KR20150036468A

KR20150036468A - 축류 증기 발생기의 급수 분산 장치

Info

Publication number: KR20150036468A
Application number: KR20157003380A
Authority: KR
Inventors: 로버트 엠 웨퍼; 월터 피 워직
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-04-07
Also published as: BR112015000426A2; WO2014011387A1; EP2872826B1; US20140014048A1; EP2872826A4; EP2872826A1; US9175845B2; KR102026504B1; CN104395672A; ES2627024T3; CN104395672B; BR112015000426B1

Abstract

급수 유동을 저온 레그 튜브 다발 구역으로 지향시키는 이중 래퍼를 사용하는 축류 예열 증기 발생기와 사용하기 위한 피드링. 이 피드링은 이중 래퍼 위에 바로 위치설정되고, 피드링을 따라 원주 방향으로 이격된 복수의 스탠드파이프를 포함한다. 스탠드파이프는 피드링의 내부의 하부 부분으로부터 피드링의 내부를 통해 상향으로 각각 수직 연장된다. 스탠드파이프는 피드링의 상부 부분에 급수 흡입구를 구비하여, 증기 형성 및 버블 붕괴 수격의 가능성을 최소화한다. 스탠드파이프의 구성요소는 급수와 함께 튜브 다발로 이동하는 혼입된 금속 파편의 투과를 최소화하도록 배열된다. 급수 방출구는 급수를 이중 래퍼 다운코머 내로 균등하게 분배시키기 위해, 피드링의 하부에서의 또는 하부 아래의 스탠드파이프의 출구에 제공된다.

Description

축류 증기 발생기의 급수 분산 장치{AXIAL FLOW STEAM GENERATOR FEEDWATER DISPERSION APPARATUS}

본 발명은 일반적으로 U자형 튜브 증기 발생기에 관한 것이며, 특히, 급수를 래퍼(wrapper)와 증기 발생기 쉘 사이의 다운코머(downcomer) 내로 분산시키는 이러한 발생기에 관한 것이다.

가압수형 원자로의 증기 발생기는 전형적으로, 수직 배향된 쉘, 튜브 다발을 형성하기 위해 쉘 내에 배치된 복수의 U자형 튜브, U자형 만곡부에 대향하는 단부에서 튜브를 지지하기 위한 튜브 시트, 튜브 시트와 협력하는 분리판, 및 튜브 다발의 일단부에 1차 유체 유입 헤더를 형성하고 튜브 다발의 타단부에 1차 유체 유출 헤더를 형성하는 채널 헤드를 포함한다. 1차 유체 유입 노즐은 1차 유체 유입 헤더와 유체 연통하고, 1차 유체 유출 노즐은 1차 유체 유출 헤더와 유체 연통한다. 증기 발생기의 2차측은 외측 상의 쉘 및 내측 상의 래퍼로 구성된 환형 챔버를 형성하도록 튜브 다발과 쉘 사이에 배치된 래퍼, 및 튜브 다발의 U자형 만곡 단부 위에 배치된 급수 링을 포함한다.

원자로를 통한 순환에 의해 가열된 1차 유체는 1차 유체 유입 노즐을 통해 증기 발생기에 유입된다. 1차 유체 유입 노즐로부터, 1차 유체는 1차 유체 유입 헤더를 통해, U자형 튜브 다발을 통해 안내되어, 1차 유체 유출 헤더를 빠져나가고, 1차 유체 유출 노즐을 통해 원자로 냉각재 시스템의 나머지 부분으로 빠져나간다. 동시에, 급수는 증기 발생기의 2차측, 즉, 증기 발생기 내측의 급수 링에 연결되는 급수 노즐을 통해, 튜브 시트 위의 튜브 다발의 외측과 접속하는 증기 발생기의 측부 내로 유입된다. 일 실시예에 있어서, 증기 발생기로 유입 시에, 급수는 습분 분리기로부터 복귀되는 물과 혼합한다. 다운코머 유동으로 불리는 이 혼합물은, 환형 챔버의 하부에 위치된 튜브 시트가, 물의 방향을 U자형 튜브의 외측과 열전달 관계로 흐르고, 그리고 튜브 래퍼의 내측을 통해 위로 흐르는 방향으로 바꿀 때까지, 쉘에 인접한 환형 챔버 아래로 안내된다. 물이 튜브 다발과 열전달 관계로 순환되는 동안, 열은 튜브 내의 1차 유체로부터 튜브를 둘러싸는 물로 전달되어, 튜브를 둘러싸는 물의 일부가 증기로 변환되도록 한다. 증기/물 혼합물을 단일 상의 다운코머 유동과 구별하기 위해, 튜브를 둘러싸는 유체 유동은 튜브 다발 유동으로 지시된다. 그 다음에, 증기는 상승하여, 증기로부터 혼입된 물을 분리하는 다수의 습분 분리기를 통해 안내되며, 그 다음에, 증기(steam vapor)는 증기 발생기를 빠져나가고, 전형적으로 터빈을 통해 순환되어 당해 분야에 잘 알려진 방식으로 전기를 생성한다.

전형적으로, 이러한 증기 발생기의 U자형 열교환 튜브는 1차 유체 유입 헤더와 직접 유체 연통하는 고온 레그, 및 1차 유체 유출 헤더와 직접 유체 연통하는 저온 레그를 구비하는 것으로 설명된다. 증기 발생기의 다수의 이러한 유형은, 다운코머 유동을 튜브 다발의 저온 레그에 의해 다운코머 유동의 냉각 부분을 통과시킴으로써 예열하여, 대수평균 온도차(log mean temperature difference)를 증가시키고 이에 의해 열전달을 향상시킨다. 이것은 튜브 시트를 가로질러서 열교환 튜브의 고온 레그와 저온 레그 사이의 중앙 튜브 레인을 통해 연장되는 칸막이판을 채용함으로써 달성된다. 칸막이판은 튜브 시트로부터 U자형 벤드부(U-bend) 아래의 높이까지 튜브 사이에서 축방향 위로 연장된다. 증기 발생기의 이러한 예열 클래스(class)에 있어서, 다운코머 구역은 전형적으로 래퍼의 저온 레그측 주위로 180° 미만으로 연장되고, 고온 레그를 둘러싸는 래퍼 주위의 주변 영역으로부터 다운코머 구역을 분리하도록 구획된다. 거의 반원형의 급수 분배 링은, 쉘과 래퍼 사이의 구획된 영역 내의 저온 레그 다운코머 구역 위에 지지되어, 급수가 저온 레그를 둘러싸는 래퍼의 외측 아래로, 튜브 시트에서 래퍼의 하부측으로, 그리고 열교환 튜브의 저온 레그 위로 및 주위로 분배되게 한다.

축류 예열 증기 발생기의 피드링(feedring)은 급수 유동을 증기 발생기의 상부 쉘 주변의 대략 160° 이상으로 균등하게 분배시켜야 한다. 상술한 바와 같이, 이 피드링은 냉각된 급수를 튜브 다발의 저온 레그측 내로 도입하는 역할을 하여, 향상된 열전달의 예열 이득이 생기게 한다. 종래 기술 참조 문헌인 미국 특허 제 6,173,680 호는, 유동을 다운코머 내로 지향 및 분배시키는 대형 인버트 덕트(inverted duct)를 사용하여 이러한 목적을 달성하고, 볼트형 플랜지(bolted flange)를 통한 접근을 필요로 하는 금속 파편 스크린(loose part screen)을 피드링 내에 포함한다.

향상된 접근 특징을 갖는 훨씬 낮은 압력 강하 금속 파편 스크리닝 구성을 제공하는 개선된 급수 분배 링이 소망된다.

게다가, 보다 콤팩트한 구성을 사용하여, 저온 레그 다운코머에 걸쳐서 실질적으로 균일한 급수 분배를 달성하는 이러한 급수 피드링 설계가 소망된다.

상술한 목적은 가열된 1차 유체를 수용하기 위한 유입 챔버, 및 1차 유체를 가열원으로 복귀시키기 위한 유출 챔버를 포함하는 1차측을 구비하는 증기 발생기에 의해 달성된다. 튜브 시트는 유입 챔버의 적어도 하나의 벽 및 유출 챔버의 적어도 하나의 벽을 형성한다. 제 1 및 제 2 단부 및 중간 지역을 각각 구비하는 복수의 열교환 튜브는, 튜브 시트를 통해 연장되어 유입 챔버 내로 개구되는 제 1 단부, 및 튜브 시트를 통해 연장되어 유출 챔버 내로 개구되는 제 2 단부를 구비하고, 중간 지역은 증기 발생기의 2차측을 통과하고 이 2차측과 열교환 관계에 있다. 2차측은, 중심축을 구비하는 대체로 원통형의 외부 쉘, 및 튜브 시트의 적어도 일부분 위에, 쉘 내에서 이격되어 이 쉘과 동축적으로 위치된 상태로 지지된 대체로 원통형의 래퍼를 포함한다. 거의 반원형의 피드링은 급수를 다운코머 구역 내로 안내하기 위해 저온 레그 다운코머 구역 위에 위치된다. 복수의 스탠드파이프(standpipe)는 피드링을 따라 원주 방향으로 이격되어, 피드링의 내부의 저부 부분으로부터 피드링의 내부를 통해 상향으로 수직 연장된다. 스탠드파이프는, 급수를 다운코머 구역 내로 분배시키기 위해, 피드링의 내부의 상부 부분 내에 급수 흡입구 및 피드링의 하부에 또는 하부 아래에 급수 방출구를 구비한다.

일 실시예에 있어서, 증기 발생기는 스탠드파이프 내에 현수된 스프레이 노즐을 포함한다. 바람직하게, 스프레이 노즐은 천공된 측벽, 폐쇄된 하단부 및 피드링의 내부의 상부 부분에 근접한 흡입구를 갖는 대체로 튜브형의 부재이다. 바람직하게, 스프레이 노즐 측벽의 천공부는 측벽에 걸쳐 실질적으로 균일하게 배열되고, 스탠드파이프의 대향하는 내부 측벽으로부터 이격된다. 일 실시예에 있어서, 스프레이 노즐의 벽이 하단부를 향해 연장됨에 따라, 스프레이 노즐의 측벽의 일부분은 스프레이 노즐의 대향 벽을 향해 수렴된다. 바람직하게, 스프레이 노즐의 저부 부분은 스탠드파이프의 대향하는 내부 측벽으로부터 지지된다. 일 실시예에 있어서, 노즐은 스탠드파이프의 상부로부터 지지되고, 천공부는 사전 선택된 크기의 부스러기(debris)를 포획(trap)하도록 크기설정된다.

다른 실시예에 있어서, 피드링은, 이 피드링의 상부로부터 상향으로, 스프레이 노즐과 일직선으로 연장되고, 스프레이 노즐이 서비스될 수 있는 벽을 구비하는 포트 하우징을 포함한다. 바람직하게, 포트 하우징의 상부는 플러그로 실링되고, 일 실시예에 있어서, 플러그는 포트 하우징의 내부벽 상의 암나사산과 정합하는 수나사산을 구비한다. 바람직하게, 플러그는 스프레이 노즐 흡입구 위에 스프레이 노즐의 부분으로 형성되고, 바람직하게 증기를 피드링의 내부로부터 통기하기 위한 통기 구멍을 포함한다. 바람직하게, 통기 구멍은 스프레이 노즐을 검사하는데 사용될 수 있는 비디오 프로브(video probe)를 수용하기에 충분히 크다. 바람직하게, 스탠드파이프는 포트 하우징 내로 연장된다.

또 다른 실시예에 있어서, 스탠드파이프는 피드링의 상부면의 개구부로부터, 180° 방향을 바꾸어, 다시 상부면을 통해 피드링의 내부를 통과하고, 피드링의 하부를 통해 아래로 연장되는 역 J자형 튜브의 곡선부를 갖는 역 J자형 튜브이다. 바람직하게, 역 J자형 튜브의 곡선부는, 피드링의 상부면의 중심을 따라 그려진 원주 방향의 수평 라인에 대해 예각으로 곡선의 각 측부 사이에 그려진 수평 라인을 갖고서, 피드링의 상부면 주위에 중심설정된다.

본 발명의 추가적인 이해는 첨부된 도면과 함께 읽을 때, 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 얻을 수 있다.

도 1은 축류 증기 발생기의 수직 튜브 및 쉘의 부분 사시도,
도 2는 1차측 상의 유출 채널로부터 유입 채널을 분리하는 반구형 헤드 내의 분리판, 및 저온 레그 유동으로부터 고온 레그 유동을 분리하는 튜브 시트로부터 상향으로 연장되는 칸막이판을 도시하는 종래기술의 증기 발생기의 부분 단면도,
도 3은 증기 발생기의 급수 분배 피드링의 평면도,
도 4는 A-A선을 따라 취한 도 3에 도시된 피드링의 단면도,
도 5는 B-B선을 따라 취한 도 3의 피드링 상의 포트 하우징의 단면도,
도 6은 도 4에 도시된 포트 하우징의 평면도,
도 7은 도 4의 C-C선을 따라 취한 급수 스프레이 노즐의 단면도,
도 8은 도 3에 도시된 급수 피드링의 도면,
도 9는 스프레이 노즐/금속 파편 컬렉터 조립체의 사시도,
도 10은 스프레이 노즐이 피드링 포트 및 스탠드파이프에 조립될 때, 스프레이 노즐을 통한 단면도,
도 11은 스탠드파이프의 상부가 피드링 파이프의 상부 내경 위로 연장되도록, 스탠드파이프의 길이가 증가하는 것을 도시하는 스프레이 노즐의 단면도,
도 12는 J자형 튜브 분배 노즐을 채용하는 급수 피드링의 제 2 실시예의 평면도,
도 13은 도 12의 D-D선을 따라 취한 단면도,
도 14는 도 12에 도시된 급수 링의 측면도,
도 15는 스프레이 노즐이 스탠드파이프의 하부 내로 하강된 상태의, 도 4와 유사한 도 3에 도시된 피드링의 단면도.

이제, 도면을 참조하면, 도 1은, 2차 유체를 증발시키거나 비등시키도록, 열을 1차 유체로부터 전달시키는데 필요한 가열 표면을 제공하기 위해 튜브 다발(12)을 형성하는 복수의 U자형 튜브를 이용하는 증기(steam 또는 vapor) 발생기(10)를 도시한다. 증기 발생기(10)는 수직 배향된 튜브형 저부 쉘 부분(14), 대체로 원통형인 상부 쉘 부분(15), 및 상단부를 밀폐하는 상부 엔클로저 또는 접시형 헤드(16) 및 하단부를 밀폐하는 대체로 반구형 채널 헤드(18)를 구비하는 용기를 포함한다. 저부 쉘 부분(14)은 대체로 원통형 상부 쉘 부분(15)보다 작은 직경을 갖고, 절두 원추형 전이부(20)는 상부 및 하부 부분을 연결한다. 튜브 시트(22)는 채널 헤드(18)에 부착되고, U자형 튜브의 단부를 수용하도록, 내부에 배치된 복수의 구멍(24)을 구비한다. 분리판(26)은 채널 헤드(18) 내의 중앙에 배치되어, 채널 헤드를 튜브 다발(12)을 위한 헤더로서 역할을 하는 2개의 격실(28 및 30)로 분할한다. 격실(30)은 1차 유체 유입 격실이고, 이 격실과 유체 연통하는 1차 유체 유입 노즐(32)을 구비한다. 격실(28)은 1차 유체 유출 격실이고, 이 격실과 유체 연통하는 1차 유체 유출 노즐(34)을 구비한다. 따라서, 유체 격실(30)에 유입되는 1차 유체, 즉, 원자로 냉각재는 튜브 다발(12)을 통해 흘러서, 유출 노즐(34)을 통해 빠져나간다.

튜브 다발(12)은 래퍼(36)로 둘러싸이고, 래퍼(36)와 저부 쉘(14) 및 절두 원추형 전이부(20) 사이에 환형 통로(38)를 형성한다. 래퍼(36)의 상부는 복수의 상승 튜브(44)와 유체 연통하는 복수의 개구부(42)를 포함하는 저부 데크 플레이트(40)에 의해 덮인다. 선회 베인(46)은 상승 튜브 내에 배치되어, 상승 튜브를 통해 흐르는 증기가 1차 원심 분리기를 통해 흐를 때, 회전하여 증기에 포함된 수분의 일부를 원심력으로 제거하게 한다. 이러한 1차 분리기 내에서 증기로부터 분리된 물은 저부 데크 플레이트(40) 위의 워터 풀(water pool)에 복귀된다. 1차 원심 분리기를 통해 흐른 후에, 증기는 접시형 헤드(16) 내에 중심설정된 증기 유출 노즐(50)에 도달하기 전에 2차 분리기(48)를 통과한다.

이러한 발생기의 급수 유입 구조물은 피드링(feedring)(54)이라 불리는 대체로 수평의 부분 및 이 피드링 위로 돌출하는 방출 노즐(56)을 구비하는 급수 유입 노즐(52)을 포함한다. 급수 유입 노즐(52)을 통해 공급되는 급수는, 피드링(54)을 통과하여 방출 노즐(56)을 통해 빠져나가며, 증기로부터 분리되어 재순환중인 물과 혼합된다. 그 다음에, 혼합물은 저부 데크 플레이트(40)를 넘어 아래로 흘러서, 다운코머 구역으로 알려진 환형 통로(38) 내로 흐른다. 그 다음에, 물은 래퍼(36)의 저부 부분에서 튜브 다발에 유입되고, 증기를 발생시키도록 가열되는 튜브 다발 사이로 그리고 그 위로 흐른다.

도 2는 다운코머 유동의 냉각 부분이 튜브 다발(12)의 고온 레그측과 합류되기 전에 예열되는 예열 섹션을 구비하는 도 1의 증기 발생기의 변형예이다. 많은 점에서, 도 2의 예열 증기 발생기는, 칸막이판(58)이 튜브 다발(12)의 열교환 튜브의 고온 레그(62)와 저온 레그(64)의 저부 부분들 사이의 중앙 튜브 레인을 가로질러서, 증기 발생기의 2차측 상에 제공된다는 것을 제외하고, 도 1에 도시된 증기 발생기를 위해 설명된 것과 동일한 것으로 구성된다. 칸막이판(58)은 튜브 다발의 레그 사이에서 수직으로 연장되고, 래퍼(36) 내의 튜브 시트의 외경을 가로질러서 연장되는 튜브 시트(22)로의 하단부에 고정된다. 게다가, 다운코머 스커트(downcomer skirt)(60)는 튜브 다발(12)의 저온 레그 부분 주위에서 대략 160°의 아크에 걸쳐서 쉘(14) 및 전이부(20)의 조합체와 래퍼(36) 사이의 환형부 내에 삽입되고, 벽은 양측 원주 방향 단부에서 래퍼의 높이에 걸쳐 스커트(60)를 래퍼(36)에 연결시킨다. 거의 반원형의 피드링(54)은 스커트 환형부(38)의 상부에 위치되고, 튜브 다발(12)의 저온 레그(64) 주위로 회전하는 환형부에 급수를 직접 분배한다. 대부분의 다른 점에서, 도 2의 예열 발생기는 도 1에 도시된 증기 발생기를 위해 도시된 것과 동일한 것으로 고려될 수도 있다. 유사한 도면 부호가 대응하는 구성요소를 지칭하도록 일부 도면에서 사용된다.

축류 예열 증기 발생기의 피드링은 효율적이기 위해서는 증기 발생기의 상부 쉘 주변의 대략 160° 에 걸쳐서 급수 유동을 균등하게 분배해야 한다. 이는 냉각된 급수를 튜브 다발의 저온 레그 측부 내로 도입시키는 역할을 하여, 향상된 열전달의 예열 이득이 생기게 한다. 미국 특허 제 6,173,680 호에 개시된 하나의 종래 기술의 예열 증기 발생기는 급수 유동을 다운코머(38) 내로 지향 및 분배시키는 대형 인버트 덕트를 사용하고, 높은 압력 강하 금속 파편 스크린을 서비스하기 위해 볼트형 플랜지를 통한 접근을 필요로 하는 이러한 스크린을 피드링 내에 포함한다. 본 명세서에 설명된 실시예는 금속 파편 스크리닝(screening)을 위한 보다 큰 총면적을 제공하면서, 보다 콤팩트한 구성을 사용하여 유체를 저온 레그 다운코머 내로 지향시킴으로써, 피드링을 통한 감소된 압력 강하로 동일한 목적을 달성하는 보다 효율적인 피드링 설계를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 피드링 설계는, 대략 160°의 아크 주위에 급수를 균등하게 분배시키기 위한 특징을 효율적으로 제공하고, 층리(stratification) 및 수격(water hammer)의 가능성을 최소화하고 급수 노즐을 통해 증기 발생기에 유입할 수 있는 금속 파편이 튜브 다발 구역(12)에 도달하는 것을 방지하는 축류 예열 U자형 튜브 증기 발생기를 갖는 적용을 위해 제공된다. 도 3 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 스탠드파이프(68)는 제거 가능한 스프레이 노즐(70)을 갖는 피드링(54)의 내부에 제공되어, 급수의 유동을 저온 레그 다운코머 환형부(38) 내로 지향시킨다. 도 3은, 유입구 "T"(72)의 양 측부로부터 아크 내로 연장되는 급수 분배 파이프(66)를 구비하는 피드링(54)의 평면도이다. 18개의 제거 가능한 스프레이 노즐 조립체(70)는 상부를 통해 연장되는 것으로 도시되고, 곡선의 급수 분배 파이프(66) 주위에 균등하게 분배된다. 도 10은 도 3에 지시된 각각의 스프레이 노즐 조립체 위치에서 다수의 스탠드파이프(68) 중 하나의 단면도를 도시하지만, 스프레이 노즐의 수는 다양할 수도 있음이 인식되어야 한다. 급수 링 "T"(72)의 각 측부 상에 대략 10개 내지 20개의 스프레이 노즐 조립체(70)가 존재할 것임이 예상된다. 스탠드파이프(68)는 파이프(66)의 저부 상의 피드링의 반원형 원환체(torus) 내에 원주 전체를 용접시키고, 스탠드 파이프의 상단부는 급수 노즐(52)을 거쳐서 급수 링으로부터 유입되는 유동을 수용하도록 개방된다. 도 8은 도 3에 도시된 피드링의 측면 사시도를 제공한다.

도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 피드링 분배 파이프(66)의 단면의 일 실시예를 도시한다. 유사한 단면은 유사한 실시예의 상이한 관점을 제공하는 도 11 및 도 15에서 찾을 수 있다. 이러한 도면으로부터, 스프레이 노즐(70)은 급수 흡입구(76) 바로 아래에 플랜지(74)를 구비한다. 단부 플러그(78)는 급수 흡입구(76)의 상부 상에 부착되고, 유동 노즐 포트(80) 내의 개구부를 실링하도록 설계된다. 유동 노즐 포트(80)는 서비스를 위해 유동 노즐(70)에 접근하도록 크기설정되는 급수 분배 파이프(66)의 상부 내의 개구부의 수직 연장부이다. 단부 플러그(78)는 도 4 및 도 5로부터 관찰될 수 있는 몇 개의 원주 방향으로 이격된 수직 연장 버팀대(strut)(82)로 유동 노즐 흡입구에 부착된다. 도 5는 도 4의 B-B선을 따라 취한 단면도이고, 플랜지(74), 급수 흡입구(76) 및 단부 플러그(78)의 보다 나은 관점을 제공한다.

스프레이 노즐이 도 4, 도 9, 도 10, 도 11 및 도 15에 완전히 도시되고, 도 4의 C-C선을 따라 취한 스프레이 노즐의 저부 부분의 단면도가 도 7에 도시된다. 스프레이 노즐(70)은 유동 노즐(70)의 천공된 측벽(88)을 스탠드파이프(68)의 대향 측벽으로부터 이격시키는 수렴 대향 벽(86)을 갖는 대체로 튜브형 구성을 갖는다. 유동 노즐(70)의 하단부(84)는, 도 4 및 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 스탠드파이프(68)의 벽과 유동 노즐의 낮은 천공 섹션 사이에서 연장되는 반경 방향으로 연장되는 로드(90)에 의한 진동에 대항하여 측방향으로 지지될 수도 있다. 유동 노즐의 하단부(84)는 도 4에 도시된 바와 같이 스탠드파이프의 하단부(92) 내에 리세스될 수도 있고, 또는 하단부(84)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 스탠드파이프의 하단부의 외부로 연장될 수도 있다. 도 9는 스프레이 노즐/금속 파편 컬렉터 조립체를 도시한다. 이러한 단일 피스 유닛은, 피드링(54)의 상부 상의 스프레이 노즐 포트(80)의 내부 상의 상보적인 나사산 내로의 조립을 위해, 단부 플러그(78)와 급수 흡입구(76) 사이의 나사산 단부(94)를 구비한다. 육각 헤드(96)는 포트(80) 상의 개구부 내로의 스프레이 노즐의 설치 및 토킹(torquing)을 위해 제공된다. 천공된 필터링 섹션(88)은 스프레이 노즐 실린더로부터 형성된 3개 이상의 버팀대 요소(82)에 의해 나사산 캡 단부에 부착된다. 3개 이상의 지지 요소(82) 사이에는, 급수가 구멍을 통해 빠져나가기 전에 스프레이 노즐 조립체의 중앙으로 통과하여 흐르는, 즉, 천공, 그리고 그 다음에 바람직한 실시예에 있어서는, 스탠드파이프(68) 내로 흐르는 개방 구역(76)이 존재한다.

도 10은 스프레이 노즐(70)이 피드링 포트(80) 및 스탠드파이프(68) 내로 조립될 때의 이 노즐(70)의 단면을 도시한다. 스프레이 노즐(70)은 (도 7에 대해 상술된 바와 같이) 진동을 감소시키기 위해, 측면 및/또는 수직 버팀대 요소(90)에 의해 지지된다. 유동은 스프레이 노즐 내의 구멍을 통과하고, 이러한 구멍은 실질적으로 균일하게 분포되지만, 그 크기는 다를 수도 있다. 그 다음에, 유동은 대체로 스프레이 노즐과 스탠드파이프의 내경 사이의 환형 구역을 통해 하향으로 이동한다. 일단 설치되면, 스프레이 노즐은 용접 또는 다른 고정 기술에 의해 회전으로부터 고정된다. 벽(88)의 천공부는 튜브 다발(12) 내의 튜브를 따라 포획될 수 있는 스프레이 노즐 내의 부스러기를 포획하도록 충분히 작아야 한다.

스프레이 노즐은 도 9, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 원통형보다 도 4에 도시된 바와 같은 원추형일 수도 있고, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 이러한 구성의 조합을 가정할 수도 있음을 인식해야 한다. 게다가, 스프레이 파이프(88)는 필요에 따라, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 길어지거나 도 4에 도시된 바와 같이 짧아질 수도 있어서, 본 적용의 열적 그리고 유압적 고려 사항을 만족시킨다. 또한, 스프레이 노즐 상의 지지 요소(90)가 제거되어, 스프레이 노즐이 직접 스탠드파이프에 부착될 수도 있다. 그 다음에, 분리 플러그/캡(78)은 포트(80)로의 개방을 위해 제공될 수 있다. 또한, 스탠드파이프에는, 압력 강하를 감소시키도록 물방울 형상의 후단 에지가 마련되거나, 유동 저항을 감소시키도록 2개의 인접한 스탠드파이프에 접선으로 회전하는 플레이트가 마련될 수도 있다. 작은 개구부(98)가 스프레이 노즐의 단부 플러그의 상부에 제공되어, 비디오 프로브(video probe)의 삽입을 통해 스프레이 노즐의 통기 및/또는 검사를 돕는다.

도 11은 스탠드파이프의 상부가 피드링 파이프(66)의 상부 내경 위에 연장되도록, 증가된 스탠드파이프(68) 길이를 도시하는 스프레이 노즐(70)의 다른 단면도이다. 이러한 구성은, 수위가 (급수 노즐을 통한 누출이 없음이 제공된) 피드링(54)의 높이 아래의 발생기의 2차측 상으로 낮아지는 경우에도 피드링 파이프(66)가 여전히 물로 완전히 충전된다는 것을 보장한다.

도 3 및 도 4로부터 인식될 수도 있는 바와 같이, 상술된 바와 같이 용접을 사용하는 대신에, 포트 파이프(80)의 상부의 슬롯 내로, 그리고 단부 캡(78)이 회전되는 것을 방지하도록 단부 캡(78) 내에 끼워맞춤되는 중력 유지 로킹 탭(100)이 제공될 수도 있다. 4개의 중심 핀(102)이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 포트 파이프(80)를 통해 제공되어, 스탠드파이프(68)를 더욱 지지할 수도 있다. 이러한 핀은 조립 후에 용접된다. 나사산 단부 열적 슬리브(104)는 스탠드파이프(68)의 하부(92) 내에 설치된다. 열적 슬리브(104) 상의 슬롯(106)은 슬리브를 스탠드파이프 내의 암나사산으로 바꾸는데 사용된다. 열적 슬리브는 스탠드파이프 및 피드링의 접합점에서의 열 구배를 감소시키는데 사용될 수도 있다.

도 12 내지 도 14는 스탠드파이프로서 J자형 튜브를 채용하는 이러한 개념의 다른 실시예를 도시한다. 도 12는 도 3에 대해 상술된 것과 유사한 본 실시예의 평면도이다. 도 14는 도 8에 상술된 것과 유사한 측면도이다. 상술된 바와 같이, 유사한 도면 부호가 대응하는 구성요소를 지칭하도록 일부 도면에서 사용된다. J자형 튜브(108)는 상술된 실시예의 스탠드파이프(68)/노즐(70) 구성을 대신한다. J자형 튜브(108)의 곡선 섹션(112)의 개방 단부(110)는 피드링 분배 파이프(66)의 내부를 통해 흐르는 급수가 J자형 튜브에 유입되는 흡입구를 형성한다. 곡선 섹션(112) 상의 급격한 곡선부 및 중력은 급수에 혼입된 금속 파편이 J자 노즐 개구부(110)로 유입되는 것을 방해한다. J자형 튜브의 직선 섹션(116)은 급수 분배 파이프(66)의 내부를 통해 급수 분배 파이프(66)의 상부 바로 위로부터 뻗어서, 분배 파이프(66)의 하단부에서 방출 단부(114)에서, 또는 분배 파이프(66) 바로 아래에서 차단된다. 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, J자형 튜브의 곡선 섹션(112)은 분배 튜브(66)의 상부의 중심을 지나는 원주 라인(118)으로 예각으로 배향된다.

도 15는 피드링 시스템을 통해 감소된 압력 강하를 제공하는 피드링의 다른 실시예를 도시한다. 도면은 스탠드파이프(68)의 하부 내로 낮아진 스프레이 노즐(70)을 도시한다. 스프레이 노즐의 상단부는 스탠드파이프 보어 내의 작은 렛지(ledge)(120)에 의해 추가 삽입을 중지시킨다. 스탠드파이프의 하부에서 암나사산에 끼워맞춤되는 스프레이 노즐의 외경 상의 수나사산(122)이 존재한다. 스프레이 노즐의 상부 에지의 U자형 컷아웃(cutout)(124)은 스탠드파이프의 내외부의 스프레이 노즐을 회전시키는 것을 돕는다.

본 발명의 구체적인 실시예가 상세히 기술되었지만, 본 개시내용의 전체 교시에 비추어 이러한 상세사항에 대한 다양한 변경 및 대안이 이루어질 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 따라서, 개시된 특정 실시예는, 단지 예시적인 것이며, 첨부된 특허청구범위의 최대 범위 및 그것의 임의의 그리고 모든 등가물로 주어지는 본 발명의 범위에 대한 제한이 아닌 것으로 의도된다.

Claims

증기 발생기(10)에 있어서,
1차측을 포함하고,
상기 1차측은,
가열된 1차 유체를 수용하기 위한 유입 챔버(30),
상기 1차 유체를 가열원으로 복귀시키기 위한 유출 챔버(28),
상기 유입 챔버(30)의 적어도 하나의 벽 및 유출 챔버(28)의 적어도 하나의 벽을 형성하는 튜브 시트(22), 및
제 1 및 제 2 단부 및 중간 지역을 각각 구비하는 복수의 열교환 튜브(12)로서, 상기 제 1 단부는 상기 튜브 시트(22)를 통해 연장되어 상기 유입 챔버(30) 내로 개구되고, 상기 제 2 단부는 상기 튜브 시트를 통해 연장되어 유출 챔버(28) 내로 개구되며, 상기 중간 지역은 2차측을 통과하고 상기 2차측과 열교환 관계에 있는, 상기 복수의 열교환 튜브(12)를 포함하고,
상기 2차측은,
중심축을 갖는 대체로 원통형의 외부 쉘(14),
상기 쉘(14) 내에서 이격되어 상기 쉘과 동축적으로 위치된 상태로, 상기 튜브 시트(22)의 적어도 일부분 위에 지지된 대체로 원통형의 래퍼(36)로서, 상기 래퍼의 적어도 일부분과 상기 쉘 사이에 다운코머 구역(38)을 형성하는, 상기 래퍼(36),
급수를 상기 다운코머 구역 내로 도입하기 위해 상기 다운코머 구역(38) 위에 위치설정된 피드링(54), 및
상기 피드링(54)을 따라 원주 방향으로 이격된 복수의 스탠드파이프(68)로서, 상기 피드링의 내부의 상부 부분으로부터 상기 피드링의 내부를 통해 하향으로 수직 연장되고, 상기 급수를 상기 다운코머 구역(38) 내로 분배시키기 위해, 상기 피드링의 상부 부분 내에 급수 흡입구(76) 및 상기 피드링의 하부에 또는 하부 아래에 급수 방출구를 구비하는, 상기 복수의 스탠드파이프(68)를 포함하는
증기 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 스탠드 파이프(68) 내에 현수된 스프레이 노즐(70)을 포함하는
증기 발생기.
제 2 항에 있어서,
상기 스프레이 노즐(70)은 천공된 측벽(88), 폐쇄된 하단부(84) 및 상기 피드링(54)의 내부의 상부 부분 근처의 흡입구(76)를 갖는 대체로 튜브형 부재인
증기 발생기.
제 3 항에 있어서,
상기 노즐(70)은 상기 스탠드파이프(68)의 상부로부터 지지되는
증기 발생기.
제 3 항에 있어서,
상기 천공부(88)는 사전 선택된 크기의 부스러기를 포획하도록 크기설정되는
증기 발생기.
제 3 항에 있어서,
상기 피드링(54)은 상기 피드링의 상부면으로부터 상향으로, 상기 스프레이 노즐(70)과 일직선으로 연장되고, 상기 스프레이 노즐이 서비스될 수 있는 벽을 구비하는 포트 하우징(80)을 포함하는
증기 발생기.
제 6 항에 있어서,
상기 포트 하우징(80)의 상부는 플러그(78)로 실링되는
증기 발생기.
제 7 항에 있어서,
상기 플러그(78)는 상기 포트 하우징(80)의 내부 벽 상의 암나사산과 정합하는 수나사산(94)을 구비하는
증기 발생기.
제 7 항에 있어서,
상기 플러그(78)는 상기 피드링(54)의 내부로부터 증기를 통기하기 위한 통기 구멍(98)을 포함하는
증기 발생기.
제 9 항에 있어서,
상기 통기 구멍(98)은 상기 스프레이 노즐(70)을 검사하는데 사용될 수 있는 비디오 프로브를 수용하기에 충분히 큰
증기 발생기.
제 6 항에 있어서,
상기 스탠드파이프(68)는 상기 포트 하우징(80) 내로 연장되는
증기 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 스탠드파이프(68)는 역 "J자형 튜브"(108)이고, 상기 역 "J자형 튜브"의 곡선부(112)는, 상기 피드링(54)의 상부면 내의 개구부로부터, 180° 방향을 바꾸어 다시 상기 상부면을 통해 상기 피드링의 내부를 통과하고, 상기 피드링의 하부를 통해 아래로 연장되는
증기 발생기.
제 12 항에 있어서,
상기 역 "J자형 튜브"(108)의 곡선부(112)는 상기 피드링(54)의 상부면의 중심을 따르는 원주 방향의 라인에 대해 예각으로 상기 곡선부의 각 측부 사이에 그려진 라인을 갖고서 상기 피드링의 상부면 주위에 중심설정되는
증기 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 스탠드파이프(68)의 적어도 일부는 개방 및 폐쇄 위치를 갖는 로킹 기구(100)를 포함하는 상기 피드링(54) 내에 제거 가능하게 지지되고, 상기 로킹 기구(100)는 상기 폐쇄 위치에서 상기 스탠드파이프를 상기 피드링 내의 제 위치에 로킹하는
증기 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 스탠드파이프 및 피드링의 접합점에서의 열 구배를 감소시키기 위해, 상기 피드링(54)의 하부에 근접한 상기 스탠드파이프(68)의 적어도 일부의 하부 부분 내에 근접하게 수용된 열적 슬리브(104)를 포함하는
증기 발생기.