KR19990071826A - 재냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

증기 터빈 동력 장치의 응축기(2)로부터 배출되는 냉각수(K)용 재냉각 시스템은 본 발명에 따라 다수의 냉각 모듈(4)을 포함하며, 냉각 모듈 각각은 그것에 할당된 급수 샤프트(20)를 통해 물을 공급받을 수 있다. 본 경우에 상기 급수 샤프트(20)는 하나의 공통 주냉각수 파이프(8)를 통해 연결 파이프 타입으로 서로 연결되고 응축기(2)와 연결된다. 상기 방식의 재냉각 시스템은 매우 간단하게 장치 및 작동될 수 있다.

Description

재냉각 시스템

증기 터빈 동력 장치는 통상적으로 전기 에너지를 발생시키기 위해서 또는 작업 기계를 구동시키기 위해서도 사용된다. 증기 터빈 동력 장치의 증발기 순환계내에 유입된 작동 매체, 통상적으로 물-증기-혼합물은 증발기내에서 증발된다. 이 때 발생되는 증기는 증기 터빈 동력 장치의 증기 터빈내에서 가동률적으로 팽창된 다음 상기 장치의 응축기에 공급된다. 응축기내에서 응축된 작동 매체는 그 다음에 급수 펌프를 통해 재차 증발기에 공급된다.

응축기내에 있는 이루어지는 작동 매체의 응축은 통상적으로 상기 응축기에 공급되는 냉각수와의 열교환에 의해 이루어지며, 이 때 냉각수는 가열된다. 가열된 냉각수는 통상적으로 그것의 측에서 볼 때 재냉각 시스템내에서 주변 공기와의 열교환에 의해 냉각된다. 냉각된 상기 냉각수는 그 다음에 응축기를 냉각시키기 위해서 재차 사용된다.

재냉각 시스템은 통상적으로 다수의 냉각탑을 포함한다. 각 냉각탑에는 수집 채널과 연결된 하나의 수집 용기가 할당되며, 상기 수집 용기 내부에 냉각된 냉각수가 수집된다. 재냉각된 냉각수는 수집 용기로부터 응축기 펌프를 거쳐 응축기내로 피드백된다. 상기 방식의 재냉각 시스템은 일반적으로 발전소 지형의 조건에 매칭되기 때문에 비싼 구조적 비용 및 구성비용이 필요하다. 뿐만 아니라, 상기 방식의 재냉각 시스템에서는 각 수집 용기의 수위 수준을 개별적으로 조절하기 위한 비용이 많이 소요된다.

본 발명은 증기 터빈 동력 장치의 응축기로부터 배출되는 냉각수용 재냉각 시스템에 관한 것이다.

도 1은 다수의 냉각 모듈을 갖춘, 증기 터빈 동력 장치의 응축기로부터 배출되는 냉각수용 재냉각 시스템의 개략도이고,

도 2는 도 1에 따른 재냉각 시스템용 급수 장치를 개략적으로 도시한 개략도이다.

본 발명의 목적은, 매우 간단히 설치 및 작동될 수 있는, 증기 터빈 동력 장치의 응축기로부터 배출되는 냉각수용 재냉각 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 다수의 냉각 모듈을 포함하며, 상기 냉각 모듈 각각은 그것에 할당된 하나의 급수 샤프트(20)를 통해 물을 공급받을 수 있고, 급수 샤프트(20)는 하나의 공통 주냉각수 파이프(8)를 통해 연결 파이프 타입으로 서로 연결되고 응축기(2)와 연결되도록 구성된, 서문에 언급된 방식의 재냉각 시스템에 의해 달성된다.

본 발명은, 부품들의 규격을 통일함으로써 재냉각 시스템의 설치 비용을 줄이려는 생각으로부터 출발한다. 규격이 통일된 재냉각 시스템용 부품 또는 모듈을 사용하는 경우에 상기 시스템은 유닛 구성 시스템(unit construction system) 방식으로 각 발전소 설비에 매칭될 수 있다.

재냉각 시스템은 또한, 개별 냉각 모듈에 할당된 물 수집 용기의 레벨을 개별적으로 조절하기 위해서 모든 물 수집 용기에 공통적인 한가지 레벨 조절 방식을 사용함으로써 매우 간단하게 작동될 수 있다. 모든 물 수집 용기에 공통적인 레벨 조절은, 하나의 냉각 모듈로 유입되는 냉각수 레벨의 변동이 다른 냉각 모듈로 유입되는 냉각수 레벨을 거의 변동시키지 않는 방식으로 모든 냉각 모듈을 위한 중앙 급수 장치가 설계됨으로써 이루어질 수 있다. 상기 방식의 설계는, 급수 샤프트들이 연결 파이프의 원리에 따라 서로 연결됨으로써 달성될 수 있다. "연결 파이프"라는 개념은 예를 들면 "Duden: Das grosse Woerterbuch der Deutschen Sprache", Band 5 (1980), Bibliografisches Institut Mannheim에 규정되어 있다.

상기 연결 파이프의 원리에 따르면, 서로 연결되고 상부가 개방된 파이프내에 있는 액체의 레벨은 모든 파이프에서 동일하다. 따라서 모든 냉각 모듈의 급수 샤프트는 동일한 수위를 갖게 되고, 결과적으로 모든 냉각 모듈로 유입되는 냉각수를 중앙에서 조절할 수 있다. 매우 간단하고 신뢰할만한 수위 조절은 말하자면 응축기 내부의 작동 조건들을 참고하여 그리고 냉각수 펌프의 이송 용량에 의해서, 서로 연결된 급수 샤프트들이 하나의 공통 주냉각수 파이프를 통해 응축기와 연결됨으로써 달성될 수 있다.

하나의 냉각 모듈로 유입되는 냉각수의 유입을 다른 냉각 모듈로 유입되는 냉각수의 유입으로부터 간단히 분리하기 위해서는, 출구측이 워터 피드백 장치와 연결된 워터 오버 플로우(water overflow) 장치가 급수 장치에 연결되는 것이 바람직하다. 그렇게 되면, 급수 장치내의 압력 상태가 변동되더라도 모든 급수 샤프트내에서의 일정 수위가 매우 쉽게 유지된다. 각 냉각 모듈에 대한 작동 조건들은 응축기내에 있는 냉각수의 조건들 및 응축기 펌프의 작동 상태에 거의 의존하지 않는다.

다른 바람직한 실시예에서 모든 급수 샤프트는 그것에 할당된 공급 밸브에 의해 차단될 수 있다. 그럼으로써 각 냉각 모듈로 유입되는 물의 유입이 매우 간단한 수단에 의해 조절될 수 있다. 냉각 모듈의 관리 및 수선 작업시에도 물의 유입이 간단히 중단될 수 있는데, 이 경우에는 워터 오버 플로우 장치가 초과량의 냉각수 흐름을 위한 바이패스로서 이용된다. 그럼으로써, 하나의 냉각 모듈이 차단되는 경우에도 다른 냉각 모듈내로의 물의 유입은 변동되지 않게 된다. 따라서, 하나 이상의 냉각 모듈이 차단되는 경우에도 상기 냉각 모듈의 수집 용기내의 레벨을 비용을 들여서 조절할 필요가 없다.

본 발명에 의해 달성된 장점은 특히, 한편으로는 재냉각 시스템이 모듈 방식으로 구성됨으로써 상기 시스템이 미리 제공된 발전소 구상에 유닛 구성 시스템 방식으로 매우 플렉시블하게 매칭된다는 점이며, 이 경우에는 규격이 통일된 부품들이 사용될 수 있다. 다른 한편으로는, 연결 파이프 방식으로 하나의 공통 주냉각수 파이프를 통해 증기 터빈 동력 장치의 응축기와 연결되도록 급수 샤프트를 설계함으로써 작동 동안에도 재냉각 시스템은 매우 플렉시블하다는 점이다.

작동 조건이 변하는 경우, 예를 들면 재냉각 시스템에 변동적인 요구들을 제기하는 여름 작동으로부터 겨울 작동으로 변환되는 경우에는, 냉각될 냉각수의 전체 흐름은 냉각 모듈내에서 냉각되는 제 1부분 흐름 및 워터 오버 플로우 장치를 통해 냉각 없이 바이패스 형태로 직접 워터 피드백 장치내로 피드백 되는 제 2부분 흐름으로 나누어질 수 있다. 이 경우 개별 냉각 모듈 및 전체 재냉각 시스템의 작동은 조절되지 않은 냉각수 펌프를 사용하지 않고서도 상기 시스템에 미리 제공된 허용 오차내에서 비싼 레벨 조절 없이 유지될 수 있다.

본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 하기에 자세히 설명된다.

도면에서 동일 부분은 동일한 도면 부호로 표기하였다.

자세하게 도시되지 않은 증기 터빈 동력 장치의 응축기(2)로부터 배출되는 냉각수용 재냉각 시스템(1)은 도 1에 따라 다수의 냉각 모듈(4)을 포함한다. 각각의 냉각 모듈(4)에는 냉각 팬(6)이 하나씩 할당된다. 냉각 모듈(4)은 냉각수 입력측으로는 주냉각수 파이프(8)를 통해 그리고 냉각수 출력측으로는 냉각탑 피드백 채널(10) 및 냉각수 펌프 유닛(12)을 통해 응축기(2)에 연결된다. 응축기(2)는 1차측으로 단지 암시만된 증기 터빈 동력 장치의 물-증기-순환계(14)내에 연결된다.

냉각 모듈(4)은 그것의 측정 치수 및 레인 표면을 고려하여 규격 통일된다. 증기 터빈 동력 장치는 냉각 모듈(4)을 적절히 선택하고 조합함으로써 특별한 요구들에 매우 쉽게 매칭될 수 있다. 따라서 도 1은 냉각 모듈(4)이 일렬로 배치된 배열 상태를 보여준다. 상기 배열 대신에 다른 배열도 가능한데, 예를 들면 쌍으로 또는 블록 형태로도 가능하다.

각 냉각 모듈(4)에는 도 2에 따른 급수 샤프트(20)가 하나씩 할당된다. 급수 샤프트(20)들은 상기 샤프트들에 공통인 주냉각수 파이프(8)에 연결된다. 이 경우 급수 샤프트(20)는 급수 채널(22)을 통해서 서로 연결될 뿐만 아니라 상기 주냉각수 파이프(8)를 통해서 증기 터빈 동력 장치의 응축기(2)와 연결 파이프 타입으로 연결된다. 공급 밸브(24)에 의해 차단될 수 있는 물 분배 파이프(26)는 각각의 급수 샤프트(20)로부터 분기된다. 증기 터빈 동력 장치의 응축기(2)로부터 배출되는 냉각수(K)는 주냉각수 파이프(8) 및 공급 채널(22) 그리고 물 분배 파이프(26)를 통해서 각각의 급수 샤프트(20)에 할당된 냉각 모듈(4)에 공급될 수 있다.

각각의 냉각 모듈(4)은 냉각수 배출측으로 상기 모듈에 할당된 (도시되지 않은) 수집 용기 및 용기 이송 샤프트(28)를 통해서 모든 냉각 모듈(4)에 공통인 하나의 냉각탑 피드백 채널(10)에 연결된다. 상기 냉각탑 피드백 채널(10)은 그것의 측으로 볼 때 냉각수 펌프 유닛(12)을 통해 응축기(2)에 연결된다.

주냉각수 파이프(8)에는 배출구측으로 냉각탑 피드백 채널(10)과 결합된 워터 오버 플로우 장치(32)가 연결된다. 상기 워터 오버 플로우 장치(32) 내부에 배치된 위어 벽(34)(weir wall)에 의해 워터 오버 플로우 장치(32) 내부의 수위(36)가 일정하게 유지되고, 그럼으로써 상기 워터 오버 플로우 장치(32)와 연결 파이프 타입으로 연결된 각 급수 샤프트(20)내에서도 수위(36)가 일정하게 동일한 레벨로 유지된다. 주냉각수 파이프(8)를 통해 물이 과공급되는 경우에는, 상기 냉각 모듈(4)에 공급될 수 없는 냉각수의 부분량(K')이 워터 오버 플로우 장치(32)의 위어 벽(34)을 넘어서 냉각탑 피드백 채널(10) 내부에서 흐르는 냉각된 냉각수(K'')에 직접 혼합된다. 그렇기 때문에, 워터 오버 플로우 장치(32)가 바이패스 방식으로 급수 샤프트(20) 및 물 분배 파이프(26)를 통해 물이 냉각 모듈(4)로 과공급되는 것을 막아 준다.

냉각 모듈(4)에 대한 관리 및 수선 작업의 예로서, 상기 냉각 모듈은 그것에 할당된 공급 밸브(24)에 의해 차단될 수 있음으로써, 냉각될 냉각수(K)의 유입이 중단된다. 상기 경우에는, 워터 오버 플로우 장치(32)를 통해 냉각된 냉각수(K'')에 혼합된 냉각되지 않은 냉각수의 부분 냉각수량(K')이 상응하게 증가된다. 그러나, 차단되지 않은 냉각 모듈(4)로 유입되는 냉각될 냉각수(K)의 유입이 변동되지 않은 수위(36')로 인해 상기 모듈에 할당된 급수 샤프트(20)내에서 일정하게 유지됨으로써, 하나의 냉각 모듈(4)이 차단되는 경우에도 비용이 소요되는 레벨 조절 작업 또는 다른 냉각 모듈(4)내로의 유입을 조절할 필요가 없게 된다.

재냉각 시스템(1)은 또한 상이한 요구들에 매우 쉽게 매칭될 수 있다. 재냉각되지 않은 냉각수의 부분량(K')에 대한 재냉각된 냉각수(K)의 비율을 공급 밸브(24)를 이용하여 매우 간단히 변동시킬 수 있음으로써, 증기 터빈 동력 장치의 상이한 작동 조건들에 매칭될 수 있다. 특별히 여름 작동에서 겨울 작동으로 변환될 때에도 증기 터빈 동력 장치의 재냉각 시스템(1)은 매우 플렉시블하기 때문에 손쉽게 사용할 수 있다.

재냉각 시스템(1)의 구성 실시예에서 냉각 모듈(4)에 대해서는 상이한 구성 방식들이 가능하다. 특히 냉각 모듈은 목재 구성 방식, 강프레임 구성 방식 또는 강 콘크리트 구성 방식으로도 실시 가능하다.

Claims (3)

1. 다수의 냉각 모듈(4)을 포함하며, 상기 냉각 모듈 각각은 그것에 할당된 급수 샤프트(20)를 통해 물을 공급받을 수 있고, 상기 급수 샤프트(20)는 하나의 공통 주냉각수 파이프(8)를 통해 연결 파이프 타입으로 서로 연결되고 응축기(2)와 연결되도록 구성된, 증기 터빈 동력 장치의 응축기(2)로부터 배출되는 냉각수(K)용 재냉각 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 주냉각수 파이프(8)에 연결되고 출구측이 냉각탑 피드백 채널(10)을 통해 응축기(2)와 결합된 워터 오버 플로우 장치(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 재냉각 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 각각의 급수 샤프트(20)들은 그것에 할당된 공급 밸브(24)에 의해 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 재냉각 시스템.