KR101961954B1 - 스팀 발생기 벽 관중의 산소 함량의 감소 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 특히 탄소-함유 연료에 의해 가동되는 발전소의 스팀 발생기 또는 스팀 보일러의 직립 설치된 관형 벽 영역 또는 관형 벽 구역의 관의 유동 부피중의 산소 함량을 감소시키는 방법에 있어서, 스팀 발생기 벽의 관이 보일러수로 충전되고/충전되거나 보일러수가 이 관으로부터 배출되는 경우 발생하는 대기중 산소의 보일러수 내로의 혼입 문제를 배제하거나 적어도 감소시키는 해결책을 제공하는 것이다. 이는, 발전소가 가동 중일 때 보일러수 또는 이로부터 형성된 스팀 충전 전에 보일러수 또는 스팀이 흐르는 관 벽 영역 또는 관 구역내로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입함으로써 상기 관들의 각각의 유동 부피에 특히 대기중의 산소 형태로 존재하는 기상 산소를 대체하고/하거나, 상기 관들의 각각의 유동 부피로부터 보일러수 또는 스팀을 배출하는 중에 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입함으로써 발생 자유 유동 부피를 채움으로써 달성된다.

Description

스팀 발생기 벽 관중의 산소 함량의 감소 방법 {METHOD FOR REDUCING THE OXYGEN CONTENT IN STEAM GENERATOR WALL TUBES}
본 발명은, 특히 탄소-함유 연료에 의해 가동되는 발전소의 스팀 발생기 또는 스팀 보일러의 직립 설치된 관 벽 영역 또는 관 벽 구역의 관 유동 부피중의 산소 함량을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
스팀 발생기 벽 관의 생산에 현재 사용되는 최근 고강도 관 재료는, 상기 관의 각각의 유동 부피를 통해 흐르는 보일러수 중의 증대되거나 너무 높은 산소 농도에 대해 민감하게 특히 스트레스 부식 크래킹 발생 형태로 반응한다. 따라서, 보일러수의 산소 함량은 현행 지침, 예를 들면 관련 VGB 지침 또는 관련 ASME (American Society of Mechanical Engineers) 지침에 따라 주의깊게 설정되며, 이어서 모니터링되고 유지된다. 그러나, 특히 최초로 스팀 발생기가 보일러수로 충전되는 경우, 관이 충전되는 중에 관의 유동 부피에 여전히 존재하는 대기중의 산소가 보일러수내로 혼입된다는 점에서, 보일러수에 허용가능한 산소 함량이 초과될 수 있다. 특히, 스팀 발생기가 처음으로 가동되는 경우, 이 결과는 이어서 (적어도 초기에는) 보일러수 중의 허용불가능할 정도로 높은 산소 함량으로 작동되게 할 수 있다.
예를 들면 수리후 관의 유동 부피에 존재하는 보일러수가 스팀 발생기의 셧다운(shutdown)시 또는 폐로(decommissioning)시 배출되는 경우, 스팀 발생기가 재가동되는 경우에도 동일한 문제가 발생할 수 있다. 스팀 발생기가 셧다운되는 경우, 보일러수의 배출을 위한 배출 밸브가 개방되면, 외부로부터의 공기가 관의 유동 부피내로 유입되어 보일러수의 배출 동안에 자유롭게 된다. 특히, 스팀 발생기 벽 관이 아직 따뜻한 상태일 때, 공기가 흡인된다(sucked). 이어서, 공기 부피중에 함유된 대기중의 산소는 관에 남아있는 잔류 보일러수내로 및/또는 도입된 새로운 보일러수 내로(적합하다면), 재충전 동안 유동 부피 내로 혼입될 수 있으며, 이에 따라 다시 한번 보일러수 중의 바람직하지 못하게 높은 산소 농도로 증가되며, 이는 스트레스 부식 크래킹이 관에서 촉발되거나 촉진될 위험을 동반한다.
DE　24　00　882　A는, 불활성 기체 공급원에 연결된, 동축 고리형 스페이스를 가진 이중벽 유형의 코어 관을 가진 자켓 또는 관형 열교환기를 개시한다.
US　5,701,829　A는 열교환기를 개시하는데, 이의 벽은, 물/스팀 회로에 연결된 수냉각식 관을 갖는다. 상기 열교환기의 하부에는 물/스팀 회로의 냉각 매질로서 흐르는 물을 위한 관 시스템이 배치되어 있다. 상기 열교환기 벽은 이 영역에, 열교환기내로 공기를 도입하는 오리피스를 가져 열교환기에 물 소용돌이를 야기시킨다.
US　3,699,903는 발전소의 스팀 발생기 또는 스팀 보일러를 개시하며, 이때 버너 또는 로 공간에는, 질소-함유 공기와 무관하게, 산화제로서의 순수한 산소가 또한 공급된다.
US　1,976,462　A는 또한, 기체 공간내의 열을 흡수하여 열교환기를 통과할 때 그 열을 열교환기내의 유동 액체로 방출하는 액체가 흐르는 폐쇄된 관 영역에 의해 관 벽이 형성되는 스팀 발생기를 개시한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 스팀 발생기 벽의 관이 보일러수로 충전되고/충전되거나 보일러수가 이 관으로부터 배출되는 경우 발생하는 대기중 산소의 보일러수 내로의 혼입 문제를 배제하거나 적어도 감소시키는 해결책을 제공하는 것이다.
상기 도입부에서 상세히 기재한 유형의 방법에서, 이러한 목적은, 본 발명에 따르면, 발전소가 가동 중일 때, 보일러수 또는 이로부터 형성된 스팀으로 (스팀 발생기 또는 스팀 보일러가) 충전되기 전에, 보일러수 또는 스팀이 흐르는 (스팀 발생기 또는 스팀 보일러의) 관 벽 영역들 또는 관 구역들 내로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입함으로써 상기 관들의 각각의 유동 부피에 특히 대기중의 산소 형태로 존재하는 기상 산소를 대체하고/하거나, (상기 스팀 발생기 또는 스팀 보일러의) 상기 관들의 각각의 유동 부피로부터 보일러수 또는 스팀을 배출하는 중에 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입함으로써 발생 자유 유동 부피를 채움으로써 달성된다.
본 발명에 따르면, 관 충전시 대기중의 산소로 채워진 유동 부피 및/또는 보일러수의 배출 중에 스팀 발생기의 관의 유동 부피 중에 형성되는 자유 부피가, 각 경우 그 시점에 상기 관내로 도입되는 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물로 채워진다. 스팀 발생기가 보일러수로 충전되는 경우, 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물은 상기 관의 각각의 유동 부피 중의 공기를 대체하여, 보일러수 내로 혼입된 대기중 산소에 의해 일어날 수 있는 스트레스 부식 크래킹으로부터 상기 관 및 이에 따른 스팀 발생기 벽을 보호한다. 유사하게, 스팀 발생기가 셧다운되거나 보일러수가 배출되는 경우, 각 경우에 보일러수 배출 중에 관내에 형성되는 자유 유동 부피 내로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물이 도입된다. 이 경우 또한, 보일러수 내로 혼입될 수 있는 대기중 산소가 관의 유동 부피 내로 도입되지 않는다. 또한, 도입된 불활성 기체 부피는, 스팀 발생기의 정지 단계에서 일어날 수 있는 대기중 산소와 관 내부 벽과의 반응을 방지한다.
특히, 상기 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물로서 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물이 사용되며, 따라서, 개선법에서, 본 발명은 각 경우에 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입한다. 이 경우, 특히, 불활성 기체로서 질소를 사용하는 것이 바람직하다.
편리한 개선법에서, 본 발명은, 관들의 각각의 유동 부피로부터 보일러수 또는 스팀이 배출되는 경우 공기의 후속 유동 또는 유입을 방지하기 위해 제공된다.
특히, 스팀 발생기가 셧다운되는 경우 관들의 각각의 유동 부피로부터 보일러수 또는 스팀을 배출시킬 때 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 유리하다. 그렇지 않으면, 관의 유동 부피 내로 대기중 산소가 흡인되어 들어갈 심각한 위험이 존재한다.
본 발명의 추가의 개선법에 따르면, 관이 보일러수 또는 스팀으로 충전되기 전에 존재하고/하거나 관으로부터 보일러수 또는 스팀을 배출할 때 발생하는 관내부의 자유 부피가 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물로 완전히 채워지는 것이 특히 편리하고 유익하다.
관 내로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입하는 것을 단순화하기 위해, 본 발명에서는 또한, 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 특히 증대된 기체 압력을 가진 기체 쿠션(cushion) 형태로 제공한다.
이 경우, 본 발명의 개선법에 따르면, 또한, 상기 관을 불활성 기체 쿠션과 유체-전달되게 유동 연결(flow connection)시키는 것이 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물의 도입에 유리하다.
대기중 산소가 관의 유동 부피 내로 침투되는 상황을 방지하기 위해서, 스팀 발생기가 셧다운되고 배출 밸브가 개방되는 경우, 본 발명에서는 배출 밸브의 개방에 의해 추가로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입한다. 이 경우, 상기 관 및/또는 배출 밸브를, 연결되는 배출 라인을 통해 불활성 기체 쿠션과 유체-전달되게 유동 연결하는 것이 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물의 도입에 유리하다.
마지막으로, 본 발명은 질소를 불활성 기체로 사용함을 특징으로 한다.
특히, 스틸 T22, T23 또는 T24 (ASTM 213 표준법에 따른 명명) 중 하나로 구성된 관의 관 벽 구역 또는 관 벽 영역의 경우, 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 유리하다.

Claims (10)

  1. 탄소-함유 연료에 의해 가동되는 발전소의 스팀 발생기 또는 스팀 보일러의 스팀 발생기 관형 벽의 직립(erected) 설치된 관형 벽 영역 또는 관형 벽 구역의 관에서 관의 유동 부피(flow volume) 중의 산소 함량을 감소시켜 관의 스트레스 부식 크래킹을 감소시키는 방법으로서,
    상기 관형 벽 영역 또는 관형 벽 구역의 상기 관이 스틸 T22, T23 또는 T24 중의 하나로 구성되고,
    상기 스팀 발생기가 최초로 가동하기 전에 상기 관을 최초로 보일러수로 충전하기 전에, 상기 발전소가 가동 중일 때 보일러수 또는 이로부터 형성된 스팀이 흐르는 상기 스팀 발생기 관형 벽의 상기 관형 벽 영역 또는 관형 벽 구역의 상기 관 내로 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물을 도입함으로써, 상기 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물이 이 시점에서 상기 관의 각 유동 부피에서 기상 산소로서 존재하는 대기 중의 산소를 대체하는 것을 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물이, 증대된 기체 압력을 가진 기체 쿠션(cushion) 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관이 상기 불활성 기체 쿠션과 유체-전달되게 유동 연결(fluid-conducting flow connection)되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관이 보일러수로 충전되기 전에 존재하는 자유 유동 부피가 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물로 완전히 채워지는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 기체 또는 불활성 기체 혼합물이 배출 밸브의 개방에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 배출 밸브가, 연결된 배출 라인을 통해 상기 불활성 기체 쿠션과 유체-전달되게 유동 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    질소가 불활성 기체로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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