KR20210066615A - Seperator and steam recirculation system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 주 증기관에 공급하는 증기의 건도를 높이기 위한 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a brackish water separator and a vapor recirculation system including the same, and more particularly, to a brackish water separator for increasing the dryness of steam supplied to a main steam pipe, and a vapor recirculation system including the same.
주 증기관은 보일러에서 발생하는 증기를 인출하여 증기관 헤더까지 안내하기 위한 증기관이다.The main steam pipe is a steam pipe for drawing steam generated from the boiler and guiding it to the steam pipe header.
그리고 증기관 헤더는 보일러로부터 나온 증기를 각 증기 소비 기기 현장으로 합리적으로 공급하기 위하여, 주 증기관과 가지 증기관을 한 곳으로 통합하고 있는 원통형 용기를 말한다.And the steam tube header refers to a cylindrical vessel in which the main steam pipe and the branch steam pipe are integrated into one place in order to rationally supply the steam from the boiler to the site of each steam consuming device.
이때, 냉각된 주 증기관에 증기를 공급하는 경우, 상변화로 인해 응축수가 발생하거나 증기의 건도가 낮아질 수 있다. 그런데 이러한 응축수 혹은 낮은 건도로 인한 미세 액적은 수충격을 야기한다.At this time, when steam is supplied to the cooled main steam pipe, condensed water may be generated or the dryness of the steam may be lowered due to a phase change. However, such condensate or micro-droplets due to low dryness cause water shock.
수충격은 물 또는 유동적 물체의 움직임을 갑자기 멈추게 하거나 방향이 바뀌게 될 때 순간적인 압력이 발생하는 현상이다. 이는 터빈 블레이드의 지속적인 손상과 마모를 야기할 수 있다는 문제점이 있다.Water shock is a phenomenon in which instantaneous pressure is generated when the movement of water or a moving object is suddenly stopped or its direction is changed. This has a problem that may cause continuous damage and wear of the turbine blades.
따라서 수관 보일러의 기수 드럼에서 발생하는 증기가 함유한 수분을 분리, 제거하여 수실로 되돌려 보내고, 증기만을 과열기로 공급하는 기수 분리가 필요하다.Therefore, it is necessary to separate and remove the moisture contained in the steam generated from the steam drum of the water tube boiler, return it to the water chamber, and supply only the steam to the superheater.
이에, 수분을 포함한 증기에서 수분을 분리하여 제거하는 장치인 기수 분리기를 이용한다.Accordingly, a brackish water separator is used, which is a device that separates and removes moisture from steam containing moisture.
보다 구체적으로, 기수 분리기는 발전공정 분야 보일러 등에 있어서 관 속으로 흐르는 증기 속에 포함되어 있는 수분을 가로막이 판, 철망, 사이클론, 원심분리기 등의 장치가 활용된다.More specifically, for the steam separator, devices such as a barrier plate, a wire mesh, a cyclone, and a centrifugal separator are used to block the moisture contained in the steam flowing into the tube in a boiler, etc. in the field of power generation process.
그런데, 이 같은 종래의 기수 분리기는 중력을 이용하여 발생하는 응축수 혹은 미세액적을 배수하는 원리를 이용한다. 이 경우, 공급되는 증기의 유속이 상당히 빠르기 때문에 발생된 응축수 혹은 미세 액적은 중력보다 관성력의 영향을 더 크게 받는다. 따라서, 응축수 혹은 미세 액적을 관 하부로 배수하는 것에 실질적으로 어려움이 있다.However, such a conventional brackish water separator uses the principle of draining the condensed water or microdroplets generated using gravity. In this case, since the flow rate of the supplied steam is quite high, the generated condensate or micro-droplets are more affected by inertial force than gravity. Therefore, it is practically difficult to drain the condensate or fine droplets to the lower part of the pipe.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 구조의 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a steam recirculation system including a brackish water separator having a structure capable of solving the above-described problems and the same.
먼저, 주 증기관의 증기의 건도가 낮아지거나 응축수가 발생하는 경우, 별도의 동력 없이 증기의 건도를 높이고 응축수를 제거하기 위한 역학적 구조가 적용된 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.First, when the dryness of the steam of the main steam pipe is lowered or condensate occurs, it is intended to provide a steam recirculation system including a steam recirculation system including the same and a mechanical structure to increase the dryness of the steam without a separate power and remove the condensate. do.
또한, 기수 분리기를 통해 응축수가 분리되는 경우, 분리된 응축수를 다시 다른 구조의 기수 분리기에 순환시켜 증기의 건도를 더 높이고 습증기를 추가로 제거할 수 있는 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, when the condensed water is separated through the brackish water separator, the separated condensate is circulated back to the brackish water separator of a different structure to further increase the dryness of the steam and to additionally remove wet steam. And a steam recirculation system including the same. is intended for work.
또한, 기수 분리기를 통해 증기를 두 번 순환시켜 분리하는 경우, 건조해진 증기를 다시 주 증기관으로 회귀시켜 재 사용함으로써, 유량 손실을 최소화할 수 있는 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템을 제공함을 일 목적으로 한다.In addition, when the vapor is separated by circulating twice through the brackish water separator, the dried vapor is returned to the main steam pipe and reused, thereby providing a brackish separator capable of minimizing flow loss and a vapor recirculation system including the same. The purpose.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원심형 기수 분리기는, 일 측 단부가 주 증기관과 연통되며, 라운드지게 연장 형성되어 상기 주 증기관에서 유입된 증기가 유동되는 유로를 형성하는 중공관; 및 상기 중공관의 타 측 단부에 위치되며, 상기 증기에서 분리된 건조 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 일 방향으로 개방 형성되는 증기배출관을 포함하며, 상기 중공관은, 상기 증기배출관에 인접하게 위치되며, 상기 증기에서 분리된 습윤 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 상기 증기배출관과 다른 방향으로 개방 형성되는 배수관를 포함하며, 상기 건조 유체의 습도는, 상기 습윤 유체의 습도보다 낮다.In order to achieve such an object of the present invention, the centrifugal radix separator according to an embodiment of the present invention has one end communicating with the main steam pipe, and is formed to extend roundly so that the steam introduced from the main steam pipe flows. a hollow tube forming a flow path; and a steam discharge pipe located at the other end of the hollow pipe, communicating with the hollow pipe so that the dry fluid separated from the steam is discharged, and formed open in one direction, wherein the hollow pipe is to the steam discharge pipe and a drain pipe positioned adjacently, communicating with the hollow pipe to discharge the wetting fluid separated from the steam, and opening in a different direction from the steam discharge pipe, wherein the humidity of the drying fluid is lower than the humidity of the wetting fluid .
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 원형으로 형성된다.According to an example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is formed in a circular shape to be wound once.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 클로소이드 곡선의 형태로 형성된다.According to another example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is formed in the form of a closoid curve to be wound once.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 복수 바퀴 감겨지게 나선형으로 형성된다.According to another example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is spirally wound around a plurality of turns.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 배수관은 상기 증기배출관과 다른 방향으로 연장 형성된다.According to another example related to the present invention, the drain pipe is formed to extend in a different direction from the steam discharge pipe.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 배수관은, 상기 중공관의 하측에서 유입관과 반대되는 접선 방향으로 분기되어 연장 형성된다.According to another example related to the present invention, the drain pipe is formed to branch and extend in a tangential direction opposite to the inlet pipe from the lower side of the hollow pipe.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원통형 기수 분리기는, 내부에 증기가 유동되는 공간이 형성된 원통; 상기 공간에 상기 증기가 유입되도록 상기 원통의 일측에 개방 형성되는 유입구; 및 상기 원통의 축 방향의 일면에 관통되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 건조 유체가 유동되는 증기배출구를 포함하며, 상기 원통의 상기 일측에 상기 유입구와 인접하도록 위치되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 습윤 유체가 유동되는 배수구를 포함하며, 상기 건조 유체의 습도는 상기 습윤 유체의 습도보다 낮다.In addition, the cylindrical radix separator according to another embodiment of the present invention in order to realize the above object, a cylinder in which a space in which steam flows is formed; an inlet opening formed on one side of the cylinder so that the steam is introduced into the space; and a steam outlet passing through one surface in the axial direction of the cylinder and communicating with the space through which the drying fluid separated from the steam flows, and is positioned adjacent to the inlet on the one side of the cylinder, the space and and a drain in communication therewith through which a wetting fluid separated from the vapor flows, wherein the humidity of the drying fluid is lower than that of the wetting fluid.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 원통의 축 방향의 타면에, 상기 일면을 향하여 돌출 형성되는 가이드부를 포함한다.According to an example related to the present invention, on the other surface of the cylinder in the axial direction, it includes a guide part protruding toward the one surface.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 배수구는 상기 유입구와 다른 방향으로 상기 원통의 일측으로부터 연장 형성되며, 만곡되게 형성된다.According to another example related to the present invention, the drain port is formed to extend from one side of the cylinder in a direction different from the inlet port, and is formed to be curved.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 유입구는, 상기 공간에 상기 증기가 유입되도록, 상기 원통의 일측에서 바깥 방향으로 연장 형성된다.According to another example related to the present invention, the inlet is formed to extend outwardly from one side of the cylinder so that the steam is introduced into the space.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복합형 기수 분리기는, 원심형 기수 분리기; 및 상기 원심형 기수 분리기와 연통되는 원통형 기수 분리기를 포함하고, 상기 원심형 기수 분리기는, 일 측 단부가 주 증기관과 연통되며, 라운드지게 연장 형성되어 상기 주 증기관에서 유입된 증기가 유동되는 유로를 형성하는 중공관; 및 상기 중공관의 타 측 단부에 위치되며, 상기 증기에서 분리된 제1 건조 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 일 방향으로 개방 형성되는 증기배출관을 포함하며, 상기 중공관은, 상기 증기배출관에 인접하게 위치되며, 상기 증기에서 분리된 제1 습윤 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 상기 증기배출관과 다른 방향으로 개방 형성되는 배수관을 포함하고, 상기 원통형 기수 분리기는, 내부에 증기가 유동되는 공간이 형성된 원통; 상기 공간에 상기 제1 습윤 유체가 유입되도록 상기 원통의 일측에 개방 형성되는 유입구; 및 상기 원통의 축 방향의 일면에 관통되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 제2 건조 유체가 유동되는 증기배출구를 포함하며, 상기 원통의 상기 일측에 상기 유입구와 인접하도록 위치되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 제2 습윤 유체가 유동되는 배수구를 포함하고, 상기 배수관과 상기 유입구는 연통되도록 결합되며, 상기 제1 건조 유체의 습도는 상기 제1 습윤 유체의 습도보다 낮고, 상기 제2 건조 유체의 습도는 상기 제2 습윤 유체의 습도보다 낮다.In addition, in order to realize the above object, a composite type radix separator according to another embodiment of the present invention includes a centrifugal type radix separator; and a cylindrical radix separator in communication with the centrifugal radix separator, wherein one end of the centrifugal radix separator communicates with the main steam pipe, and is formed to extend roundly to form a flow path through which the steam introduced from the main steam pipe flows hollow tube forming; and a steam discharge pipe positioned at the other end of the hollow pipe, communicating with the hollow pipe so that the first drying fluid separated from the steam is discharged, and formed open in one direction, wherein the hollow pipe includes the steam It is located adjacent to the discharge pipe, and communicates with the hollow pipe so that the first wet fluid separated from the steam is discharged, and includes a drain pipe that is opened in a different direction from the steam discharge pipe, wherein the cylindrical radix separator has a steam inside a cylinder in which a space is formed to flow; an inlet opening formed at one side of the cylinder so that the first wetting fluid flows into the space; and a steam outlet passing through one surface in the axial direction of the cylinder and communicating with the space through which a second drying fluid separated from the steam flows, and is positioned adjacent to the inlet at the one side of the cylinder, the and a drain port in communication with the space through which a second wetting fluid separated from the vapor flows, the drain pipe and the inlet are coupled to communicate, and the humidity of the first drying fluid is lower than that of the first wetting fluid, The humidity of the second drying fluid is lower than the humidity of the second wetting fluid.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 원형으로 형성된다.According to an example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is formed in a circular shape to be wound once.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 클로소이드 곡선의 형태로 형성된다.According to another example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is formed in the form of a closoid curve to be wound once.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 복수 바퀴 감겨지게 나선형으로 형성된다.According to another example related to the present invention, the hollow tube forms a path through which the steam flows, and is spirally wound around a plurality of turns.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 원통의 축 방향의 타면에, 상기 일면을 향하여 돌출 형성되는 가이드부를 포함한다.According to another example related to the present invention, the other surface of the cylinder in the axial direction includes a guide portion protruding toward the one surface.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 배수구는 상기 유입구와 다른 방향으로 상기 원통의 일측으로부터 연장 형성되며, 만곡되게 형성된다.According to another example related to the present invention, the drain port is formed to extend from one side of the cylinder in a direction different from the inlet port, and is formed to be curved.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템은, 주 증기관; 상기 주 증기관과 연통되어, 상기 주 증기관으로부터 증기를 공급받도록 이루어지고, 제 11항에 따른 복합형 기수 분리기; 및 상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출관과 연결되어, 상기 증기배출관에서 배출된 건조 유체가 유입되는 터빈을 포함하며, 상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출구로부터 상기 주 증기관과 연통되어, 상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출구로부터 배출된 건조 유체가 상기 주 증기관으로 회귀한다.In addition, in order to realize the above object, the steam recirculation system including the separator and the same according to another embodiment of the present invention, the main steam pipe; It communicates with the main steam pipe, is made to receive steam from the main steam pipe, the composite type radix separator according to claim 11; and a turbine connected to the steam discharge pipe of the composite type brackish water separator, into which the dry fluid discharged from the steam discharge pipe flows, and is in communication with the main steam pipe from the steam outlet of the composite type steam discharge pipe, the composite type The dry fluid discharged from the steam outlet of the brackish water separator returns to the main steam line.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.According to the present invention, the following effects can be achieved.
먼저, 원심형 기수 분리기의 중공관은 감겨져 있는 형상이므로 주 증기관에서 유입된 증기가 중공관을 따라 회전하고, 이로 인해 분리된 응축수나 습증기를 배수관으로 배수한다.First, since the hollow tube of the centrifugal type water separator has a wound shape, the steam introduced from the main steam tube rotates along the hollow tube, thereby draining the separated condensate or wet steam to the drain pipe.
따라서, 별도의 동력이나 추가적인 장치를 설치할 필요없이 원심형 기수 분리기의 중공관의 역학적 구조만으로 증기를 기수 분리하여, 응축수를 용이하게 분리하고 증기의 건도를 높일 수 있다. 이로 인해, 분리된 증기가 터빈에 전달되는 경우 터빈 블레이드의 손상을 방지할 수 있다.Therefore, it is possible to easily separate the condensate and increase the dryness of the steam by separating the steam only by the mechanical structure of the hollow tube of the centrifugal steam separator without the need to install a separate power or additional device. Due to this, it is possible to prevent damage to the turbine blades when the separated steam is transmitted to the turbine.
또한, 원심형 기수 분리기의 배수관과 원통형 기수 분리기의 유입구가 연통되도록 결합하여 증기가 두 번 순환되도록 한다.In addition, the drain pipe of the centrifugal separator and the inlet of the cylindrical separator are coupled to communicate so that the steam is circulated twice.
따라서, 원심형 기수 분리기를 통해 응축수가 분리되는 경우, 분리된 응축수를 다시 원통형 기수 분리기에 순환시켜 습증기를 추가로 제거하고 증기의 건도를 더욱 높일 수 있다. Therefore, when the condensed water is separated through the centrifugal brackish water separator, the separated condensed water is circulated back to the cylindrical brackish water separator to further remove wet steam and further increase the dryness of the steam.
또한, 원심형 기수 분리기와 원통형 기수 분리기가 결합된 복합형 기수 분리기의 경우, 증기배출구가 주 증기관과 연통된다. 복합형 기수 분리기의 증기배출구로부터 배출된 건조 유체는 주 증기관으로 회귀된다.In addition, in the case of a combined type brackish separator in which a centrifugal separator and a cylindrical separator are combined, the steam outlet communicates with the main steam pipe. The dry fluid discharged from the steam outlet of the combined brackish water separator is returned to the main steam line.
따라서, 기수 분리기를 통해 증기를 두 번 순환시켜 분리하는 경우, 건조해진 증기를 다시 주 증기관으로 회귀시켜 재 사용할 수 있다. 이에 따라 유량 손실을 최소화할 수 있다.Therefore, when the steam is separated by circulating it twice through the steam separator, the dried steam can be returned to the main steam pipe and reused. Accordingly, flow loss can be minimized.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원심형 기수 분리기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 원심형 기수 분리기의 정면도이다.
도 3은 도 1의 원심형 기수 분리기의 후면도이다.
도 4는 도 1의 원심형 기수 분리기의 측면도이다.
도 5는 도 1의 다른 변형 예에 따른 원심형 기수 분리기의 사시도이다.
도 6은 도 5의 원심형 기수 분리기의 후면도이다.
도 7은 도 1의 또 다른 변형 예에 따른 원심형 기수 분리기의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원통형 기수 분리기의 사시도이다.
도 9는 도 8의 원통형 기수 분리기를 다른 각도에서 도시한 사시도이다.
도 10은 도 8의 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기의 사시도이다.
도 11은 도 8의 또 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기의 사시도이다.
도 12는 도 11의 원통형 기수 분리기를 다른 각도에서 도시한 사시도이다.
도 13은 도 8의 또 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기의 사시도이다.
도 14는 도 13의 원통형 기수 분리기를 다른 각도에서 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복합형 기수 분리기의 사시도이다.
도 16은 도 1의 원심형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 도시한 실험 예이다.
도 17은 도 11의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 도시한 실험 예이다.
도 18은 도 10의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 다른 각도에서 도시한 실험 예이다.
도 19는 도 10의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 물 분율을 도시한 실험 예이다.
도 20는 도 11의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 물 분율을 도시한 실험 예이다.
도 21은 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템에서 도 15의 구성을 통해 주 증기관의 증기가 분리되어 일부는 터빈에 전달되고, 다른 일부는 주 증기관으로 다시 되돌아가는 과정을 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a centrifugal radix separator according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of the centrifugal radix separator of Figure 1;
Figure 3 is a rear view of the centrifugal radix separator of Figure 1;
Figure 4 is a side view of the centrifugal radix separator of Figure 1;
5 is a perspective view of a centrifugal radix separator according to another modified example of FIG. 1 .
Figure 6 is a rear view of the centrifugal radix separator of Figure 5;
7 is a side view of a centrifugal radix separator according to another modified example of FIG. 1 .
8 is a perspective view of a cylindrical radix separator according to another embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing the cylindrical radix separator of FIG. 8 from another angle.
10 is a perspective view of a cylindrical radix separator according to another modified example of FIG.
11 is a perspective view of a cylindrical radix separator according to another modified example of FIG. 8 .
Figure 12 is a perspective view showing the cylindrical radix separator of Figure 11 from another angle.
13 is a perspective view of a cylindrical radix separator according to another modified example of FIG. 8 .
14 is a perspective view showing the cylindrical radix separator of FIG. 13 from another angle;
15 is a perspective view of a composite type radix separator according to another embodiment of the present invention.
16 is an experimental example showing the volume fraction of steam flowing inside the centrifugal type brackish water separator of FIG. 1 .
Figure 17 is an experimental example showing the volume fraction of the steam flowing inside the cylindrical brackish water separator of Figure 11.
18 is an experimental example showing the volume fraction of steam flowing inside the cylindrical gas separator of FIG. 10 from different angles.
Figure 19 is an experimental example showing the water fraction flowing inside the cylindrical brackish water separator of Figure 10.
Figure 20 is an experimental example showing the water fraction flowing inside the cylindrical brackish water separator of Figure 11.
FIG. 21 is a view illustrating a process in which the steam of the main steam pipe is separated through the configuration of FIG. 15 in a steam recirculation system including a steam separator and the same, part is transferred to the turbine, and the other part is returned back to the main steam pipe.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the steam recirculation system including the separator and the same according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서는 서로 다른 실시 예라도 동일, 유사한 구성에 대하여는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the present specification, the same and similar reference numerals are assigned to the same and similar components in different embodiments, and a redundant description thereof will be omitted.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.In the following description, in order to clarify the characteristics of the present invention, descriptions of some components may be omitted.
또한, 서로 다른 실시 예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시 예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시 예에도 동일하게 적용될 수 있다.Also, a structure applied to one embodiment may be equally applied to another embodiment as long as there is no structural or functional contradiction in the different embodiments.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes and equivalents included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include water or substitutes.
이하의 설명에서 사용되는 "전방 측", 후방 측", "좌측", "우측", "상측" 및 "하측"이라는 용어는 도 1, 도 8, 도 15에 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.The terms “front side”, “back side”, “left”, “right”, “top” and “bottom” used in the following description will be understood with reference to the coordinate system shown in FIGS. 1, 8 and 15 . will be.
이하의 설명에서 사용되는 "주 증기관"이라는 용어는 보일러에서 발생하는 증기를 열기관으로 전달하기 위한 증기관을 의미한다. 후술할 기수 분리기에 증기를 전달하는 증기관을 포함한다.The term "main steam pipe" used in the following description means a steam pipe for delivering steam generated in a boiler to a heat engine. It includes a steam pipe for delivering steam to a brackish water separator to be described later.
이하의 설명에서 사용되는 "터빈"이라는 용어는 높은 압력의 유체를 날개에 부딪치게 함으로써 회전하는 힘을 얻는 장치를 통칭한다. 열에너지를 기계에너지로 바꾸는 열기관에서 상기 기계에너지가 회전력을 기반으로 하는 경우일 수 있다.The term "turbine" used in the following description collectively refers to a device that obtains rotational force by making a high-pressure fluid impinge on the blades. In a heat engine that converts thermal energy into mechanical energy, the mechanical energy may be based on rotational force.
이하의 설명에서 사용되는 "기수 분리"라는 용어는 증기가 기수 분리기에 의해 후술할 건조 유체와 습윤 유체로 분리되는 과정을 통칭한다.As used in the following description, the term "separation of brackish water" refers to a process in which steam is separated into a dry fluid and a wet fluid, which will be described later, by a brackish water separator.
이하의 설명에서 사용되는 "건조 유체"라는 용어는 기수 분리기를 통과하여 유체가 기수 분리 과정을 거친 경우 상대적으로 건도가 높은 유체를 의미한다.The term "dry fluid" used in the following description means a fluid having relatively high dryness when the fluid passes through a brackish water separator and undergoes a brackish water separation process.
이하의 설명에서 사용되는 "습윤 유체"라는 용어는 기수 분리기를 통과하여 유체가 기수 분리 과정을 거친 경우 상대적으로 건도가 낮은 유체를 의미한다.The term "wet fluid" used in the following description refers to a fluid having relatively low dryness when the fluid has passed through a brackish water separator and undergoes a brackish water separation process.
이하에서는 도 1 내지 도 21을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템(10)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 21 , a
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원심형 기수 분리기(100)의 사시도이며, 도 2는 도 1의 원심형 기수 분리기(100)의 정면도이고, 도 3은 도 1의 원심형 기수 분리기(100)의 후면도이며, 도 4는 도 1의 원심형 기수 분리기(100)의 측면도이다.1 is a perspective view of a
도 1 내지 도 4를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 원심형 기수 분리기(100)는 중공관(110), 증기배출관(120), 배수관(130)을 포함한다.1 to 4 , the centrifugal
중공관(110)은 주 증기관(1)에서 원심형 기수 분리기(100)로 유입된 증기(3)가 유동되는 경로를 제공한다.The
중공관(110)의 일 측 단부는 주 증기관(1)과 연통된다. 이는 주 증기관(1)의 증기(3)를 도시된 실시 예들을 이용하여 기수 분리하기 위함이다.One end of the
중공관(110)은 라운드지게 연장 형성된다. 이때 중공관(110)은 도시된 바와 같이 한 바퀴 감겨지게 원형으로 형성될 수 있다.The
중공관(110) 내부에 유입된 증기(3)는 원형으로 한 바퀴 감겨지게 형성된 중공관(110)을 따라 한 바퀴 감겨지며 유동된다.The steam 3 introduced into the
중공관(110)은 유입관(140)과 배수관(130)을 포함한다.The
유입관(140)은 중공관(110)의 일 측 단부에 형성되며, 이때 일 측 단부는 도 1에 도시된 바와 같이 전방 측을 의미한다. 유입관(140)을 통해 주 증기관(1)의 증기(3)가 중공관(110)에 유입된다.The
배수관(130)은 후술할 증기 배출관(120)에 인접하게 위치되며 증기(3)에서 분리된 습윤 유체(5)가 배수되도록 중공관(110)과 연통된다. 따라서 중공관(110)이 회전하여 감겨지고 나서 배수되므로 유입관(140)에 인접하여 위치되어서는 안된다.The
배수관(130)은 증기배출관(120)과 다른 방향으로 연장 형성된다. 같은 방향으로 연장 형성되면 증기(3)에서 건조 유체(4)와 습윤 유체(5)를 분리하는 효과가 감소한다.The
배수관(130)이 연장 형성되는 방향은 도시된 바와 같이, 증기배출관(120)에 인접한 중공관(110)의 하측에서 유입관(140)과 반대되는 접선 방향을 향할 수 있다. 보다 구체적으로, 이때 배수관(130)이 향하는 접선 방향이란 후방 측을 의미한다.The direction in which the
도시된 바는 없지만, 배수관(130)은 연장 형성되지 않고 개방 형성될 수도 있다. 이때, 유입관(140)을 통해 유입된 증기(3)에서 분리된 습윤 유체(5)는 개방 형성된 배수관(130)을 통해 배수된다.Although not shown, the
증기배출관(120)은 중공관(110)의 타 측 단부에 위치되며, 증기(3)에서 분리된 건조 유체(4)가 배출되도록 중공관(110)과 연통되고 일 방향으로 개방 형성된다.The
이때 개방 형성되는 일 방향과 관련하여, 중공관(110)의 타 측 단부는 도 1에 도시된 바와 같이 상측을 향하여 형성될 수 있다.At this time, with respect to one direction in which the opening is formed, the other end of the
도 1에 도시된 원심형 기수 분리기(100)에 의하면 유입관(140)에 유입된 증기(3)는, 전방 측에서 유입되어 중공관(110)을 거쳐 건조 유체(4)와 습윤 유체(5)로 분리되고, 습윤 유체(5)는 배수관(130)을 통해 후방 측으로 배수되며, 건조 유체(4)는 증기배출관(120)을 통해 상측으로 배출된다.According to the centrifugal type
도 5는 도 1의 다른 변형 예에 따른 원심형 기수 분리기(100)의 사시도이고, 도 6은 도 5의 원심형 기수 분리기(100)의 후면도이다.5 is a perspective view of the
도 5 내지 도 6을 참조하면, 원심형 기수 분리기(100)의 중공관(110)은 세 바퀴 감겨지게 나선형으로 형성된다.5 to 6, the
중공관(110) 내부에 유입된 증기(3)는 나선형의 경로를 따라 유동된다. 증기(3)는 세 바퀴 감겨지게 형성된 중공관(110)을 따라 세 바퀴 감겨지며 유동된다. 이때, 도시된 바는 없으나 중공관(110)은 세 바퀴 이상 감겨지게 형성될 수 있다. 즉, N바퀴 감겨지게 형성되는 나선형의 중공관(110)의 형상일 수 있다.The steam 3 introduced into the
배수관(130)은 유입관(140)을 통해 유입된 주 증기관(1)의 증기(3)가 중공관(110)의 경로를 따라 이동하며 한 바퀴 회전할 때마다 기수 분리된 습윤 유체(5)가 빠져나가기 위해 중공관(110)의 하측마다 유입관(140)과 반대되는 접선 방향으로 존재할 수 있다. 보다 구체적으로, 이때 배수관(130)이 향하는 접선 방향이란 후방 측을 의미한다.The
배수관(130)은 증기배출관(120)과 다른 방향으로 개방 형성된다. 또한 배수관(130)은 연장 형성될 수도 있다.The
중공관(110)이 N바퀴 회전하는 나선형의 구조일 경우, 배수관(130)은 중공관(110)에 N-1개 형성될 수 있다.When the
도 7은 도 1의 또 다른 변형 예에 따른 원심형 기수 분리기의 측면도이다.7 is a side view of a centrifugal radix separator according to another modified example of FIG. 1 .
도 7을 참조하면, 중공관(110)은 도시된 바와 같이 한 바퀴 감겨지게 클로소이드(clothoid) 곡선의 형태로 형성될 수 있다. 클로소이드(clothoid) 곡선은 곡선 길이에 비례하여 곡률이 증대하는 성질을 가진 곡선의 일종이다. 예를 들어, 롤러코스터가 한 바퀴 회전하는 궤적도 클로소이드(clothoid) 곡선에 해당한다.Referring to FIG. 7 , the
중공관(110) 내부에 유입된 증기(3)는 클로소이드 곡선의 형태로 감겨지게 형성된 중공관(110)을 따라 유동된다.The steam 3 introduced into the
도시된 바는 없지만 중공관(110)이 감겨지는 형태는 원형, 클로소이드(clothoid) 곡선 외에 렘니스케이트(lemniscate) 곡선의 형태로 형성될 수도 있다. 렘니스케이트(lemniscate) 곡선은 그 형태가 무한대 기호나 8자 기호인 경우를 의미한다.Although not shown, the shape in which the
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)의 사시도이고, 도 9는 도 8의 원통형 기수 분리기(200)를 다른 각도에서 도시한 사시도이다.8 is a perspective view of a
도 8 및 도 9를 참조하면, 원통형 기수 분리기(200)는 원통(210), 유입구(240), 증기배출구(220), 배수구(230)를 포함한다.Referring to FIGS. 8 and 9 , the cylindrical
원통(210)은 내부에 증기(3)가 유동되는 공간이 형성된다. 내부에서 유동되는 증기(3)는 주 증기관(1)을 통해 유입된다.The
유입구(240)는 원통(210) 내부 공간에 상기 증기가 유입되도록 원통(210)의 일측에 개방 형성된다. 이 때 상기 일측은 전방 측의 원주면을 의미한다.The
유입구(240)를 통하여 주 증기관(1)에서 유입되거나 원심형 기수 분리기(100)를 통과한 습윤 유체(5)가 원통(210) 내부로 유입된다.The wet fluid 5 flowing in from the
증기배출구(220)는 원통(210)의 축 방향의 일면에 관통되며, 이로 인해 원통(210) 내부에 증기(3)의 유동 경로가 형성된다. 그리고 증기배출구(220)는 원통(210) 내부 공간과 연통되어 증기(3)에서 분리된 건조 유체(4)가 유동된다. 이때 축 방향의 일면은 도시된 실시 예에서 우측의 외면을 의미한다.The
원통(210)에 유입된 증기(3)는 증기배출구(220)를 축으로 하여 원통(210) 내부에서 회전하게 된다. 이로 인해 증기(3)에 원심력이 작용하여 증기(3)가 기수 분리된다.The steam 3 introduced into the
배수구(230)는 원통(210)의 일측에 유입구(240)와 인접하도록 유치된다. 배수구(230)는 하측을 향하여 연장 형성되며, 원통(210) 내부 공간에 연통되어 증기(3)에서 분리된 습윤 유체(5)가 원통(210)으로부터 배수구(230)를 통하여 배수된다.The
도 10은 도 8의 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)의 사시도이다.10 is a perspective view of a
도 10을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)는 유입구(240)가 바깥 방향을 향하여 연장 형성될 수 있다. 이때 바깥 방향은 원통(210)의 일측을 기준으로 전방 측을 향하는 방향을 의미하며, 상기 일측은 전방 측의 원통(210)의 원주면을 의미한다.Referring to FIG. 10 , in the
도시된 실시 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)의 배수구(230)는 연장 형성될 수 있으며 만곡하여 형성될 수 있다. 따라서, 증기(3)에 원심력을 더 부가할 수 있으며, 이에 따라 습윤 유체(5)의 습도가 더 증가할 수 있다.The
배수구(230)는 두 번에 걸쳐 만곡될 수 있으며, 최초 만곡 시 연장 형성된 배수구(230)가 우측 방향을 향하여 굽어지며, 그 후 유입구(240)와 같은 방향인 전방 측을 향하여 또 한 번 굽어진다.The
도 11은 도 8의 또 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)의 사시도이고, 도 12는 도 11의 원통형 기수 분리기(200)를 다른 각도에서 도시한 사시도이며, 도 13은 도 8의 또 다른 변형 예에 따른 원통형 기수 분리기(200)의 사시도이고, 도 14는 도 13의 원통형 기수 분리기(200)를 다른 각도에서 도시한 사시도이다.11 is a perspective view of a
도 11 및 도 14를 참조하면, 원통(210)은 가이드부(250)를 포함한다.11 and 14 , the
가이드부(250)는 원통(210)의 축 방향의 타면에 일면을 향하여 돌출 형성된다. 축 방향의 타면은 도 8에 도시된 좌표계에 따라 원통(210)의 좌측에 형성되는 내면을 뜻하며, 일면은 원통(210)의 우측에 형성되는 내면을 뜻한다.The
돌출 형성되는 가이드부(250)의 모양은 도시된 바와 같이 반구 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The shape of the protruding
원통(210)의 축 방향의 타면의 외면은 가이드부(250)의 표면 형상에 대응되도록 일부가 함몰 형성될 수 있다.The outer surface of the other surface in the axial direction of the
가이드부(250)는 원통(210)의 축 방향의 타면에 형성되는데, 이때 유입구(240)는 원통(210)의 축 방향의 일면에 인접하며, 배수구(230)는 원통(210)의 축 방향의 타면에 인접한다.The
배수구(230)는 원통(210)의 일측에 유입구(240)와 인접하도록 유치되는데, 이때 배수구(230)는 원통(210)의 일측으로부터 하측을 향하여 연장 형성되며, 만곡되게 형성된다.The
도시된 실시 예와 같이, 배수구(230)는 두 번에 걸쳐 만곡될 수 있으며, 최초 만곡 시 연장 형성된 배수구(230)가 우측 방향을 향하여 굽어지며, 그 후 유입구(240)와 같은 방향인 전방 측을 향하여 또 한 번 굽어진다.As shown in the illustrated embodiment, the
도시된 실시 예와 같이, 유입구(240)는 원통(210)의 바깥 방향을 향하여 연장 형성될 수 있다. 이때 바깥 방향은 원통(210)의 일측을 기준으로 전방 측을 향하는 방향을 의미하며, 상기 일측은 전방 측의 원통(210)의 원주면을 의미한다.As shown in the illustrated embodiment, the
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복합형 기수 분리기(300)의 사시도이다.15 is a perspective view of a composite
도 15를 참조하면, 복합형 기수 분리기(300)는 상술한 원심형 기수 분리기(100)와 원통형 기수 분리기(200)가 결합되어 형성된다. 구체적으로 원심형 기수 분리기(100)의 배수관(130)과 원통형 기수 분리기(200)의 유입구(240)가 결합하여 연통된다.Referring to FIG. 15 , the composite
원심형 기수 분리기(100)에서 배출된 제1 습윤 유체(131)는 원통형 기수 분리기(200)로 유입된다. 구체적으로 원심형 기수 분리기(100)에 유입된 증기(3)는 중공관(110)을 순환하여 제1 건조 유체(121)와 제1 습윤 유체(131)로 분리되며, 제1 건조 유체는 증기배출관(120)으로 배출되고 제1 습윤 유체(131)는 배수관(130)으로 배수된다.The first wetting fluid 131 discharged from the centrifugal
증기(3)로부터 분리된 제1 습윤 유체(131)는 배수관과 결합된 원통형 기수 분리기(200)의 유입구(240)를 통하여 원통(210)으로 유입된다.The first wetting fluid 131 separated from the steam 3 is introduced into the
제1 습윤 유체(131)는 증기배출구(220)를 축으로 원통 내부에서 회전하여 기수 분리되며 증기배출구(22)로 제2 건조 유체(221)가 배출되고, 제2 습윤 유체(231)는 배수구(230)으로 배수된다.The first wetting fluid 131 is rotated in the cylinder with the
이때, 제1 건조 유체(121)는 제1 습윤 유체(131)보다 건도가 높으며, 제2 건조 유체(221)는 제2 습윤 유체(231)보다 건도가 높다.In this case, the first drying fluid 121 has a higher dryness than the first wetting fluid 131 , and the second drying fluid 221 has a higher dryness than the second wetting fluid 231 .
주 증기관(1)으로부터 원심형 기수 분리기(100)에 유입된 증기(3)가 원심형 기수 분리기(100)에서 순환되며 분리되는 과정은 상술한 원심형 기수 분리기(100)에서 순환, 분리되는 과정과 같다.The process in which the steam 3 introduced into the
마찬가지로, 원통형 기수 분리기(200)로 유입된 제1 습윤 유체(131)가 원통형 기수 분리기(200)에서 순환되며 분리되는 과정 또한 상술한 원통형 기수 분리기(200)에서 순환, 분리되는 과정과 같다.Similarly, the process of circulating and separating the first wet fluid 131 introduced into the cylindrical
따라서 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Therefore, the overlapping description below will be omitted.
그리고 도 15에 도시된 바는 없지만, 복합형 기수 분리기(300)의 중공관(110)은 원심형 기수 분리기(100)의 경우와 마찬가지로 중공관(110)의 형태를 변형할 수 있다. 예를 들면, 나선형 형태의 곡선이나 클로소이드(clothoid) 곡선의 형태로 변형할 수 있다. 복합형 기수 분리기(300)의 중공관(110)의 변형된 형태에 관한 설명은 상술한 원심형 기수 분리기(100)에서의 설명과 동일하다.And although there is no bar shown in FIG. 15 , the
도 15에 도시된 바는 없지만 복합형 기수 분리기(300)의 원통(210)의 좌측에 위치하여 우측을 향하여 돌출 형성된 가이드부(250)의 형태는 반구 형상으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 육면체나 사각 뿔의 형태로 형성될 수 있다.Although not shown in FIG. 15 , the shape of the
복합형 기수 분리기(300)의 배수구(230)에서 제2 습윤 유체(231)가 배수되는 것과 관련하여 배수구(230)의 구조에 관한 설명은 상술한 원통형 기수 분리기(200)의 배수구(230)와 같다. 따라서, 이하 중복되는 설명은 생략한다.The description of the structure of the
도 21은 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템(10)에서 도 15의 구성을 통해 주 증기관의 증기가 분리되어 일부는 터빈에 전달되고, 다른 일부는 주 증기관으로 다시 되돌아가는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 21 is a steam separator and a
도 21을 참조하면, 도시된 실시 예에서 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템(10)은 주 증기관(1), 복합형 기수 분리기(300), 터빈(2)를 포함한다.Referring to FIG. 21 , the
주 증기관(3)에서 발생한 증기는 복합형 기수 분리기(300)에 유입된다. 구체적으로 복합형 기수 분리기(300)의 유입관(140)으로 유입된다.Steam generated from the main steam pipe (3) is introduced into the combined type brackish water separator (300). Specifically, it is introduced into the
복합형 기수 분리기(300)에 유입된 증기(3)는 복합형 기수 분리기(300)를 두 번에 걸쳐 순환하여 기수 분리된다. 이 때 첫 번째 순환을 거쳐 기수 분리된 제1 건조 유체(121)는 증기배출관(120)을 통해 배출되어 터빈(2)에 공급된다.The steam (3) introduced into the combined-type
그리고 두 번째 순환을 거쳐 기수 분리된 제2 건조 유체(221)는 주 증기관(1)과 연통된 증기배출구(220)를 통해 배출되어 주 증기관(1)으로 회귀한다.And the second drying fluid 221 separated by the second circulation is discharged through the
제1 건조 유체(121)와 제2 건조 유체(221)에 관한 설명은 상술한 내용과 같으므로, 이에 관한 설명은 이하 생략한다.Since the descriptions of the first drying fluid 121 and the second drying fluid 221 are the same as those described above, a description thereof will be omitted below.
원심형 기수 분리기(100)와 원통형 기수 분리기(200)를 연결한 복합형 기수 분리기(300)를 이용해 장기간 주 증기관(10) 구동 시 터빈(2)에 피로를 야기할 수 있는 응축수와 미세 액적을 두 번에 걸쳐 순환시켜 효과적으로 제거하고 응축수에 해당하는 제2 습윤 유체(231)는 배출시키는 효과가 있다.Condensate and fine droplets that can cause fatigue in the
그리고 제2 건조 유체(221)는 다시 주 증기관(1)으로 회귀시켜 유량 손실을 최소화하는 효과도 있다.Also, the second drying fluid 221 is returned to the
도 16은 도 1의 원심형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 도시한 실험 예이다. 16 is an experimental example illustrating the volume fraction of steam flowing inside the centrifugal type brackish water separator of FIG. 1 .
도 16의 실험 조건을 설명하면, 원심형 기수 분리기(100)의 수치적 해석 영역을 724426개의 사면체 격자로 생성했고, 가장 작은 격자의 특성길이는 20mm로 설정하였으며, 원자력 발전소의 주 증기관(1)과 동일한 환경에서 수치해석하기 위해 7MPa의 출구 압력 조건, 20m/s의 입구 속도 조건, 550mm의 입구 직경, 주 증기관으로부터 유입되는 증기의 건도는 99% 로 설정하였다.16, the numerical analysis area of the
원심형 기수 분리기(100)의 체적 분율 해석 결과 증기배출관(120)의 30%영역에서 건도 100%에 가까운 순수 증기가 배출되는 것을 확인하였다. 그리고 배수관(130) 근처에서 고습의 증기 액적을 확인 가능하여, 배수관(130)을 통해 고습의 증기가 배출되는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the volume fraction analysis of the centrifugal type
원심형 기수 분리기(100)에 유입되는 증기(3)는 속도가 매우 빠르기 때문에 중력의 영향은 적고 원심력의 영향을 크게 받는다. 따라서 전자적 장비 없이도, 증기(3)가 고속으로 유동하는 경우라면 원심형 기수 분리기(100)의 중공관(100)과 배수관(130)의 구조로 인해 증기(3)로부터 응축수를 효과적으로 배수할 수 있는 효과가 있다.Since the steam 3 flowing into the
도 17은 도 11의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 도시한 실험 예이며, 도 18은 도 10의 원통형 기수 분리기 내부에서 유동되는 증기의 부피 분율을 다른 각도에서 도시한 실험 예이다.17 is an experimental example showing the volume fraction of steam flowing inside the cylindrical gas separator of FIG. 11, and FIG. 18 is an experimental example showing the volume fraction of steam flowing inside the cylindrical gas separator of FIG. 10 at different angles. .
도 17과 도 18의 실험 조건을 설명하면, 원통형 기수 분리기(200)의 수치적 해석 영역을 433545개의 사면체 격자로 생성했고, 가장 작은 격자의 특성길이는 20mm로 설정하였으며, 원자력 발전소의 주 증기관(1)과 동일한 환경에서 수치해석하기 위해 7MPa의 출구 압력 조건, 20m/s의 입구 속도 조건, 주 증기관으로부터 유입되는 증기의 건도는 99% 로 설정하였다.17 and 18, the numerical analysis area of the
도 17을 참조하면, 원통형 기수 분리기(200)의 체적 분율 해석 결과, 원통(210)의 내벽 측에서 건도 90%이하의 증기로 분리되는 것을 확인하였고, 증기배출구(220)에서는 대부분의 단면에서 100%에 가까운 건도의 증기가 배출되는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 17 , as a result of the volume fraction analysis of the cylindrical
도 18을 참조하면, 배수구(230) 근처에서 고습의 증기를 확인할 수 있으며, 배수구(230)를 통해 고습의 증기가 배출되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 18 , high-humidity steam can be confirmed near the
즉, 원통형 기수 분리기(200)는 전자 장비 없이 증기의 유속이 고속이라는 특성을 활용하여 주 증기관(1) 구동 시 터빈(2)의 피로를 야기할 수 있는 응축수와 미세 액적을 효과적으로 제거할 수 있음을 실험 결과를 통해 알 수 있다.That is, the
도 19는 도 10의 원통형 기수 분리기(200) 내부에서 유동되는 물 분율을 도시한 실험 예이며, 도 20는 도 11의 원통형 기수 분리기(200) 내부에서 유동되는 물 분율을 도시한 실험 예이다.19 is an experimental example showing the water fraction flowing inside the cylindrical
도 19는 원통형 기수 분리기(200)에서 가이드부(250)가 없는 경우의 표면 액상 체적 분율을 도시하였고, 도 20은 가이드부(250)가 있는 경우의 표면 액상 체적 분율을 도시한 도면이다.19 shows the surface liquid volume fraction in the case where the
도 19와 도 20을 비교하면, 가이드부(250)가 없는 원통형 기수 분리기(200)의 경우 배수구(230)로 배수되는 응축수나 미세 액적의 양이 희박하지만, 가이드부(250)가 있는 원통형 기수 분리기(200)의 경우에는 가이드부(250)와 원통(210)과 배수구(230)가 연결되는 부위의 액상 체적분율이 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 가이드부(250)가 있는 원통형 기수 분리기(200)의 배수구(230)에서는 배수되는 응축수와 미세 액적을 확인할 수 있다.19 and 20, in the case of the
따라서 원통형 기수 분리기(200)가 가이드부(250)를 포함하는 경우에, 원통(210) 내부에 유입된 증기가 더 명확하게 기수 분리됨을 실험적으로 확인할 수 있다.Therefore, when the
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.
1: 주 증기관
2: 터빈
3: 증기
4: 건조 유체
5: 습윤 유체
10: 기수 분리기 및 이를 포함하는 증기 재순환 시스템
100: 원심형 기수 분리기
110: 중공관
120: 증기배출관
121: 제1 건조 유체
130: 배수관
131: 제1 습윤 유체
140: 유입관
200: 원통형 기수 분리기
210: 원통
220: 증기배출구
221: 제2 건조 유체
230: 배수구
231: 제2 습윤 유체
240: 유입구
250: 가이드부
300: 복합형 기수 분리기1: Main steam line 2: Turbine
3: Steam 4: Drying fluid
5: Wetting fluid
10: brackish water separator and steam recirculation system comprising same
100: centrifugal brackish separator 110: hollow tube
120: vapor discharge pipe 121: first drying fluid
130: drain pipe 131: first wetting fluid
140: inlet pipe 200: cylindrical water separator
210: cylinder 220: steam outlet
221: second drying fluid 230: drain hole
231: second wetting fluid 240: inlet
250: guide unit 300: complex type water separator
Claims (17)
상기 중공관의 타 측 단부에 위치되며, 상기 증기에서 분리된 건조 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 일 방향으로 개방 형성되는 증기배출관을 포함하며,
상기 중공관은,
상기 증기배출관에 인접하게 위치되며, 상기 증기에서 분리된 습윤 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 상기 증기배출관과 다른 방향으로 개방 형성되는 배수관를 포함하며,
상기 건조 유체의 습도는, 상기 습윤 유체의 습도보다 낮은,
원심형 기수 분리기.a hollow pipe having one end communicating with the main steam pipe and extending to be round to form a flow path through which the steam introduced from the main steam pipe flows; and
It is located at the other end of the hollow tube, and communicates with the hollow tube so that the dry fluid separated from the steam is discharged, and includes a steam discharge tube that is formed open in one direction,
The hollow tube,
It is located adjacent to the steam discharge pipe, communicates with the hollow pipe so that the wet fluid separated from the steam is discharged, and includes a drain pipe that is opened in a different direction from the steam discharge pipe,
The humidity of the drying fluid is lower than the humidity of the wetting fluid,
centrifugal water separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
원심형 기수 분리기.According to claim 1,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in a circular shape to be wound once,
centrifugal water separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 클로소이드 곡선의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는,
원심형 기수 분리기.According to claim 1,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in the form of a closoid curve to be wound once,
centrifugal water separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 복수 바퀴 감겨지게 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
원심형 기수 분리기.According to claim 1,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in a spiral shape to be wound a plurality of turns,
centrifugal water separator.
상기 배수관은 상기 증기배출관과 다른 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는,
원심형 기수 분리기.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The drain pipe is characterized in that it is formed extending in a different direction from the steam discharge pipe,
centrifugal water separator.
상기 배수관은, 상기 중공관의 하측에서 유입관과 반대되는 접선 방향으로 분기되어 연장 형성되는 것을 특징으로 하는,
원심형 기수 분리기.6. The method of claim 5,
The drain pipe is characterized in that it is branched and extended in a tangential direction opposite to the inlet pipe from the lower side of the hollow pipe,
centrifugal water separator.
상기 공간에 상기 증기가 유입되도록 상기 원통의 일측에 개방 형성되는 유입구; 및
상기 원통의 축 방향의 일면에 관통되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 건조 유체가 유동되는 증기배출구를 포함하며,
상기 원통의 상기 일측에 상기 유입구와 인접하도록 위치되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 습윤 유체가 유동되는 배수구를 포함하며,
상기 건조 유체의 습도는 상기 습윤 유체의 습도보다 낮은,
원통형 기수 분리기.A cylinder in which a space is formed through which steam flows;
an inlet opening formed on one side of the cylinder so that the steam is introduced into the space; and
and a steam outlet passing through one surface in the axial direction of the cylinder and communicating with the space through which the dry fluid separated from the steam flows,
It is positioned adjacent to the inlet on the one side of the cylinder, and includes a drain in communication with the space through which the wet fluid separated from the steam flows,
the humidity of the drying fluid is lower than the humidity of the wetting fluid;
Cylindrical Radix Separator.
상기 원통의 축 방향의 타면에, 상기 일면을 향하여 돌출 형성되는 가이드부를 포함하는,
원통형 기수 분리기.8. The method of claim 7,
On the other surface of the cylinder in the axial direction, including a guide portion protruding toward the one surface,
Cylindrical Radix Separator.
상기 배수구는 상기 유입구와 다른 방향으로 상기 원통의 일측으로부터 연장 형성되며, 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는,
원통형 기수 분리기.8. The method of claim 7,
The drain port is formed to extend from one side of the cylinder in a direction different from the inlet port, characterized in that it is formed to be curved,
Cylindrical Radix Separator.
상기 유입구는, 상기 공간에 상기 증기가 유입되도록, 상기 원통의 일측에서 바깥 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는,
원통형 기수 분리기.8. The method of claim 7,
The inlet, characterized in that formed extending outward from one side of the cylinder so that the steam flows into the space,
Cylindrical Radix Separator.
상기 원심형 기수 분리기와 연통되는 원통형 기수 분리기를 포함하고,
상기 원심형 기수 분리기는,
일 측 단부가 주 증기관과 연통되며, 라운드지게 연장 형성되어 상기 주 증기관에서 유입된 증기가 유동되는 유로를 형성하는 중공관; 및
상기 중공관의 타 측 단부에 위치되며, 상기 증기에서 분리된 제1 건조 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 일 방향으로 개방 형성되는 증기배출관을 포함하며,
상기 중공관은,
상기 증기배출관에 인접하게 위치되며, 상기 증기에서 분리된 제1 습윤 유체가 배출되도록 상기 중공관과 연통되고, 상기 증기배출관과 다른 방향으로 개방 형성되는 배수관을 포함하고,
상기 원통형 기수 분리기는,
내부에 증기가 유동되는 공간이 형성된 원통;
상기 공간에 상기 제1 습윤 유체가 유입되도록 상기 원통의 일측에 개방 형성되는 유입구; 및
상기 원통의 축 방향의 일면에 관통되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 제2 건조 유체가 유동되는 증기배출구를 포함하며,
상기 원통의 상기 일측에 상기 유입구와 인접하도록 위치되며, 상기 공간과 연통되어 상기 증기에서 분리된 제2 습윤 유체가 유동되는 배수구를 포함하고,
상기 배수관과 상기 유입구는 연통되도록 결합되며,
상기 제1 건조 유체의 습도는 상기 제1 습윤 유체의 습도보다 낮고,
상기 제2 건조 유체의 습도는 상기 제2 습윤 유체의 습도보다 낮은,
복합형 기수 분리기.centrifugal brackish separator; and
and a cylindrical radix separator in communication with the centrifugal radix separator,
The centrifugal radix separator,
a hollow pipe having one end communicating with the main steam pipe and extending to be round to form a flow path through which the steam introduced from the main steam pipe flows; and
It is located at the other end of the hollow tube, and communicates with the hollow tube so that the first drying fluid separated from the steam is discharged, and includes a steam discharge tube that is opened in one direction,
The hollow tube,
It is located adjacent to the steam discharge pipe, communicates with the hollow pipe so that the first wet fluid separated from the steam is discharged, and includes a drain pipe that is opened in a different direction from the steam discharge pipe,
The cylindrical radix separator,
A cylinder in which a space is formed through which steam flows;
an inlet opening formed at one side of the cylinder so that the first wetting fluid flows into the space; and
and a steam outlet passing through one surface of the cylinder in the axial direction and communicating with the space through which a second drying fluid separated from the steam flows,
and a drain port positioned adjacent to the inlet on the one side of the cylinder and communicating with the space through which a second wetting fluid separated from the steam flows,
The drain pipe and the inlet are coupled to communicate,
the humidity of the first drying fluid is lower than the humidity of the first wetting fluid,
the humidity of the second drying fluid is lower than the humidity of the second wetting fluid;
Combined Radix Separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
복합형 기수 분리기.12. The method of claim 11,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in a circular shape to be wound once,
Combined Radix Separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 한 바퀴 감겨지게 클로소이드 곡선의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는,
복합형 기수 분리기.12. The method of claim 11,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in the form of a closoid curve to be wound once,
Combined Radix Separator.
상기 중공관은, 상기 증기가 유동되는 경로를 형성하고, 복수 바퀴 감겨지게 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
복합형 기수 분리기.12. The method of claim 11,
The hollow tube forms a path through which the steam flows, characterized in that it is formed in a spiral shape to be wound a plurality of turns,
Combined Radix Separator.
상기 원통의 축 방향의 타면에, 상기 일면을 향하여 돌출 형성되는 가이드부를 포함하는,
복합형 기수 분리기.15. The method according to any one of claims 12 to 14,
On the other surface of the cylinder in the axial direction, including a guide portion protruding toward the one surface,
Combined Radix Separator.
상기 배수구는 상기 유입구와 다른 방향으로 상기 원통의 일측으로부터 연장 형성되며, 만곡되게 형성되는 것을 특징으로 하는,
복합형 기수 분리기.15. The method according to any one of claims 12 to 14,
The drain port is formed to extend from one side of the cylinder in a direction different from the inlet port, characterized in that it is formed to be curved,
Combined Radix Separator.
상기 주 증기관과 연통되어, 상기 주 증기관으로부터 증기를 공급받도록 이루어지고, 제11항에 따른 복합형 기수 분리기; 및
상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출관과 연결되어, 상기 증기배출관에서 배출된 건조 유체가 유입되는 터빈을 포함하며,
상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출구로부터 상기 주 증기관과 연통되어, 상기 복합형 기수 분리기의 상기 증기배출구로부터 배출된 건조 유체가 상기 주 증기관으로 회귀되는 증기 재순환 시스템.main steam pipe;
It communicates with the main steam pipe, is made to receive steam from the main steam pipe, the composite type radix separator according to claim 11; and
and a turbine connected to the steam discharge pipe of the complex type water separator and into which the dry fluid discharged from the steam discharge pipe flows;
The steam recirculation system communicates with the main steam pipe from the steam outlet of the combined-type brackish water separator so that the dry fluid discharged from the steam outlet of the combined-type brackish water separator returns to the main steam pipe.
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---|---|---|---|
KR1020190156083A KR20210066615A (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Seperator and steam recirculation system including the same |
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