KR101960554B1

KR101960554B1 - 관류형 증기 발생기의 작동 방법 및 상기 방법을 실행하기 위해 설계된 증기 발생기

Info

Publication number: KR101960554B1
Application number: KR1020137028267A
Authority: KR
Inventors: 요아힘 브로데서; 마틴 에페르트
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2019-03-20
Also published as: AU2012237306A1; KR20140024343A; CN103459926B; WO2012130588A1; EP2676072A1; JP5818963B2; AU2012237306B2; US9194577B2; US20140014189A1; JP2014512501A; EP2676072B1; ZA201306812B; CN103459926A; DE102011006390A1

Abstract

본 발명은 증발기(4)를 구비한 관류형 증기 발생기(2)를 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서 유동 매체(M)의 공급 질량유량(SM)이 공급 펌프(12)에 의해 증발기(4)로 공급되어 적어도 부분적으로 증발되고, 증발되지 않은 유동 매체(W)는 증발기(4)의 하류에 연결된 분리기(18)에서 분리되고, 분리된 유동 매체(W)의 순환 질량유량(UM)은 순환 펌프(24)에 의해 증발기(4)로 재안내되어, 증발기(4)를 관류하는 유동 매체(M)의 증발기 질량유량(VM)으로 지칭되는 질량유량은 공급 질량유량(SM)과 순환 질량유량(UM)으로부터 합해진다. 이때 순환 질량유량(UM)은 사실상 일정하게 유지되는 반면에, 저부하 간격(I)에서는 공급 질량유량(SM)이 부하(L) 상승과 함께 증가되고, 중간 부하 간격(II)에서는 공급 질량유량(SM)이 부하(L) 상승과 함께 더 증가되며 순환 질량유량(UM)이 0까지 감소되고, 경우에 따라 고부하 간격에서는 공급 질량유량(SM)이 부하(L) 상승과 함께 더 증가되고 순환 질량유량(UM)이 0으로 유지된다. 또한 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위해 특히 적합한 관류형 증기 발생기에 관한 것이다.

Description

관류형 증기 발생기의 작동 방법 및 상기 방법을 실행하기 위해 설계된 증기 발생기{METHOD FOR OPERATING A ONCE-THROUGH STEAM GENERATOR AND STEAM GENERATOR DESIGNED FOR CARRYING OUT THE METHOD}

본 발명은 증발기를 구비한 관류형 증기 발생기를 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서 유동 매체의 공급 질량유량이 공급 펌프에 의해 증발기로 공급되고 거기서 적어도 부분적으로 증발되며, 이때 증발되지 않은 유동 매체는 증발기의 하류에 연결된 분리기에서 분리되고, 분리된 유동 매체의 순환 질량유량은 순환 펌프에 의해 증발기로 재안내됨으로써, 증발기를 관류하는 유동 매체의 증발기 질량유량으로 지칭되는 질량유량은 공급 질량유량과 순환 질량유량으로부터 합해진다. 또한 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위해 설계된 증기 발생기에 관한 것이다.

강제 관류형 증기 발생기에서 일반적으로 공급수의 형태로 공급되는 유동 매체의 관류는 주로 제공되는 예열기와, 증발기와, 과열기를 통해 상응하는 성능의 공급수 펌프, 축약해서 공급 펌프에 의해 강제 관류된다. 이로써 포화 증기 온도까지의 유동 매체의 가열과, 증발과, 이어지는 과열이 연속적으로 하나의 순환으로 이루어져서, 어떠한 수집통도 필요하지 않다. 자연 순환 작동을 위해 설계되어 있는 증기 발생기에 비해, 강제 관류형 증기 발생기는 230 바아의 압력과 더 큰 압력에서 과임계적 범위에서도 작동될 수 있다. 강제 관류형 보일러에 의해 비교적 작은 공간에서 매우 높은 증기 출력이 생성될 수 있다. 시스템 내에 유동 매체량이 비교적 적기 때문에, 상기 시스템은 작은 관성을 가져서 부하 변경에 대해 신속하게 반응하게 된다.

연소실 주위를 나선 형태로 휘감는 증발기 관(이른바 나선 관)을 구비한 화력의 강제 관류형 증발기는 100%의 부하(전부하)에서 증발기 관을 통해 안내되는 유동 매체의 질량유량 밀도 약 2000kg/(s㎡)에 익숙하도록 설계된다. 지금까지 일반적인 설계 규정에 상응하게 평활관을 구비한 증발기에서 질량유량 밀도는, 유동의 층별화로 인해 관의 벽부에서의 냉각문제를 방지하도록, 부분 부하에서 약 800kg/(s㎡)의 값에 미달해서는 안 된다. 이러한 값은 상술된 2000kg/(s㎡)의 전부하 질량유량 밀도에서 전부하의 40%의 부하 값에 상응한다. 이는 또한 증발기 최소 질량유량이 규정되는 부하에 해당한다. 기동 작동과 경부하 작동 시 공급수 조정을 통해, 증기 발생기에 항상 이러한 증발기 최소 질량유량이 공급되는 것이 보장된다.

기동 작동과 경부하 작동 시 발생하는 증발되지 않는 물은, 일반적으로 증발기의 하류에 연결된 물 분리기(축약하여: 분리기)에서 증기로부터 분리되어 물수집 용기(이른바 수집병 또는 축약하여 병)로 안내되는 반면, 증기는 주로 과열기로 공급된다. 분리된 물을 재순환시키고 절탄기로도 지칭되는 공급수 예열기 전에 공급수 질량유량(축약하여: 공급 질량유량)에 포함시키도록 즉, 상기 물을 결국 증발기 유입구에 재공급하도록, 순환 펌프가 자주 사용된다. 이러한 경우 증발기 질량유량은 공급 질량유량과 재순환 질량유량으로도 지칭되는 순환 질량유량으로부터 합해진다. 그러한 배치는 예컨대 문헌 DE 32 43 578 A1호와, 문헌 DE 42 36 835 A1호와, 문헌 US 3,412,714호로부터 공지되어 있다.

지금까지 일반적인 작동 방식에서는 공급 질량유량이 기동 시 지속적으로 증가된 반면, 순환 질량유량은 동일한 규모로 하향 조정된다. 결과적으로 상술된 예시에서, 0부하 작동 시나 상기 작동을 간신히 상회할 시 거의 전체의 증발기 질량유량은 순환 질량유량을 통해 형성되기 때문에, 증발기 질량유량 밀도의 전부하 값의 40%에 상응하는 약 800kg/(s㎡)의 비교적 높은 순환 질량유량 밀도를 위한 순환 펌프가 설계되어 있어야 한다. 이러한 순환 펌프의 비교적 높은 설계 질량유량은, 순환 펌프가 비교적 성능이 강해야 하고 치수가 커야하며, 이에 상응하게 높은 제조 비용과 결부되는 결과를 초래한다.

그러므로 본 발명의 과제는 상기 명시된 단점들을 방지하는 상술된 유형의 관류형 증기 발생기를 작동하기 위한 방법을 제공하여, 그 결과 증발기 관의 충분한 냉각부를 구비한, 효율적이고 안전한 부분 부하 작동을 위해 적게 유지되는 제조 비용과 작동 비용으로 설계되는 방법을 제공하는 데에 있다. 또한 상기 방법을 실행하기 위해 특히 적합한 관류형 증기 발생기가 제공되어야 한다.

상기 방법과 관련하여 본 발명에 따라 상기 명시된 과제는,

- 저부하 간격에서 공급 질량유량은 부하 상승과 함께 증가되는 반면에, 순환 질량유량은 사실상 일정하게 유지되고,

- 중간 부하 간격에서 공급 질량유량은 부하 상승과 함께 더 증가되고, 순환 질량유량은 0까지 감소되며,

- 경우에 따라 고부하 간격에서 공급 질량유량은 부하 상승과 함께 더 증가되며 순환 질량유량은 0으로 유지됨으로써 해결된다.

분리기에 물이 더 이상 생성되기 않기 때문에, 고부하 간격에서의 작동은 관류형 작동으로 지칭된다.

상기 부하 상승의 경우에 대한 관계는 여기서 분명한 규정을 위해서만 이루어지고, 조정의 특성은 부하 감소의 경우에도 상응하게 적용된다. 이는 예컨대 저부하 간격에서 공급 질량유량은 부하 감소와 함께 감소되는 것 등을 의미한다.

본 발명은 순환 펌프를 구비한 재순환 사이클을 생략하고, 그 결과 분리기에서 분리되는 물을 기동 시 및 경부하 작동 시 간단히 유도하여 제거하는 것(이른바 배수 작동)이 원칙적으로 가능할 것이라는 사상에 기초한다. 그러나 이는 열역학적 관점 및 경제적 관점에서 불리할 수도 있고, 더욱이 절탄기와 증발기의 유입구에 더 낮은 유체 온도들과 이로써 가열면에 작용하는 냉각된 증기의 더 적은 생성 때문에, 기동 작동 시 증발기의 하류에 연결된 과열기 가열면의 열적 하중의 바람직하지 않은 증가를 초래할 수 있다.

본 발명은 순환 질량유량에 대해 지금까지 적용되고 작동에 입증된 것으로 여겨지는 설계 규정으로부터 해결된다. 다시 말해, 어떠한 단점을 감수할 필요 없이, 지금까지의 지식 상태에 비해 순환 펌프를 위한 설계 질량유량은 적어도 저부하 간격에서 분명히 감소될 수 있다는 것이, 놀랍게도 발견되었다. 특히 0부하에 가까운 상태에서, 이러한 경우 거의 순환 질량유량을 통해서만 실행되는 증발기 최소 질량유량은, 지금까지 확정된 값에 비해 절반이 될 수 있다. 이때 이러한 조건들 하에 증발기 관의 충분한 냉각이 보장된다는 것은, 상기 증발기 관이 평활관으로 형성되어 있을 경우에도, 상응하는 열 유압의 계산과 시뮬레이션을 통해 증명될 수 있다. 증발기 최소 질량유량을 위해 지금까지 통상적인 값이 더 높은 부하 범위로 사전 설정되고 공급 질량유량과 순환 질량유량의 상응하는 조정을 통해 달성된다. 두 개의 조정 시나리오 사이의 전달은 바람직하게 지속적으로 특히 선형으로 이루어진다.

바람직하게 저부하 간격에서 공급 질량유량은 부하 상승과 함께 선형으로 증가된다. 이는 일정하게 유지되는 순환 질량유량의 경우, 전체의 증발기 질량유량 즉, 이미 설명된 것처럼 공급 질량유량과 순환 질량유량의 합산이 부하와 함께 선형으로 상승한다는 것을 의미한다.

바람직하게 중간 부하 간격에서도 공급 질량유량이 부하 상승과 함께 선형으로 증가되는 반면, 바람직하게 순환 질량유량은 부하 상승과 함께 선형으로 감소된다. 이때 특히 바람직한 구현예에서, 순환 질량유량은 공급 질량유량이 증가되는 것과 같은 규모로 감소된다. 이는 두 개의 질량유량으로부터의 합산, 즉 증발기 질량유량이 중간 부하 간격에서 일정하게 유지된다는 것을 의미한다.

바람직하게 저부하 간격은 0부하에서 시작하고 바람직하게 설계에 맞게 제공되는 전부하의 약 20%에서 종료된다. 바람직하게 설계에 맞게 제공되는 전부하의 약 40%에서 종료되는 중간 부하 간격은 바람직하게 저부하 간격에 직접 이어진다.

특히 바람직한 설계에서, 저부하 간격에서 순환 질량유량은 증발기 질량유량의 전부하 값의 약 20%로 설정된다. 이때 저부하 간격에서 순환 질량유량 밀도의 값은, 약 2000kg/(s㎡)의 전부하에서 증발기 질량유량 밀도에 상응하는 약 400kg/(s㎡)인 것이 특히 바람직하다.
예컨대, 저부하 간격에서 순환 질량유량은 평활관 사용 시 증발기 질량유량의 전부하 값의 약 20%로 설정될 수 있다. 그러나, 내면 홈붙이관 사용 시에는 약 12.5%로 설정될 수도 있다. 또한, 저부하 간격에서 순환 질량유량 밀도는 평활관 사용 시 약 400kg/(s㎡)로 설정될 수 있으나, 내면 홈붙이관 사용 시 약 250kg/(s㎡)으로 설정될 수도 있다.
다른 바람직한 구현예에서, 순환 질량유량과 공급 질량유량은 중간 부하 간격에서, 증발기 질량유량이 상기 간격에서 항상 적어도 전부하 값의 40%에 도달하도록 설정된다. 이러한 부하 간격에서 증발기 질량유량이 공급 유량과 순환 유량의 상반된 변경을 통해 일정하게 유지되는 경우가 특히 바람직하다(상부 참조).

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관류형 증기 발생기와 관련하여 도입부에 명시된 과제는, 유동 매체 측에 공급 펌프가 상류에 연결되어 있고 증발되지 않은 유동 매체용 분리기가 하류에 연결되어 있는 증발기를 구비한 관류형 증기 발생기를 통해 해결되고, 이때 상기 분리기는 순환 펌프가 연결되어 있는 재순환 라인을 통해 물측의 증기 발생기의 유입구와 연결되어 있으며, 이때 상술된 방법의 단계들을 실행하는, 공급 펌프와 순환 펌프용 개회로 전자 제어 유닛 또는 폐회로 전자 제어 유닛이 제공되어 있다.

도입부에 이미 암시되듯이, 재순환 라인은 바람직하게 공급 펌프의 하류와 공급수 예열기의 상류에서 공급 라인으로 이어진다. 즉, 상기 분리기는 공급수 예열기를 통해 증발기 유입구와 (간접) 연결된다.

개회로 제어 유닛 또는 폐회로 제어 유닛에서 상기 명시된 목적을 위해 바람직하게 상응하는 개회로 제어 프로그램 또는 폐회로 제어 프로그램이 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 따라 구현되어 있다. 적합한 제어값 센서를 통해 개회로 제어 유닛 또는 폐회로 제어 유닛은 이전에 사용한 입력 내용에 따라 (예를 들면: 기동, 운전 정지, 부분부하 작동 등) 공급 펌프와 순환 펌프에 작용하고 펌프의 토출 성능을 제어하는데, 이는 유동 매체(증발기로부터 공급수 및 분리된 물)의 각각의 용량을 말한다. 관련된 작동 변수의 현재 값이 적합한 측정값 센서를 통해 바람직하게 개회로 제어 유닛 또는 폐회로 제어 유닛에 공급되어서, 바람직한 목표 값과의 편차 시 상응하는 후속 제어가 이루어질 수 있다.

관류형 증기 발생기는 바람직하게 복수의 버너를 통해 직접 점화된다. 상기 관류형 증기 발생기는 바람직하게 연소실 또는 봉쇄벽이 다수의 기밀 방식으로 서로 용접된 증발기 관으로 형성되어 있는 가스 연도를 포함하며, 봉쇄벽의 하나 이상의 부분 영역은 (경우에 따라 공급수 예열기 또는 과열기를 형성하는 다른 영역들 이외에) 원래의 증발기를 형성한다. 가스 연도는 바람직하게 수직의 가스 연도로 형성되어 있고 적어도 증발기 섹션에 나선 배관, 즉 나선 또는 나선형으로 봉쇄벽 내부에 가스 연도의 종축을 휘감는 증발기 관을 포함한다. 증발기 관은 바람직하게 평활관이다. 그러나 내면 홈붙이관으로 제공되는 관도 생각해볼 수 있다.

나선형 증발기에 내면 홈붙이관을 사용할 때 최소 질량유량 밀도는 최고 부하에서 평활관용 표준값의 순환 작동 시 800kg/(s㎡)에서 약 500kg/(s㎡)로 감소할 수 있다. 그러므로 증발기의 전부하 질량유량 밀도가 2000kg/(s㎡)에 달할 때, 내면 홈붙이관을 구비한 증기 발생기는 전부하의 25%를 상회하는 부하에서 관류형 작동으로 작동될 수 있다. 나선형 증발기에 내면 홈붙이관들을 사용할 때 순환 펌프는 본 발명에 따라 특히 콤팩트하게 설계될 수 있다. 내면 홈붙이관들을 구비한 나선형 증발기의 경우 순환 작동에서 관류형 작동으로의 변환은 40%의 부하 대신 약 25%의 부하에서 이루어진다. 평활관을 구비한 증발기를 위한 수치에 따라 설계되어 있는 상술된 설명과 하기의 설명은 이러한 기본 요건들을 고려하여 내면 홈붙이관들을 구비한 증발기에 대해 변경될 수 있다.

본 발명에 의해 목표로 하는 장점들은 특히, 지금까지 해당되는 설계 원칙들의 의식적인 전환을 통해, 강제 관류형 증기 발생기의 작동이 증발기에서 또는 증발기 이후에 분리되는 유체의 유동 매체(물)를 공급수 예열기로 재이송함으로써 가능하다는 것이며(이른바 강제 흐름 혼합 시스템), 0부하 범위 가까이에서 비교적 낮게 선택된 순환 질량유량에도 불구하고 높은 작동 안전성과 관의 충분한 냉각이 보장된다는 것이다. 이러한 경우에 순환 펌프는 특히 콤팩트하게 설계되고 제조 시에 비용이 상응하게 저렴해질 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 하기와 같이 도면에 의해 더 자세히 설명된다. 이때 각각 매우 더 단순화되고 더 개략화된 도시로 표시된다.
도 1은 관류형 증기 발생기의 블록 회로도이다.
도 2는 관류형 증기 발생기의 상응하는 구성 부품들을 통해 유동 매체의 관류를 위한 상이하고 특성화된 그래프이며, 상기 관류형 증기 발생기의 지금까지의 작동 제어에 적합한 특성 곡선이 부하의 함수로서 기록되어 있는 그래프이다.
도 3은 특성 곡선의 추이가 본 발명에 따라 개선된 새로운 유형의 작동 제어에 상응하는, 상기 방식의 추가의 그래프이다.

도 1에 도시된 관류형 증기 발생기(2)는 유동 매체(M)의 증발을 위해 절탄기로도 지칭되는 공급수 예열기(6)가 유동 매체 측으로 상류에 연결되어 있는 증발기(4)를 포함한다. 상기 증발기(4)는 유동에 따라 병렬 연결되고, 기밀 방식으로 서로 용접되며, 평활관으로 형성되는 복수의 증기 발생기 관들을 포함하고, 상기 증기 발생기 관들은, 나선형 배관의 방식으로 복수의 버너들을 통해 가열되는 (여기서는 상세하게 도시되지 않는) 연소실의 봉쇄벽의 영역을 형성한다. 복수의 과열기 가열면을 구비한 과열기(8)는 유동 매체 측으로 증발기(4)의 하류에 연결되어 있다. 관류형 증기 발생기(2)의 작동 시 공급수(S)의 형태로 유동 매체(M)는 공급 펌프(12)에 의해 공급 라인(10)을 통해 공급수 예열기(6)로 공급되고, 상기 공급수 예열기(6)에서 예열되고, 이어서 증발기 유입구(14)를 통해 증발기(4)로 이송되고 거기서 증발된다. 증발기 배출구(16)를 통해 증발기(4)를 이탈하는 증기(D)는 결과적으로 과열기(8)에서 예컨대 증기 터빈에서 과열된 후에 제공되는 증기 사용에 공급된다.

부분 부하 작동에서, 특히 관류형 증기 발생기(2)의 기동 시 또는 운전 정지시 증발기(4)에서 유동 매체(M)는 완전히 증발되지 않고, 오히려 증발기 배출구(16)에서 증발되지 않은 유체의 유동 매체(M), 즉 물(W)의 일부를 차지한다. 이러한 물 함량은 유동 매체 측으로 증발기(4)와 과열기(8) 사이로 연결되는 분리기(18)에서 과열기(8)로 전송되는 증기 함량으로부터 나뉘고 분리된다. 분리된 물(W)은 분리기(18)와 연결된 수집 용기(20)에 집적되어 거기에서부터 작동 상태에 따라 상이한 양으로 재순환 라인(22)을 통해 공급수 예열기(6)의 유입구로 재안내된다. 상기의 목적을 위해 재순환 라인(22)으로 순환 펌프(24)는 연결되어 있고, 상기 재순환 라인(22)은 공급 펌프(12)의 하류와 공급수 예열기(6)의 상류로 공급 라인(10)과 연결되어 있다. 여분의 물(W)은 수집 용기(20)로부터 배출부(26)를 통해 배출된다.

유동 매체(M)에서 증발기(4)를 관류하는 질량유량, 즉 증발기 질량 유량(VM)은, 공급된 공급수(S)에서의 질량유량, 즉 공급 질량유량(SM)으로부터 및 순환 펌프(24)에 의해 재순환된 이전에 분리된 물(W)에 대한 질량유량, 즉 순환 질량유량(UM)으로부터 합해진다. 질량유량이라는 명칭 대신 구어적으로 관류라는 명칭도 사용된다.

공급 펌프(12)와 순환 펌프(24) 및 경우에 따라 여기에 도시되지 않는 유동 매체(M)의 라인 시스템에서 위치 밸브들 또는 조정 밸브들에 작용하는 개회로 전자 제어 유닛 또는 폐회로 전자 제어 유닛(28)은, 상기의 질량유량들의 작동 상태에 의존적인 제어 또는 조정을 위해, 특히 기동 작동 시 또는 경부하 작동 시 사용된다. 또한 작동의 현재 상태를 파악하기 위해 개회로 제어 유닛 또는 폐회로 제어 유닛(28)과 연결된 (여기에 도시되지 않은) 복수의 센서들이 제공되어 있다.

도 2에는 이를 위해 기존의 조정 방식에 따라 관련된 특성 곡선의 추이가 도시되어 있다. 여기서 부하(L)의 함수로서 순환 질량유량(UM)과, 공급 질량유량(SM)과, 증발기 질량유량(VM)이 도시되어 있다. 부하 값들은 각각 최대 부하(전부하)의 비율상의 값들로 종좌표에 제공되어 있고, 비슷한 방식으로 관류 값들 또는 질량유량 값들은, 전부하에서 설계에 따라 제공되는 최대의 증발기 질량유량(VM)의 비율상의 값들로서 종좌표에 제공되어 있다. 도시된 것처럼, 순환 질량유량(UM)이 부하 상승과 함께 (0%의 부하에 상응하는) 40%의 출력 값으로부터 (40%의 부하에 상응하는) 0%의 값으로 지속적이고 특히 선형으로 감소되는 반면, 공급 질량유량(SM)의 값은 상응하는 부하 간격에서 0%에서 40%로 선형으로 상승한다. 그러므로 증발기 질량유량(VM)을 대표하는, 공급 질량유량(SM)과 순환 질량유량(UM)의 합계는 이러한 부하간격에서 40%의 지속적인 값을 가진다. 더 높은 부하들에서 순환 질량유량(UM)이 0%의 값에 유지되는 반면, 공급 질량유량(SM)과 이로 인한 증발기 질량유량(VM)은 (그래프에는 더 이상 도시되지 않는) 100%의 전부하 값까지 상승한다. 그러므로 순환 펌프(24)는 증발기 질량유량(VM)의 비교적 높은 40%의 질량유량의 값을 위해 전부하로 설계되어 있어야 한다.

이와 반대로, 도 3에는 순환 펌프(24)의 요구사항들에 따라 개선된 조정 방식이 도 2에 상응하는 그래프로 도시된다. 도 2를 통해 대표되는 조정 변형에서와 유사하게 공급 질량유량(SM)은 0%의 부하와 40%의 부하 사이의 부하 간격에서 0%의 값에서 40%의 값로 선형으로 상승된다. 이전의 변형들과는 달리 이제 순환 질량유량(UM)은 여기서 저부하 간격(I)으로 지칭되는 0%의 부하와 20%의 부하 사이의 제1 부하 간격에서 도 2에 비해 감소된 20%의 값으로 일정하게 유지된다. 이어서 20%의 부하와 40%의 부하 사이의 중간 부하 간격(II)에서야 비로소 순환 질량유량은 0%의 값으로 선형으로 감소된다. 이에 따라 증발기 관류는 20%의 값의 저부하 간격(I)에서 40%의 값으로 선형으로 상승하고 중간 부하 간격(II)에서 40%의 값으로 유지된다. 공급 질량유량(SM)은 바로 이어지는 (더 이상 도시되지 않는) 각각 40%의 고부하 간격에서 상술된 경우와 같이 상승하고, 이를 통해 증발기 질량유량(VM)은 100%의 전부하 값까지 상승한다.

경부하 범위에서 증발기(4)의 증발기 관의 충분한 냉각을 손상시키지 않으면서, 순환 펌프(24)에 대한 요구사항들은, 순환 펌프(24)를 위한 설계 질량유량의 감소를 통해 최대 증발기 질량유량(VM)의 도 2에 비해 절반인 20%의 값으로 분명히 감소된다.

Claims

증발기(4)를 구비한 관류형 증기 발생기(2)의 작동 방법이며, 상기 방법에서 유동 매체(M)의 공급 질량유량(SM)은 공급 펌프(12)에 의해 증발기(4)로 공급되어 거기서 적어도 부분적으로 증발되고, 증발되지 않은 유동 매체(W)는 증발기(4)의 하류에 연결된 분리기(18)에서 분리되고, 분리된 유동 매체(W)의 순환 질량유량(UM)은 순환 펌프(24)에 의해 증발기(4)로 재안내되어, 증발기(4)를 관류하는 유동 매체(M)의 증발기 질량유량(VM)으로 지칭되는 질량유량은 공급 질량유량(SM)과 순환 질량유량(UM)으로부터 합해지는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법에 있어서,
- 저부하 간격(I)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 증가되는 반면에, 순환 질량유량(UM)은 사실상 일정하게 유지되고,
- 중간 부하 간격(II)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 더 증가되고, 순환 질량유량(UM)은 0까지 감소되며,
이때 중간 부하 간격(II)을 위해 증발기 질량유량(VM)에 대한 최소 값이 확정되어 있고, 저부하 간격(I)을 위해 순환 질량유량(UM)은 사실상 상기 최소 값의 절반으로 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항에 있어서, 저부하 간격(I)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 선형으로 증가되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중간 부하 간격(II)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 선형으로 증가되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 순환 질량유량(UM)은 중간 부하 간격(II)에서 부하(L) 상승과 함께 선형으로 감소되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중간 부하 간격(II)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 선형으로 증가되고, 순환 질량유량(UM)은 부하(L) 상승과 함께 같은 규모로 선형으로 감소되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저부하 간격(I)은 0부하에서 시작하는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제6항에 있어서, 저부하 간격(I)은 평활관 사용 시 설계에 따라 제공되는 전부하의 20%에서, 내면 홈붙이관 사용 시 12.5%에서 종료되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 중간 부하 간격(II)은 저부하 간격(I)에 직접 이어지는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제8항에 있어서, 중간 부하 간격(II)은 평활관 사용 시 설계에 따라 제공되는 전부하의 40%에서, 내면 홈붙이관 사용 시 25%에서 종료되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저부하 간격(I)에서 순환 질량유량(UM)은 평활관 사용 시 증발기 질량유량(VM)의 전부하 값의 20%로, 내면 홈붙이관 사용 시 12.5%로 설정되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 저부하 간격(I)에서 순환 질량유량 밀도는 평활관 사용 시 400kg/(s㎡), 내면 홈붙이관 사용 시 250kg/(s㎡)으로 설정되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
증발기(4)를 구비한 관류형 증기 발생기(2)의 작동 방법이며, 상기 방법에서 유동 매체(M)의 공급 질량유량(SM)은 공급 펌프(12)에 의해 증발기(4)로 공급되어 거기서 적어도 부분적으로 증발되고, 증발되지 않은 유동 매체(W)는 증발기(4)의 하류에 연결된 분리기(18)에서 분리되고, 분리된 유동 매체(W)의 순환 질량유량(UM)은 순환 펌프(24)에 의해 증발기(4)로 재안내되어, 증발기(4)를 관류하는 유동 매체(M)의 증발기 질량유량(VM)으로 지칭되는 질량유량은 공급 질량유량(SM)과 순환 질량유량(UM)으로부터 합해지는 관류형 증기 발생기의 작동 방법에 있어서,
- 중간 부하 간격(II)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 하강과 함께 감소되고, 순환 질량유량(UM)은 0으로부터 출발하여 증대되며,
- 저부하 간격(I)에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 하강과 함께 계속 감소되는 반면, 순환 질량유량(UM)은 사실상 일정하게 유지되고,
이때 중간 부하 간격(II)을 위해 증발기 질량유량(VM)에 대한 최소 값이 확정되어 있고, 저부하 간격(I)을 위해 순환 질량유량(UM)은 사실상 상기 최소 값의 절반으로 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.
유동 매체(M)의 증발을 위한 증발기(4)를 구비한 관류형 증기 발생기(2)이며, 유동 매체 측에 공급 펌프(12)가 상류에 연결되고, 증발되지 않은 유동 매체(W)를 위해 분리기(18)가 하류에 연결되며, 분리기(18)는 순환 펌프(24)가 연결되어 있는 재순환 라인(22)을 통해 증발기의 유입구(14)와 연결되어, 제1항, 제2항, 및 제12항 중 어느 한 항에 따르는 방법의 단계들을 실행하는, 공급 펌프(12)와 순환 펌프(24)를 위한 개회로 전자 제어 유닛 또는 폐회로 전자 제어 유닛(28)이 제공되어 있는, 관류형 증기 발생기.
제1항에 있어서, 고부하 간격에서 공급 질량유량(SM)은 부하(L) 상승과 함께 더 증가되고, 순환 질량유량(UM)은 0으로 유지되는, 관류형 증기 발생기의 작동 방법.