KR900009110B1 - 습증기 건조용 수증기 분리장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

습증기 건조용 수증기 분리장치

제1도는 가압수 원자로의 증기발생기에서 건조장치를 둘러싸는 상단부분의 수직단면도.

제2도는 제1도에 도시된 증기발생기에서 배플 건조기의 건조유닛의 수직단면도.

제3a도는 제2도에 도시된 건조유닛의 입구벽을 구성하는 전심금속의 그리도 일부의 정면도.

제3b도는 제3a도의 선 A-A를 절취한 단면도.

제4도는 제2도에 도시된 건조유닛의 건조부재를 둘러싸는 영역의 일부의 수평단면도.

제5도는 건조부재를 둘러싸는 영역의 변경예로서 제4도와 유사한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 외부용기 4 : 원심분리기

5a, 5b : 배플 8 : 건조부재

9 : 입사증기분류 11 : 그리드

12 : 건조영역 13 : 물 재생영역

14 : 셀 15, 19 : 스트립

21 : 수반

본 발명은 습증기 건조용 수증기 분리장치에 관한 것으로서, 특히 가압수 원자로의 증기발생기의 상단부분에서 증기의 출구헤 배치된 건조장치에 관한 것이다.

가압수 원자로를 구비하는 원자력 발전소에서, 증기발생기에서 만들어진 증기는 비교적 낮으나 과다한 수분함수량을 가지는데, 이 증기는 중간에 건조되지 않고 터빈에서 사용할 수 있다.

그러므로 가압수 원자로의 증기발생기는 증기의 통로에 연속적으로 배치된 2가지 방식의 건조장치를 증기의 출구통로에 있는 상단부분에서 구비한다. 가장 먼저 증기는 원심분리기로 들어가서 나선형으로 회전되고, 증기에 함유된 물의 소적은 원심분리기로 들어가서 나선형로 회전되고, 증기에 함유된 물의 소적은 원심효과에 의해 증기에서 분리된 후 증기발생기의 공급영역으로 중력에 의해 물로 귀한하게 하는 원통형 벽에 부착된다.

원심분리기의 출구에서, 증기는 증기의 유동 방향을 급속히 연속적으로 변경시키는 베플 분리기에서 미세한 건조라 불리는 제2건조를 겪는다. 높은 효율을 가지는 공지된 베플 분리기는 증기에서 분리된 물을 재생하기 위하여 베플과 관련된 수직위치에 수반을 구비한다. 상기 수반은 수평면에서 증기의 입사유동에 직면하는 공동을 가진 중공의 단면현상을 가지기 때문에 베플의 벽에서 증기로부터 분리된 물의 소적은 수반에서 정지하고 수집되어서 중력에 의해 분리기의 하단부로 운반된 다음에 배수관을 통해 증기발생기의 공급 영역으로 운반된다.

상기 수반은 베플 건조기의 효율을 실제로 증가시키지만 사용하기 어려운 결점을 가지고 있다. 먼저 증기의 통로에 삽입된 상기 수반은 건조기에서 압력강하를 증가시킨다. 게다가 수반은 수반에서 수집된 소적에 의하여 구성된 액체막의 바로 상류측에서 증기가 초과압력상태에 있게 되는 영역을 만든다. 이러한 초과압력영역에서, 증기의 유동과 물의 소적은 실제로 영(零) 속도를 가지며, 따라서 물입자가 초과압력상태에서 증기와 평형을 이루는 상황에 있다. 이러한 입자상태는 중력유동으로써 물의 제거를 용이하게 하지 않는다.

게다가, 증기의 유동은 층을 이루어 연속적으로 배치된 걸조기를 통해 전체적으로 이동하는 동안에 상승한다. 이러한 상승유동은 물의 소적을 상향으로 그리고 중력유동을 저지하는 액체막에 관하여 역류로서 수반의 상류층에 놓인 영역으로 운반한다.

배플 건조기의 구조는 다공패널을 통해 이동한 후에 베플과 물 재생수반을 둘러싸는 영역에 도달하는 증기의 입사유동과 접촉하는 수직의 다공패널로써 구성된 집합체의 형태로 되어 있다. 건조기의 입구벽을 구성하는 다공패널로써 구성된 집합체의 형태로 되어 있다. 건조기의 입구벽을 구성하는 다공패널은 증기의 유동속에서 압력강화를 발생시키고 이러한 증기의 유동을 아래로 편향시킨다. 압력강하를 과도하게 감소시킴이 없이 증기의 유동을 실제로 변경하도록 선택된 치수 및 배치를 가지는 오리피스를 구비하는 금속의 시트는 다공증기 입구패널로써 사용된다. 그러나 이러한 편향장치는 매우 한정된 효율을 가진다.

패널은 베네치안 블라인드(Venetian blind)형으로써 증기의 유동방향에서 아래로 경사진 평행스트립을 일렬로 놓는 프레임으로 구성된 것을 사용하였다. 상기 패널은 증기의 유동을 편향하는데 관여하는 높은 효율을 가지지만, 고온에서 고속으로 순환하는 증기와 접촉시키고자 할 때는 패널을 제작하기가 어렵다. 이러한 패널의 구성방법이 무엇이든지, 상기패널의 긴 수명과 양호한 강도를 보장할 수 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은 분리장치의 입구에서 상승유동을 가지는 습증기를 건조시키기 위한 수증기 분리장치를 제공하고, 여기서 수증기 분리장치는 증기의 통로내에 삽입되고 건조부재 및 수직의 다공패널로 구성된 적어도 1의 집합체를 구비하고, 1측면 또는 입구측면을 가지는 수직의 다공패널을 통과한 후에 건조부재를 포함한 영역에 도달하는 습증기를 수령하고, 건조부재 수평단면이 증기의 입사유동을 향하여 직면하는 중공부품을 가지면서 수직으로 배치된 증기에서 분리된 물을 재생하는 수반과 증기의 유동을 편향시키는 배플을 구비하고, 상기 장치는 효율이 놓고 제작이 간편하고 매우 높은 강도를 가지는데 있다.

상기 목적을 위하여, 수직의 다공패널은 전심금속의 그리드로써 구성되어 있는데, 그리드의 셀은 증기의 통로가 건조부재와 접촉하는 순간에 실제로 수평이거나 또는 약간 아래로 경사지는 방법으로 증기를 편향시키기 위하여 증기의 통과방향에서 아래로 경사진 스트립에 의해 한정되어 있으면서 증기를 통과시킨다.

가압수 원자로의 증기발생기에 의해 만들어진 습증기글 건조시키는데 사용되는 본 발명에 의한 수증기 분리장치를 실예에 제한받지 않고 설명하기로 한다.

제1도에는 상단부분이 도시된 관다발을 둘러싸는 증기발생기의 하단부분의 직경을 초과하는 직경의 외측용기(1)를 가진 증기발생기의 상단부분이 도시되어 있다.

관의 집합체로 구성된 네스트(2)의 내부에서 원자로의 용기에서 유출하는 가압수가 순환하여 증기발생기의 공급수를 가열하고 기화시키며, 발생된 증기는 화살표(3)로 도시된 실제로 수직의 경로로서 증기발생기의 외측용기(1)로 들어간다.

증기발생기 상단부분에 있는 외측용기(1)는 원심분리기(4)와, 층으로 배출된 배플(5a, 5b)을 가진 2개의 건조대를 둘러싼다. 관다발에서 유출하는 증기는 가장 먼저 원심분리기로 들어가서 증기의 경로는 나선 형으로 되고, 증기가 함유한 물의 소적의 일부는 원심분리기의 원통형 내벽에 침전되는데, 원심분리기는 응축수를 터빈의 출구까지 확실하게 귀환시키는 증기발생기의 공급링(7)이 설치된 부위에서 증기발생기로 물을 공급하는 영역(6)으로 상기 소적을 확실하게 귀환시킨다.

원심분리기(4)상에 베플(5a, 5b)을 가진 2개의 건조대가 배치되어 있고, 각각의 베플은 증기발생기의 상단부분이 외측용기(1)에서 내부중앙에 배치된 평행 6면체의 수직측면에 배치된 4개의 건조부재(8)를 구비한다.

원심분리기에서 유출하는 부분적으로 건조된 증기는 입사증기분류(9)의 상승유동방향으로 건조부재(8)의 입구측과 접촉하고, 상기 건조부재(8)를 통과하고, 증기발생기의 상단부분의 외측용기(1)에서 연장하는 출구관(10)을 통해 증기발생기에서 유출한다.

제2도는 증기의 운행방향에서 수직단면으로 제1보다 크게 확대된 건조부재(8)를 도시한다. 건조부재(8)는 일반적으로 평행 6면체이며, 그리드(11)와 건조영역(12)과 물 재생영역(13)을 구비한다.

제3a도 및 제3b에 도시된 바와 같이, 전심금속으로 형성된 그리드(11)는 다이아몬드형상에 셀(14)을 가지며, 셀은 증기가 그리드를 통과하는 방향에서 아래로 경사져 있다.

전신금속의 그리드는 공지된 제품이며, 절단된 셀을 분리하는 밴드가 시트의 평면에 관하여 동일한 경사라고 가정하고 또한 3b에 도시된 바와 같이 회로망의 셀의 주방향에서 시트의 횡단면으로 동일한 간격을 유지한 스트립을 구성하고 있는 과정에서 시트를 신장한 후 금속의 시트를 절단하여 만든다.

결과적으로 전심금속의 그리드는 베네치안 블라인드 방식의 경사스트립을 가지는 패널의 구조의 비교되는 경사스트립(15)을 포함한 구조를 가진다.

이러한 구조는 그리드(11)을 통과한 후 증기(16)의 운행방향이 실제로 수평을 이루는 입사증기분류(9)에 관하여서는 제3b도에 도시된 바와 같이 셀(14)을 통과하는 유체의 유동을 편향시킨다. 당연하게도 그리드는 증기분류가 그리드를 통과하는 방향에서 스트립(19)이 아래로 경사지도록 배치된다.

그리드(11)에 의하여 만들어지는 편향의 정도는 여러 가지 변수에 의존하는데, 특히 대환이라 불리는 시트의 절단된 2모서리 사이에 있는 금속 밴드의 폭에 의존하고, 시트의 절단된 모서리의 길이에 일치하는 세로 방향과 그리드를 구성하기 위하여 상기 시트가 신장된 방향에 일치하는 횡방향에서의 셀(14)의 치수에 의존한다.

상기 여러 변수의 작용에 따라, 그리드(11)를 지나서 배치된 건조영역(12)에서 입사분류의 경로를 평행하게 (방향16)하거나 또는 아래로 경사지게(방향17)하기 위하여 증기의 입사분류의 충분한 편향을 결정할 수 있다.

그러나, 편향을 크게 하기 위하여 그리드의 변수를 변경시키면 장치의 압력강하는 증가한다.

그러므로, 압력강하를 양호한 수치로 제한하는 동안에 건조영역(12)에 수평에 가까운 방향으로 운행하는 증기의 분류를 얻을 수 있도록 그리드의 구조특성을 선택하여야 한다.

제4도는 한 방향 또는 다른 방향에서 약 90°로 배치된 연속적인 2면 모서리를 구성하는 수직으로 굽어진 또는 연결된 금속시트로써 형성된 베플(20)을 배치한 건조영역(12)의 수평단면을 도시한다. 베플(20)은 건조유닛의 세로방향에 평행한 방향, 즉 건조유닛의 입구측을 구성하는 그리드(11)에 평행한 수평방향으로 연속적으로 배치된다. 베플(20)은 건조영역(12)의 내부에서 실제로 수평방향으로 증기(16)의 경로내에 삽입되도록 배치된다.

수직의 수단(12)은 베플의 90°를 이루는 2면 모서리의 각각의 부위, 다른 방법으로는 배플(20)의 한 측면과 다른 측면에 고정된다.

수반(21) 단면형상은 증기(16)의입사분류 방향으로 개방되는 중공의 사각형상을 가진다. 수반(21)은 배플의 벽에 증기로써 침전된 물의 소적을 숙박시키고, 건조유닛의 하단부에 집적된 물을 물 재생영역(13)으로 도달하게 한다. 또한, 수반(21)에 집적된 물(24)의 바로 상류측에서 증기가 초과압력상태에 있는 영역(23)을 구성하는데 종사한다. 상기 영역(23)에서 액체 및 증기의 소적은 수평면에서 영속도성분을 가진다.

그러나, 증기(16)의 분류방향이 수평이거나 또는 그리드(11)의 시트편향으로 인하여 약간 아래로 경사지기 때문에, 물(24)의 액체막의 중력유동에 이것이 불리한 영향을 끼치지 아니한다.

따라서, 본 발명에 의한 장치의 하나의 장점은 배플 및 수직의 수반을 구비하는 건조부재를 매우 양호한 효율상태에서 사용하게 하는데 있다. 용접이 필요없이 신장 또는 확장한 후에 펀칭(Punching) 작업을 하여 금속의 시트로부터 편향부재를 만들기 때문에, 제작이 극히 용이하고 매우 양호한 강도를 가지는 편향부재에 의하여 상기 장점이 얻어진다. 그러므로 하나의 파면으로서 상기 부재는 매우 양호한 강도를 가지며, 핀(fin)이 장착된 베네치안 방식의 패널과 같은 조립부재보다 신뢰성이 크다.

제5도는 동일한 부재(26)로 만들어진 배플 및 수반과 건조영역의 구조를 변경하여 수직축을 가지며 수직의 평판(25)에 고정된 부분적인 실린더 형산의 부재를 도시한다.

증기(26)의 입사분류는 연속적인 부재(26)에 의해 이탈되는데, 부재의반원형 단면은 증기의 입사분류를 향하여 개방되어 있다. 또한 부재(26)는 부재의 내면에 침전된 소적으로부터 형성된 수막(27)을 재생하는 수반을 구성한다. 상기와 동일한 방법에 따라, 수막(27)의 중력유동은 운행방향이 수평이거나 또는 약간 경사진 증기(16)의 분류에 의하여 매우 약간만 방해받거나, 오히려 용이하게도 된다.

본 발명의 범위는 전술한 실시예에 제한받지 아니한다. 따라서, 전심금속의 입구패널과, 전술한 것과 다른 방식의 건조장치(배플 및 수반)를 구비하는 분리장치를 상상할 수 있으며, 배플 및 수반은 별개의 부재 또는 동일한 부재로 형성될 수도 있다.

전심금속의 그리드는 전술한 다이아몬드 형상과는 다른 형상의 셀을 가진 그리드를 사용할 수 있다. 그리드의 치수는 증기분류의 필요한 편향과, 장치의 이용상태에 따라 받아들일 수 있는 압력강하에 의하여 한정될 것이다.

본 발명에 의한 장치는 가압수 원자로의 증기발생기뿐만 아니라 다른 방식의 증기발생기에도 적용이 가능하고, 또한 상승하는 출구유동을 가진 습증기를 얻는 증기발생기의 다른 설비에도 적용이 가능하다.

Claims (3)

1. 분리장치의 입구에서 상승하는 유동을 가지며, 상기 분리장치는 건조부재로써 형성되어 증기의 경로내에 삽입된 적어도 1의 집합체와 1측명 또는 입구측면을 가지는 수직의 다공패널을 구비하고, 상기 입구측면은 습증기를 수령하고, 습증기는 다공패널을 통과한 후에 건조부재를 둘러싸는 영역에 도달하고, 건조부재를 둘러싸는 영역은 증기의 분류를 편의시키는 배플과 증기로부터 분리된 물을 재생하는 수반을 구비하고, 수반은 수직으로 배치되어서 증기의 입사분류를 향하여 직면하는 중공부분을 가진 수평의 단면형상으로 된 습증기 건조용 수증기 분리장치에 있어서, 수직의 다공패널은 증기가 건조부재에 접촉하는 순간에 증기의 경로가 실세로 수평이거나 또한 약간 아래로 경사진 스트립에 의하여 한정되어 있으면서 증기를 통과시키는 셀을 가진 전심금속의 그리드를 구비하는 것을 특징으로 하는 수증기 분리장치.
2. 제1항에 있어서, 전심금속의 그리드는 기다란 대각선이 수평을 이루는 다이아몬드 형상의 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 수증기 분리장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가압수형 원자로의 증기발생기의 상단부분에 있는 습증기의 출구경로내에 배치된 것을 특징으로 하는 수증기 분리장치.

Images