KR101925697B1 - 밸브 스템 누출 증기 라인을 갖는 증기 발전소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증기 터빈(2) 및 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20)을 포함하는 증기 발전소(1)에 관한 것이며, 이를 통해 밸브 스탬 누출 증기를 적절한 밸브 스탬 누출 증기 수집기(16), 예를 들어 응축기(8) 내로 안내할 수 있기 위해, 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) 내에 관 부속품(14a, 14b)이 배열된다.

Description

밸브 스템 누출 증기 라인을 갖는 증기 발전소{STEAM POWER INSTALLATION COMPRISING VALVE-STEM LEAKAGE STEAM LINE}
본 발명은, 증기 터빈과, 증기 터빈과 유동 기술적으로 연결되고 증기의 안내를 위해 형성된 증기 라인과, 증기 라인 내에 배열되고 증기 라인을 통한 증기의 증기 관류량을 변경하기 위해 형성된 밸브와, 유동 기술적으로 밸브 스템 누출 증기 라인과 연결된 밸브 스템 누출 증기 수집기를 포함하는 증기 발전소에 관한 것이며, 운전 중에, 밸브 내에 밸브 스템 누출 증기가 생성되며, 밸브 스템 누출 증기는 밸브 스템 누출 증기 라인과 유동 기술적으로 연결된다.
또한, 본 발명은 증기 발전소 운전 방법에 관한 것이다.
증기 발전소는 통상 증기 터빈 및 증기 발생기를 포함하며, 증기 라인은, 증기 발생기 내에 생성된 증기를 증기 터빈으로 유동시킬 수 있도록 형성되고 배열된다. 증기 발생기 내에서, 600℃보다 높은 온도 및 300 바아보다 높은 압력을 갖는 증기가 생성될 수 있다. 증기의 이러한 높은 온도 및 압력은 증기 라인 내에 배열된 밸브에 대한 도전을 나타낸다. 증기를 증기 터빈으로 안내하는 증기 라인 내에는 통상 두 개의 밸브, 즉, 신속 차단 밸브 및 제어 밸브가 배열된다. 신속 차단 밸브는 장애의 경우에 신속한 차단을 위해 제공되며 이러한 경우를 위해 상응하게 형성된다. 제어 밸브는, 급속 차단 밸브가 개방된 경우에 증기 라인을 통한 증기 공급을 제어 또는 조절하는 역할을 한다.
신속 차단 밸브뿐만 아니라 제어 밸브도 현대의 증기 발전소에서 실제로 밸브 하우징 및 밸브 원추부(valve cone)로 형성되며, 밸브 원추부는 소정의 방향으로 밸브 스템을 통해 운동 가능하도록 구현된다. 밸브 스템과 밸브 하우징 사이에서 증기가 유동하며, 이러한 유동은 손실 유동이기 때문에, 밸브 스템 누출 증기로 불린다. 밸브 스템 누출 증기는 통상 수집되어 밀봉 증기로서 증기 발전소에 공급된다.
증기의 높은 온도 및 높은 압력으로 인해, 종래에는 다른 응용 가능성이 없었다. 예를 들어 밸브 스템 누출 증기를 응축기로 직접 유입시키는 것은 불가능할 것인데, 그 이유는 특정 작동 조건에서 공기가 밸브 내로 유입됨으로써 밸브 내에 잠재적인 손상을 야기할 수도 있기 때문이다.
본 발명은 이를 위한 해결책을 제공하는 것을 시도하며, 밸브 스템 누출 증기가 더 이용될 수 있는 증기 발전소를 제공하는 과제를 설정한다.
상기 과제는, 증기 터빈과, 증기를 안내하기 위한 증기 라인과, 증기 라인 내에 배열된 밸브와, 유동 기술적으로 밸브와 연결된 밸브 스템 누출 증기 라인과, 유동 기술적으로 밸브 스템 누출 증기 라인과 연결된 밸브 스템 누출 증기 수집기를 포함하는 증기 발전소에서, 밸브 스템 누출 증기 수집기가 응축기로서 형성됨으로써 해결된다.
또한, 상기 과제는, 밸브 스템 누출 증기가 관 부속품 상류에 존재할 경우 관 부속품이 개방되며, 밸브 스템 누출 증기가 밸브로부터 유동하지 않을 경우 관 부속품이 다시 폐쇄되는, 증기 발전소 작동 방법이 제공됨으로써 해결된다.
이로써, 본 발명에 의해, 밸브 스템 누출 증기 라인 내에 관 부속품이 배열되는 것이 제안된다. 밸브 스템 누출 증기가 밸브 스템 누출 증기 라인을 통해 유동하는 작동 조건에서, 관 부속품은 개방되어 유지된다. 특정 작동 상태에서 역류를 방지하기 위해, 밸브 스템 누출 증기가 재유동하지 않을 경우에 관 부속품을 폐쇄한다. 이러한 작동 조건은, 관 부속품 상류에서 밸브 스템 누출 증기 라인 내에 배열된 적절한 측정기를 통해 검출되어야 한다. 적절한 측정 장치는 예를 들어 밸브 스템 누출 증기의 압력을 검출하기 위한 측정기 및/또는 밸브 스템 누출 증기의 온도를 검출하기 위한 측정기일 수 있다.
관 부속품의 배열을 통해, 밸브 스템 누출 증기가 더 넓은 응용 분야에서 목표한 대로 사용되는 것이 고려될 수 있다. 이에 의해, 더 높은 운전 안전성의 장점이 형성된다.
종래에는 밸브 스템 누출 증기 라인이 통상 증기 터빈의 축봉 계통과 유동 기술적으로 연결되었다. 예를 들어 생증기-신속 차단 밸브, 생증기-제어 밸브 및 중간(intercept)-신속 차단 밸브 및 중간-제어 밸브와 같은 밸브들로부터 고온의 밸브 스템 누출 증기가 유출 유동하기 때문에, 전체 축봉 증기 계통이 상기 높은 온도에 대해 설계되어야 하는데, 이는 계통을 비싸게 만든다. 따라서, 본 발명에 의해 전체 축봉 증기 계통이 저렴해지는데, 그 이유는 비싸지 않은 파이프 라인 재료의 사용이 가능하기 때문이다.
또한, 누출 증기 조절 밸브 및 누출 증기 바이패스 밸브를 위한 비싸지 않은 재료의 사용이 가능하다.
밸브 스템 누출 증기 수집기가 응축기로서 구성된다. 종래에는 밸브 스템 누출 증기를 응축기 내로 직접 유입시키는 것이 불가능했다. 밸브 스템 누출 증기 라인 내에 본 발명에 따른 관 부속품을 사용함으로써 밸브 스템 누출 증기가 응축기 내로 직접 안내될 수 있다.
바람직한 개선예에서, 밸브 스템 누출 증기 수집기가 입식 파이프(stand pipe)로서 형성될 수 있다. 입식 파이프는 통상, 응축기 상류에 배열된 수위(water level) 조정 용기이다. 본 발명에 따르면, 밸브 스템 누출 증기가 입식 파이프 내로 직접 안내된다. 실제로 만곡되어 구현된 입식 파이프 내에는 측지학적으로 하부에 놓인 위치에서 증기가 유입 유동하며, 증기는 상부로 유동하며, 경우에 따라 물 분사를 통해 마침내 응축기로 도달한다. 밸브 스템 누출 증기가 입식 파이프 내에서 응축되는 경우를 위해, 측지학적으로 낮은 위치에서, 수집된 물이 물 회로를 통해 응축기-온수조(hotwell)로 안내된다.
바람직한 개선예는 종속 청구항에 명시된다.
바람직한 제1 개선예에서, 관 부속품은 플랩으로서 형성된다. 이 경우에, 증기 라인 내에는 종래 기술에 공지된 플랩을 갖는 관 부속품이 형성된다. 플랩의 운동을 통해, 밸브 스템 누출 증기 라인을 통한 관류가 조절된다. 플랩은 라인을 통한 증기의 관류를 조절하는 비교적 저렴한 가능성이다.
이를 위해, 다른 바람직한 개선예에서, 플랩은 제어식으로 구현된다. 이는, 플랩의 운동이, 제어 변수 또는 조절 변수가 외부로부터 조작 가능하게 공급되는 제어 유닛을 통해 수행되는 것을 의미한다. 이에 의해, 플랩의 응용 분야가 확장된다.
다른 바람직한 개선예에서, 플랩은 체크 플랩으로서 형성된다.
이로써, 에러- 또는 장애의 경우에, 밸브로의 밸브 스템 누출 증기의 원하지 않는 역류가 방지될 수 있다. 이에 의해, 이러한 장애- 또는 고장의 경우에 밸브의 손상이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 관 부속품이 밸브로서 형성될 수 있다. 밸브를 이용하여, 밸브 스템 누출 증기 라인을 통한 관류의 정밀한 조절이 가능하며 원하는 응용 분야에 따라 고려될 수 있다. 밸브의 동작은 마찬가지로 제어 유닛을 통해 수행될 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛에는 외부로부터 조절 변수가 제공된다. 이 경우에, 제어 유닛은 자율적인 조절이 수행될 수 있도록 구현될 수 있다.
바람직한 개선예에서, 관 부속품에 추가로 배열되며 최대 허용 가능한 압력을 초과할 경우 개방되며 밸브를 역압으로부터 보호하는 안전 밸브가 밸브 스템 누출 증기 라인 내에 배열된다.
본 발명에 따르면, 상기 과제는, 밸브 스템 누출 증기가 관 부속품 상류에 존재할 경우 관 부속품이 개방되며, 밸브 스템 누출 증기가 밸브로부터 유동하지 않을 경우 관 부속품이 다시 폐쇄되는, 증기 발전소의 운전 방법이 명시됨으로써 해결된다. 이로써, 밸브 내로 공기의 원하지 유입이 효과적으로 방지된다.
방법의 다른 바람직한 개선예에서, 터빈 밸브들을 높은 역압으로부터 보호하기 위해, 안전 밸브는, 밸브 스템 누출 증기 라인 내에 최대 압력이 도달되는 즉시 개방된다.
본 발명의 상술된 특성, 특징 및 장점, 그리고 어떻게 이들이 달성되는지에 대한 방식은, 도면을 참조로 상세히 설명되는 실시예의 이하 설명을 참조하여 명료하고 확실하게 이해될 것이다.
이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조로 설명된다. 도면은 실시예를 척도에 따라 도시하는 것이 아니라, 오히려 설명을 위해 유용한 도면은 개략화되고 그리고/또는 약간 왜곡된 형태로 구현된다. 도면에서 직접 인지 가능한 교시의 보완과 관련하여, 해당 종래 기술이 참조된다.
도 1에는 본 발명에 따른 증기 발전소가 도시된다.
도면에서 직접 인지 가능한 교시의 보완과 관련하여, 해당 종래 기술이 참조된다.
도면은 제1 부분 터빈(2a) 및 제2 부분 터빈(2b)를 포함하는 증기 터빈(2)을 포함하는 증기 발전소(1)를 도시한다. 개관성의 이유로 증기 발생기 및 발전기는 상세히 도시되지 않는다. 또한, 제1 부분 터빈(2a)이 고압- 및 중압 조합식 증기 터빈으로서 구성된다.
생증기가 상세히 도시되지 않은 증기 발생기로부터 신속 차단 밸브(3) 및 신속 차단 밸브(3)와 유동 기술적으로 연결된 제어 밸브(4)를 통해 증기 라인(5)으로 유동한다. 따라서, 생증기는 먼저, 신속 차단 밸브(3)를 통해 그리고 이어서 제어 밸브(4)를 통해, 그리고 그곳으로부터 증기 라인(5)을 통해 제1 부분 터빈(2a)의 고압 부분(2c) 내로 유동한다. 제1 부분 터빈(2a)의 고압 부분(2c)을 관류한 후에, 증기는 (도시되지 않은) 고압 부분(2c)으로부터 유동하며, 중간 과열기 내에서 다시 가열되며, 이어서 중압-신속 차단 밸브(6) 및 중압-제어 밸브(7)를 통해 제1 부분 터빈(2a)의 중압 부분(2d)으로 유동한다.
증기가 제1 부분 터빈(2a)의 중압 부분(2d)을 통해 유동하기 때문에, 결과적으로 증기는, 저압 터빈으로서 형성된 제2 부분 터빈(2b)으로 도달한다. 유동 기술적으로 제1 부분 터빈(2a)을 제2 부분 터빈(2b)과 연결시키는 증기 라인은 도시되지 않았으며 과유동 라인으로서 표시된다.
제2 부분 터빈(2b)을 관류한 후에, 증기는 이어서 응축기(8) 내로 유동하여 그곳에서 물로 응축된다.
개관성의 이유로, 증기 터빈(2)에서 밀봉 증기 계통(9)의 일 부분이 도시된다. 신속 차단 밸브(3) 및 제어 밸브(4) 내로 유동하는 증기는 비교적 고온 및 고압을 특징으로 한다. 중압-신속 차단 밸브(6) 및 중압-제어 밸브(7) 내로 유동하는 증기는 이전의 경우와 비교하여 더 낮은 압력에서 높은 온도를 특징으로 한다.
밸브(3, 4, 6, 7)는 밸브 하우징, 및 밸브 원추부를 운동시키는 밸브 스템을 포함한다. 밸브 원추부를 갖는 밸브 스템의 운동은 밸브를 통한 증기 관류 및 증기 라인(5)을 통한 증기의 증기 관류량의 조절을 유도한다. 각각의 밸브(3, 4, 6, 7)는 밸브 스템의 제어를 위해 형성된 각각 하나의 제어 유닛(10)을 포함한다.
밸브 스템 누출 증기는 제1 밸브 스템 누출 증기 라인(11)을 통해 신속 차단 밸브(3)로부터 유동한다. 중압-신속 차단 밸브(6)로부터 마찬가지로, 밸브 스템 누출 증기가 제2 밸브 스템 누출 증기 라인(12)을 통해 공동의 제3 밸브 스템 누출 증기 라인(13)으로 유동한다. 제3 밸브 스템 누출 증기 라인(13) 내에 관 부속품(14a)이 배열된다. 증기가 관 부속품(14a)을 통해 관류한 후에, 밸브 스템 누출 증기는 제4 밸브 스템 누출 증기 라인(15)을 통해 밸브 스템 누출 증기 수집기(16)에 도달한다.
제어 밸브(4) 및 중압-제어 밸브(7)로부터의 밸브 스템 누출 증기도 그와 유사하게 형성된다. 제어 밸브(4)로부터의 밸브 스템 누출 증기는 제5 밸브 스템 누출 증기 라인(17)으로 안내된다. 중압-제어 밸브(7)로부터 유출 유동하는 밸브 스템 누출 증기는 제6 밸브 스템 누출 증기 라인(18)에 도달한다. 제5 밸브 스템 누출 증기 라인(17) 및 제6 밸브 스템 누출 증기 라인(18)은, 관 부속품(14b)이 그 안에 배열된 공동의 제7 밸브 스템 누출 증기 라인(19) 내로 합류한다. 누출 증기는 관 부속품(14b)을 관류한 후에, 제8 밸브 스템 누출 증기(20) 내로 도달하고, 이어서 그곳으로부터 밸브 스템 누출 증기 수집기(16) 내로 도달한다.
제3 밸브 스템 누출 증기 라인(13) 내에는 관 부속품(14a)에 추가로 제1 안전 밸브(21)가 배열되고, 제7 밸브 스템 누출 증기 라인(19) 내에는 관 부속품(14b)에 추가로 제2 안전 밸브(22)가 배열된다.
밸브 스템 누출 증기가 유동하는 즉시 관 부속품(14a, 14b)이 개방된다. 관 부속품(14a, 14b)은 밸브 스템 누출 증기가 유동하지 않을 경우 다시 폐쇄된다.
관 부속품(14a, 14b)은 플랩으로서 형성될 수 있다. 이러한 플랩들은 각각 하나의 제1 제어 유닛(23a) 및 제2 제어 유닛(23b)을 통해 제어될 수 있다. 이 경우에, 제1 제어 유닛(23a)은 제1 관 부속품(14a)을 동작시키고 제2 제어 유닛(23b)은 제2 관 부속품(14b)을 동작시킨다.
대안적인 실시예에서, 플랩(14a, 14b)은 체크 플랩으로서 형성될 수 있다.
또한, 관 부속품(14a, 14b)은 밸브로서 형성될 수 있다.
도면에 도시된 증기 발전소(1)는, 밸브 스템 누출 증기 수집기(16)가 응축기(8)로서 형성되는 것을 특징으로 한다. 이는 분리기-응축기일 수 있거나, 또는 제2 부분 터빈(2b) 후방에 유동 기술적으로 연결된 응축기일 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 공개된 실시예로 한정되지 않으며, 다른 변형예들이 발명의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 통상의 기술자에 의해 도출될 수 있다.

Claims (8)

  1. 증기 발전소(1)이며,
    증기 터빈(2, 2a, 2b)과,
    증기 터빈(2, 2a, 2b)과 유동 기술적으로 연결되고 증기의 안내를 위해 형성된 증기 라인(5)과,
    증기 라인(5) 내에 배열되고 증기 라인(5)을 통한 증기의 증기 관류량을 변경하기 위해 형성된 밸브(3, 4, 6, 7)와,
    유동 기술적으로 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20)과 연결된 밸브 스템 누출 증기 수집기(16)를 포함하며,
    운전 중에, 밸브(3, 4, 6, 7) 내에 밸브 스템 누출 증기가 생성되며, 밸브 스템 누출 증기는 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20)과 유동 기술적으로 연결되는 증기 발전소에 있어서,
    밸브(3, 4, 6, 7)는 밸브 하우징 및 밸브 원추부로 형성되며, 밸브 원추부는 밸브 스템을 통해 소정의 방향으로 운동 가능하고,
    밸브 스템 누출 증기는 밸브 스템과 밸브 하우징 사이에서의 증기 유동이고,
    밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) 내에 관 부속품(14a, 14b)이 배열되며, 밸브 스템 누출 증기 수집기(16)가 응축기(8)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 증기 발전소(1).
  2. 제1항에 있어서, 관 부속품(14a, 14b)이 플랩으로서 형성되는 증기 발전소(1).
  3. 제2항에 있어서, 플랩이 제어식으로 형성되는 증기 발전소(1).
  4. 제2항에 있어서, 플랩이 체크 플랩으로서 형성되는 증기 발전소(1).
  5. 제1항에 있어서, 관 부속품(14a, 14b)이 밸브로서 형성되는 증기 발전소(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 안전 밸브(21, 22)가 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) 내에 배열되는 증기 발전소(1).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 발전소의 운전 방법이며, 관 부속품(14a, 14b)은, 밸브 스템 누출 증기가 관 부속품(14a, 14b) 상류에 존재할 경우 개방되며, 밸브 스템 누출 증기가 밸브(3, 4, 6, 7)로부터 유동하지 않을 경우 다시 폐쇄되는 발전소 운전 방법.
  8. 제7항에 있어서, 안전 밸브(21, 22)가 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) 내에 배열되고, 안전 밸브(21, 22)는, 밸브 스템 누출 증기 라인(11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20) 내에 최대 압력이 도달되는 즉시 개방되는 발전소 운전 방법.
KR1020167028046A 2014-03-13 2015-03-03 밸브 스템 누출 증기 라인을 갖는 증기 발전소 KR101925697B1 (ko)

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