KR19990014305A - 발전 플랜트용 급수 가열 시스템 - Google Patents

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다다시 나라바야시
미끼히데 나까마루
유다까 아사누마
마꼬토 야스오까
미찌쓰구 모리
슈이찌 오모리
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니시무로 다이조
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Abstract

증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서, 상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기하여 방출하는 증기 분사기를 구비하며, 상기 증기 분사기는 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서 방출하는 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기; 상기 다단 증기 분사기를 내장하는 원통형 용기; 및 상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 추출 증기를 접수하여 원심력을 급수와 추출 증기에 가해서 급수를 탈기하여 추출 증기로부터 탈기된 급수를 공간적으로 분리하여 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.

Description

발전 플랜트용 급수 가열 시스템
본 발명은 일반적으로 발전 플랜트용 급수 가열 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로, 핵발전소, 화력발전 플랜트 등의 원자로에 공급되는 급수를 가열하는 증기 분사기를 갖는 발전 플랜트용 급수 가열 시스템에 관한 것이다.
우선, 제1 발명의 배경기술을 설명한다.
도 11은 발전 플랜트내의 발전 플랜트 터빈 시스템의 개략도이다.
증기 발생기(1)에 의해 발생된 증기를 메인 증기 파이프(13)를 통하여 고압측 증기 터빈(2A)속으로 주입하여 고압측 증기 터빈(2A)을 구동시킨다.
고압측 증기 터빈(2A)을 접속 파이프(14)를 통하여 저압측 증기 터빈(2B)에 접속한다. 접속 파이프(14)의 중간에는 증기 발생기(1)에 의해 발생된 증기 또는 터빈 추출 증기와 더불어 고압측 증기 터빈(2A)내에서 작업을 마친 증기를 가열하는 가열기(11)가 구비되어 있다.
저압측 증기 터빈(2B)내에서 작업을 마친 증기는 복수기(3)에서 복수된다. 복수된 물은 압력상승펌프군(15), 급수 가열기군(6a,6b) 및 급수 펌프(5)에 의해 온도와 압력을 상승시켜 급수로서 증기 발생기(1)로 복귀한다.
그 결과 발전 플랜트의 터빈 시스템내의 급수 공급 시스템 시설은 승압 펌프군(15)과 급수 펌프(5), 및 급수 가열기군(6a,6b)과 같은 다단계, 다열, 대형 순환 장비로 구성 된다.
그다음, 제2 발명의 배경기술에 대하여 설명한다.
도 30은 현재의 개선된 비등수형 반응로(이후, ABWR로 칭함)용 급수 가열 시스템(300)을 나타낸다.
도 30에서, 고압 증기 터빈(102)과 저압 증기 터빈(103)은 각각 이들에 접속된 발생기(104)를 원자로(101)에 의해 발생된 증기에 의해 구동시킨다. 저압 증기 터빈(103)내에서 작업을 마친 증기는 복수기(105)내에 복수된다. 복수기(105)내의 복수는 급수(109)로서 저압 복수 펌프(106)에 의해 복수 필터/순수 장치(108)를 통하여 급수 가열 시스템(300)에 공급된다. 참조 부호 310은 배출 탱크를 나타낸다. 그외에도, 참조 부호 311은 저압 방출 펌프를 나타내며, 110은 고압 복수 펌프를 나타낸다.
이 급수 가열 시스템(300)은 병렬로 구비된 3개의 라인 A,B,C의 열교환기형 가열기를 구비한다. 각 라인 A,B,C는 직렬로 접속된 4개의 열교환기형 저압 급수 가열기(301)를 구비한다. 그 결과 급수 가열 시스템(300)은 모두 12개의 저압 급수 가열기(301)를 갖는다.
저압 증기 터빈(103)으로부터 추출된 방출 증기(303,304,305,306)는 각라인의 4단계열의 저압 급수 가열기(301,301,301,301)에 공급된다. 정격 운전을 행할 때, 제1단 방출 증기(303)의 압력은 0.05MPa이고, 제2단 방출 증기(304)의 압력은 0.21MPa이다. 그외에도, 제3단 방출 증기(305)의 압력은 0.21MPa이고, 제4단 방출 증기(306)의 압력은 0.4MPa이다. 저압 급수 가열기(301) 각각은 약 2m의 직경과 약 14m의 길이를 갖는다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 저압 급수 가열기(301)는 목부분 가열기(307)로서 사용된다. 각 라인 마다 4개의 목부분 가열기(307)가 복수기(105)의 상부상에 설치된다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 목부분 가열기(307)로서 역할 하는 저압 급수 가열기(301)는 가열기 하나당 수만개의 스테인레스 스틸 파이프가 소요된다. 그러므로 스테인레스 스틸의 한 성분인 크로뮴이 급수속으로 크로뮴 이온으로서 용출되어 원자로(101)속으로 들어 가서 반응기내의 장치에 접착되어 열전달 파이프 자체가 열화되므로 약 20년 마다 열전달파이프를 교환해야 한다. 이러한 교환 작업은 약 반년이 소요된다. 왜냐하면 열교환기를 교환하기 위해 목부분 가열기(307)를 복수기(105)의 상부로부터 꺼내야 하기 때문이다. 반년동안 ABWR에 의해 발전되는 전기량에 해당하는 전기요금은 약 3조엔에 달한다. 그러므로 장기간 동안 플랜트를 정지하는 것은 코스트면에서 바람직하지 못하다. 그외에도, 목부분 가열기(307)를 채용함으로써 목부분 가열기(307)의 설치 높이가 복수기(105)의 높이에 더해지므로 터빈(103)의 설치 높이가 높아져서 터빈 구조물(309)(도29a 참조)의 높이가 증가한다.
발전 플랜트의 터빈 시스템내의 급수 공급 시스템 시설은 승압 펌프와 급수 펌프, 및 급수 가열기군과 같은 다단, 다열의 대형 순환장비를 구비한다. 그러므로, 각 장비의 신뢰성이 개선되더라도, 시설 자체가 복수의 장비를 갖기 때문에 전체적으로 오동작 발생률이 증가하게 되는 문제가 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래의 전술한 문제점을 제거하기 위한 것으로, 발전 플랜트의 터빈 시스템의 급수 가열 시스템내에서 구동원으로서 증기를 사용하여 급수의 온도와 압력을 동시에 상승시킬 수 있는 비교적 간단한 구조를 갖는 증기 분사기를 사용함으로서, 급수 공급 시스템 시설을 간략화할 수 있고, 또한 보수관리 능력을 개선하고, 기계적 요인에 의해 발생되는 사고가능성을 줄이고 또한 전력의 안정 공급의 신뢰성을 개선하는 발전 플랜트용 급수 가열 시스템을 설치하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 교환 작업시에 장기간 동안 플랜트를 정지하지 않도록 급수 가열기의 크기를 줄여서 설치 공간을 줄이고, 터빈 구조물의 크기를 줄이고 또한 크로뮴 이온이 용출되는 것을 방지하고 또한 급수와 접촉하는 스테인레스 벽의 젖은 영역을 크게 줄여줌으로써 급수 가열기가 열화하는 것을 방지하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수 가열을 위한 급수 가열 시스템에 있어서, 상기 증기 발생기에 가열된 물을 공급하도록 복수기로부터 방출되는 방출수를 가열하고 또한 구동 증기와 방출수를 접수하여 방출수와 구동 증기를 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시키기 위한 증기 분사기를 갖는 급수 수단을 구비하는 급수 가열 시스템이 설치된다.
급수 가열 시스템에서, 구동 증기는 증기 터빈으로부터 추출된 추출 증기일 수도 있다.
급수 수단은 증기 발생기의 입력측 라인으로부터 분기하는 분기 라인; 분기 라인을 통하여 도입된 급수를 감압하에서 비등시키는 감압 수단; 및 상기 감압 수단에 의해 비등하는 급수를 감압하에서 기-액분리하는 플래시 탱크를 구비하며, 상기 구동 증기는 상기 플래시 탱크에 의해 발생된 증기이다.
증기 터빈은 고압측 증기 터빈, 이 고압측 증기 터빈의 상류측에 위치된 저압측 증기 터빈 및 수분-내용물 분리기 또는 가열기를 구비하며 또한 고압 터빈과 저압 터빈간에 설치된 수분-내용물 분리 가열기를 가지며, 상기 급수 수단은 감압하에서 수분-내용물 분리 가열기의 배수를 비등시키기 위한 감압 수단과, 및 상기 감압 수단에 의해 끓는 급수를 기-액분리하는 플래시 탱크를 가질 수도 있으며, 상기 구동 증기는 플래시 탱크에 의해 발생된 증기이다.
급수 수단은 분기수로서 증기 발생기내에 물을 공급하는 분기 라인; 감압하에서 상기 분기 라인을 통하여 도입된 급수를 끓이는 감압 수단; 및 상기 감압 수단에 의해 끓는 급수를 기-액분리하는 플래시 탱크를 가질 수도 있으며, 상기 구동 증기는 플래시 탱크에 의해 발생된 증기이다.
급수 가열 시스템은 방출수를 접수하기 위해 증기 분사기에 병렬로 설치되는 급수 펌프와 상기 중기 분사기 및 급수 펌프의 하류에 설치되는 급수 가열기를 더 구비할 수도 있다.
급수 수단은 증기 분사기에 입력된 방출수의 압력과 온도를 조정하는 조정 수단을 가질 수도 있다.
조정 수단은 방출수를 가열하는 조정 급수 가열기와, 구동 증기로서 증기 터빈으로부터 추출된 추출 증기를 접수하기 위한 조정 증기 분사기를 가질 수도 있다. 그외에도, 조정 급수 가열기에 의해 가열된 급수는 조정 증기 분사기에 입력될 수도 있으며, 조정 증기 분사기로부터 출력된 급수는 조정 급수 가열기에 의해 가열된후 방출수로서 증기 분사기에 입력될 수도 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서, 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기하여 방출하는 증기 분사기를 구비하며, 상기 증기 분사기는 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서 방출하는 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기; 상기 다단 증기 분사기를 내장하기 위한 원통형 용기; 및 상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 추출 증기를 접수하여 원심력을 급수와 추출 증기에 가해서 급수를 탈기하여 추출 증기로부터 탈기된 급수를 공간적으로 분리하여 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비한다.
이 급수 가열 시스템에서 다단 증기 분사기는 복수의 추출 증기의 최소 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 제1단에 설치되는 제1단 증기 분사기; 및 상기 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 최종단에 설치되는 최종단 증기 분사기를 구비하며, 상기 제1단 증기 분사기는 방출수를 제트 분사하도록 방출수를 접수하기 위해 제1단용 물 분사 노즐; 제1단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 방출수의 외부로부터 최소 압력의 추출 증기를 접수하기 위한 제1단용 증기 노즐; 및 상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 분사된 방출수를 상기 제1단용 증기 노즐에 의해 접수된 최소 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 제1단용 혼합 노즐을 구비하며, 최종단 증기 분사기는 온도와 압력이 상승된 급수를 접수하여 제트 분사하기 위한 최종단용 물 분사 노즐; 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위한 최종단용 증기 노즐; 및 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수를 상기 최종단용 증기 노즐에 의해 접수된 최대 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 최종단용 혼합 노즐을 구비한다.
다단 증기 분사기는 또한 상기 복수의 추출 증기의 중간 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 상기 제1단 증기 분사기와 최종단 증기 분사기간에 설치된 적어도 하나의 중간단 증기 분사기를 더 구비한다.
제1단 증기 분사기의 제1단용 물 분사 노즐은 원통형 용기내에 내장되는 다단 증기 분사기의 다른 부분들에 대하여 축방향으로 이동가능하도록 설치될 수도 있다.
복수의 추출 증기각각의 압력은 열교환기형 급수 가열기를 갖는 종래의 급수 가열 시스템에 공급되는 복수의 추출 증기각각의 압력과 동일해도 좋다.
분사형 원심 탈기기는 급수를 물방울의 집합체인 물방울 유체로 변환하도록 다단 증기 분사기로부터 방출되는 급수를 접수하기 위한 탈기 분사 노즐; 물방울 유체와 추출 증기를 통과시켜 물방울 유체를 추출 증기에 의해 탈기하여 탈기된 물방울 유체와 추출 증기의 압력을 상승시켜서 탈기된 물방울 유체와 추출 증기를 방출하는 살포기; 및 상기 살포기로부터 방출된 물방울 유체와 추출 증기로 된 물과 증기의 혼합물에 원심력을 가하여 증기로부터 물을 공간적으로 분리하기 위한 원심분리기를 구비할 수도 있다.
탈기 분사 노즐은 원통형 용기의 정점 부분으로부터 돌출하도록 설비될 수도 있다.
탈기 분사 노즐은 원통형 용기의 축방향으로 원통형 용기의 정점 부분의 중심으로부터 돌출하는 중앙 노즐; 및 원통형 용기의 축방향에 대하여 경사지도록 돌출하며 또한 상기 중앙 노즐을 둘러싸도록 배치되는 주변 노즐들을 구비할 수도 있다.
살포기는 탈기 분사 노즐 부근에 원통형 직선 파이프를 그리고 이 직선 파이프의 입구측에 종 주둥이(bell mouth)를 가질 수도 있다.
원심분리기는 물방울 유체와 추출 증기로 되는 물과 증기의 혼합물이 만곡 파이프의 내벽면을 따라 흐르도록 형성되는 엘보형 만곡 파이프를 가질 수도 있다.
분사형 원심 탈기기는 살포기의 입구측으로 원심분리기에 의해 공간적으로 분리된 증기를 복귀시키기 위한 순환라인과 복수기 또는 터빈 저압단으로 비복수 가스를 함유하는 탈기된 증기를 방출하기 위한 만곡 파이프를 구비할 수도 있다.
분사형 원심 탈기기에 입력되는 추출 증기는 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기일 수도 있다.
분사형 원심 탈기기는 살포기속으로 추출 증기를 입력시키기 위한 증기 분사 노즐을 가질 수도 있다. 상기 증기 분사 노즐은 상기 살포기의 측벽상에 설치되며, 또한 상기 증기 분사 노즐의 출구방향은 상기 살포기의 축방향이다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하기 위한 급수 가열 시스템에 있어서, 상기 증기 터빈으로부터 방출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하기 위한 증기 분사기 시스템을 구비하며, 상기 증기 분사기 시스템은 원통형 케이싱; 상기 케이싱에 서로 평행하게 설치되는 복수의 증기 분사기; 및 상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기를 상기 복수의 증기 분사기 각각에 공급하기 위해 상기 케이싱내에 설치되는 추출 증기공급 라인을 구비하며, 상기 증기 분사기 각각은 상기 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여, 상기 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜 온도와 압력이 상승된 혼합물을 방출하도록 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기; 상기 다단 증기 분사기를 내장하기 위한 원통형 용기; 및 상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 추출 증기를 접수하여 급수와 추출 증기에 원심력을 가해서 급수를 탈기하여 탈기된 급수를 추출 증기로부터 공간적으로 분리하여 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류측에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템이 설치된다.
이 급수 가열 시스템에서 다단 증기 분사기는 복수의 추출 증기의 최소 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 제1단에 설치되는 제1단 증기 분사기; 및 상기 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 최종단에 설치되는 최종단 증기 분사기를 구비하며, 상기 제1단 증기 분사기는 방출수를 제트 분사하도록 방출수를 접수하기 위한 제1단용 물 분사 노즐; 상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 방출수의 외부로부터 최소 압력의 추출 증기를 접수하기 위한 제1단용 증기 노즐; 및 상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 분사된 방출수를 상기 제1단용 증기 노즐에 의해 접수된 최소 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 제1단용 혼합 노즐을 구비할 수도 있으며, 상기 최종단 증기 분사기는 온도와 압력이 상승된 급수를 접수하여 제트 분사하기 위한 최종단용 물 분사 노즐; 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위한 최종단용 증기 노즐; 및 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수를 상기 최종단용 증기 노즐에 의해 접수된 최대 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 최종단용 혼합 노즐을 구비한다.
분사형 원심 탈기기는 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수를 접수하여 급수를 물방울의 집합체인 물방울 유체로 변환하도록 다단 증기 분사기로부터 방출되는 급수를 접수하기 위한 탈기 분사 노즐; 물방울 유체와 추출 증기를 통과시켜 물방울 유체를 추출 증기에 의해 탈기하여 탈기된 물방울 유체와 추출 증기의 압력을 상승시켜서 탈기된 물방울 유체와 추출 증기를 방출하는 살포기; 및 상기 살포기로부터 방출된 물방울 유체와 추출 증기로 된 물과 증기의 혼합물에 원심력을 가하여 증기로부터 물을 공간적으로 분리하기 위한 원심분리기를 구비할 수도 있다.
케이싱은 앵커 볼트를 사용하여 견고한 장착구에 의해 구조물 바닥에 수평으로 배열하여 직접 고정할 수도 있다.
케이싱은 분리가능한 입구측 뚜껑을 갖고 있어, 그위에 공급 노즐과 노즐 구동 작동기를 탑재할 수도 있으며, 여기서 공급 노즐은 방출수를 증기 분사기에 공급하며, 또한 노즐 구동 작동기는 원통형 용기내에 내장된 제1단 증기 분사기의 제1단용 혼합 노즐에 대해 축방향으로 제1단 증기 분사기의 제1단용 물 분사 노즐을 이동시킨다.
케이싱은 분리가능 출구측 뚜껑을 갖고 있어, 그위에 분사형 원심 탈기기의 살포기가 탑재되고, 살포기의 출구측이 출구측 뚜껑으로부터 돌출하게 할 수도 있다.
케이싱은 분리가능 출구측 뚜껑을 갖고 있어, 상기 출구측 뚜껑을 분리하는 동안 출원통형 용기내에 내장된 다단 증기 분사기를 상기 케이싱의 외부로 꺼낼 수 있다. 케이싱은 출력측의 일부를 형성하는 폐쇄된 용기 부분을 갖고있어, 그내에 탈기 분사 노즐을 위치시키고, 또한 탈기 분사 노즐의 첨단 부분으로부터 격리되도록 살포기의 입구측 부분을 위치시킬 수도 있으며, 이때, 분사형 원심 탈기기는 원심분리기에 의해 공간적으로 격리된 증기를 상기 용기 부분으로 복귀시키기 위한 재순환 증기 라인을 갖는다.
급수 가열 시스템은 복수의 추출 증기로부터 탈기되어 방출된 급수를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 더 구비할 수도 있으며, 이때, 버퍼 탱크에 저장된 물은 고압 복수 펌프를 통하여 증기 발생기로 공급된다.
급수 가열 시스템은 복수의 추출 증기로부터 탈기되어 방출된 급수를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 더 구비할 수도 있으며, 이때, 원심분리기는 버퍼 탱크의 내벽면상에 형성한다.
급수 가열 시스템은 증기 분사기 시스템이 작동하지 않을 때 증기 발생기로 급수를 공급하는 급수 바이패스 수단을 더 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 발전 플랜트의 부하가 시동된후 소정 부하에 도달할 때 급수 시스템속으로 증기 분사기 시스템을 도입하기 위한 도입 제어 수단을 더 포함할 수도 있다.
도입 제어 수단은 유량 조정 발브를 통하여 증기 분사기 시스템속으로 고압 터빈의 추출 증기를 복수의 추출 증기로서 도입하여 발전 플랜트가 소정 부하 이하의 부하에서 동작할 때 급수 시스템속으로 증기 분사기 시스템을 도입하기 위한 수단을 더 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량과 다단 증기 분사기에 공급되는 추출 증기의 증기유량과 방출수의 방출 유량의 합계간의 차에 상응하는 오버후로우 유량을 최소화하기 위한 오버후로우 유량 제어 수단을 더 구비할 수도 있다.
오버후로우 유량 제어 수단은 급수 유량을 측정하는 수단; 증기 유량을 측정하는 수단; 방출수 유량을 측정하는 수단; 급수 유량을 측정하는 수단, 증기 유량을 측정하는 수단 및 방출수 유량을 측정하는 수단에 의해 유도된 결과를 근거로 오버후로우 유량을 산출하기 위한 오버후로우 유량 산출 수단; 및 오버후로우 유량 산출 수단의 결과를 근거로 급수 유량과 증기 유량을 조정하기 위한 조정 수단을 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하기 위해, 증기 분사기 시스템의 상류에 설치되는 저압 복수 펌프의 회전속도를 제어하는 수단을 갖는 급수 유량 조정 수단을 더 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하기 위해, 방출수의 유량을 조정하기 위한 증기 분사기 시스템의 상류에 설치되는 유량 조정 발브를 갖는 급수 유량 조정 수단을 더 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하기 위한 노즐 구동 작동기를 더 구비하되, 제1단용 물 분사 노즐의 출구측의 개방 사이즈를 조정하기 위해 제1단 증기 분사기의 제1단용 물 분사 노즐내의 축방향으로 이동가능하며, 방출수를 공급받는 중공 조정 파이프; 및 축방향으로 상기 중공 조정 파이프를 이동시키는 노즐 구동 작동기를 더 구비할 수도 있다.
원통형 용기는 오버후로우 유수를 방출하는 배출구와, 상기 배출구로부터 방출된 오버후로우 유수를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기 또는 증기 터빈의 저압단으로 복귀시켜 오버후로우 유수를 탈기하는 탈기 라인을 가질 수도 있다.
급수 가열 시스템은 분사형 원심 탈기기로부터 방출되는 급수의 일부를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기로 복귀시켜 상기 급수의 일부를 탈기하는 탈기 라인을 더 구비할 수도 있다.
원통형 용기는 오버후로우 유수를 방출하는 배출구와, 배출구로부터 배출된 오버후로우 유수를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기 또는 복수수 저장 탱크로 복귀시키기 위한 복귀 라인을 더 구비할 수도 있다.
급수 가열 시스템은 복수의 증기 분사기로부터 탈기 및 방출되는 급수를 저장하는 버퍼 탱크; 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하는 급수 유량 조정 수단; 및 상기 버퍼 탱크내에 저장된 급수의 저장 용적을 측정하는 저장된 용적 측정 수단을 더 구비할 수도 있으며, 상기 급수 유량 조정 수단은 저장된 용적이 소정 용적이 되도록 저장된 용적 측정 수단의 측정 결과를 근거로 방출수의 유량을 조정하기 위해 증기 분사기 시스템의 상류에 설치된 유량 조정 발브 또는 상기 증기 분사기 시스템의 상류에 설치된 저압 복수 펌프의 회전속도를 제어한다.
급수 가열 시스템은 터빈 트립이 실행될 때 증기 분사기 시스템에 증기의 주류를 공급하기 위해 상기 증기 분사기 시스템에 복수의 추출 증기를 공급하기 위한 증기 공급 라인에 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 접속되는 보조 증기 라인을 더 구비할 수도 있다.
케이싱의 외부 표면은 단열재 또는 흡음재의 보호부재로 피복될 수도 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서, 상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 상기 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 그들 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하기 위해 직렬로 배열된 복수의 증기 분사기 시스템을 구비하며, 상기 증기 분사기 시스템 각각은 원통형 케이싱; 상기 케이싱내에 서로 평행하게 설치되는 복수의 증기 분사기; 및 복수의 증기 분사기 각각으로 상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기를 공급하기 위해 상기 케이싱내에 설치되는 추출 증기공급 라인을 구비하며, 상기 증기 분사기 각각은 상기 추출 증기공급 라인으로부터의 복수의 추출 증기와 상기 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 그 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하며, 상기 증기 분사기는 각각 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여 그 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하기 위해 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기; 상기 다단 증기 분사기를 내장하는 원통형 용기; 및 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 추출 증기를 접수하여 급수와 추출 증기에 원심력을 가하여 급수를 탈기시켜서 추출 증기로부터 탈기된 급수를 공간적으로 분리시켜 탈기된 급수를 방출하기 위해 다단 증기 분사기의 하류에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것을 특징으로 하는 급수 가열 시스템을 설치하는 데 있다.
이 급수 가열 시스템에서, 상기 다단 증기 분사기는 복수의 추출 증기의 최소 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 제1단에 설치되는 제1단 증기 분사기; 및 상기 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 최종단에 설치되는 최종단 증기 분사기를 구비하며, 상기 제1단 증기 분사기는 방출수를 제트 분사하도록 방출수를 접수하기 위한 제1단용 물 분사 노즐; 상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 방출수의 외부로부터 최소 압력의 추출 증기를 접수하기 위한 제1단용 증기 노즐; 및 상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 분사된 방출수를 상기 제1단용 증기 노즐에 의해 접수된 최소 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 제1단용 혼합 노즐을 구비할 수도 있으며, 상기 최종단 증기 분사기는 온도와 압력이 상승된 급수를 접수하여 제트 분사하기 위한 최종단용 물 분사 노즐; 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위한 최종단용 증기 노즐; 및 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수를 상기 최종단용 증기 노즐에 의해 접수된 최대 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하기 위한 최종단용 혼합 노즐을 구비한다.
분사형 원심 탈기기는 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수를 접수하여 급수를 물방울의 집합체인 물방울 유체로 변환하도록 다단 증기 분사기로부터 방출되는 급수를 접수하기 위한 탈기 분사 노즐; 물방울 유체와 추출 증기를 통과시켜 물방울 유체를 추출 증기에 의해 탈기하여 탈기된 물방울 유체와 추출 증기의 압력을 상승시켜서 탈기된 물방울 유체와 추출 증기를 방출하는 살포기; 및 상기 살포기로부터 방출된 물방울 유체와 추출 증기로 된 물과 증기의 혼합물에 원심력을 가하여 증기로부터 물을 공간적으로 분리하기 위한 원심분리기를 구비할 수도 있다.
본 발명에 의하면 구동 증기를 구동원으로서 사용하며, 증기 분사기에 의해 시스템 터빈으로부터 방출된 방출수의 온도와 압력을 상승시킨다. 그러므로 비교적 간단한 구조로 증기 발생기에 공급되는 급수의 온도와 압력을 동시에 상승시키는 것이 가능하므로 급수 공급 시스템 시설을 간략화하는 것이 가능하고 또한 보수관리 능력을 개선하는 것이 가능하다. 그 결과 기계적 요인에 의해 발생되는 고장의 가능성을 줄이고 또한 전력의 안정된 공급에 대한 신뢰성을 개선할 수 있다.
구동원으로서 작용하는 구동 증기는 발전 플랜트용 급수 가열 시스템내에 발생되는 여러 가지 증기중 어느 것이라도 좋다.
그외에도, 급수 가열 시스템은 감압하에서 증기 발생기의 입구측의 급수를 추출 및 비등시키는 감압 수단과 감압하에서 비등하는 유체를 기-액 분리시키기 위한 플래시 탱크를 구비하여, 이 플래시 탱크에 의해 발생된 기-액 분리된 증기를 구동원으로서 작용하는 구동 증기로서 사용할 수 있다. 이 경우에, 만일 감압하에서 높은 엔탈피를 갖는 급수를 비등시켜 발생되는 증기를 증기 분사기를 구동시키도록 사용할 경우, 증기 터빈의 추출 증기를 구동원으로서 사용하는 경우와 동일한 장점을 얻는 것이 가능하다.
그외에도, 급수 가열 시스템은 감압하에서 급수의 온도를 상승시키기 위한 급수 가열기에 의해 발생되는 방출수를 비등시키기 위한 감압 수단, 감압하에서 비등하는 유체를 기-액분리하기 위한 플래시 탱크 및 구동원으로서 플래시 탱크에 의해 발생되는 기-액분리된 증기를 사용하는 급수의 온도와 압력를 상승시키기 위한 증기 분사기를 가질 수도 있다. 이 경우에, 만일 발전 플랜트의 급수의 온도를 상승시키기 위한 급수 가열기에 의해 발생되는 방출수가 감압하에서 비등할 경우와 그렇게 발생된 증기를 사용하여 증기 터빈의 추출 증기대신에 증기 분사기를 구동할 경우, 증기 터빈의 추출 증기가 구동원으로서 사용되는 경우와 동일한 장점을 얻을 수 있다.
그외에도, 급수 가열 시스템은 감압하에서 가열기에 의해 발생되는 방출수를 비등시키기 위한 감압 수단, 감압하에서 비등하는 유체를 기-액 분리하기 위한 플래시 탱크 및 구동원으로서 플래시 탱크에 의해 발생되는 기-액 분리된 증기를 사용하여 급수의 온도와 압력을 상승시키기 위한 증기 분사기를 구비할 수도 있다. 이 경우, 가열기에 의해 발생되는 방출수는 동일한 장점을 얻을 수 있다.
또한, 급수 가열 시스템은 감압하에서 증기 발생기에 의해 발생되는 방출수를 비등시키기 위한 감압 수단, 감압하에서 비등하는 유체를 기-액 분리하기 위한 플래시 탱크 및 구동원으로서 플래시 탱크에 의해 발생되는 기-액 분리된 증기를 사용하여 급수의 온도와 압력을 상승시키기 위한 증기 분사기를 구비할 수도 있다. 이 경우, 동일한 장점을 얻을 수 있도록 증기 발생기내의 물을 급수 대신 치환할 수도 있다. 또한 증기 발생기내의 물은 감압 수단에 직접 공급할 수도 있다. 다른 방법으로, 증기 발생기내의 물은 급수 재순환 시설과 같은 증기 발생기내의 물을 수신하기 위한 시설로부터 분기하는 라인을 통하여 감압 수단에 공급할 수도 있다.
그외에도, 증기 분사기와 급수 펌프를 병렬로 배치할 수도 있다. 이 경우, 만일 증기 분사기를 구동시키기 위한 증기 조건이 불충분한 동작 단계에서 급수 펌프에 의해 물이송을 한후, 증기 조건이 구동 증기로서 확립된 단에서 증기 분사기가 동작할 경우 고장 가능성을 감소시키는 것이 가능하며 또한 플랜트가 정지할 때 증기압이 낮아지는 경우에 대처하는 것이 가능하다.
그외에도, 복수의 증기 분사기를 직렬로 배치하여 급수의 온도와 압력을 상승시켜서 물 이송 압력을 확보하는 한편 증기 분사기의 크기를 감소시키는 것이 가능하다.
그외에도, 만일 가열기 또는 냉각기를 증기 분사기의 입구측에 설비하여 급수의 입구 온도를 낮추거나 또는 증기 분사기의 입구 부분의 구동 증기의 엔탈피를 증가시킬 경우, 증기 분사기에 의해 상승된 온도와 압력을 개선하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 열교환기형 급수 가열기를 갖는 종래의 급수 가열 시스템을 교체하여, 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기를 다단으로 접수하기 위한 다단 증기 분사기와 탈기 기능을 갖는 분사형 원심 탈기기를 갖는 신형 급수 가열 시스템이 설치된다.
도 1은 본 발명의 제1의 양호한 실시예의 개략도,
도 2는 증기 분사기의 단면도,
도 3은 플래시 탱크 및 감압장치의 개략도,
도 4는 본 발명의 제2의 양호한 실시예의 개략도,
도 5은 본 발명의 제3의 양호한 실시예의 개략도,
도 6은 본 발명의 제4의 양호한 실시예의 개략도,
도 7은 본 발명의 제5의 양호한 실시예의 개략도,
도 8은 본 발명의 제6의 양호한 실시예의 개략도,
도 9는 본 발명의 제7의 양호한 실시예의 개략도,
도 10은 본 발명의 제8의 양호한 실시예의 개략도,
도 11은 종래의 발전 플랜트의 터빈 시스템의 개략도,
도 12는 본 발명에 의한 급수 가열시스템을 갖는 개선된 비등수형 반응로 시스템의 개통도,
도 13a는 열교환기형 저압 급수 가열기를 사용하는 종래의 급수 가열 시스템을 나타내는 도면,
도 13b는 종래의 급수 가열 시스템을 교체한 본 발명에 의한 급수 가열 시스템을 나타내는 도면,
도 14는 복수의 증기 분사기를 갖는 증기 분사 시스템의 단면도,
도 15는 복수의 증기 분사기를 갖는 증기 분사 시스템의 평면도,
도 16은 증기 분사 시스템의 설치부와 사람을 나타내는 사시도,
도 17은 체크 플랜지가 개방될 때의 증기 분사 시스템의 단면도,
도 18은 물분사 노즐 또는 작동기를 두껑의 측면에서 분리하여 꺼내어 검사및 보수하는 상태를 나타내는 단면도,
도 19는 급수 가열 시스템의 바이패스라인을 나타내는 개통도,
도 20은 고압 터빈의 출력측 증기를 증기 분사 시스템에 공급하는 상태를 나타내는 개통도,
도 21은 제1단의 증기 분사기와 그다음 단의 증기 분사기의 배출구로부터 방출되는 오버후로우하는 물의 유속을 최소화하기 위한 제어기의 개통도,
도 22는 제1단의 증기 분사기와 그다음 단의 증기 분사기의 배출구로부터 방출되는 오버후로우하는 물의 유속을 최소화하기 위한 다른 제어기의 개통도,
도 23은 증기 분사 시스템에 공급되는 급수의 유속을 조정하는 수단의 일례를 나타내는 단면도,
도 24는 본 발명에 의한 급수 가열 시스템의 작동기간 및 과도기간 동안의 조치 및 운전방법을 설명하는 도면,
도 25는 본 발명에 의한 분사형 원심 탈기기의 일례의 개략도,
도 26은 본 발명에 의한 분사형 원심 탈기기의 검사 장치의 부분 사시도,
도 27은 6개의 주변 노즐을 갖는 탈기 분사 노즐로부터 방출된 제트류의 개략도,
도 28은 본 발명에 의한 분사형 원심 탈기기의 다른 예의 개략도,
도 29는 종래의 터빈 구조물(a)의 크기와 본 발명의 터빈 구조물(b)의 크기를 비교 설명하는 개략도,
도 30은 종래의 급수 가열 시스템을 갖는 개선된 비등수의 개통도,
도 31a는 개선된 비등수형 반응로용 종래의 급수 가열 시스템내의 목부분 가열기로서 저압 급수 가열기를 사용하는 것을 나타내는 사시도,
도 31b는 그의 부분 확대도,
도 32는 개선된 비등수형 반응로용 종래의 급수 가열 시스템내의 저압 급수 가열기들 각각이 수만개의 열전달 파이프로 구성됨을 나타내는 사시도.
본 발명은 도면을 참조하여 하기에 설명되는 양호한 실시예의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해할 수 있다. 그러나 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
이하 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 10을 참조하여, 본원의 제1 발명을 설명한다.
우선, 도 2를 참조하여, 본 발명에서 사용하는 증기 분사기의 동작 원리를 설명한다.
축(16)의 첨단에 설치되는 니들 발브가 개방되면 구동원으로서 작용하는 구동 증기가 도입되어 증기가 혼합실(17)로 분사된다. 방출수는 증기 터빈(2)으로부터 혼합실(17)로 공급된다. 분사된 증기가 파이프(18)내에서 신속하게 복수되는 동안 분사된 증기는 운동 에너지를 입력수로 전달하여 고속 유체가 되어 발브(19)를 밀어서 개방후 유출된다. 이 때 고속 유체는 증기의 복수를 함유하므로 고속 유체는 급수의 온도 보다 높은 온도를 갖는 유체가 되어 유출된다. 그 결과, 복수기(3)로부터 방출된 방출수는 증기 분사기를 통과하는 동안 온도와 압력을 상승시킨다.
도 3을 참조하여 플래시 탱크(9)를 구비하는 증기 발생기 수단에 대하여 이하에 설명한다.
분기 라인(20)에 의해 도입된 유체는 감압 장치(8)에서 감압되어 플래시 탱크(9)내로 2상 흐름으로 도입 된다. 2상 흐름은 플래시 탱크(9)내에서 기상 부분과 액상 부분으로 분리된다.
이하 본원의 제1 발명의 제1의 양호한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 발전 플랜트의 터빈 시스템의 제1의 양호한 실시예의 개략도이다.
도 1은 발전 플랜트용 터빈 시스템을 나타내는 것으로, 증기 발생기(1); 증기 발생기(1)에 의해 발생된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈(2); 증기 터빈(2)에서 작업한 증기를 복수하는 복수기(3); 이 복수된 급수의 온도와 압력을 상승시키는 증기 분사기(4); 급수 펌프(5); 급수 가열기(6); 및 증기 분사기(4)에 증기 터빈 추출 증기를 공급하기 위한 구동 증기 공급 라인(7)을 구비한다. 증기 발생기(1)는 원자로, 원자로와 열교환기의 복합체 또는 보일러일 수 있다.
통상의 운전을 이하에 설명한다.
증기 터빈(2)에서 작업한 증기는 복수기(3)에서 복수된다. 복수된 물은 증기 분사기(4), 급수 펌프(5) 및 급수 가열기(6)에 의해 온도와 압력이 상승된후 증기 발생기(1)로 복귀한다.
증기 분사기(4) 자체도 복수기(3)에 의해 복수된 물의 온도와 압력을 상승시킬 수 있다. 결과적으로, 급수 펌프(5)와 급수 가열기(6)의 단수를 도 11의 터빈 시스템에 비하여 줄일 수 있다. 그외에도, 급수 펌프(5)와 급수 가열기(6)가 필요없다.
이러한 양호한 실시예에 의하면, 증기 분사기(4)를 사용하여 급수 공급시설을 간략화할 수 있고, 유지 관리 능력을 개선할 수 있고, 또한 기계적 요인에 의해 생기는 고장 가능성을 줄일 수 있으므로, 안정된 전력 공급에 대한 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명의 제2의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 4는 본 발명에 의한 발전 플랜트의 터빈 시스템의 제2의 양호한 실시예의 개략도이다.
이 실시예에서, 발전 플랜트용 터빈 시스템은 증기 발생기(1); 증기 발생기(1)에 의해 발생된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈(2); 증기 터빈(2)에서 작업한 증기를 복수하는 복수기(3); 이 복수기(3)에 의해 복수된 급수의 온도와 압력을 상승시키는 증기 분사기(4); 급수 펌프(5); 급수 펌프(5)와 증기 발생기(1)의 입구측간에 설치된 급수 가열기(6); 급수의 일부를 추출하여 추출된 급수를 감압하에서 비등시키기 위해 증기 발생기(1)의 입구측으로부터 분기하는 감압기(8); 감압하에서 비등한 유체를 증기 분리하기 위한 플래시 탱크(9); 상기 플래시 탱크(9)에 의해 발생된 증기 분리된 증기를 증기 분사기(4)에 구동원으로서 공급하기 위한 구동 증기 공급 라인(7); 및 플래시 탱크(9)에 의해 발생된 증기 분리된 방출수를 회수하기 위한 배출 라인(10)을 구비한다.
이 양호한 실시예에 의하면, 증기 발생기(1)의 입력축으로 공급되는 급수의 일부를 증기 분사기(4)용 구동원으로서 작용하는 구동 증기로서 사용하기 때문에, 복수기(3) 등내에서 구동 증기를 발생시키기 위한 라인을 설치할 필요가 없으므로, 증기 터빈(2), 복수기(3) 등의 구조를 간략화하는 것이 가능하다.
본 발명의 제3의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 발전 플랜트용 터빈 시스템의 제3의 양호한 실시예를를 나타낸다. 이 터빈 시스템에서, 급수 가열기(6)에 의해 발생되는 방출수는 감압기(8)내에서 감압하에서 비등하여 증기 분리 된후, 증기 분사기(4)를 구동시키기 위한 구동 증기로서 사용한다.
이러한 양호한 실시예에 의하면, 급수 펌프(5)와 증기 발생기(1)의 입구측간에 설치된 급수 가열기(6)에 의해 발생되는 방출수를 사용하여 구동 증기를 발생하는 것이 가능하므로 시스템을 간략화하는 것이 가능하다.
본 발명의 제4의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 발전 플랜트용 터빈 시스템의 제4의 양호한 실시예를 나타낸다. 이 터빈 시스템은 증기 발생기(1); 증기 발생기(1)에 의해 발생된 증기에 의해 구동되는 고압 증기 터빈(2A); 고압 증기 터빈(2A)에서 작업한 증기를 습기와 물 분리 또는 가열하는 가열기(11); 이 가열기(11)를 통과하는 증기에 의해 구동되는 저압 증기 터빈(2B); 상기 저압 증기 터빈(2B)에서 작업한 증기를 복수하는 복수기(3); 상기 복수기(3)에 의해 복수된 복수수의 온도와 압력을 상승시키기 위한 증기 분사기(4); 급수 가열기(6); 급수 펌프(5); 가열기(11)에 의해 발생된 방출수를 감압하에서 비등시키기 위한 감압기(8); 비등한 유체를 감압하에서 증기 분리하기 위한 플래시 탱크(9); 상기 플래시 탱크(9)에 의해 발생된 증기 분리된 증기를 증기 분사기(4)에 구동원으로서 공급하기 위한 구동 증기 공급 라인(7); 및 플래시 탱크(9)에 의해 발생된 증기 분리된 방출수를 회수하기 위한 배출 라인(10)을 구비한다.
이 양호한 실시예에 의하면, 급수가 전술한 실시예와 마찬가지로 증기 분사기(4)에 의해 온도와 압력을 상승시킬 수 있으므로, 급수 펌프(5)와 급수 가열기(6)의 수를 최소화하는 것이 가능하다.
그외에도, 증기 분사기(4)용 구동원으로서 작용하는 구동 증기로서 고압 증기 터빈(2A)과 저압 증기 터빈(2B)간에 설치된 가열기(11)의 방출수를 사용하여 증기를 발생하므로, 복수기(3) 등내에 새로운 라인을 설치할 필요가 없다. 그러므로 시스템을 간략화하는 것이 가능하고 또한 고장의 가능성을 줄일 수 있으므로, 발전 플랜트의 시동-정지를 포함하여 전력의 안정된 공급에 대한 신뢰성을 개선할 수 있다.
본 발명의 제5의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 7은 본 발명의 제5의 양호한 실시예를 나타낸다. 도 6의 양호한 실시예와 달리, 증기 발생기(1)의 입구측에 공급되는 급수의 일부와 증기 발생기(1)내의 물을 급수 순환 시설(12)과 분기 라인(20)을 통하여 감압기(8)와 플래시 탱크(9)속으로 도입하여 증기 분사기(4)를 구동시키기 위한 증기를 발생한다.
이 양호한 실시예에 의하면, 구동 증기를 증기 발생기(1)내의 물을 사용하여 발생하기 때문에, 시스템을 간략화하는 것이 가능하고 또한 고장의 가능성을 줄일 수 있으므로, 발전 플랜트의 시동-정지를 포함하여 전력의 안정된 공급에 대한 신뢰성을 개선하는 것이 가능하다.
본 발명의 제6의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 8은 본 발명에 의한 발전 플랜트용 터빈 시스템의 제6의 양호한 실시예를 나타낸다. 이 시스템에서는, 급수 펌프(25)가 도 1에 보인 제1의 양호한 실시예내의 증기 분사기(4)와 병렬로 설치된다.
이 양호한 실시예에 의하면, 증기 분사기(4)를 구동시키기 위한 구동 증기의 증기상태가 불완전한 단계에서 예를들어 발전 플랜트의 운전단계에서 급수 펌프(25)에 의해 물을 이송할 수 있다. 그후 증기상태가 구동 증기로서 확립되는 단계에서, 증기 분사기(4)에 의해 온도와 압력이 상승한다. 그러므로 고장의 가능성을 줄이는 것이 가능하고 또한 발전 플랜트의 시동-정지를 포함하여 전력의 안정된 공급에 대한 신뢰성을 개선하는 것이 가능하다.
본 발명의 제7의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 9는 본 발명에 의한 발전 플랜트용 터빈 시스템의 제7의 양호한 실시예를 나타낸다. 이 터빈 시스템에서는, 복수의 증기 분사기(4) 예를들어 도 1에 나타낸 제1의 양호한 실시예를에서와 각각 동일한 2개의 증기 분사기(4)가 직렬로 배치된다.
이 양호한 실시예에 의하면, 복수의 증기 분사기(4)가 직렬로 접속되어 있으므로 증기 분사기(4)의 크기를 줄이는 것이 가능하고, 물 이송 압력을 확보하는 것이 가능하다. 그외에도, 복수의 증기 분사기(4)가 펌프(5)와 같은 회전 장비와 급수 가열기(6) 대신 교체되므로 기계적 요인에 의해 생기는 고장의 가능성을 줄이는 것이 가능하고 또한 발전 플랜트의 안정된 전력 공급에 대한 신뢰성을 개선하는 것이 가능하다.
본 발명의 제8의 양호한 실시예를 이하에 설명한다.
도 10은 본 발명의 제8의 양호한 실시예를 나타낸다. 이 양호한 실시예에서는, 증기 분사기(4)에 입력되는 급수의 온도와 압력을 조정하기 위한 조정 수단(30)이 증기 분사기(4)의 입구측에 설치된다.
예를들어 물이 저온에서 증기 분사기(4)에 입력될 때, 압력이 더 효율적으로 상승하여 증기 분사기(4)로부터 출력된다.
조정 수단(30)은 입력된 급수의 온도 또는 온도조건을 조정하여 증기 분사기(4)에 입력되는 유체의 온도와 압력을 가장 효율적으로 상승시켜 출력한다.
도 10에 보인 조정 수단(30)은 조정증기 분사기(4a)와 조정 급수 가열기(6a)를 갖는다. 도 10에 나타낸 조정 수단(30)은 소위 내부 냉각기를 갖는다.
조정 급수 가열기(6a)는 복수기(3)에 의해 복수된 급수를 가열하여 조정 증기 분사기(4a)로 전달한다. 조정 증기 분사기(4a)는 구동 증기로서 증기 터빈(2)으로부터 추출되는 추출 증기를 사용하여 구동된다. 조정 증기 분사기(4a)에 의해 온도와 압력이 상승된 급수는 도 1에 나타낸 양호한 실시예를에서와 동일한 증기 분사기(4)에 공급된다.
이 양호한 실시예에 의하면 조정 수단(30)이 설치되기 때문에 최적조건으로 증기 분사기(4)에 유체를 입력시키는 것이 가능하다.
도 12내지도 32를 참조하여, 본원의 제2 발명을 이하에 설명한다.
도 12는 본원의 제2 발명에 의한 새선된 비등수형 반응로용 급수 가열 시스템(100)을 나타낸다.
도 12에서, 고압 증기 터빈(102)과 저압 증기 터빈(103)은 원자로(101)에 의해 발생된 증기에 의해 구동하여 고압 증기 터빈(102)과 저압 증기 터빈(103)에 접속된 발전기(104)를 동작시킨다. 저압 증기 터빈(103)에서 작업한 증기는 복수기(105)에 의해 복수되어, 복수된 복수수는 급수(109)로서 저압복수 펌프(106)에 의해 공기방출기(107)와 복수물 필터/광물제거기(108)를 통하여 급수 가열 시스템(100)에 공급된다.
급수(109)는 급수 가열 시스템(100)에 의해 온도와 압력이 상승되어 고압 복수수 펌프(110)에 의해 고압 급수 가열부(111)에 공급되고, 고압 급수 가열부(111)로부터 원자로(101)로 고온 고압 급수가 공급된다. 참조 부호 116은 수분-내용물 분리기/가열기이고, 참조 부호 117은 반응기 급수 펌프(115) 등을 구동시키기 위한 터빈을 나타낸다.
고압 급수 가열부(111)는 고압 급수 가열기(112), 배출 탱크(113), 고압 배출 펌프(114) 및 반응기 급수 펌프(115)를 구비한다. 증기가 고압 증기 터빈(102)으로부터 고압 급수 가열기(112)로 공급되어 고압 급수 가열기(112)에서 열교환에 의해 복수된 다음 배출 탱크(113)속으로 수집된다. 배출 탱크(113)내의 액체는 고압 배출 펌프(114)에 의해 반응기 급수 펌프(115)에 공급된다. 반응기 급수 펌프(115)에 공급된 액체는 고압 복수수 펌프(110)를 통하여 공급되는 급수와 혼합되어 고압 급수 가열기(112)에 공급된다.
이하 급수 가열 시스템(100)에 대하여 설명한다.
도 12에 나타낸 바와 같이 급수 가열 시스템(100)은 서로 평행하게 접속된 3개의 증기 분사기 시스템(125); 각각의 증기 분사기 시스템(125)의 하류에 직렬로 접속된 3개의 버퍼 탱크(126)을 구비한다. 도 13b에 나타낸 바와 같이, 증기 분사기 시스템(125) 각각은 후술하는 다단 증기 분사기 시스템(127)과 후술하는 분사형 원심 탈기기 시스템(128)을 구비한다.
도 13a 및 13b는 증기 분사기 시스템(127)을 갖는 급수 가열 시스템(100)을 열교환기형 급수 가열기(301)를 갖는 종래의 급수 가열 시스템(300)으로 쉽게 교체할 수 있음을 나타내는 도면이다.
도 12와 도 13b에 나타낸 바와 같이, 저압 터빈(103)으로부터 추출된 추출 증기(120,121,122,123)는 증기 분사기 시스템(125)에 공급된다.
도 13a와 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 정격 동작을 행할 때, 제1단 추출 증기(120)의 압력은 추출 증기(303)의 압력과 동일한 0.05MPa 이고, 제2단 추출 증기(121)의 압력은 추출 증기(304)의 압력과 동일한 0.1MPa 이다. 그외에도, 제3단 추출 증기(122)의 압력은 추출 증기(305)의 압력과 동일한 0.21MPa 이고, 제4단 추출 증기(123)의 압력은 추출 증기(306)의 압력과 동일한 0.4MPa 이다.
온도에 대하여, 증기 분사기 시스템(125)에서 42℃의 급수(109)는 65℃, 90℃, 115℃까지 가열된 다음, 버퍼 탱크(126)로부터 증기 분사기 시스템(125)의 하류로 제각기 139℃의 급수로서 제트 방출된다. 그외에도, 종래의 열교환기형 급수 가열기(301)가 사용될 때, 42℃의 급수가 75℃, 97℃, 117℃, 139℃로 가열된후 방출된다. 그러므로 42℃의 급수가 공급되어 139℃의 급수가 방출되는 지점에서, 급수 가열 시스템(100)이 온도에 대하여 급수 가열 시스템(300)과 교체될 수 있다.
그 결과 증기 분사기 시스템(125)에 공급되는 추출 증기(120,121,122,123)의 압력이 정격 동작을 행할 때, 도 30 또는 도 13a에 나타낸 종래의 열교환기형 급수 가열기(301,301,301,301)에 공급되는 추출 증기(303,304,305,306)의 압력과 동일하기 때문에 또한 급수의 입력 온도와 출력 온도가 동일하기 때문에 급수 가열 시스템(100)과 종래의 급수 가열 시스템(300)간의 상호 교환성을 쉽게 유지하는 것이 가능하다.
그외에도,도 13a에 나타낸 종래의 열교환기형 급수 가열기(301,301,301,301)가 도 13b에 나타낸 증기 분사기 시스템(125) 및 버퍼 탱크(126)와 교체된다. 그 결과 후술하는 바와 같이, 시스템의 크기와 시스템용 설치 공간을 줄여서 터빈 구조물의 크기를 줄이는 것이 가능하다.
도 14를 참조하여, 증기 분사기 시스템(125)에 대하여 이하에 상세히 설명한다.
증기 분사기 시스템(125)은 도 15에 나타낸 바와 같이 서로 평행하게 일정한 간격을 두고 원통형 케이싱(130)내에 배치되는 8개의 증기 분사기(131)를 구비한다. 원통형 케이싱(130)의 측면 부분상에는 추출 증기(120,121,122,123)를 접수하기 위한 입구부(181)가 형성된다. 원통형 케이싱(130)내에 공급되는 추출 증기(120,121,122,123)는 원통형 케이싱(130)의 원주방향으로 연장되는 라인들(추출 증기공급 라인)(180)에 의해 8개의 증기 분사기(131)에 공급된다. 그외에도, 급수(109)(도 12참조)는 그의 일단부로부터 급수 노즐(183)을 통하여 원통형 케이싱(130)에 공급된다.
증기 분사기(131)는 다단 증기 분사기(132) 및 이 다단 증기 분사기(132)의 하류에 접속되는 분사형 원심 탈기기(133)를 구비한다.
상술한 바와 같이, 증기 분사기 시스템(125)은 다단 증기 분사기 시스템(127)과 분사형 원심 탈기기 시스템(128)을 구비한다. 그러므로 다단 증기 분사기 시스템(127)은 8개의 다단 증기 분사기(132)를 구비하며, 분사형 원심 탈기기 시스템(128)은 8개의 분사형 원심 탈기기(133)를 구비한다.
도 14를 참조하여, 다단 증기 분사기(132)를 이하에 상세히 설명한다.
다단 증기 분사기(132)는 긴 원통형 용기(135)내에 배치되고 또한 서로 직렬로 접속되는 4개의 증기 분사기(136,137,138,139)를 구비한다.
증기 분사기(136)는 급수 노즐(183)을 통하여 공급되는 급수(109)를 제트 분사하기 위한 물 분사 노즐(140); 이 물 분사 노즐(140)의 첨단부분 부근에 형성되고 추출 증기(120)가 분사되는 증기 노즐(141); 및 증기 노즐(141)을 통하여 분사된 추출 증기(120)와 물 분사 노즐(140)로부터 제트 분사된 물을 혼합하여 제트 분사하는 혼합 노즐(142)을 구비한다. 증기 노즐(141)은 물 분사 노즐(140)의 출구측 단부의 외부 표면과 혼합 노즐(142)의 입구측 단부의 내부 표면에 의해 형성된다. 추출 증기(120)가 물 분사 노즐(140)로부터 제트 분사되는 급수(109)의 외부에서 제트 분사되는 이유는 물 분사 노즐(140)로부터 제트 분사된 급수(109)의 압력이 추출 증기(120)의 압력보다 높고 또한 저압을 갖는 추출 증기(120)의 중심부에 고압의 유체를 배열하여 파이프 벽을 프레스하여 안정된 유체를 얻는 것이 가능하다는 것이다.
혼합 노즐(142)에서, 증기 노즐(141)은 물 분사 노즐(140)로부터 분사되는 액체(급수(109))속으로 추출 증기(120)를 제트 분사하여, 급수(109)를 추출 증기(120)에 의해 가속 및 가열한다. 그 결과 온도와 압력이 상승된 액체가 혼합 노즐(142)로부터 제트 분사된다. 이 온도와 압력이 상승된 액체는 그다음 증기 분사기(137)에 공급된다.
물 분사 노즐(140)의 일단에 노즐 구동 작동기(176)가 접속된다. 물 분사 노즐(140)은 노즐 구동 작동기(176)에 의해 축방향으로 이동한다. 물 분사 노즐(140)이 축방향으로 이동하면, 물 분사 노즐(140)의 출구측 단부의 외부 표면과 혼합 노즐(142)의 입구측 단부의 내부 표면간의 공간이 변동하여 증기 노즐(141)에 공급되는 추출 증기(120)의 유량이 조절된다.
최종단 증기 분사기(139)를 이하에 설명한다.
증기 분사기(139)는 혼합 노즐(148)의 출구측과 동일 형상을 갖는 물 분사 노즐(149); 추출 증기(123)를 물 분사 노즐(149)의 내부에 형성되는 중심부속으로 분사하기 위한 중앙 증기 분사 노즐(150); 및 물 분사 노즐(148)로부터 제트분사된 물을 중앙 증기 분사 노즐(150)을 통하여 분사되는 추출 증기(1230와 혼합하여 제트 분사하는 혼합 노즐(151)을 구비한다. 증기 분사기(139)의 물 분사 노즐(149)로부터 증기 분사기(139)의 상류로 증기 분사기(138)의 혼합 노즐(148)을 통하여 제트 분사된 물의 압력은 추출 증기(123)의 압력보다 낮다. 그러므로, 증기 분사기(139)는 추출 증기(123)를 중앙부로 분사하기 위한 중앙 증기 분사 노즐(150)을 사용한다.
상술한 바와 같이, 증기 분사기(136)는 물 분사 노즐(140)로부터 제트 분사된 급수(109)의 외부로부터 추출 증기(120)를 분사하는 반면, 증기 분사기(139)는 물 분사 노즐(148)로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 추출 증기(123)를 분사한다.
증기 분사기(137,138)는 추출 증기(121,122)가 물 분사 노즐(143,146)로부터 제트 분사된 급수의 외부로부터 분사되는 지점의 증기 분사기(136)와 동일 구조를 갖는다. 또한 급수가 다단으로 온도와 압력이 상승되도록 하기 위해, 온도와 압력을 가장 효율 좋게 상승시킬 수 있도록 증기 분사기(136,137,138) 각각의 노즐의 길이와 두께를 선택한다.
상술한 바와 같이, 다단 증기 분사기(132)는 직렬로 접속된 4개의 증기 분사기(136,137,138,139)를 가지며, 급수 노즐(163)을 통하여 물 분사 노즐(140)에 공급되는 급수(109)는 효율적으로 온도와 압력이 상승된 물로서 최종단 증기 분사기(139)로부터 방출된다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 제1단 증기 분사기(136)와 그 다음단 증기 분사기(137)는 공급된 급수의 과잉 오버후로우 유수를 방출하기 위한 배출구(210)와 함께 형성된다. 배출구(210)로부터 방출된 오버후로우 유수는 복수기(105)에 공급된다.
분사형 원심 탈기기(133)에 대하여 이하에 설명한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 추출 증기(120,121,122,123)가 다단 증기 분사기(132)속으로 직접 도입되어 급수를 형성한후 원자로(101)에 공급된다. 그러므로, 다단 증기 분사기(132)로부터 출력되는 물을 탈기해야 한다. 이는 분사형 원심 탈기기(133)에 의해 달성된다.
탈기의 기본 원리는 공지된 헨리의 법칙(Henry's law)에 기초한다. 헨리의 법칙은 하기 관계식으로 표시된다.
(액상에서 평형용액)=(기-액 접촉상에서 비복수가스의 부분압력)/(헨리 상수)
저압 터빈(103)의 추출 증기(120,121,122,123)내에 함유된 비복수 가스들 중에서, 부식 원인 산소가스와 스트레스 부식 열분해(SCC)는 원자로내의 워터 시스템과 장비에 대해 영향을 준다. 비등수형 반응로의 경우에, 추출 증기(120,121,122,123)내의 산소 가스의 부분 압력은 반응기 코어에서 물의 감마선 분해를 기준하여 약 16ppm이다. 심지어 비복수 가스가 탈기에 의해 기상속으로 방출되어 비복수 가스의 농도가 20배로 증가하여 320ppm이 되더라도, 헨리 상수는 최대값으로서, 약 7000이 되어, 액상 용해도가 아주 작은 값 320ppm/7000=46ppb 이 된다. 종래의 발전 플랜트의 운전 검사및 연구 결과에 의하면, 용해된 산소의 농도는 25ppb∼200ppb의 범위내가 좋다. 용해된 산소의 농도가 25ppb이하일 경우, 철은 이온화되어 급수에 용해되어, 500ppb를 초과할 경우, 유속이 낮은 위치에서 부식(소위 붉은 녹)이 생긴다. 탈기의 기본 원리는 헨리의 법칙 에 기초하여 상소가 액상으로부터 기상으로 전이시키는 것이다.
그러나, 이러한 조건은 무한대의 시간후 이루어지는 평형 상태인 평형 용해도에 기초하므로, 아무런 대형 시스템도 사용하지 않고, 실용기간내에 평형 용해도을 달성하기는 어렵다.
전술한 것에 비추어, 본 발명의 발명자는 수많은 시험 공정과 실수를 통하여 종래의 탱크내의 분무, 종래의 구멍판이라 불리우는 탈기 요소 및 다단 V-형 트레이를 사용하는 시스템 대신에 작은 공간 용적과 아주 큰 탈기 성능을 갖는 분사형 원심 탈기기(133)를 개발하게 되었다.
실용기간내에 평형 용해도을 달성하기 위해서는, 물방울을 미세하게 만들어서 기체-액체 계면영역을 증가 시키고, 또한 물방울내에 환류 소용돌이를 발생시켜 물방울들의 중앙부에 고농도의 용존 산소를 갖는 물을 표면으로 이동시켜야 한다. 그외에도, 감압하에서 비등에 의해 발생되는 2상 후로우에 의해 물방울을 미세하게 해야한다.
후술하는 분사형 원심 탈기기(133)에서는, 급수가 탈기 분무 노즐(152)로부터 분사되어 미세한 물방울이 되며, 또한 추출 증기(123)가 도입되어 추출 증기(123)와 접촉하는 급수의 계면영역을 증가시킨다. 그외에도, 추출 증기(123)를 급수의 물방울속으로 도입하여 물방울내에 환류 소용돌이를 발생시켜 물방울의 중심부에서 고농도의 용존 산소를 갖는 부분을 표면으로 이동시켜서 용존 산소를 효과적으로 이동시킨다. 그외에도, 탈기 분사 노즐(152)로부터 분사된 급수가 감압하에서 비등하여 2상의 유체흐름과 증기가 되기 때문에, 급수의 물방울이 더 미세한 물방울이 된다. 그 결과, 분사형 원심 탈기기(133)는 효율적인 탈기를 달성한다.
도 25를 참조하여 분사형 원심 탈기기(133)의 기본 구조를 이하에 설명한다.
분사형 원심 탈기기(133)는 증기 분사기(139)의 혼합 노즐(152)의 출구측 단부에 설치되는 적어도 하나의 탈기 분사 노즐(152); 종 주둥이(153)를 갖는 직선 파이프(154); 상기 직선 파이프(154)에 접속되는 살포기(156); 상기 직선 파이프(154) 또는 살포기(156)의 하류에 추출 증기(123)를 분사하기 위한 복수의 증기 분사 노즐(169); 원심력에 의해 액체로부터 증기를 분리하기 위해 만곡 파이프로서 형성되는 엘보(157); 상기 엘보(157)에 의해 분리되는 증기를 종 주둥이(153)로 재순환 시키기 위한 재순환 증기 라인(159); 및 탈기된 비복수 가스를 오리피스(160)를 통하여 복수기(105) 또는 저압 터빈(103)속으로 방출하기 위한 만곡 파이프(157)를 구비한다.
엘보(157)에 의해 분리된 물은 파이프(158)를 통하여 버퍼 탱크(126)로 공급된다.
혼합 노즐(151), 탈기 분사 노즐(152) 및 종 주둥이(153)를 포함하는 직선 파이프(154) 부분들은 원통형 케이싱(130)의 후단부로서 작용하는 용기(170)내에 설치된다. 혼합 노즐(151)과 살포기(156) 각각은 용존 산소의 농도를 측정하기 위한 용존 산소 분석기(171)를 구비한다.
분사형 원심 탈기기(133)의 동작에 대하여 이하에 설명한다.
탈기 분사 노즐(152)은 혼합 노즐(151)로부터 제트 분사된 온도와 압력이 상승된 급수를 물방울의 집합체로 변환하여 물방울을 직선 파이프(168)와 살포기(156)로 분사한다.
종 주둥이(153)는 직선 파이프(154)의 전단부에 형성되므로, 탈기 분사 노즐(152)로부터 제트 분사되는 물과 함께 재순환 증기 라인(159)에 의해 용기(170)로 복귀하는 증기는 종 주둥이(153)의 기능에 의해 낮은 유체 저항으로 수집되어 직선 파이프(168)내로 공급된다.
증기 분사 노즐(169)은 경사져 모난 형상을 갖는다. 혼합 노즐(151)로부터 제트 분사된 물과 동일한 압력을 갖는 추출 증기(123)는 분기 파이프(도시않됨)에 의해 증기 분사 노즐(169)로부터 분사된다.
증기 분사 노즐(169)로부터 분사된 증기의 압력이 혼합 노즐(151)로부터 제트 분사된 물의 압력 보다 높을 경우, 탈기 효율은 헨리의 법칙에 따라 낮아진다. 증기 분사 노즐(169)로부터 분사된 증기의 압력이 혼합 노즐(151)로부터 제트 분사된 물의 압력 보다 낮을 경우, 추출 증기가 물방울 속으로 혼합되는 것을 방지하므로 탈기 효율이 저하한다.
또한 증기 분사 노즐(169)의 증기 송풍구(168)가 살포기(156)의 주위 표면내에 형성됐지만, 직선 파이프(154)의 주위 표면내에 형성할 수도 있다. 그외에도, 직선 파이프(154)는 살포기(156)의 일부를 형성할 수도 있다.
살포기(156)를 통해 흐르는 물방울의 군과 추출 증기(123)가 살포기(156)에 의해 가압되므로, 엘보(157)에 의해 분리된 증기는 재순환 증기 라인(159)을 통하여 용기(170)로 복귀될 수 있고, 따라서 추출 증기(123)를 효율적으로 이용하는 것이 가능하다. 그외에도, 파이프(158)를 통해 흐르는 물방울 군과 추출 증기(123)가 살포기(156)에 의해 가압되므로 엘보(157)에 의해 분리된 물은 파이프(158)를 통하여 버퍼 탱크(126)로 공급될 수 있다.
살포기(156)를 통해 흐르는 물방울 군과 증기의 안무 흐름이 만곡 파이프로서 형성된 엘보(157)의 벽면을 따라 흐르는 동안, 안무 흐름은 각각의 질량들간의 차를 근거로 상이한 원심력을 받아서 층류로 변환한다. 결과적으로 물방울 군은 방사상 외측으로 수집되어, 증기는 방사상 측으로 수집되어 물방울 군이 증기로부터 분리된다. 그외에도, 물방울 군은 엘보(157)에 의해 분리되어 서로 결합하여 유수를 형성한후 버퍼 탱크(126)로 공급된다. 재순환 증기 라인(159)은 엘보(157)의 방사상 내측으로 파이프(158)로부터 분기하므로, 분리된 증기는 용기(170)로 효율적으로 복귀할 수 있다.
탈기된 비복수 가스는 만곡 파이프(157)를 통하여 복수기(105) 등으로 방출되므로, 재순환 증기 라인(159)을 통하여 복귀되는 탈기된 비복수 가스와 증기간의 질량 균형을 용기(170)내에서 확립할 수 있다.
혼합 노즐(151)의 출구측 단부에 형성된 복수의 탈기 주사 노즐(152)은 직선 파이프(154)의 축방향과 평행하게 연장하도록 중앙부에 설치된 중앙 노즐(152a)과 중앙 노즐(152a)을 동심으로 둘러싸고 또한 약 0∼4도의 각도로 경사지도록 설치되는 6개의 주변 노즐(152b∼152g)을 구비한다. 본 실시예에서는, 주변 노즐의 수가 6개 이지만 3개 이상으로 할 수도 있다.
도 26은 다단 증기 분사기 25에 나타낸 분사형 원심 탈기기(133)의 실제 검사 장비의 일부의 사시도이다.
도 27은 6개의 주변 노즐을 갖는 탈기 분사 노즐로부터의 제트 흐름을 나타낸다. 도 26에서 주변 노즐(152a∼152g)은 원주방향으로 약 4도씩 경사져 있으므로 소용돌이 성분이 흡입되는 증기에 가해진다. 주변 노즐(152b∼152g)을 기울여줌으로써 소용돌이 성분이 종 주둥이(153)로부터 흡입된 증기에 가해지므로 흡입으로 인한 에너지의 손실을 최소화하는 것이 가능하다.
이 현상은 자연 세계에 종종 나타난다. 예를들어 작은 현상으로서, 세척대의 배출구내에 생기는 작은 분출형 소용돌이 환류가 있다. 큰 현상으로서, 우주공간내에 존재하는 블랙홀이 광속으로 성간 물질을 흡입할 때 랜딩 디스크의 중심부에 생기는 소용돌이 제트 스트림이 있다. 본 발명에 의하면, 주변 노즐(152b∼152g)을 약간 경사지게 하여, 자연 세계에서 나타나는 흐름의 기본 법칙중 하나를 적극적으로 적용시킴으로써 흡입으로 인한 에너지 손실을 최소화한다.
도 28은 도25에 나타낸 분사형 원심 탈기기(133)의 변형으로서 버퍼 탱크가 통합된 분사형 원심 탈기기(133)를 나타낸다. 도 28의 분사형 원심 탈기기(133)에서는, 도 25의 엘보(157) 대신 수평 버퍼 탱크(126)의 내벽면(173)을 사용하여 기-액 분리를 행한다. 살포기(156)의 끝에는 연장 파이프(172)가 접속되어 있으므로 물방울과 증기가 연장 파이프(172)를 통하여 버퍼 탱크(126)의 내벽면으로 공급될 수 있다. 도 25의 엘보 또는 버퍼 탱크(126)의 내벽면(173)에 의해 기-액 분리를 실행할 것인지를 선택하기 위해, 발전 플랜트의 배치를 근거로 설계시 유리한 방식을 선택할 수 있다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 원통형 케이싱(130)은 수평으로 설치된다. 원통형 케이싱(130)의 바닥에 설치되는 단단한 설치 고정구(184)는 앵커 볼트(186)에 의해 구조물 바닥(185)에 직접 고정된다.
원통형 케이싱(130)의 일 단부면상의 디스크형 두껑(177)상에는 물 분사 노즐(140) 등을 축방향으로 이동시키기 위한 작동기(176)와 급수(109)를 공급하기 위한 급수 노즐(183)이 설치된다. 원통형 케이싱(130)의 다른 단부면상에는 체크 플랜지(178)를 설치한다.
도 17은 검사와 교환을 행할 때, 체크 프랜지(178)를 개방하여 증기 분사기(136,137,138,139)를 각각의 다단 증기 분사기(132)의 원통형 용기(135) 밖으로 꺼낼 수 있는 상태를 나타낸다.
도 18은 검사와 교환을 행할 때, 물 분사 노즐(140) 또는 작동기(176)를 두껑(177)의 측면에서 분리하여 꺼낼수 있는 상태를 나타낸다.
이하 급수 가열 시스템(100)의 바이패스 시스템(200)에 대하여 설명한다.
증기 분사기(125)는 추출 증기(120)가 공급되지 않는 한 구동되지 않으므로, 발전 플랜트가 시동 직후에 구동될 수 없다. 도 19는 발전 플랜트가 시동후 약 60%의 부하가 인가될 때 급수(109)를 바이패스하여 증기 분사기(125)를 급수(109)내로 도입할 수 있도록 하기 위한 바이패스 시스템(200)을 나타낸다. 바이패스 시스템(200)은 급수(109)를 바이패스하기 위한 라인(201)과 증기 분사기 시스템(125)용 라인(203)을 갖는다. 라인(201)은 바이패스 발브(202)를 구비한다. 라인(203)은 증기 분사기 시스템(125)의 상류에 차단 발브(204)를 구비하며, 또한 버퍼 탱크(126)의 하류에 차단 발브(205)를 구비한다. 약 60%의 부하가 가해질 때, 바이패스 발브(202)가 차단되고 또한 차단 발브(204,205)가 개방되면 증기 분사기 시스템(125)이 급수(109)속으로 도입된다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 추출 증기(120,121,122,123)는 작동기(207)를 갖는 체크 발브를 통하여 다단 증기 분사기 시스템(127)에 공급된다. 추출 증기(123)는 또한 작동기(207)를 갖는 체크 발브를 통하여 분사형 원심 탈기기 시스템(128)내에 분사형 원심 탈기기(133)로 공급된다.
그외에도, 도 19에 나타낸 바와 같이, 제1단 증기 분사기(136)와 그다음단 증기 분사기(137)내에 형성된 배출구(210)(도 14참조)로부터 방출되는 오버후로우 유수는 작동기(206)를 갖는 오버후로우 해지 발브를 통하여 복수기(105)에 공급된다.
도20은 고압 터빈(102)의 출구측 증기(222)가 증기 분사기 시스템(125)에 공급될 추출 증기로서 사용되는 것을 나타낸다.
도 20에서 증기 유량 조정 발브(220)는 추출 증기(120,121,122,123)가 공급되는 라인들 간에 설치된다. 작동기(207)를 갖는 첵크 발브의 상류에 작동기(220)를 갖는 첵크 발브가 설비된다. 고압 터빈(102)의 출구측 증기(222)는 증기 라인(223), 작동기(221)를 갖는 첵크 발브 및 증기 유량 조정 발브(220)를 통하여 증기 분사기 시스템(125)에 공급된다. 만일 고압 터빈(102)의 출구측 증기(222)와 저압 터빈(103)의 그다음단에서 더 높은 압력을 갖는 추출 증기가 증기 분사기 시스템(125)에 공급되면, 약 60%이하의 부하가 가해질 때, 급수(109)속으로 증기 분사기 시스템(125)이 도입되는 것이 가능하다.
도 21은 제1단 증기 분사기 시스템(136)과 그다음단 증기 분사기(137)의 배출구(210)(도 14참조)로부터 방출된 오버후로우 유량을 최소화하기 위한 제어부를 나타낸다.
도 21에서, 유량 조정 발브(230)는 증기 분사기 시스템(125)에 공급되는 급수(109)의 유량을 조정하기 위해 설치된다. 급수(109)의 유량은 유량 조정 발브(230)의 하류에 설치된 차압 전달기(differential pressure transmitter)(231)에 의해 차압 신호로서 검출되며, 또한 검출된 차압력 신호는 유량 처리기(236)로 전달된다. 증기 분사기(136,137)의 혼합 노즐(142,145) 각각으로부터 방출되는 온도와 압력이 상승된 급수의 방출 유량을 측정하기 위해, 2개의 차압 측정구(differential pressure measuring hole)(233)가 혼합 노즐(142,145) 각각의 출구부근에 형성된다. 증기 분사기(136,137)로부터의 방출유량은 차압 측정구(233)를 통하여 차압 전달기(234)에 의해 차압 신호로서 검출된다. 참조 부호 232는 추출 증기의 유량을 산출하도록 각 위치의 온도를 측정하기 위한 온도 검출기를 나타낸다.
유량 처리기(236)는 차압 전달기(231,234,234)의 차압 신호를 기초로 급수의 유량과 방출 유량을 산출하며, 온도 검출기(232)에 의해 측정된 각 위치의 온도를 기초로 상승된 온도를 구하여 추출 증기의 유량을 산출한다. 유량 처리기(236)는 또한 급수의 산출된 유량을 기초로 배출구(210)으로부터 방출된 오버후로우 수의 유량, 추출 증기의 산출된 유량 및 산출된 방출 유량을 산출한다. 또한 유량 처리기(236)는 추출 증기(120) 및 출구측 증기(222)와 같은 급수(109)의 유량과 증기의 유량을 오버후로우 수의 산출된 유량을 최소화하도록 소정의 산술식에 의해 산출한다. 산출 결과에 기초하여 유량 처리기(236)는 유량 조정 발브(230)와 증기 유량 조정 발브(220)을 제어하기 위한 제어신호를 추출한다.
추출 증기(120)와 같은 급수(109)의 유량과 증기의 유량을 제어하고 또한 오버후로우 수의 유량을 최소화하여 급수 가열 시스템(100)의 효율을 개선하는 것이 가능하다.
도 22는 증기 분사기 시스템(125)에 공급된 급수(109)의 유량을 조정하기 위한 다른 수단을 나타낸다. 도 22의 양호한 실시예에서는, 저압 복수 펌프(106)(도 12 참조)의 방출 압력을 제어한다. 이를 달성하기 위해, 저압 복수 펌프(106)의 회전 속도를 인버터(238)에 의해 제어하여 급수(109)의 유량을 조정한다.
도 23은 증기 분사기 시스템(125)에 공급되는 급수(109)의 유량을 조정하기 위한 수단을 더 구비한다. 도 23의 양호한 실시예에서는, 축방향으로 이동가능한 공동 조정 파이프(239)가 증기 분사기(136)의 물 분사 노즐(140)내에 구비된다. 공동 조정 파이프(239)의 일단은 노즐 구동 작동기(176)에 접속된다. 공동 조정 파이프(239)는 노즐 구동 작동기(176)에 의해 축방향으로 이동가능하다. 만일 공동 조정 파이프(239)가 축방향으로 이동하면 물 분사 노즐(140)의 출구측 단부의 내부 표면과 공동 조정 파이프(239)의 출구측 단부의 외부 표면간의 공간이 변동하여 증기 분사기(141)에 공급되는 급수(109)의 유량을 조정한다. 이 경우에, 증기 분사기(136)의 구조가 약간 복잡하긴 하지만, 급수(109)의 물 분사의 제트 속도(241)를 고속으로 유지하는 것이 가능하다. 또한 추출 증기(120)의 일부는 공동 조정 파이프(239)로 들어가서 그의 출구측 단부로부터 혼합 노즐(142)로 분사된다. 도 14의 경우에, 물 분사 노즐(140)은 노즐 구동 작동기(176)에 의해 축방향으로 이동하여 추출 증기(120)의 유량을 조정한다. 다른 한편 도23의 경우에, 공동 조정 파이프(239)는 노즐 구동 작동기(176)에 의해 축방향으로 이동하여 급수(109)의 유량을 조정한다.
도 24를 참조하여 보조 탈기 수단에 대하여 이하에 설명한다.
급수 가열 시스템(100)내의 탈기 수단으로서, 증기 분사기 시스템(125)내의 분사형 원심 탈기기(133) 이외에 탈기 라인(253)을 구비하는 보조 탈기 수단을 구비한다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 탈기 라인(253)은 증기 분사기(136,137)내에 형성된 배출구(210)로부터 방출되는 오버후로우 유수(250)를 오버후로우 해지 발브(206)와 오리피스(251)를 통하여 복수기(105) 또는 터빈 저압단으로 복귀하기 위해 유체 통로내에 구비된다. 탈기될 오버후로우 유수(250)는 탈기될 탈기 라인(253)에 의해 복수기(105) 또는 터빈 저압단으로 복귀된다. 탈기 라인(253)이 그렇게 구비되므로, 분사형 원심 탈기기(133)에 가해지는 부하를 줄이는 것이 가능하다.
도 24를 참조하여, 시동 및 과도 기간 동안 급수 가열 시스템(100)의 조치와 운전 방법에 대하여 이하에 설명한다.
발전 플랜트가 부하의 60%로 동작할 때, 증기 분사기가 도입된다. 증기 분사기 시스템(125)이 시동하면, 제1단 증기 분사기(136)와 그 다음단 증기 분사기(137)의 배출구(210)로부터 방출된 오버후로우 유수(250)가 도 24에 나타낸 바와 같이 복수수(105) 또는 복수수 저장 탱크(260)로 방출된다. 또한 오버후로우 유수(250)는 오버후로우 해지 발브(252)를 통하여 복수수 저장 탱크(260)로부터 방출된다.
증기 분사기 시스템(125)에 메인 증기를 공급하기 위한 보조 증기 라인(261)은 증기 라인(223)(도 20참조)의 한 분기 라인과 고압 터빈(102)의 출구측 증기(222)가 공급되는 다른 분기 라인에 접속된다. 체크 발브(263)와 오리피스(262)는 보조 증기 라인(261)에 설치된다. 터빈 트립이 실행될 때, 증기는 보조 증기 라인(263)과 오리피스(262)를 통하여 증기 분사기 시스템(125)에 공급될 수 있다. 따라서, 터빈 트립이 수행될 때, 증기의 유량이 급속하게 감소하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 버퍼 탱크(126)는 증기 분사기 시스템(125)의 하류에 설치되며, 고압 복수 펌프(110)는 버퍼 탱크(126)의 하류에 설치된다.
증기 분사기 시스템(125)은 터빈 트립 또는 저압 복수수 펌프(106)의 트립이 수행될 때 동작할 수 없으므로, 원자로(101)로 급수의 공급을 확보하기 위해 급수 가열 시스템(100)의 바이패스 시스템(200)(도 19참조)을 동작시켜야 한다. 그러나, 바이패스 시스템(200)으로 스위칭이 완료될 때까지 약간의 시간이 걸린다.
그러므로, 바이패스 시스템(200)으로의 스위칭이 완료될 때까지 과도기간 동안 원자로(101)에 공급된 가열 급수를 확보하기 위해, 버퍼 탱크(126)내에 저장된 가열된 급수가 고압 복수수 펌프(110)에 의해 고압 급수 가열부(111)에 공급된다. 그 결과, 원자로(101)에 공급되는 급수의 손실을 방지하는 것이 가능하다.
도 24에 나타낸 바와 같이, 급수 가열 시스템(100)은 급수 제어 수단(266)을 구비한다. 그외에도, 수전 게이지(265)가 버퍼 탱크(126)상에 설치된다. 급수 제어 수단(266)은 이 수전 게이지(265)에 의해 검출된 버퍼 탱크(126)내의 수위와 소정의 기준치를 근거로, 버퍼 탱크(126)내의 수위가 소정치가 되도록 저압 복수 펌프(106)의 회전 속도 또는 유량 조정 발브(230)를 제어한다. 그 결과 버퍼 탱크(126)내의 수위를 일정하게 유지하는 것이 가능하다.
그외에도, 도 24에 나타낸 바와 같이, 급수 가열 시스템(100)은 과도 복수수 급수 펌프(268)를 구비한다. 과도 복수수 급수 펌프(268)는 버퍼 탱크(126)로부터 공급되는 급수가 불충분할 경우 복수수 저장 탱크(260)내의 가열된 급수를 고압 급수 가열부(111)에 공급할 수 있다. 그 결과 원자로(101)에 공급되는 급수의 손실을 방지 하는 것이 가능하다.
도 29a 및 29b를 참조하여 급수 가열 시스템(100)의 실행에 대하여 이하에 설명한다.
본 발명은 증기 분사기 시스템(125)을 열전달 튜브를 사용하는 종래의 열교환기형 저압 급수 가열기(301)대신 교체한 혁신적인 시스템을 설치한다. 만일 증기 분사기 시스템(125)의 원통형 케이싱(130)의 외부 표면이 단열재 또는 흡음재로 피복된 경우, 동작시 누설되는 열을 줄이고 또한 잡음 발생을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 열전달 튜브를 사용하는 각각 직경이 약 2m, 길이가 약 7m인 4개의 종래의 저압 급수 가열기(301)를 직경이 2m, 길이가 약 7m인 한 증기 분사기 시스템(125)으로 교체할 수 있다. 그러므로, 시스템의 크기를 약 1/8정도로 크게 줄여서 재료의 양과 설치 공간을 크게 줄이는 것이 가능하다. 도 29a 및 29b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 터빈 구조물(270)의 높이를 종래의 터빈 구조물의 높이에 비해 약 3.5m만큼 줄이는 것이 가능하다. 그외에도, 복수기(105)상에 설치된 무거운 리프트로서 작용하는 저입 터빈(103)의 높이가 줄어들므로 지진에 대하여 안정성을 확보하는 것이 가능하다.
발전 플랜트의 가동에 있어서 코스트면에서 장기간 동안 플랜트를 정지시키는 것은 바람직하지 못하다. 그러나, 급수를 접촉시키는 스테인레스 벽의 젖는 영역을 저압 급수 가열기(301)내의 것보다 훨씬 적게 할 수 있으므로, 크로뮴 이온의 용출을 방지하는 것이 가능하다. 그외에도, 저압 급수 가열기(301)의 열화로 인하여 반년 이상 장기간 동안 작업을 정지하는 것을 피할 수 있으므로, 발전 플랜트의 가동에 있어서 코스트를 줄이는 것이 가능하다.
증기 분사기 시스템(125)을 형성하는 물 분사 노즐(140) 및 혼합 노즐(142)과 같은 원통형 케이싱(130)내에 내부 노즐이 노즐이 열화하더라도 통상의 검사기간내에 쉽게 교환하 수 있도록 설비되므로 장기간 동안의 작업 정지를 피하는 것이 가능하므로 발전 플랜트의 가동에 있어서 코스트를 줄이는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 급수 가열 시스템(100)은 발전 플랜트의 재료의 양을 크게 줄일 수 있는 한편 고열효율을 유지할 수 있고 또한 신뢰성, 유지 관리 능력 및 검사성능을 크게 개선하여 발전 플랜트의 가동에 있어서의 코스트를 개선할 수 있다. 그러므로, 이 가열 시스켐은 핵발전 플랜트와 같은 고신뢰성을 요하는 산업용 발전 플랜트에 적합하며 또한 값싼 급수 가열 시스템을 설치하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 발전 플랜트의 터빈 시스템용 증기 분사기를 사용함으로써 급수 시설을 간략화하는 것이 가능하므로, 기계적 요인에 의해 고장이 발생하는 것을 방지하기 위해 유지 관리 능력과 신뢰성을 개선하는 것이 가능하다.
그외에도, 본 발명에 의하면, 고열효율을 유지하면서 발전 플랜트의 재료의 양을 크게 줄이는 것이 가능하고 또한 발전 플랜트의 가동에 있어서 코스트를 크게 개선하도록 신뢰성, 유지 관리 능력 및 검사 성능을 개선하여, 값싼 산업용 발전 플랜트를 설치하는 것이 가능하다.
지금까지 본 발명의 이해를 도모하기 위해 양호한 실시예를 예로들어 설명하였으나, 본 발명의 정신과 청구범위에서 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 수정 변경가능함을 본 분야의 숙련자는 이해할 것이다.

Claims (45)

  1. 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수 가열을 위한 급수 가열 시스템에 있어서,
    상기 증기 발생기에 가열된 물을 공급하도록 상기 복수기로부터 방출되는 방출수를 가열하는 급수 수단을 구비하며,
    상기 급수 수단은 상기 구동 증기와 상기 방출수를 접수 혼합하여, 혼합물의 온도와 압력을 상승시키기 위한 증기 분사기를 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 증기는 상기 증기 터빈으로부터 추출된 추출 증기인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 급수 수단은
    상기 증기 발생기의 입력측 라인으로부터 분기하는 분기 라인;
    상기 분기 라인을 통하여 도입된 급수를 감압하에서 비등시키는 감압 수단; 및
    상기 감압 수단에 의해 비등된 급수를 감압하에서 기-액분리하는 플래시 탱크를 구비하며,
    상기 구동 증기는 상기 플래시 탱크에 의해 발생된 증기인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 급수 수단은
    상기 증기 발생기와 상기 증기 분사기의 입력측간에 설치된 급수 가열기;
    상기 급수 가열기의 배출수를 감압하에서 비등시키는 감압 수단; 및
    상기 감압 수단에 의해 비등하는 급수를 감압하에서 기-액분리하는 플래시 탱크를 그비하며,
    상기 구동 증기는 상기 플래시 탱크에 의해 발생되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 증기 터빈은 고압측 증기 터빈, 상시 고압측 증기 터빈의 상류측에 위치된 저압측 증기 터빈 및 수분-내용물 분리기 또는 가열기를 구비하며 또한 상기 고압 터빈과 상기 저압 터빈간에 설치된 수분-내용물 분리 가열기를 가지며,
    상기 급수 수단은 감압하에서 상기 수분-내용물 분리 가열기의 배수를 비등시키기 위한 감압 수단과, 상기 감압 수단에 의해 비등하는 급수를 감압하에서 기-액분리하는 플래시 탱크를 가지며,
    상기 구동 증기는 상기 플래시 탱크에 의해 발생된 증기인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 급수 수단은
    상기 증기 발생기내에 물을 분기수로서 공급하는 분기 라인;
    상기 분기 라인을 통하여 도입된 급수를 감압하에서 비등시키는 감압 수단; 및
    상기 감압 수단에 의해 비등된 급수를 감압하에서 기-액분리하는 플래시 탱크를 구비하며,
    상기 구동 증기는 플래시 탱크에 의해 발생된 증기인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 방출수를 접수하기 위해 증기 분사기에 평행하게 설치되는 급수 펌프; 및 상기 증기 분사기 및 상기 급수 펌프의 하류에 설치되는 급수 가열기를 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 급수 수단은 상기 증기 분사기에 입력된 방출수의 압력과 온도를 조정하는 조정 수단을 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 조정 수단은 상기 방출수를 가열하는 조정 급수 가열기와, 구동 증기로서 상기 증기 터빈으로부터 추출된 추출 증기를 접수하는 조정증기 분사기를 가지며,
    상기 조정 급수 가열기에 의해 가열된 급수는 상기 조정 증기 분사기에 입수되며, 상기 조정 증기 분사기로부터 출수된 급수는 상기 조정 급수 가열기에 의해 가열된후 방출수로서 상기 증기 분사기에 입수되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  10. 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서,
    상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기하여 방출하는 증기 분사기를 구비하며,
    상기 증기 분사기는 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서 방출하는 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기;
    상기 다단 증기 분사기를 내장하는 원통형 용기; 및
    상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 상기 추출 증기를 접수하여 원심력을 상기 급수와 상기 추출 증기에 가해서 급수를 탈기하여 상기 추출 증기로부터 탈기된 급수를 공간적으로 분리하여 상기 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기는
    복수의 추출 증기의 최소 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 제1단에 설치되는 제1단 증기 분사기; 및
    상기 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 최종단에 설치되는 최종단 증기 분사기를 구비하며,
    상기 제1단 증기 분사기는
    상기 방출수를 접수하여 상기 방출수를 제트 분사하는 제1단용 물 분사 노즐;
    상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 상기 방출수의 외부로부터 최소 압력의 추출 증기를 접수하는 제1단용 증기 노즐; 및
    상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 분사된 방출수를 상기 제1단용 증기 노즐에 의해 접수된 최소 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하는 제1단용 혼합 노즐을 구비하며,
    최종단 증기 분사기는 온도와 압력이 상승된 급수를 접수하여 제트 분사하는 최종단용 물 분사 노즐; 상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하는 최종단용 증기 노즐; 및
    상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수를 상기 최종단용 증기 노즐에 의해 접수된 최대 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하는 최종단용 혼합 노즐을 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기는 상기 제1단 증기 분사기와 상기 최종단 증기 분사기간에 설치되어 상기 복수의 추출 증기의 중간 압력을 갖는 추출 증기를 접수하는 적어도 하나의 중간단 증기 분사기를 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1단 증기 분사기의 상기 제1단용 물 분사 노즐은 상기 원통형 용기내에 내장된 다단 증기 분사기의 다른 부분들에 대하여 축방향으로 이동가능하도록 설치되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 복수의 추출 증기 각각의 압력은 열교환기형 급수 가열기를 갖는 종래의 급수 가열 시스템에 공급되는 복수의 추출 증기 각각의 압력과 동일한 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기는
    상기 다단 증기 분사기로부터 방출되는 급수를 접수하여 상기 급수를 물방울의 집합체인 물방울의 유체로 변환하는 탈기 분사 노즐;
    상기 물방울 유체와 상기 추출 증기를 통과시켜 물방울 유체를 추출 증기에 의해 탈기하여 탈기된 물방울 유체와 추출 증기의 압력을 상승시켜서 탈기된 물방울 유체와 추출 증기를 방출하는 살포기; 및
    상기 살포기로부터 방출된 상기 물방울 유체와 상기 추출 증기로 된 물과 증기의 혼합물에 원심력을 가하여 증기로부터 물을 공간적으로 분리하는 원심 분리기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 탈기 분사 노즐은 상기 원통형 용기의 정점 부분으로부터 돌출하도록 설치되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 탈기 분사 노즐은
    상기 원통형 용기의 정점 부분의 중심으로부터 상기 원통형 용기의 축방향으로 돌출하는 중앙 노즐; 및
    상기 중앙 노즐을 둘러싸도록 배치되며 상기 원통형 용기의 축방향에 대하여 경사지도록 돌출하는 주변 노즐들을 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 살포기는 탈기 분사 노즐 부근에 원통형 직선 파이프를 그리고 이 직선 파이프의 입구측에 종 주둥이를 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  19. 제15항에 있어서, 상기 원심분리기는 엘보형 만곡 파이프를 가지며, 상기 엘보형 만곡 파이프는 상기 물방울 유체와 상기 추출 증기로 되는 물과 증기의 혼합물이 상기 만곡 파이프의 내벽면을 따라 흐르도록 형성되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  20. 제15항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기는
    상기 살포기의 입구측으로 상기 원심분리기에 의해 공간적으로 분리된 증기를 복귀시키기 위한 재순환 라인;
    상기 복수기 또는 상기 터빈 저압단으로 비복수 가스를 함유하는 탈기된 증기를 방출하기 위한 만곡 파이프를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  21. 제10항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기에 입력되는 추출 증기는 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  22. 제15항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기는 살포기속으로 추출 증기를 입력시키기 위한 증기 분사 노즐을 가가지며, 상기 증기 분사 노즐은 상기 살포기의 측벽상에 설치되며, 또한 상기 증기 분사 노즐의 출구방향은 상기 살포기의 축방향인 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  23. 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서,
    상기 증기 터빈으로부터 방출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하는 증기 분사기 시스템을 구비하며,
    상기 증기 분사기 시스템은
    원통형 케이싱;
    상기 케이싱에 서로 평행하게 설치되는 복수의 증기 분사기; 및
    상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기를 상기 복수의 증기 분사기 각각에 공급하기 위해 상기 케이싱내에 설치되는 추출 증기공급 라인을 구비하며,
    상기 증기 분사기 각각은
    상기 복수의 추출 증기중 하나와 상기 급수를 접수 혼합하여, 상기 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜 온도와 압력이 상승된 상기 혼합물을 방출하도록 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기;
    상기 다단 증기 분사기를 내장하는 원통형 용기; 및
    상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 상기 추출 증기를 접수하여 상기 급수와 상기 추출 증기에 원심력을 가해서 급수를 탈기하여 탈기된 급수를 추출 증기로부터 공간적으로 분리하여 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류측에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기는
    상기 복수의 추출 증기의 최소 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 제1단에 설치되는 제1단 증기 분사기; 및
    상기 복수의 추출 증기의 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하기 위해 최종단에 설치되는 최종단 증기 분사기를 구비하며,
    상기 제1단 증기 분사기는 상기 방출수를 접수하여 제트 분사하는 제1단용 물 분사 노즐;
    상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 방출수의 외부로부터 최소 압력의 추출 증기를 접수하는 제1단용 증기 노즐; 및
    상기 제1단용 물 분사 노즐로부터 분사된 방출수를 상기 제1단용 증기 노즐에 의해 접수된 최소 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하는 제1단용 혼합 노즐을 구비하며,
    상기 최종단 증기 분사기는
    온도와 압력이 상승된 급수를 접수하여 제트 분사하는 최종단용 물 분사 노즐;
    상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수의 내부로부터 최대 압력을 갖는 추출 증기를 접수하는 최종단용 증기 노즐; 및
    상기 최종단용 물 분사 노즐로부터 제트 분사된 급수를 상기 최종단용 증기 노즐에 의해 접수된 최대 압력을 갖는 추출 증기와 혼합하여 온도와 압력이 상승된 급수를 제트 분사하는 최종단용 혼합 노즐을 구비을 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기는
    상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수를 접수하여 상기 급수를 물방울의 집합체인 물방울 유체로 변환하기 위한 탈기 분사 노즐;
    상기 물방울 유체와 상기 추출 증기를 통과시켜 상기 물방울 유체를 상기 추출 증기에 의해 탈기하여 탈기된 물방울 유체와 추출 증기의 압력을 상승시켜서 탈기된 물방울 유체와 추출 증기를 방출하는 살포기; 및
    상기 살포기로부터 방출된 물방울 유체와 상기 추출 증기로 된 물과 상기 증기의 혼합물에 원심력을 가하여 증기로부터 물을 공간적으로 분리하는 원심분리기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 케이싱은 분리가능한 입구측 뚜껑을 가지며, 그위에 공급 노즐과 노즐 구동 작동기가 탑재되며,
    상기 공급 노즐은 상기 방출수를 증기 분사기에 공급하며, 또한
    상기 노즐 구동 작동기는 상기 원통형 용기내에 내장된 제1단 증기 분사기의 제1단용 혼합 노즐에 대해 축방향으로 제1단 증기 분사기의 제1단용 물 분사 노즐을 이동시키는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  27. 제25항에 있어서, 상기 케이싱은 분리가능 출구측 뚜껑을 가지며, 그위에 상기 분사형 원심 탈기기의 살포기가 탑재되며, 상기 살포기의 출구측이 출구측 뚜껑으로부터 돌출하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  28. 제23항에 있어서, 상기 케이싱은 분리가능 출구측 뚜껑을 갖고 있어, 상기 출구측 뚜껑을 분리하는 동안 출원통형 용기내에 내장된 다단 증기 분사기를 상기 케이싱의 외부로 꺼낼 수 있는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  29. 제25항에 있어서, 상기 케이싱은 출력측의 일부를 형성하는 폐쇄된 용기 부분을 가지며, 상기 탈기 분사 노즐이 상기 용기 부분내에 위치되며,
    상기 살포기의 입구측 부분은 상기 탈기 분사 노즐의 정접부분으로부터 격리되도록 상기 용기 부분내에 위치되며,
    상기 분사형 원심 탈기기는 상기 원심분리기에 의해 공간적으로 격리된 증기를 상기 용기 부분으로 복귀시키기 위한 재순환 증기 라인을 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  30. 제23항에 있어서, 상기 복수의 증기 분사기로부터 탈기되어 방출된 급수를 저장하는 버퍼 탱크를 더 구비하며, 상기 버퍼 탱크에 저장된 물은 고압 복수 펌프를 통하여 상기 증기 발생기로 공급되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  31. 제25항에 있어서, 상기 복수의 증기 분사기로부터 탈기되어 방출된 급수를 저장하는 버퍼 탱크를 더 구비하며, 상기 원심분리기는 버퍼 탱크의 내벽면상에 형성되는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  32. 제23항에 있어서, 상기 증기 분사기 시스템이 작동하지 않을 때 상기 증기 발생기로 급수를 공급하는 급수 바이패스 수단을 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  33. 제23항에 있어서, 상기 발전 플랜트의 부하가 발전 플랜트가 시동된 후 소정 부하에 도달할 때 급수 시스템속으로 증기 분사기 시스템을 도입하는 도입 제어 수단을 더 포함하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 도입 제어 수단은 상기 유량 조정 발브를 통하여 상기 증기 분사기 시스템속으로 상기 고압 터빈의 추출 증기를 복수의 추출 증기로서 도입하여 상기 발전 플랜트가 소정 부하 이하의 부하에서 동작할 때 상기 급수 시스템속으로 상기 증기 분사기 시스템을 도입하는 수단을 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  35. 제23항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량과 상기 다단 증기 분사기에 공급되는 추출 증기의 증기 유량과 방출수의 방출 유량의 합계간의 차에 상응하는 오버후로우 유량을 최소화하기 위한 오버후로우 유량 제어수단을 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 오버후로우 유량 제어 수단은
    상기 급수 유량을 측정하는 수단;
    상기 증기 유량을 측정하는 수단;
    상기 방출수 유량을 측정하는 수단;
    상기 급수 유량을 측정하는 수단, 상기 증기 유량을 측정하는 수단 및 상기 방출수 유량을 측정하는 수단에 의해 구해낸 결과를 근거로 상기 오버후로우 유량을 산출하는 오버후로우 유량 산출 수단; 및
    상기 오버후로우 유량 산출 수단의 결과를 근거로 급수 유량과 증기 유량을 조정하는 조정 수단을 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  37. 제23항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하는 급수 유량 조정 수단을 더 구비하며, 상기 급수 유량 조정 수단은 상기 증기 분사기 시스템의 상류에 설치되는 상기 저압 복수 펌프의 회전속도를 제어하는 수단을 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  38. 제23항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하급수 유량 조정 수단을 더 구비하고, 상기 급수 유량 조정 수단은 상기 방출수의 유량을 조정하기 위해 상기 증기 분사기 시스템의 상류에 설치되는 유량 조정 발브를 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  39. 제23항에 있어서, 상기 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하는 급수 유량 조정 수단을 더 구비하며,
    상기 급수 유량 조정 수단은
    상기 제1단용 물 분사 노즐의 출구의 개방 사이즈를 조정하기 위해 상기 제1단 증기 분사기의 제1단용 물 분사 노즐내의 축방향으로 이동시켜서, 상기 방출수를 공급받는 중공 조정 파이프; 및
    상기 축방향으로 상기 중공 조정 파이프를 이동시키는 노즐 구동 작동기를 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  40. 제23항에 있어서, 상기 원통형 용기는 상기 오버후로우 유수를 방출하는 배출구와, 상기 배출구로부터 방출된 상기 오버후로우 유수를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기 또는 증기 터빈의 저압단으로 복귀시켜 상기 오버후로우 유수를 탈기하는 탈기 라인을 갖는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  41. 제23항에 있어서, 상기 분사형 원심 탈기기로부터 방출되는 급수의 일부를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기로 복귀시켜 상기 급수의 일부를 탈기하는 탈기 라인을 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  42. 제23항에 있어서, 상기 원통형 용기는 오버후로우 유수를 방출하는 배출구와, 상기 배출구로부터 배출된 오버후로우 유수를 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 복수기 또는 복수 저장 탱크로 복귀시키기 위한 복귀 라인을 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  43. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 증기 분사기로부터 탈기 및 방출되는 급수를 저장하는 버퍼 탱크;
    상기 다단 증기 분사기에 공급되는 급수의 유량을 조정하는 급수 유량 조정 수단; 및
    상기 버퍼 탱크내에 저장된 급수의 저장 용적을 측정하는 저장 용적 측정 수단을 더 구비하며,
    상기 급수 유량 조정 수단은 상기 저장 용적이 소정 용적이 되도록 상기 저장 용적 측정 수단의 측정결과를 근거로 방출수의 유량을 조정하기 위해 상기 증기 분사기 시스템의 상류에 설치된 상기 유량 조정 발브 또는 상기 증기 분사기 시스템의 상류에 설치된 저압 복수 펌프의 회전속도를 제어하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  44. 제23항에 있어서, 상기 터빈이 트립될 때 상기 증기 분사기 시스템에 증기의 주류를 공급하기 위해 상기 증기 분사기 시스템에 상기 복수의 추출 증기를 공급하는 상기 증기 공급 라인에 오리피스 또는 체크 발브를 통하여 접속되는 보조 증기 라인을 더 구비하는 것이 특징인 급수 가열 시스템.
  45. 증기 터빈, 복수기 및 증기 발생기를 갖는 발전 플랜트용 급수를 가열하는 급수 가열 시스템에 있어서,
    상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기와 상기 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 그들 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하기 위해 직렬로 배열된 복수의 증기 분사기 시스템을 구비하며,
    상기 증기 분사기 시스템 각각은
    원통형 케이싱;
    상기 케이싱내에 서로 평행하게 설치되는 복수의 증기 분사기; 및
    상기 복수의 증기 분사기 각각으로 상기 증기 터빈으로부터 추출된 상이한 압력을 갖는 복수의 추출 증기를 공급하기 위해 상기 케이싱내에 설치되는 추출 증기공급 라인을 구비하며,
    상기 증기 분사기 각각은 상기 추출 증기 공급 라인으로부터의 복수의 추출 증기와 상기 복수기로부터 방출된 방출수를 접수 혼합하여 그 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하며,
    상기 증기 분사기 각각은
    상기 복수의 추출 증기중 하나와 급수를 접수 혼합하여 그 혼합물의 온도와 압력을 상승시켜서, 온도와 압력이 상승된 혼합물을 탈기 및 방출하기 위해 직렬로 접속된 복수의 증기 분사기를 갖는 다단 증기 분사기;
    상기 다단 증기 분사기를 내장하는 원통형 용기; 및
    상기 다단 증기 분사기로부터 방출된 급수와 추출 증기를 접수하여 급수와 추출 증기에 원심력을 가하여 급수를 탈기시켜서 추출 증기로부터 탈기된 급수를 공간적으로 분리시켜 탈기된 급수를 방출하기 위해 상기 다단 증기 분사기의 하류에 설치되는 분사형 원심 탈기기를 구비하는 것을 특징으로 하는 급수 가열 시스템.
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