시동시 이젝터/진공 펌프에 의해 적어도 추가의 배출 라인을 통해 콘덴서를 철수시키는 단계와;

b) 상기 추가의 배출 라인 내의 격리 밸브를 폐쇄하여 추가의 배출 라인을 통한 흐름을 정지시키는 단계로서, 격리 밸브는 모터가 구비되고 격리 밸브의 작동은 제어부에 의해 제어되는, 상기 흐름을 정지시키는 단계와;

c) 물/증기 사이클의 정상적인 작동을 시작하는 단계를 포함한다.

본 발명은 이제 다른 실시예들에 의해 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 더 면밀히 설명된다.

도 1은 기본적인 물/증기 사이클의 개략도.
도 2는 콘덴서 및 배출 펌프의 진입에서의 시간에 따른 도 3의 콘덴서의 배출 동안의 압력을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 콘덴서/배출 펌프 구성을 도시한 도면.

도 3의 파선 원에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 추가의 배출 또는 흡입 라인(26)은 콘덴서(13)와 이젝터/진공 펌프(25) 사이에 제공된다. 추가의 배출 또는 흡입 라인(26)은 물 냉각 콘덴서(13)의 배출 라인(콘덴서 내부를 포함) 내의 압력 손실을 최소화하도록 사용된다. 이 추가의 라인(26)은 콘덴서(28)에서 그리고 이젝터/진공 펌프(25)의 흡입 플랜지(입구) 인근에서 종결된다. 또한, 모터가 구비된 격리 밸브(27)는 정상적인 작동 동안 흐름을 정지시키도록 이 라인 내에 설치된다. 이에 따라 격리 밸브(27)의 작동은 제어부(29)에 의해 제어된다.

작동 중에, 물/증기 사이클(10)의 시동시 콘덴서(13)는 개방된 격리 밸브(27)를 구비한 적어도 추가의 배출 라인(26)(및 선택적으로 남아있는 배출 라인)을 통해 이젝터/진공 펌프(25)에 의해 먼저 이용할 수 있는 증기와 함께 철수된다. 압력이 충분히 낮을 때, 추가의 배출 라인(26)을 통한 흐름은 격리 밸브(27)를 폐쇄함으로써 정지되고 물/증기 사이클(10)이 시작된다.

따라서, 감소된 배출 시간이 고가의 추가의 장비 없이 실현될 수 있다. 특히, 예비용 증기 공급은 시동 전에 콘덴서를 밀봉하고 철회할 필요가 없다(예비용 보일러는 약 1 밀?의 비용이 듬). 또한, 사용되는 콘덴서는 많은 추가의 비용을 야기하는 일 없이 거의 수정되지 않은 표준이다.

10: 물/증기 사이클
11: 증기 발생기(예를 들어, HRSG)
12: 증기 터빈
13: 콘덴서(냉각된 물)
14: 냉각수 회로
15: 공급수 펌프
16: 증기
17: 입구 섹션
18: 튜브 번들
19: 튜브
20: 구멍
21: 공기 냉각기
22: 내부관
23: 흡입 라인
24: 온수조
25: 이젝터/진공 펌프
26: 배출 라인(추가의)
27: 격리 밸브(모터가 구비된)
28: 콘덴서 셸
29: 제어부
Δp: 압력 강하

Claims (3)

1. 증기 발생기(11), 증기 터빈(12), 물 냉각 콘덴서(13) 및 공급수 펌프(15)를 포함하는 물/증기 사이클(10)로서, 상기 콘덴서(13)는 콘덴서 셸(28) 내에 흡입 라인(23)에 의해 외부 이젝터/진공 펌프(25)에 연결되는 내부 공기 냉각기(21)와 함께 적어도 하나의 튜브 번들(18)을 포함하고, 예비용 증기를 사용하는 일없이 상기 물/증기 사이클(10)의 시동시 콘덴서 배출 시간을 감소시키기 위해 추가의 배출 라인(26)이 상기 콘덴서 셸(28)과 함께 상기 외부 이젝터/진공 펌프(25)에 연결되고, 격리 밸브(27)가 정상적인 작동 동안 라인을 통해 흐르는 것을 정지시키도록 상기 추가의 배출 라인(26) 내에 제공되는, 상기 물/증기 사이클(10)에 있어서, 상기 격리 밸브(27)에는 모터가 구비되어 있고 제어부(29)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 물/증기 사이클.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 추가의 배출 라인(26)은 상기 이젝터/진공 펌프(25) 인근의 상기 흡입 라인(23)에 연결되는 것을 특징으로 하는 물/증기 사이클.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 따른 물/증기 사이클(10)을 작동시키는 방법에 있어서,
   a) 상기 물/증기 사이클(10)의 시동시 상기 이젝터/진공 펌프(25)에 의해 적어도 상기 추가의 배출 라인(26)을 통해 상기 콘덴서(13)를 철수시키는 단계와;
   b) 상기 추가의 배출 라인(26) 내의 격리 밸브(27)를 폐쇄하여 상기 추가의 배출 라인(26)을 통한 흐름을 정지시키는 단계로서, 상기 격리 밸브(27)는 모터가 구비되고 상기 격리 밸브(27)의 작동은 제어부(29)에 의해 제어되는, 상기 흐름을 정지시키는 단계와;
   c) 상기 물/증기 사이클(10)의 정상적인 작동을 시작하는 단계를 포함하는 방법.

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