KR820000298B1 - 증기발생장치의 블로우다운(bolw down) 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기발생장치의 블로우다운(blow down) 장치

제 1 도는 본 발명을 사용한 증기발생장치의 수직 측단면도.

제 2 도는 본 발명에 따른 블로우다운 배열의 개략적인 도면이다.

본 발명은, U자관내에 흐르는 고온의 유체에 의하여 열이 공급되는 동체 및 U자관 증기발생기 장치에 관한 것으로, 특히 침강물의 분리 및 블로우다운(blow down : 배출을 의미하나 이후 블로우다운이라 칭함)을 행하는 장치에 관한 것이다.

특히 핵 원자로 발전소 증기발생기에서, 동체 및 U자관 유형의 증기발생기 장치의 사용은 이미 잘 알려져 있다.

통상적으로, 증기발생기 장치는, 원형단면의 수직방향으로 세장(細長)된 압력용기내에 장설되어 있으며, 압력용기의 하단부에서 내측 증기발생실을 형성하고 있는 원형의 시라우드(shround : 보호판, 이후 시라우드라 통칭함)내에 배치된 고온으로 가열된 도립(倒立)된 U-자관 관속(U-tube bundle)과, 압력용기의 시라우드와 수직벽에 의하여 형성된 환상형 강수관(down comer)들로 이루어져 있다.

각 튜우브의 양측 단부는 압력용기의 일단부에서 압력용기의 종축 중심선에 대하여 횡방향으로 위치된 관판(tube sheet)에 연결되어 있다. 증기 발생장치의 작동중에 물, 유체금속 또는 가스와 고온의 "1차"(primary) 유체는, 관속의 각 U자관의 일단부로 유입되고 해당 관속을 통하여 흐르며 각 U자관의 타단부로 유출되기 전에 각 U자관에 열을 전달한다.

고온유체를 수용하는 각 U자관은 "열관"(hot leg)으로 알려져 있다.

이와는 반대로 냉각된 유체가 유출되는 부분은 "냉관"(cold leg)으로 알려져 있다.

열관은 통상적으로 압력용기의 수직 중앙평면의 일측면에 집단을 이루며, 냉관은 압력용기의 수직중앙 평면의 대향측면에 집단을 이루고 있다.

물 또는 다른 증발가능한 "2차" 유체는, 환상형 강수관을 경유하여 관판까지 아래로 흐르고, 시라우드의 저부와 관판의 상단면 사이에 원주형으로 연속이어진 개구부를 통하여 밀접하게 채워진 관속의 외측면 간극으로 흘러 증기발생실에 유입된다.

2차 유체는 고온의 1차 유체로부터 전달된 열의 열적 흡수작용 효과로 인하여 각 U자관의 외측의 상향으로 증발한다.

유체유속이 지연되고 그에 따라 난류(亂流)가 적은 지점에서 유동 2차 유체에 포함된 물질이 유체로부터 분리 침강되는 것은 잘 알려져 있다.

U자관 파열 및 국부적인 관 부식현상은 침강물의 침전장소와 일치되는 것으로 알려져 있다.

따라서 2차 유체의 속도 분포는, 침강물을 제거하는데 매우 중요하다 할 것이다.

블로우다운 관은 보편적으로 증기발생장치내에 장설되어 관판 근처에 침전된 침강물을 블로우다운 방법에 의하여 제거하도록 사용되어 왔는데 블로우다운 방법이란 그에 관련된 부위가 주기적 또는 연속적으로 세정되는 것을 말한다.

블로우다운 수단은 열관과 냉관 사이의 간극에 위치된다.

이 위치는, 소정장치의 단위용적에 대하여 열전달 표면 손실을 일으키는 대칭적인 관속 배열 때문에 어떤 U자관이라도 제거할 필요가 없으므로 바람직하다.

그러나, 블로우다운관을 중심에 위치시킨다는 것이 열관영역의 관판에 침전되는 침강물을 효과적으로 제거시킬 수 없음을 우리는 경험으로 잘 알고 있다.

또한 최근의 분석에 따르면, 관속의 주변부로부터 관판을 경유하여 흐르는 2차 유체 속도의 분포는 U자관 속의 열관부에서 발생하는 비교적 높은 증기발생율에 의하여 영향을 받는 것으로 알려졌다. 열관부영역에 비교적 높은 군증기발생의 효과는 열관 영역에서 횡방향 유동속도를 영으로 하고, 난류가 적게 발생되도록 한다는 것이 알려져 있다. 그러나 열관 영역에 있는 관판에 침전된 침강물은 증기발생 장치에서 가장 많이 발생한다.

그러므로, 최근의 증기발생 장치에는, 관속으로부터 상당히 많은 수의 U자관을 제거시킬 필요가 있는 유체속도가 낮은 고온의 열관부에 블로우다운 배열이 되어 있다.

따라서 U자관을 일탈시키지 않고도 상기된 유형의 증기발생장치의 관판에 침강물을 효과적으로 제거하는 수단을 장치할 필요가 있었다.

본 발명에 따르면, 블로우다운 배열은 수직동체와 U자관 증기발생 장치내에 이루어지며, 열관 및 냉관부 사이에 간극의 하단부는 구멍이 천설된 블로우다운 파이프에 인접 배치된 수직의 유동분배판에 의하여 구획을 이루고, 시라우드는 U자관속의 열관부와 냉관부로 흐르는 유체를 제어하도록 개구부가 형성되어 있다.

본 발명을 보다 잘 이해하고 그 운전상의 장점 및 이것을 이용하므로 얻어지는 구체적인 목적을 더 잘 이해하기 위하여서는 첨부된 도면과 본 발명의 한가지 구체적 실예에 대한 상세한 설명을 참고하므로 보다 더 잘 이해할 수 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에는 종방향 중심선(12)이 있는 원형단면의 수직세장된 압력용기(11)을 포함한 증기발생 장치(10)의 일부가 도시되어 있다. 관판(13)은 중심선에 대하여 횡방향으로 위치되어 있고, 반 구성헤드(14)는 증기발생장치의 하단부를 밀폐하고 있다. 압력용기(11)의 하단부와 하단부 헤드(14) 사이에 통상적으로 배치되는 관판(13)은 그 내부에 여러개의 관을 수용하는 관 수용공(15)으로 형성되어 있다.

수직세장 관속(20)으로 이루어진 여러개의 도립 U자관은 일반적인 원형 시라우드(21)안에서 압력용기(11)의 하단부에 배치되어 있으며, 원형시라우드(21)은 내부 증기발생실(22)와 압력용기의 수직벽 및 시라우드에 의하여 형성된 환상형 강수관(23)을 형성하고 있다. 관속(20)의 U자형 관의 관단부는 관판(13)의 관 수용공(15)에 삽입되고 유체 수밀방식으로 고정되어 있다.

분활배플(dividing baffle)(30)은 관판의 하단면에 고정되고, 유체입구실(31)과 출구실(32)를 형성하고 있는 반구형 헤드(14)와 연통되어 있다. 입구 및 출구 노즐(33)과 (34) 각각은 고온유체를 입구실(31)로 유입시키고 관속(20)의 각각의 관을 통과시켜 출구노즐(34)까지 출구실(32)로 배출시키며, 그에 의하여 제 1 도의 우측에 열관부(35)와 제 1 도의 좌측에 냉관부(36)을 형성한다.

제 1 도와 제 2 도에 도시된 바와같이, 관판에 침전된 침강물을 효과적으로 제거하는 수단이 장치되어 있다.

천공된 블로우다운관(40)은 U자관속의 열관과 냉관사이에 있는 관판(13)에 인접한 증기발생실(22) 내측의 간극(41)에 배치되어 있다. 수직 배치된 유동분배판(42)는 블로우다운 파이프와 긴밀히 인접하여 배치된다.

여러개의 관지지판(43)은 횡방향으로 일정한 간격을 두고 고정된 각각의 관을 측으로 지지하고 유지시킨다.

제 2 도에 도시된 바와 같이 시라우드(21)은 유동분배판(42)의 양측면에 하나 또는 그 이상의 개구부(44)가 형성되어 있으며 증기발생기실의 열관 및 냉관의 유체흐름을 조절할 수 있다.

증기발생장치의 운전중, 고온의 유체는 관속(20)의 관들을 관통하여 흐르면서 관을 통과하기 전에 열을 전달한다.

증발가능한 유체관 강수관(23)과 증기발생실(22)의 일부를 채운다. U자관 내부에 고온유체의 열적 흡수효과로 인하여, 증발가능한 유체는 강수관(23)으로부터 개구부(44)를 경유하여 증기발생실(22)내에 관속(20)을 통하도록 상방향으로 흐른다. 유체가 상방향으로 관속을 통과함에 따라 증기-유체 혼합물 또는 수증기(wetvapor)가 발생된다.

그 다음 증기-유체 혼합물은 수분 분리장치(도시안됨)를 통과하여 흐르게 되고, 분리된 증기는 증기출구로 배출되어 사용지점, 즉 터어빈까지 흐른다.

분리된 유체는 증기발생장치내에서 재순환되어 유입되는 2차 유체와 혼합된다.

유동분배판(42)은 관판의 근접지에서 냉관부로부터 열관부까지 교차흐름을 못하게 된다. 가장 바람직한 실시형태에서, 분배판(42)는 증기발생실을 횡방향으로 구획되게 하여 열관 및 냉관으로 들어오는 유체가 제 1 관 지지판(43)을 통과할 때까지 분리되어 있는 상태로 유지되게 한다.

시라우드(21)에 있는 개구부(44)는, 증기발생실의 열관 및 냉관의 증기발생양의 차이를 감안한 열관 및 냉관으로 유입되는 2차 유체 유동양을 조절하도록 설계되어 있다.

그러므로 관판에서 냉관부로부터 열관으로 가는 2차 유체의 유입을 실질적으로 피하고, 유동분배판 근처에서의 2차 유체의 방사상 속도 성분이 제로점에 있게 했다.

구체적 실예에서 유동분배판(42) 바로 아래에 근접한 위치에 종방향으로 일정한 간격을 두고 떨어져 있는 구멍이 천설된 블로우다운 파이프(40)은 압력용기(11)의 외측부와 연통하여 있다. 2차 유체흐름의 이러한 연결 즉 블로우다운은 증기실(22)로부터 블로우다운관에 구멍(여기서는 관)을 경유하여 압력용기의 외부측까지 유체의 계속적인 흐름에 의하여 수행된다.

필요하다면 밀폐수단, 즉 밸브는 주기적인 블로우다운을 수행하도록 블로우다운관과 연통하여 있는 파이프 안에서 압력용기의 외측에 위치된다. 열관 및 냉관부와 면하고 있는 개구부(44)의 크기와 위치는 침전된 침강물의 위치가 예측될 수 있고 블로우다운 수단이 침강물 축적을 최소로 하기 위하여 관속의 하단부에 소정의 유도방향과 속도를 일으키도록 변화될 수 있다.

개구부는 관속의 상단부에 균일한 증기를 공급하기 위하여 필요에 따라 증발가능한 유체를 분배하도록 설계될 수 있다. 그러므로 2차 유체에 포함된 침강물의 분리는 관판 근처에 간극(41)에서 이루어 질 수 있으며 블로우다운을 목적으로 U자관을 생략하는 것도 더 이상 필요하지 않게 된다.

본 발명의 기술에 숙련된 사람에게는 유동분배판을 관판까지 연장하고 분리 블로우다운 파이프를 유동분배판의 양측에 위치시키는 것 등은 청구범위에 기술된 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서는 불가능하다는 것을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 관판에 고정된 열관부와 냉관부로 이루어진 유체가열 U자관 관속을 장설한 수직방향으로 세장된 가로 단면의 압력용기, 압력용기 수직벽과 U자관 관속사이에 내부증기발생실을 형성하도록 방사상으로 일정한 간격을 두고 떨어져 배치된 일반적인 원통형 시라우드, 시라우드와 압력용기 벽에 의하여 경계를 이루고 있는 환상형 강수관과 증발가능한 2차 유체를 강수관으로부터 방사상 방향으로 증기발생실에 유입되게 하는 수단들로 이루어진 증기발생장치의 결합된 장치에 있어서, 열관부와 냉관부 사이에 배치된 수직판, 열관부와 냉관부에 흐르는 2차 유체를 비례로 분배 조절하는 수단과 압력용기의 외측과 연통한 증기발생실에 블로우다운 수단으로 구성한 증기발생장치의 블로우다운 장치.

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