KR102597977B1 - All-secondary air cooled industrial steam condenser - Google Patents

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KR102597977B1
KR102597977B1 KR1020227022625A KR20227022625A KR102597977B1 KR 102597977 B1 KR102597977 B1 KR 102597977B1 KR 1020227022625 A KR1020227022625 A KR 1020227022625A KR 20227022625 A KR20227022625 A KR 20227022625A KR 102597977 B1 KR102597977 B1 KR 102597977B1
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진-피에르 리버트
마크 후버
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에밥코 인코포레이티드
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Abstract

대규모 현장 정립 산업용 증기 응축기들에 대한 새로운 설계는 모든 묶음이 부차적인 묶음들로서 구성되고, A-프레임 또는 V형 구성에서, 튜브들이 수직으로부터 25-35도로 배향되고, 하단으로부터 공급되는 증기 및 응축물이 증기를 튜브들로 전달하고 튜브들로부터의 응축물을 수집하며 응축물이 증기 전달 입관(들) 아래로 되돌아가지 않도록 구성되는 조합/하이브리드 매니폴드를 사용하여 하단으로부터 묶음들로부터 수집되며 이때 튜브들의 단면 치수들은 폭이 125 mm, 단면 높이가 10 mm 미만, 핀들의 높이가 9.25 mm이고, 인치당 9 내지 12개의 핀이 배치된다.A new design for large-scale field-standing industrial steam condensers consists of all bundles being constructed as secondary bundles, in an A-frame or V-shaped configuration, with the tubes oriented at 25-35 degrees from the vertical, with steam and condensate supplied from the bottom. This vapor is collected from the bundles from the bottom using a combination/hybrid manifold configured to deliver the vapor to the tubes, collect the condensate from the tubes, and prevent the condensate from returning down the vapor delivery inlet(s). Their cross-sectional dimensions are 125 mm wide, less than 10 mm cross-sectional height, and 9.25 mm high fins, with 9 to 12 fins per inch.

Description

모두 부차적인 공랭식 산업용 증기 응축기{ALL-SECONDARY AIR COOLED INDUSTRIAL STEAM CONDENSER}ALL-SECONDARY AIR COOLED INDUSTRIAL STEAM CONDENSER}

본 발명은 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기들에 관한 것이다.The present invention relates to large-scale, field-built, air-cooled industrial steam condensers.

대부분 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기들("ACC(air cooled industrial steam condenser)")에 사용되는 현재 핀 튜브(finned tube)는 반원형 선단 및 후미를 갖는 대략 11 미터 길이 x 200 mm 너비("공기 이동 거리(air travel length)"라고도 지칭됨), 및 18.88 mm 내부 높이(공기 이동 거리에 수직함)의 편평한 튜브를 사용한다. 튜브 벽 두께는 1.35 mm이다. 핀들은 각 튜브의 편평한 양측에 납땜된다. 핀들은 일반적으로 18.5 mm 길이이며, 인치당 11개의 핀이 이격되어 있다. 핀 표면은 물결 무늬를 가져 열 전달을 향상시키고 핀 강성에 기여한다. 튜브들 간 심대심 표준 간격은 57.2 mm이다. 튜브들 그 자체는 횡단면 면적(공기 흐름 방향에 수직함)의 대략 1/3을 이루는 반면; 핀들은 횡단면 면적의 거의 2/3를 이룬다. 인접한 핀 팁들 사이에는 1.5 mm의 작은 공간이 있다. 여름철 주위 환경에서, 튜브들을 통하는 최대 증기 속도의 빠르기는 통상적으로 28 mps , 보다 통상적으로는 23 mps 내지 25 mps일 수 있다. 이러한 튜브들 및 핀들과 함께 조합되는 단일 A-프레임 설계는 튜브 길이, 핀 간격, 핀 높이 및 형상 및 공기 이동 거리에 기초하여 최적화되었다. 핀 튜브들은 열 교환기 묶음로 조립되고(통상적으로 열 교환기 묶음마다 39개의 튜브) , 10개 내지 14개의 묶음은 팬마다 단일 A-프레임에 함께 배열되는 두 개의 열 교환기 내로 배열된다. 팬은 통상적으로 A-프레임 아래에 있어 묶음들을 통해 공기를 상승시킨다. 전체 튜브 및 핀 설계와 튜브 및 핀 조합의 공기 압력 강하는 또한 200 hp 내지 250 hp에서 작동하는 대형(36 피트 직경) 팬들의 이동 용기량에 맞게 최적화되었다. 이러한 최적화된 배열은 20년 전에 단열 타원형 튜브(single row elliptical tube) 개념을 도입한 이후로 여러 제조업체에서 비교적 변하지 않은 채로 있다.The current finned tube used in most large-scale field-standing air-cooled industrial steam condensers ("ACCs") is approximately 11 meters long by 200 mm wide ("air moving (also referred to as "air travel length"), and a flat tube with an internal height of 18.88 mm (perpendicular to the air travel distance). The tube wall thickness is 1.35 mm. Fins are soldered to both flat sides of each tube. The pins are typically 18.5 mm long, spaced 11 pins per inch. The fin surface has a wave pattern that improves heat transfer and contributes to fin rigidity. The standard core-to-center spacing between tubes is 57.2 mm. While the tubes themselves constitute approximately one-third of the cross-sectional area (perpendicular to the direction of air flow); The fins make up almost two-thirds of the cross-sectional area. There is a small space of 1.5 mm between adjacent pin tips. In summer ambient conditions, the maximum vapor velocity through the tubes may typically be 28 mps, more typically 23 mps to 25 mps. A single A-frame design combined with these tubes and fins was optimized based on tube length, fin spacing, fin height and geometry, and air travel distance. The fin tubes are assembled into heat exchanger bundles (typically 39 tubes per heat exchanger bundle), with bundles of 10 to 14 arranged into two heat exchangers per fan arranged together in a single A-frame. A fan is typically located underneath the A-frame to raise air through the bundles. The overall tube and fin design and air pressure drop of the tube and fin combinations are also optimized for the moving capacity of large (36 foot diameter) fans operating at 200 hp to 250 hp. This optimized arrangement has remained relatively unchanged across manufacturers since the introduction of the single row elliptical tube concept 20 years ago.

전술한 통상적인 A-프레임 ACC는 제1 스테이지 또는 "일차" 응축기 묶음들 및 제2 스테이지 또는 "부차" 묶음들 양자를 포함한다. 열 교환기 묶음들의 약 80% 내지 90%는 제1 스테이지 또는 일차 응축기 묶음들이다. 증기는 일차 응축기 묶음들의 상단으로 들어가 응축물 및 약간의 증기가 하단을 지나간다. 제1 스테이지 구성은 열효율이 뛰어나나; 응축되지 않은 기체를 제거하기 위한 수단은 제공하지 않는다. 응축되지 않은 기체를 제1 스테이지 묶음들을 통해 제거해내기 위해, 열 교환 기 묶음들의 10% 내지 20%가 퉁상적으로 일차 묶음들 사이에 산재되어 제2 스테이지 또는 부차 묶음들로서 구성되어, 하측의 응축물 매니폴드로부터 증기를 끌어낸다. 이러한 배열에서, 증기 및 비응축성 기체가 부차 묶음의 하단으로 끌려 들어감에 따라 제1 스테이지 묶음들을 통해 이동한다. 기체 혼합물이 부차 묶음을 통해 상단으로 이동함에 따라, 나머지 증기는 응축되며, 응축되지 않은 기체를 농축시킨다. 부차 묶음들의 상단에는 시스템에서 응축되지 않은 기체를 제거하는 진공 매니폴드가 부착된다.The conventional A-frame ACC described above includes both first stage or “primary” condenser bundles and second stage or “secondary” bundles. Approximately 80% to 90% of the heat exchanger bundles are first stage or primary condenser bundles. Steam enters the top of the primary condenser bundles and condensate and some steam pass through the bottom. The first stage configuration has excellent thermal efficiency; No means are provided for removing uncondensed gases. To remove uncondensed gases through the first stage bundles, 10% to 20% of the heat exchanger bundles are typically configured as second stage or secondary bundles interspersed between the primary bundles, thereby extracting the condensate on the lower side. Draws steam from manifold. In this arrangement, vapor and non-condensable gases travel through the first stage bundles as they are drawn into the bottom of the secondary bundle. As the gas mixture moves to the top through the secondary bundle, the remaining vapors condense, concentrating the uncondensed gases. Attached to the top of the secondary bundles is a vacuum manifold that removes uncondensed gases from the system.

표준 종래 기술 ACC 배열에 대한 변형예들이, 예를 들어 US 2015/0204611 및 US 2015/0330709에 개시되어 있다. 이 출원들은 동일하지만, 획기적으로 단축된 핀 튜브들 그리고 그 다음 일련의 작은 A-프레임(통상적으로 팬마다 다섯 개의 A-프레임)이 배열되는 것을 보인다, 로직의 일부는 증기 압력 강하를 줄이는 것이며, 이는 여름철에 전체 용량에 미치는 영향은 적으나, 겨울철에는 보다 큰 효과를 갖는다. 로직의 다른 일부는 공장에서 상단 증기 매니폴드 덕트를 묶음들의 각각에 용접하고 그것들을 함께 수송함에 따라, 현장 용접 노동의 비용을 절감하는 것이다. 증기 매니폴드가 공장에서 부착되고 튜브 묶음들과 수송되는 이러한 배열의 순수 효과는 매니폴드를 컨테이너를 수송하는 표준 높이 큐브에 수용할 튜브 길이를 감소시키는 것이다. 튜브들이 더 짧고, 그에 따라 전체 표면적의 양이 감소되기 때문에, 여름철, 유사한 전체 치수의 표준 단일 A-프레임 설계에 대한 비교 용량이 약 3%만큼 감소된다.Variations on the standard prior art ACC arrangement are disclosed, for example, in US 2015/0204611 and US 2015/0330709. These applications show the same, but dramatically shortened fin tubes, then arranged in a series of small A-frames (typically five A-frames per fan), part of the logic being to reduce steam pressure drop; This has a small effect on overall capacity in the summer, but has a greater effect in the winter. Another part of the logic is to save money on field welding labor by having the factory weld the upper steam manifold ducts to each of the bundles and ship them together. The net effect of this arrangement, in which the steam manifold is factory attached and shipped with tube bundles, is to reduce the length of tube that will accommodate the manifold in a standard height cube carrying container. Because the tubes are shorter and thus the overall amount of surface area is reduced, in summer the capacity is reduced by about 3% compared to a standard single A-frame design of similar overall dimensions.

본 출원에 제시되는 본 발명들은 1) 이에 제한되지는 않지만 대규모 현장 정립 산업용 증기 응축기들을 포함하는, 열 교환기 시스템들에 사용하기 위한 새로운 튜브 설계; 및 2) 발전소들 등을 위한 대규모 현장 정립 산업용 증기 응축기들에 대한 새로운 설계이며, 양자는 ACC의 열 용량을 상당히 증가시키는 한편, 일부 구성에서, 재료는 감소시킨다. 본 발명들의 다양한 측면 및/또는 실시 예가 아래에 제시된다:The inventions presented in this application include 1) a novel tube design for use in heat exchanger systems, including but not limited to large-scale, field-mounted industrial steam condensers; and 2) a new design for large-scale field-standing industrial steam condensers for power plants, etc., both of which significantly increase the heat capacity of the ACC while, in some configurations, reducing material. Various aspects and/or embodiments of the inventions are presented below:

본 튜브 설계 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 튜브들은 길이가 2.044 m이고, 튜브들의 단면 치수들은 폭이 100-200 mm, 바람직하게는 폭이 125 mm이며(공기 이동 거리) 단면 높이가(공기 이동 거리에 수직함) 10 mm 미만, 바람직하게는 4-10 mm, 더 바람직하게는 5.0-9 mm, 훨씬 더 바람직하게는 5.2-7 mm, 그리고 가장 바람직하게는 6.0 mm 높이(또한 "외측 튜브 너비")이며, 핀들이 인치당 9 내지 12개, 바람직하게는 9.8개 배열된다. 더 바람직한 실시 예에 따르면, 실제 핀들은 높이가 17-20 mm, 바람직하게는 높이가 18.5 mm이고, 두 개의 인접한 튜브 사이 공간에 걸쳐 이어지며, 유효하게 9.25 mm의 핀을 각 측 상의 각 튜브가 이용 가능하게 만든다.According to various embodiments of the present tube design invention, the tubes have a length of 2.044 m, the cross-sectional dimensions of the tubes are 100-200 mm wide, preferably 125 mm wide (air travel distance) and the cross-sectional height is (air travel distance) perpendicular to the distance) less than 10 mm, preferably 4-10 mm, more preferably 5.0-9 mm, even more preferably 5.2-7 mm, and most preferably 6.0 mm height (also "outer tube width "), and the pins are arranged 9 to 12 per inch, preferably 9.8. According to a more preferred embodiment, the actual fins are 17-20 mm high, preferably 18.5 mm high, and extend across the space between two adjacent tubes, with each tube on each side having a fin of effectively 9.25 mm. Make it available.

더 작은 단면 튜브들의 제조(동일한 공기 이동 거리 그러나 상당히 더 작은 높이)는 더 큰 튜브들이 비용을 내리기 때문에, 그리고 튜브가 대규모 발전소에 의해 출력되는 대용량의 증기를 수용하기 위해 가능한 큰 단면으로 만들어져야 하는 해당 기술분야의 현재 알려진 관점에 직접 배치된다. 이러한 배열의 비용은 종래 기술의 튜브 배열보다 상당히 더 높지만, 본 발명자들은 예상지 못하게 비용의 증가를 보상하는 것보다 많은 하측 높이 튜브들의 효율 증가(가장 바람직한 실시 예에서 종래 기술의 튜브들과 비교하여 30% 더 높은 효율)를 발견했다. 이러한 새로운 튜브 설계는 종래 기술의 대규모 현장 정립 산업용 증기 응축기들(예를 들어 배경기술 섹션에서 설명된 바와 같은)에 사용될 수 있거나, 또는 그것은 본 출원에서 이하에 설명될 새로운 ACC 설계와 함께 사용될 수 있다.The manufacture of smaller cross-section tubes (same air travel distance but significantly smaller height) reduces the cost of larger tubes, and the tubes must be made of as large a cross-section as possible to accommodate the large volumes of steam output by large-scale power plants. It directly contradicts the current known views in the art. Although the cost of this arrangement is significantly higher than the prior art tube arrangement, the inventors have unexpectedly found that the increase in efficiency of the lower height tubes (in the most preferred embodiment 30% compared to the prior art tubes) more than compensates for the increase in cost. % higher efficiency) was found. This new tube design can be used in prior art large-scale field established industrial steam condensers (e.g. as described in the Background section), or it can be used with the new ACC design described below in this application. .

대규모 현장 정립 산업용 증기 응축기들에 대한 새로운 설계를 참조하면, 본 발명의 주요 피처는 증기가 하단으로부터 위쪽을 향해 배향된 튜브들(묶음의 횡축과 평행하게 정렬됨, 각 튜브는 수직으로부터 대체로 25°-35°, 바람직하게는 30°로 배향됨)로 공급된다는 점에서 그리고 응축물이 바람직하게는 증기를 튜브들로 전달하고 튜브들로부터 응축물을 수집하는 조합/하이브리드 매니폴드를 사용하여, 하단으로부터 튜브 묶음들로부터 수집된다는 점에서, 본 발명에 따른 ACC들의 모든 튜브 묶음이 부차적인 튜브 묶음들로서 구성된다는 것이다. 일 실시 예에 따르면, 조합/하이브리드 매니폴드는 응축기가 증기 전달 입관(들) 아래로 되돌아 가지 않고 대신 조합/하이브리드 매니폴드에 연결되는 응축물 회수 튜브로 전달되도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시 예에 따르면, 조합/하이브리드 매니폴드는 응축물이 증기 전달 입관들 아래로 이동하게 허용되도록 그리고 지면에 더 가까운 증기 전달 덕트에서 제거되도록 구성될 수 있다. 튜브들의 상단들은 응축되지 않은 기체를 수집하기 위해 별개의 매니폴드에 연결된다. 이러한 새로운 "모두 부차적인" ACC 배열은 두 개의 부차적인 묶음의 상단이 튜브들로부터 응축되지 않은 기체를 수집하는 단일 매니폴드, 또는 하나가 각 묶음의 상단에 있는 두 개의 비응축물 매니폴드와 조인되는 A-프레임으로 구성될 수 있다.Referring to the new design for large-scale field-established industrial steam condensers, the main feature of the present invention is that the steam is oriented from the bottom upward through tubes (aligned parallel to the transverse axis of the bundle, each tube being approximately 25° from the vertical). -35°, preferably oriented at 30°) and the condensate preferably uses a combination/hybrid manifold to deliver the vapor to the tubes and collect the condensate from the tubes, All tube bundles of ACCs according to the invention are constituted as secondary tube bundles, in that they are collected from tube bundles from . According to one embodiment, the combination/hybrid manifold may be configured such that the condenser does not return down the vapor delivery inlet(s) but instead passes to a condensate return tube connected to the combination/hybrid manifold. According to an alternative embodiment, the combination/hybrid manifold may be configured to allow condensate to travel down the vapor delivery uprights and be removed in the vapor delivery duct closer to the ground. The tops of the tubes are connected to a separate manifold to collect uncondensed gases. This new "all secondary" ACC arrangement consists of a single manifold where the tops of the two secondary bundles collect the uncondensable gases from the tubes, or one joined with two non-condensable manifolds at the top of each bundle. It can be composed of an A-frame.

본 출원에서 사용될 때, "모두 부차" 그리고 "일차가 없음"이라는 용어들은 모든 튜브 묶음이 하단으로부터 증기를 수용하고 하단에서 응축물을 수집하며, 응축되지 않은 기체를 상단을 통해 밖으로 전달하는 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기들을 지칭할 것이다. 비교해보면, 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기에서의 일차 튜브 묶음들은 상단에서 증기를 수용하고, 하단에서 응축물을 전달하며, 하단에서 응축되지 않은 기체를 별개의 부차적인 응축기로 전달한다.As used in this application, the terms "all secondary" and "no primary" refer to a large-scale field where every bundle of tubes receives vapor from the bottom, collects condensate at the bottom, and delivers uncondensed gases out through the top. It will refer to upright air-cooled industrial steam condensers. By comparison, the primary tube bundles in a large-scale field-standing air-cooled industrial steam condenser receive steam at the top, deliver condensate at the bottom, and deliver uncondensed gases at the bottom to a separate secondary condenser.

그러나, 바람직하게는, 본 발명의 ACC는 두 개의 부차 유일 응축기 묶음의 하단이 단일 증기 분배 매니폴드/응축물 수집 매니폴드 조합과, 각 묶음의 상단이 별개의 비응축물 수집 매니폴드와 조인되는 V 구성으로 배열될 수 있다.However, preferably, the ACC of the present invention is configured such that the lower ends of the two secondary only condenser bundles are joined to a single vapor distribution manifold/condensate collection manifold combination, and the upper ends of each bundle are joined to a separate non-condensate collection manifold. It can be arranged in a V configuration.

바람직한 V 구성 실시 예에 따르면, 증기 매니폴드가 묶음들의 하단에 있어, 하나보다 많은 위치의 매니폴드로 들어가는 것이 매니폴드의 크기를 줄이고 핀 튜브들을 조금 더 길어지게 허용한다. 본 출원에 설명된 더 작은 단면 튜브들(200 mm x 10 mm, 바람직하게는 4-10 mm, 더 바람직하게는 5.0-9 mm, 훨씬 더 바람직하게는 5.2-7 mm, 그리고 가장 바람직하게는 6.0 mm 높이)과 조합될 때, 본 시스템은 전술된 표준 ACC 배열 및 구성에 비해 적어도 25% 내지 30%의 성능 향상을 보이고, 유닛은 평면 영역에서 유사한 양만큼 더 작게 만들어질 수 있다.According to the preferred V configuration embodiment, the steam manifold is at the bottom of the bundles, allowing entry into the manifold at more than one location to reduce the size of the manifold and allow the finned tubes to be slightly longer. The smaller cross section tubes described herein (200 mm x 10 mm, preferably 4-10 mm, more preferably 5.0-9 mm, even more preferably 5.2-7 mm, and most preferably 6.0 mm mm height), the present system exhibits a performance improvement of at least 25% to 30% over the standard ACC arrangement and configuration described above, and the units can be made smaller by a similar amount in plan area.

추가 대안적인 실시 예에 따르면, 본 발명의 새로운 ACC 설계는 100 mm x 바람직하게는 4-10 mm, 더 바람직하게는 5.0-9 mm, 훨씬 더 바람직하게는 5.2-7 mm, 그리고 가장 바람직하게는 6.0 mm 높이의 치수들을 가지며, 핀들이 오프셋된 튜브들과 사용될 수 있다.According to a further alternative embodiment, the new ACC design of the present invention has a thickness of 100 mm x preferably 4-10 mm, more preferably 5.0-9 mm, even more preferably 5.2-7 mm, and most preferably It has dimensions of 6.0 mm height and can be used with tubes with offset fins.

추가 실시 예에 따르면, 본 발명의 새로운 ACC 설계는 인치당 9.8개의 핀이 배치되는 "화살촉"형 핀들을 갖는120 mm 또는 200 mm 이하 x 5 mm 내지 7 mm 튜브들과 사용될 수 있다.According to a further embodiment, the new ACC design of the present invention can be used with tubes up to 120 mm or 200 mm x 5 mm to 7 mm with "arrowhead" shaped fins arranged at 9.8 fins per inch.

또 다른 실시 예에 따르면, 본 발명의 새로운 ACC 설계는 "미늘 모양 같은 창살의(louvered)" 핀들을 갖는 튜브들과 사용될 수 있으며, 이들은 대략 오프셋된 핀들과 마찬가지로 수행되고, 더 쉽게 이용 가능하고 제조하기 더 쉽다.According to another embodiment, the novel ACC design of the present invention can be used with tubes with "louvered" fins, which perform approximately as well as offset fins and are more readily available and manufactured. It's easier to do.

가장 바람직한 ACC 구성 및 가장 바람직한 튜브 치수들을 조합하는, 본 발명의 바람직한 그리고 가장 바람직한 실시 예들에 따르면, 본 발명의 ACC는 이하으 피처들 및 치수들을 갖는다:According to preferred and most preferred embodiments of the present invention, which combine the most preferred ACC configuration and most preferred tube dimensions, the ACC of the present invention has the following features and dimensions:

● 묶음들이 모두 부차이고(모든 튜브가 하단으로부터 증기를 수용, 하단을 통해 응축물을 분배 그리고 응축되지 않은 기체를 상단 밖으로 분배함); 일차 묶음들은 없음; ● Bundles are all secondary (all tubes receive vapor from the bottom, distribute condensate through the bottom and distribute uncondensed gases out the top); No primary bundles;

● 셀/팬마다 V형 묶음 쌍이 4, 5(가장 바람직함) 또는 6개; ● 4, 5 (most preferred) or 6 pairs of V-bundles per cell/fan;

● 튜브 바깥 치수가 4-10 mm(바람직하게는 5-7 mm, 가장 바람직하게는 6.0 mm) x 100-200 mm(가장 바람직하게는 125 mm) 단면; ● Tube outer dimensions 4-10 mm (preferably 5-7 mm, most preferably 6.0 mm) x 100-200 mm (most preferably 125 mm) cross-section;

● 튜브 간격이 c-c 20-29 mm(가장 바람직하게는: 24.5 mm); ● Tube spacing c-c 20-29 mm (most preferably: 24.5 mm);

● 튜브 벽 두께가 0.7-0.9 mm(가장 바람직하게는: 0.8 mm); ● Tube wall thickness of 0.7-0.9 mm (most preferably: 0.8 mm);

● 묶음마다 튜브들이 = 40-60개 (가장 바람직하게는 50게); ● Tubes per bundle = 40-60 (most preferably 50);

● 튜브 길이가 1,700-2,400 mm(가장 바람직하게는 2,044 mm); ● Tube length 1,700-2,400 mm (most preferably 2,044 mm);

● 화살촉 핀들(필수는 아니고, 바람직하게)이 인접한 튜브들 사이에 걸쳐 이어지고 묶음들 양자에 열적으로 연관됨; ● Arrowhead fins (preferably but not required) span between adjacent tubes and are thermally associated with both bundles;

● 핀 높이가 17-19(가장 바람직하게는 18.5mm (유효 높이는 튜브 측면당 9.25 mm); ● Fin height 17-19 (most preferably 18.5 mm (effective height 9.25 mm per tube side));

● 공기 이동 거리 핀들이 95 mm-195 mm, 가장 바람직하게는: 120 mm. ● Air travel distance fins 95 mm-195 mm, most preferably: 120 mm.

이러한 가장 바람직한 실시 예에 따르면, 동일한 총 팬 전력, 증기 부피 및 열 조건을 갖는 종래 기술의 ACC에 비해 총 묶음 면적이 79%이고; 마찬가지로, 이러한 가장 바람직한 실시 예에 대한 총 평면 면적은 동일한 총 팬 전력, 증기 부피 및 열 조건을 갖는 종래 기술의 ACC의 면적에 비해 79%이다.According to this most preferred embodiment, the total bundled area is 79% compared to a prior art ACC with the same total fan power, vapor volume and thermal conditions; Likewise, the total plan area for this most preferred embodiment is 79% compared to the area of a prior art ACC with the same total fan power, vapor volume and thermal requirements.

또한, 본 발명의 ACC 설계는 보다 쉽게 안착될 수 있어, 발전소 내 더 적은 전체 공간을 요구한다.Additionally, the ACC design of the present invention can be installed more easily, requiring less overall space within the plant.

도 1a는 종래 기술의 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기의 열 교환 부분의 사시도이다.
도 1b는 증기 분배 매니폴드에 관한 튜브들의 배향을 나타내는, 종래 기술의 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기의 열 교환 부분의 분해 조립 상세도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기("ACC")의 열 교환 부분의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기("ACC")의 열 교환 부분의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기("ACC")의 열 교환 부분의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기("ACC")의 열 교환 부분의 사시도이다.
도 5는 종래 기술의 ACC 튜브 및 핀들의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미니 튜브 및 핀들의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미니 튜브들 및 핀들의 사시도이다.
도 8은 도 4a에 도시된 V형 부차 유일 열 교환 묶음 쌍 배열을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기의 하나의 스트리트의 측면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기의 단면도이다.
도 10은 하나의 터빈 배기 덕트가 6개의 셀 각각의 6개의 종방향 증기 헤더(6개의 스트리트)로 나뉘는 것을 도시하는, 도 8에 도시된 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기의 상면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 부차 응축기 핀 튜브 묶음의 사시도이다.
도 12는 도 11의 도면에 렌더링된 부차 응축기 핀 튜브 묶음의 사시도 사진이다.1A is a perspective view of the heat exchange portion of a prior art, large-scale, field-built, air-cooled industrial steam condenser.
1B is an exploded assembly detail view of the heat exchange portion of a prior art, large-scale, field-built, air-cooled industrial steam condenser, showing the orientation of the tubes relative to the steam distribution manifold.
Figure 2 is a perspective view of the heat exchange portion of a large-scale, field-built air-cooled industrial vapor condenser (“ACC”) according to a first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of the heat exchange portion of a large-scale, field-built air-cooled industrial vapor condenser (“ACC”) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4A is a perspective view of the heat exchange portion of a large-scale field-mounted air-cooled industrial vapor condenser (“ACC”) according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a perspective view of the heat exchange portion of a large-scale field-mounted air-cooled industrial vapor condenser (“ACC”) according to a fourth embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional perspective view of prior art ACC tubes and fins.
Figure 6 is a perspective view of mini tubes and fins according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view of mini tubes and fins according to another embodiment of the present invention.
Figure 8 is a side view of one street of a large-scale, field-built, air-cooled industrial steam condenser according to one embodiment of the present invention having the V-type secondary unique heat exchange bundle pair arrangement shown in Figure 4A.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the large-scale, field-built, air-cooled industrial steam condenser shown in FIG. 8.
Figure 10 is a top view of the large-scale field-mounted air-cooled industrial steam condenser shown in Figure 8, showing one turbine exhaust duct divided into six longitudinal steam headers (six streets) in each of six cells.
Figure 11 is a perspective view of a secondary condenser fin tube bundle according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a perspective photograph of the secondary condenser fin tube bundle rendered in the drawing of Figure 11.

묶음들이 모두 부차적인 A-프레임 ACC A-frame ACC with bundles all secondary

도 2를 참조하면, 튜브들(2)이 부차 묶음들(4)로 배열된다. 튜브들(2)의 종축들은 튜브 묶음의 횡축과 평행하게 정렬되며, 각 튜브는 수직으로부터 대체로 25°-35°, 바람직하게는 30°로 배향된다. A-프레임 구성에서 상단이 조인되는 두 개의 부차 묶음(4)의 각각의 하단에는 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)이 부착된다. 증기는은 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)을 통해 튜브들(2)로 분배되고, 증기가 응축됨에 따라 튜브들(2)에서 응축물이 형성되어 튜브들(2) 아래 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)로 이동한다. 묶음들(6) 양자의 상단에는 단일 비응축물 수집 매니폴드(8)가 부착되어 튜브들(2)의 상단으로 이동하는 응축되지 않은 기체를 수집한다. 증기는 입관들(12)을 통해 증기 덕트(10)로부터 증기 분배/ 응축물 수집 매니폴드 조합(6)으로 공급된다. 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)에 수집되는 응축수는 응축물 회수관(14)에서 ACC로부터 떠나 운반된다.Referring to Figure 2, tubes 2 are arranged in secondary bundles 4. The longitudinal axes of the tubes 2 are aligned parallel to the transverse axis of the tube bundle, with each tube oriented at approximately 25°-35°, preferably 30°, from the vertical. A vapor distribution/condensate collection manifold combination (6) is attached to the bottom of each of the two secondary bundles (4) joined at the top in an A-frame configuration. The vapor is distributed to the tubes (2) through a combination vapor distribution/condensate collection manifold (6), and as the vapor condenses, condensate forms in the tubes (2) to distribute the vapor below the tubes (2). /Go to condensate collection manifold assembly (6). Attached to the top of both bundles (6) is a single non-condensable collection manifold (8) to collect the non-condensable gases moving to the top of the tubes (2). Steam is supplied from the vapor duct (10) via inlet pipes (12) to the vapor distribution/condensate collection manifold combination (6). Condensate collected in the vapor distribution/condensate collection manifold combination (6) is conveyed away from the ACC in condensate return pipe (14).

도 3은 각 묶음(4)의 상단이 전용 비응축물 수집 매니폴드에 부착된다는 점을 제외하고는, 도 2의 실시 예와 매우 유사한 실시 예를 도시한다.Figure 3 shows an embodiment very similar to that of Figure 2, except that the top of each bundle 4 is attached to a dedicated non-condensable collection manifold.

묶음들이 모두 부차적인 V형 ACCV-shaped ACC with bundles all secondary

도 4a 및 4b를 참조하면, 튜브들(2)이 부차 묶음들(4)로 배열된다. 튜브들(2)의 종축들은 튜브 묶음의 횡축과 평행하게 정렬되며, 각 튜브는 수직으로부터 대체로 25°-35°, 바람직하게는 30°로 배향된다. V 구성에서는 두 개의 부차 묶음(4)의 하단에 55°-65°, 바람직하게는 60°의 각도로 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)이 부착된다. 증기는은 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)을 통해 튜브들(2)로 분배되고, 증기가 응축됨에 따라 튜브들(2)에서 응축물이 형성되어 튜브들(2) 아래 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)으로 이동한다. 묶음들(6) 양자의 상단에는 비응축물 수집 매니폴드(8)가 부착되어 튜브들(2)의 상단으로 이동하는 응축되지 않은 기체를 수집한다. 증기는 입관들(12)을 통해 증기 덕트(10)로부터 증기 분배/ 응축물 수집 매니폴드 조합(6)으로 공급된다. 증기 분배/응축물 수집 매니폴드 조합(6)에 수집되는 응축수는 응축물 회수관(14)에서 ACC로부터 떠나 운반된다.Referring to Figures 4a and 4b, tubes 2 are arranged in secondary bundles 4. The longitudinal axes of the tubes 2 are aligned parallel to the transverse axis of the tube bundle, with each tube oriented at approximately 25°-35°, preferably 30°, from the vertical. In the V configuration, a vapor distribution/condensate collection manifold combination (6) is attached to the bottom of the two secondary bundles (4) at an angle of 55°-65°, preferably 60°. The vapor is distributed to the tubes (2) through a combination vapor distribution/condensate collection manifold (6), and as the vapor condenses, condensate forms in the tubes (2) to distribute the vapor below the tubes (2). /Go to condensate collection manifold assembly (6). Attached to the top of both bundles (6) is a non-condensable collection manifold (8) to collect non-condensable gases moving to the top of the tubes (2). Steam is supplied from the vapor duct (10) via inlet pipes (12) to the vapor distribution/condensate collection manifold combination (6). Condensate collected in the vapor distribution/condensate collection manifold combination (6) is conveyed away from the ACC in condensate return pipe (14).

전술한 새로운 ACC 설계는 길이가 대략 11 미터이고 너비(또는 "공기 이동 거리")가 200 mm 이며, 내부 높이(공기 이동 거리에 수직함)가 18.8 mm이고 튜브 벽 두께가 1.35 mm이며, 각 튜브의 편평한 양측에 핀들(일반적으로 길이가 18.5 mm, 인치당 11개의 핀이 이격되어있음)이 납땜되어 있는 도 5에 도시된 튜브들을 포함하여, 임의의 종래 기술의 튜브들과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 보다 바람직한 실시 예에 따르면, 본 발명의 새로운 ACC 설계는 이하의 피처들 및 치수들을 갖는다:The new ACC design described above is approximately 11 meters long, has a width (or "air travel distance") of 200 mm, has an internal height (perpendicular to the air travel distance) of 18.8 mm and a tube wall thickness of 1.35 mm, with each tube 5, which has pins (typically 18.5 mm long, 11 pins per inch spaced apart) soldered on both flat sides of the tube. However, according to a more preferred embodiment, the new ACC design of the present invention has the following features and dimensions:

● 묶음들이 모두 부차이고(모든 튜브가 하단으로부터 증기를 수용, 하단을 통해 응축물을 분배 그리고 응축되지 않은 기체를 상단 밖으로 분배함); 일차 묶음들은 없음; ● Bundles are all secondary (all tubes receive vapor from the bottom, distribute condensate through the bottom and distribute uncondensed gases out the top); No primary bundles;

● 셀/팬마다 V형 묶음 쌍이 4, 5(가장 바람직함) 또는 6개; ● 4, 5 (most preferred) or 6 pairs of V-bundles per cell/fan;

● 튜브 바깥 치수가 4-10 mm(바람직하게는 5-7 mm, 가장 바람직하게는 6.0 mm) x 100-200 mm(가장 바람직하게는 125 mm) 단면; ● Tube outer dimensions 4-10 mm (preferably 5-7 mm, most preferably 6.0 mm) x 100-200 mm (most preferably 125 mm) cross-section;

● 튜브 간격이 c-c 20-29 mm(가장 바람직하게는: 24.5 mm); ● Tube spacing c-c 20-29 mm (most preferably: 24.5 mm);

● 튜브 벽 두께가 0.7-0.9 mm(가장 바람직하게는: 0.8 mm); ● Tube wall thickness of 0.7-0.9 mm (most preferably: 0.8 mm);

● 묶음마다 튜브들이 = 40-60개 (가장 바람직하게는 50게); ● Tubes per bundle = 40-60 (most preferably 50);

● 튜브 길이가 1,700-2,400 mm(가장 바람직하게는 2,044 mm); ● Tube length 1,700-2,400 mm (most preferably 2,044 mm);

● 화살촉 핀들(필수는 아니고, 바람직하게)이 인접한 튜브들 사이에 걸쳐 이어지고 묶음들 양자에 열적으로 연관됨; ● Arrowhead fins (preferably but not required) span between adjacent tubes and are thermally associated with both bundles;

● 핀 높이가 18.5 mm(유효 높이는 튜브 측면당 9.25 mm); ● Fin height of 18.5 mm (effective height is 9.25 mm per tube side);

● 공기 이동 거리 핀들이 95 mm-195 mm, 가장 바람직하게는: 120 mm. ● Air travel distance fins 95 mm-195 mm, most preferably: 120 mm.

이러한 바람직한 실시 예에 따르면, 팬 전력이 일정한 단일 셀의 경우, 표준 튜브들을 갖는 종래 기술의 A-프레임 설계에 비해 용량이 25-30% 증가된다. According to this preferred embodiment, for a single cell with constant fan power, capacity is increased by 25-30% compared to a prior art A-frame design with standard tubes.

도 8 내지 10은 도 4a에 도시된 V형 부차 유일 열 교환 묶음 쌍 배열을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대표적인 대규모 현장 정립 공랭식 산업용 증기 응축기를 도시한다. 도 8 내지 도 10에 도시된 장치는 36개의 셀(6 스트리트 x 6 셀) ACC이며, 가장 바람직한 실시 예는 셀당 5개의 묶음 쌍이나, 본 발명은 임의의 크기의 ACC, 그리고 셀당 임의의 수의 묶음 쌍으로 사용될 수 있다.Figures 8-10 illustrate a representative large-scale, field-mounted, air-cooled industrial steam condenser according to one embodiment of the present invention having the V-shaped secondary unique heat exchange bundle pair arrangement shown in Figure 4A. The device shown in Figures 8-10 is a 36 cell (6 street x 6 cell) ACC, the most preferred embodiment being 5 bundled pairs per cell, but the present invention supports ACC of any size, and any number of ACCs per cell. Can be used as a bundled pair.

Claims (11)

공랭식 산업용 증기 응축기로서,
A 또는 V 구성으로 배열된 복수의 응축기 묶음 쌍(pair)들을 포함하고,
각각의 응축기 묶음은 서로 인접하게 장착된(fitted) 핀이 있는(finned) 편평한 단일-채널 튜브들의 단열(single row)을 포함하고, 각각의 응축기 묶음은 상기 핀이 있는 편평한 튜브들의 종축이 수평으로부터 55°-65°의 각도로 위치되도록 배향되고,
각각의 응축기 묶음은 하단 끝(bottom end)에 증기 분배-응축물 수집 매니폴드 조합을 부착하고, 상기 응축기 묶음의 길이를 따라 이어지는 상기 증기 분배-응축물 수집 매니폴드 조합은 상기 응축기 묶음들에 증기를 전달하도록 그리고 냉각됨에 따라 상기 응축기 묶음들에서 상기 증기로 형성되는 응축물을 수집하도록 구성되고,
각각의 응축기 묶음은 그 상단 끝(top end)에 상부 매니폴드를 부착하고, 상기 응축기 묶음의 길이를 따라 이어지는 상기 상부 매니폴드는 상기 조합된 증기 분배-응축물 수집 매니폴드들의 각각의 하나에 평행하고 그리고 상기 증기로부터 응축되지 않은 기체(gas)들을 수집하도록 구성되고,
상기 공랭식 산업용 증기 응축기는 상기 응축기 묶음들 아래에서 이어지는 증기 덕트를 더 포함하고, 상기 증기 덕트는 상기 응축기 묶음들의 종축들에 수직인 종축을 갖고 그리고 상기 증기 분배-응축물 수집 매니폴드 조합의 밑면에 연결되고, 그리고
상기 응축기 묶음들에 전달된 모든 증기는 상기 조합된 증기 분배-응축물 수집 매니폴드들로부터 전달되는, 공랭식 산업용 증기 응축기.An air-cooled industrial steam condenser, comprising:
comprising a plurality of condenser bundle pairs arranged in an A or V configuration,
Each condenser bundle comprises a single row of finned flat single-channel tubes fitted adjacent to each other, each condenser bundle having the longitudinal axis of the finned flat tubes extending from the horizontal. oriented so as to be positioned at an angle of 55°-65°,
Each condenser bundle has a vapor distribution-condensate collection manifold combination attached to its bottom end, the vapor distribution-condensate collection manifold combination running along the length of the condenser bundle providing steam to the condenser bundles. configured to deliver and collect condensate forming into the vapor in the condenser bundles as it cools,
Each condenser bundle has an upper manifold attached to its top end, the upper manifold running along the length of the condenser bundle being parallel to each one of the combined vapor distribution-condensate collection manifolds. and configured to collect uncondensed gases from the vapor,
The air-cooled industrial steam condenser further comprises a vapor duct running below the condenser bundles, the vapor duct having a longitudinal axis perpendicular to the longitudinal axes of the condenser bundles and at an underside of the vapor distribution-condensate collection manifold combination. connected, and
wherein all vapor delivered to the condenser bundles is delivered from the combined vapor distribution-condensate collection manifolds. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들로부터 수집되는 모든 상기 응축물은 상기 조합된 증기 분배-응축물 수집 매니폴드들에서 수집되는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
All of the condensate collected from the finned flat single-channel tubes is collected in the combined vapor distribution-condensate collection manifolds. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들의 종축은 수평으로부터 60°의 각도로 위치되는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the longitudinal axis of the finned flat single-channel tubes is positioned at an angle of 60° from the horizontal. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 125 mm의 단면 너비 및 5.2-7 mm의 단면 높이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a cross-sectional width of 125 mm and a cross-sectional height of 5.2-7 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 125 mm의 단면 너비 및 6.0 mm의 단면 높이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a cross-sectional width of 125 mm and a cross-sectional height of 6.0 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 상기 튜브들의 편평한 측들에 부착되는 핀들을 가지며, 상기 핀들은 10 mm의 높이를 갖고, 인치당 9 내지 12개의 핀이 이격되어 있는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
The finned flat single-channel tubes have fins attached to the flat sides of the tubes, the fins having a height of 10 mm and spaced 9 to 12 fins per inch. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 200 mm의 단면 너비 및 17-20 mm의 핀 높이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a cross-sectional width of 200 mm and a fin height of 17-20 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 200 mm의 단면 너비 및 18.8 mm의 핀 높이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a cross-sectional width of 200 mm and a fin height of 18.8 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 125 mm의 단면 너비 및 4-10 mm의 단면 높이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a cross-sectional width of 125 mm and a cross-sectional height of 4-10 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들은 1,700 mm 내지 2,400 mm의 길이를 갖는, 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser, wherein the finned flat single-channel tubes have a length of 1,700 mm to 2,400 mm. 제 1 항에 있어서,
40 내지 60개의 상기 핀이 있는 편평한 단일-채널 튜브들을 포함하는 공랭식 산업용 증기 응축기.According to claim 1,
An air-cooled industrial steam condenser comprising 40 to 60 of the finned flat single-channel tubes.
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