KR820001766B1 - 건냉식 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

건냉식 발전 시스템

제1, 2, 3 및 4도는 본 발명에 따른 각기 다른 예의 건냉식 발전시스템의 개략도이다.

본 발명은 탄성 유체 터어빈을 갖는 발전 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 건냉 기구를 사용하여 발전소의 싸이클 효율을 증가시키기 위한 수단을 구비한 발전시스템에 관한 것이다.

발전소의 싸이클 효율은 국부 압력 또는 다중 압력응축기가 사용될 때 증가한다. 그러한 응축기의 사용은 다중 배기구를 갖고 있는 탄성유체 터어빈에 알맞는 것이다.

응축기의 외각(shell) 측부에 탄성적인 순환 유체를 통과시키는 것이 요구될 때, 구역분할(Zoning)은 응축기를 물리적으로 분리하는 것 또는, 적당한 분학벽을 설치하여 하나의 외각을 분할하는 것으로 구성될 수 있다. 열교환 도관을 통해 탄성순환 유체를 통과시키는 것이 요구될 때, 외각의 물리적 분활은, 구역분할이 각게 도관 또는 도관 조(組)의 각 터어빈 배기구로 부터 나오는 순환 유체를 격리시키는 결과를 초래하기 때문에 불필요하게 된다.

분할된 외각 또는 분리된 외각의 응축 지역의 냉각은 그들 지역을 통해 연장하여 있는 도관을 통하여 물이나 다른 냉각제를 순화시켜 달성되어 왔다. 선택된 냉각제는 통상적으로 온도를 상승시키나 냉각제 도관을 지나는 동안 액상으로 되었다.

그 도관은 대개, 직렬의 냉각제 흐름기구가 물과 같은 일정 형상의 냉각제를 사용할 때 평행한 냉각제 흐름 기구에서 보다 낮은 냉각제 흐름비율을 요하였기 때문에 응축 지역들을 직렬로 연결하였다. 응축기의 각 지역분리 또는 순환 유체 격리는 싸이클효율을 증가시키거나 복잡하고 가격이 비싸지게 하며 응축기 냉각제의 온도가 높게 상승될 때만 경제적으로 유익한 것으로 된다. 온도 상승은 일회 냉각(Once-through Cooling)에서 보다는 습식 냉각에서 증가하고 건식 냉각에서는 그 온도 상승이 더 증가한다.

건식 냉각이 습식 냉각보다 더 많은 자본을 요하며 습식 냉각이 일방냉각보다 더 많은 자본을 요하지만, 응축기 냉각회로에 보충 냉각제가 요구되지 않고 냉각 탑으로 부터의 증기플름(plume)이 제거되며 일회 냉각 시스템을 위한 냉각제 온도 상승 한계가 극복되는 건식 냉각의 잇점을 얻는 것이 가끔 요구된다. 건식냉각은 습식냉각 및 일회 냉각보다 더 많은 설비 비용을 요하는 외에, 건식냉각은 때때로 많은 작동비용을 요한다. 비교적 많은 작동 비용은 주로 열 전달 지역의 최적화에 기인한다. 열 전달 표면적의 비용을 허용되는 수준으로 유지하기 위해서는, 환류시의 많은 동력 소비나 높은 응축 온도에 의해 싸이클효율을 감소시키는 것이 필요하다. 또한, 습식냉각은 물론 건식냉각은, 탄성 순환유체 증기로 부터 감열(sensible heat)을 흡수하고 그 자체가 냉각되어야 하는 물과 같은 액체 냉각제를 순환시키는데 자용되는 많은 양의 펌핑력을 요한다.

상술한 건식냉각의 단점은, 순환증기의 응축온도와 압력을 강하시키고, 종래의 건냉식 기구에서 요구되는 열전달 표면적을 감소시키고, 습식냉각 및 건식냉각 기구에 요구되는 펌핑력을 감소시킴에 의해 크게 최소화 될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 종래 시스템의 상기 단점들을 극복하는 견지에서 개량된 건냉식 발전 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명은 탄성유체를 기화하기 위한 열원(熱源), 도입구를 통해 상기 열원과 유체가 통하도록 연통되어 있고 소정의 압력에서 상기 탄성유체의 일부분을 배출하기 위한 다수의 배출구를 가진 탄성유체 터어빈, 냉각 매체로 공기를 사용하는 건냉탑, 탄성유체로부터 냉각탑을 통과하는 공기에 열을 전달하여 다른 압력과 온도에서 상기 배출구로 부터 배출되는 탄성 유체부분들을 응축하기 위한 수단으로 구성되며, 상기 응축 수단으로 부터의 응축물이 상기 열원과 통하여 있는 건냉식 발전 시스템을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 다수의 중간 탄성유체 응축부분이 각기 다른 응축온도에서 작동될 수 있고, 그 각 부분이 배출구와 연통하도록 배치되어 있다. 미비 정해진 각기 다른 응축 압력에 응축 부분들을 유지하기 위해, 농후 유체 냉각제가 열흡수 부분을 갖는 분리된 냉각회로들을 통해 순환되며, 그 열흡수 부분들은 중간 응축부분 및 냉각탑내에 배치된 열 폐기부분과 연결되어 있다.

각 냉각회로의 농후 유체 냉각제 압력은 그 냉각제가 응축부분으로 부터 냉각탑으로 그리고 그 역으로 순환할 때 일정한 온도에서 액체와 증기 사이에서 상(phase)을 변화시키는 수준에 고정된다. 또한, 냉각탑내에 배치된 냉각제 회로의 부분들은 기류가 직렬로 배치된다.

냉각 회로 온도는 냉각 기류의 방향에 대해 최소 상향 흐름으로 부터 최대 하향 흐름으로 변하게 된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 각 부분이 배출구들 중 하나의 배출구 및 일원과 연통하도록 냉각탑내에 배치된 다수의 열교환 도관을 가지고 있다. 그 열교환 도관은 냉각기류의 정규 방향에 대해 최소의 상향 흐름으로 부터 최대의 하향 흐름으로 변화하는 도관들내 응축 온도와 기류가 직렬로 되도록 냉각탑내에 배치되어 있다.

본 발명은 첨부도면과 관련하여 기술된 실시예들의 하기 상세한 설명으로 부터 보다 상세히 이해될 것이다.

본 발명은 동력 순환부로 부터 대기로 열을 전달하기 위한 건식 냉각 시스템에 관한 것이다. 따라서, 다음 설명에서, 본 발명은 하나 이상의 탄성 유체 터어빈을 사용하는 발전 시스템으로 구체화 되어 도시되어 있다.

제1도에서, 높은 이송 압력, 높은 온도의 탄성 유체가 보일러와 같은 증기 발생기(12)로 부터 도관(14)를 통해 터어빈(10)의 도입구로 이송된다. 터어빈(10)을 통해 팽창한 후, 동적 탄성유체는 각각 터어빈 배출구(20)과 (22)를 통해 중각 응축부(16)과 (18)로 통과한다. 이중 배출구를 갖는 2중 유동 터어빈만이 제1도에 도식적으로 나타내어져 있으나, 다중 배출구를 갖는 단일 유동 터어빈이 사용될 수 있고 그들의 두개 또는 다수를 결합하여 사용될 수 있다. 2중 유통 터어빈(10)은 매우 큰 발전 시스템이 높은 압력 요소로 부터 하류에 배치된 낮은 압력 요소를 갖는 터어빈을 사용하기 때문에 도식적으로 도시되어 있다.

중간의 저압 응축부(16)으로 부터의 응축물은 중간의 고압 응축부(18)로 이송되고 그곳에서 분무 파이프(25)를 통해 주입된 증기와 밀접히 접촉하도록 분무되는 것이 바람직하다.

터어빈(10)이 배출구(20, 22)에서의 각기 다른 배출 압력을 갖도록 적당히 설계되어 있기 때문에, 싸이클 효율이 단일의 압력 배출 터어빈의 것보다 증가된다. 그러한 저압 응축물 이송은 고압부분(18)로 저압응축물을 펌핑하거나, 또는 응축부분(16)으로 부터의 응축물이 응축부분(18)로 자체 중량에 의해 흐르도록 하는 방식으로 중간 응축부분(16, 18)을 적당히 배치함에 의해 달성될 수 있다. 저압 응축물은 분무에 의해 고압응축부(18)로 들어가는 증기의 약간을 응축시켜 열부하를 감소시키고 그리하여 응축부분(18)에서 요구되는 열전달 표면적을 감소시킨다.

응축부분(18)로 부터의 생성된 응축물은 파이프(26)으로 통해 공급수 펌프(28)로 배출되고 파이프(30)을 통해 증기 발생기(12)로 복귀된다. 상기 기구로 부터의 응축물은 비교적 고온이고, 따라서 그를 증기화 하는데 있어서 보일러에서 요구되는 열이 감소된다.

제2도는 응축부(16) 및 (18)로 부터의 응축물이 파이프(24') 및(26)을 통해 공급수 펌프(28)로 배출되는 다른 예의 기구를 나타내고 있다. 혼합된 응축물은 파이프(30)을 통해 증기발생기(12)로 복기된다. 공급수 펌프(28)로 부터 하류의 응축물 유통로는 본 발방의 일부가 아니며, 다른 유통로, 그에 결합된 장치 및, 재생 공급수 히이터와 같은 장치는 본 발명에 부속된다.

다중배기 터어빈의 중간 응축부(16, 18)과 같은 국부 압력 또는 다중 압력 응축기의 사용은, 다중압력 응축기의 것과 동일한 표면적을 갖는 단일압력 응축기를 사용할때의 싸이클 효율 이상으로 발전싸이클 효율을 증가시킨다. 각 응축부(16)과 (18)이 제1도와 제2도에 도시되어 있으나, 사실, 그 응축부분들은 그들 사이에 적당한 분할벽을 설치하여 형성된 단일 용기내 분할된 지역들일 수 있다. 응축부(16, 18)은 열흡수부(32, 34)를 가지고 있고, 그 열흡수부는 외부의 순환 유체 증기를 응축하면서 그 열흡수부를 통해 냉각제를 이송하도록 배치되어 있다.

각 응축분에 사용되는 냉각제는 적당한 온도에서 그의 상(相)을 변화시키는 능력에 따라 선택된다. 그러한 냉각제는 예를들어 NH₃, 프레온, 또는 SO₂와 같은 농후 유체를 포함한다. 열흡수부(32, 34)는 열 폐기 응축부(36, 38)과 각각 연통하여 있고 별도의 냉각 회로를 구성한다. 상기 농후 유체 및 냉각 회로내 그들의 압력은 각 열흡수부에서 액상으로 부터 기체상으로 상을 변경시키고 각 열폐기부에서는 기체상으로 부터 액상으로 복귀시킴에 의해 소망의 수준에 순환 응축 온도 및 압력을 유지시키도록 선택된다.

냉각제는 펌프(40, 42)에 의해 각 냉각 회로를 통해 펌핑된다. 그 펌프들은 열 사이펀(thermo syphon)이 각 냉각 회로내 마찰 손실을 극복하는데 충분한 몇몇 경우에는 생략될 수 있다.

제3도는 터어빈(10)을 지나면서 팽창한 후 탄성 유체가 저압 및 고압 터어빈 배출구(20, 22)를 통해 냉각탑(44)내에 배치된 열폐기 응축부(36, 38)로 통과하는 부수적인 공냉 기구를 도시하고 있다. 열폐기부(36, 38)은 다수의 얇은 벽을 갖는 튜브들을 구성된다. 파이프(24, 26)은 배출된 탄성유체를 배출구(20, 22)로 부터 응축부(36, 38)로 전달한다.

다음, 열폐기 응축부(36)에서 나온 저압 응축물은 파이프(37)을 통해 이동되어 열 폐기부(38)로 부터 상류의 파이프(26)를 통과하는 고압탄성 유체와 혼합된다. 그러한 응축물 이동은 상술한 바와 같은 펌핑이나 자체 중력을 이용하여 달성될 수 있다. 고압 탄성 유체 증기와 저압 응축물을 혼합시킴에 의해 열폐기 응축부(38)에 요구되는 열 전달 표면적 및 열부하가 감소된다.

제4도는 열 폐기부(36, 38)로 부터의 응축된 탄성 유체가 공급 펌프(28)에 들어가기전 혼합되는 제3도의 것에 대한 다른 설비를 나타낸다.

열 폐기 응축부(36, 38)이 자연통풍 구조 또는 강제 환류 장치(도시안됨)일 수 있는 건냉탑(44)내에 도시되어 있다. 냉공기는 지점(A)에서 냉각탑(44)로 들어간 다음 비교적 찬 열 폐기부(36) 및 뜨거운 열폐기부(38)을 횡단하고 상승된 온도로 지점(B)를 통과하여 냉각탑(44)에서 나온다. 비교적 뜨거운 냉각 회로 또는 열 교환 도관의 상류에 비교적 찬 냉각 회로 또는 열교환 도관을 배치함에 의해 전체 장치를 감소시키고 응축장치의 열 전달 효율을 증가시키는 최적 설비가 실현된다.

비교적 찬 응축부의 하류에 그와 기류가 직렬로 흐르는 관계로 배치된 점진적으로 따뜻하게 되는 응축부와 함께 건냉탑내에 배치된 다중 압력 열 폐기 응축부들을 사용함에 의해 전체 자본이 감소되고, 펌핑동력 소모가 상당히 낮게 되며, 냉각제의 보충이 거의 요구되지 않고 냉각탑의 출구에서의 증기플룸이 방지될 수 있다. 두 개의 응축부이 도시되어 있으나, 어떤수의 응축부가 단독으로 또는, 중간 응축부의 경우, 그들의 복수냉각 회로와 함께 사용될 수 있다.

그 부수 냉각회로는 순화 유체가 응축되는 중간 응축부들과 상기 응축부들 사이에서 냉각제의 상(相)을 변화시킨다.

Claims (1)

1. 동적 탄성 유체를 기화하기 위한 열원(12), 도입구를 통해 상기 열원과 유체가 통하도록 연통하고 미리 정해진 상기 동적탄성 유체의 일부분을 배출하기 위한 다수의 배출구(20, 22)를 가지는 탄성 유체 터어빈(10), 냉매로서 공기를 이용하는 건식 냉각탑(44), 그 냉각탑 상류의 상기 터어빈 배출구로 부터 냉각탑 하류의 상기 열원으로 유체가 통하게 하는 다수의 연속적인 열교환 도관들(36, 38)로 구성된 건냉각 발전 시스템에 있어서, 상기 열교환 도관(36, 38)들이 내부 탄성 유체 흐름 방향에는 평행하고 외부 공기 흐름에 직교하도록 상기 냉각탑(44)을 관통하여 배치되고, 상기 모든 열교환 도관들이, 냉각탑의 하류의 비교적 찬 열교환 도관(36)으로 부터의 유체가 냉각탑 상류의 비교적 따뜻한 열교환 도관(38)내로 흐르도록 상호 연결된 것을 특징으로 하는 건냉식 발전 시스템.

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