KR100205274B1 - 고압 급수 예열기 - Google Patents

Abstract

U형 튜브 다발(9)(10)과, 결합 비과열 구역(4)과, 인티그레이티드 플로디드 서브쿨링 구역(18)과, 저부에 배치된 물챔버(27)(28)를 갖는 수직 구조의 재생 고압 급수 예열기에서 비과열 구역과 서브쿨링 구역은 각각 응축 구역에서 커버(6)(20)에 의하여 차단된다. 비과열 구역에서 스팀 유동이 없는 챔버(23)는 튜브 다발(10) 주위에 배열된다.

Description

고압 급수 예열기

제1도는 본 발명의 급수 예열기의 부분 종단면도.

제2도는 제1도의 2-2선을 따른 단면도.

제3도는 제1도의 3-3선을 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 25 : 외부셀 2 : 스팀유입 오리피스

3 : 응축수 유출 오리피스 4 : 완열구역(desuperheating zone)

5 : 응축 구역 6 : 커버

8 : 스팀 분산축 11 : 스팀 유출 오리피스

14 : 굽힘 파이프 15 : 굽힘 채널

19 : 배플(baffle) 21 : 제어요소

23 : 챔버

본 발명은 U형 튜브 다발, 결합된 완열 구역, 결합된 만수위의 보조 냉각(an integrated flooded subcooling) 구역과 저부에 물챔버를 갖는 수직 구조의 재생 고압 급수 예열기에 관한 것으로서, 상기 완열 구역과 보조 냉각 구역은 응축 구역으로 부터의 커버에 의하여 차단된다.

상기 예열기는 "Transactions of the ASME", October 1957, pages 1494 1500, Figure 3a에 기재된 "급수 예열기의 보조 냉각 구역에서 평균온도차에서의 응축 재열효과"의 제하에 공지되어 있다.

결합된 만수위의 보조 냉각 구역을 갖는 상기 예열기에서 스팀은 응축 구역으로부터 보조 냉각구역으로 어떤 작용조건하에서도 통과할 수 없다. 그럼에도 불구하고 내부와 외부로의 누출이 또한 최소화되어야 하므로 열전달 구역은 아주 주의깊게 설계되어야 한다. 그러므로 보조 냉각 구역으로의 응축수의 유입은 서브쿨러의 적절한 두께를 갖는 최종배플과 유입부에서 유동과 관련하여 미소한 압력 강하와 미소한 환상의 갭에 의하여 아주 적게 된다. 내부 누출은 보조냉각기셀에 단단하게 용접된 배플과 튜브통로에서의 미소한 환상의 갭에 의하여 최소화된다.

상기 타입의 예열기에 있어서, 서브쿨러의 수위는 응축수의 재기화를 어렵게 만드는 압력 저장고를 형성한다. 상기 수위는 수위 조절범위와 응축수 유출 제어를 적절하게 조절함으로서 확보된다. 이 경우에 최대로 조절된 응축수 수위는 완열 구역의 최종 배플 이하로 유지되어야 하고, 이에 따라 응축수는 완열 구역내로 역류할 수 없다.

그리고 완열 구역을 정확하게 잡는 것이 아주 중요하다. 과열된 스팀은 급수까지 역류 또는 교차유동으로 한정된 속도로 완열 구역을 통과한다.

과열 스팀을 수용하는 튜브의 외벽이 건조되어 있는 한 튜브까지의 스팀쪽 열전달은 대류로 이루어진다. 완열구역이 너무 넓으면 외부 튜브벽이 국부포화온도에 도달하는 점에서 응축이 시작될 수 있다. 이 경우에 응축의 법칙이 튜브까지의 스팀쪽 열전달에 적용되어 부식이 예상된다. 작용상의 안전때문에 이 상태는 장치의 전체 부하범위에 걸쳐서 피해져야 한다.

완열 구역의 최종 배플과 보조 냉각구역 상부의 최상의 가능 만수위 사이의 상술한 필요한 높이차 때문에 결과로서 완열 구역의 치수화가 잘못 이루어지게 된다. 특히 이것은 예를 들면 응축수 유출 온도를 낮추기 위하여 그리고 이에 따라 스팀 유동 또한 낮추기 위하여 보조 냉각 구역이 넓혀져야 하는 경우에 적용된다. 결과로서 상기의 구조는 배플에 의하여 복수의 챔버가 세분된 보조 냉각구역을 형성하고 이에 따라 장치는 종방향으로 더 큰 높이를 갖는다.

본 발명의 목적은 상술한 타입의 3구역 급수 예열기의 완열 구역에서 응축핵의 발생이 확실히 방지되는 예열기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 유동스팀을 갖지 않는 챔버가 튜브다발 주위의 완열 구역에 설치된다.

본 발명의 이점은 특히 예열기의 단순성에 있다. 본 발명의 이점은 또한 발명자가 형성하였고, 유동학적이며 또한 이에 따라 열에 반응하지 않는 체적을 바라는 것 처럼, 완열 구역에 합치거나, 적절하다면 이 체적을 복수의 챔버로 세분화하는데 있다.

챔버의 커버와 저부를 튜브 지지판으로 형성하는 것이 특히 바람직하다. 완열 구역의 배플에 일치하도록 챔버를 형성하기 위하여는 단순한 금속 시이트로 지지판을 덮는 것만이 단지 필요하다.

이하, 첨부도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명을 이해하는데 본질적인 요소만 도시한다. 작동 매체의 유동방향은 화살표로 표시한다.

수직 구조의 고압 급수 예열기는 하단부에 스팀 유입 오리피스(2)와 응축수 유출 오리피스(3)가 서로 대향되게 설치되고, 외부셀(1)로 둘러싸인다. 이 장치의 좌측에는 완열 구역(4)이 있다. 응축구역(5)의 하부에는 최종 배플 형상의 커버(6)가 제공된다. 완열 구역(4)의 내부에는 동시에 튜브지지판의 기능을 수행하는 스팀배플(7)(7')(7")이 설치된다.

완열 구역(4)의 상단부는 밀폐벽(17)에 의하여 스팀 분산축(8)을 형성한다. 이 축은 좌측의 워엄(warm) 튜브 다발(10)과 우측의 콜드(cold) 튜브 다발(9)을 형성하는 두 아암인 U형 튜브 다발 사이에서 중심방향으로 신장한다. 이 축은 그 상호 대향 종방향 오리피스가 스팀 유출구로서 작용하도록 설치된다. 이 종방향 오리피스에는 한편으로 축면에 스팀 유출 오리피스(11)를, 다른 한편으로는 튜브구역의 면에 스팀구멍(13)을 갖는 천공된 커버 시이트(12)가 제공된다. 각각의 튜브 다발(9)(10)의 중심공간에는 굽힘 채널(15)이 굽힘 파이프(14)를 따라서 리세스된다. 응축 구역(5)에서 튜브 지지대(16)는 생성된 응축수가 아래쪽으로 조금씩 흐를수 있도록 설치된다.

이 장치의 우측에는 배플을 갖는 보조 냉각 구역(18)이 제공된다. 튜브 지지판으로서 작용하는 배플(19)은 다수의 챔버로 보조 냉각 구역을 세분하고, 튜브 다발이 튜브로 흐르는 급수까지 응축수가 역방향으로 유동하게 한다. 이 보조 냉각 구역에는 최종 배플 형상의 커버(20)가 응축 구역(5)쪽 상부에 제공된다. 도시되지 않은 응축수 유출라인에서 제어요소(21)는 유출을 제어하기 위하여 제공된다. 최종 배플의 상부에서 응축수의 수위는 22로 표시되고 수위 조절 범위는 29로 표시된다.

콜드 튜브 다발(9)은, 급수가 튜브내로 상부로 유동하도록, 물챔버(27)내로 튜브관(26)을 거쳐 예열기의 하부로 안내한다. 가열되어진후 급수는 이 장치에서 워엄 튜브 다발(10)이 안내하는 물챔버(28)를 거쳐 배출된다.

상기 한도까지 3구역 급수 예열기는 공지되어 있다. 공지된 예열기의 명세서에 따르면, 응축수의 유출 온도는 특히 낮추어져야 하고, 이에 따라 특히 스팀의 흡인율이 감소될 수 있다. 응축수의 유출온도가 낮추어지면 보조 냉각 구역에서 열교환 구역이 증가하게 된다. 이 장치의 주어진 외경에서, 이는 장치의 종방향, 즉 높이 방향으로 보조 냉각 구역이 확대되는 것을 의미한다. 최대가능 수위가 어느 경우에도 완열기에서 최종 배플 이하여야 한다는 조건에 부합하기 위하여는 대안이 마련되지 않는 한 이는 불가피하게 최종 배플의 상승과 완열구역에서 열교환 구역의 바람직하지 않는 증가를 가져오게 된다.

이것이 본 발명이 해결하려는 점이다. 증가된 전체 체적에도 불구하고 완열구역에서 열교환 구역을 허용가능한 수준까지 감소시키기 위하여는 열에 반응않는 구역이 내부에 형성되게 된다. 가장 단순한 방법으로는 상기의 사실은 워엄 튜브 다발(10) 주위의 완열 구역내에 스팀 유동이 없는 챔버(23)를 제공함으로서 달성된다. 도시된 실시예에 따르면, 스팀 배플(7')(7")은 이 목적을 위하여 사용 가능하다. 완열 구역과 보조 냉각 구역 사이의 격벽(30)에 한면이 용접된 이들 판은 챔버(23)의 저부와 커버를 형성한다. 이들 판은 단순한 금속 시이트(24)로 덮여지고, 이에 의하여 스팀에 접하지 않는 밀폐공간이 생성된다. 판(7')(7")의 외부 윤곽과 일치하도록 이 금속시이트(24)는 거의 반원통 형상 또는 다각형 형상을 한다.

예를 들면 다배플 완열 구역의 경우에, 지지판(7')(7")은 완열 구역의 반원통 내부에 금속시이트(24)를 부합되게 채택함으로서 완열기의 외부셀(25)에 대향하여 균등하게 잘 접하게 된다.

3구역 장치의 작동모드는 후술한다. 과열된 스팀은 스팀 유입 오리피스(2)를 통하여 완열 구역(4)으로 들어가고, 완열 구역에 설치된 스팀 배플(7)과 챔버(23) 주위를 흐르고, 상부로 흐르며, 스팀 분산축(8)을 직접 통과한다. 커버 시이트(12)에 있는 상호 대향 스팀 유출 오리피스에서 스팀은 응축 구역(5)의 환상 공간으로 직접 들어가고 여기서 분산된다. 상대적으로 저속도로 스팀은 제2도의 화살표 방향을 따라서 튜브다발(9)(10)의 응축 표면상을 침범하고, 튜브 다발을 통하여 내부로 방사상으로 유동한다.

열이 방출되어 가열 스팀이 응축된 후에는 응축수는 하부로 유동하여 보조 냉각 구역 상부에서 수집되고, 보조 냉각기로 유입되는 응축수의 수위는 그때에 바라는 값으로 제어된다. 공기와 응축될 수 없는 가스는 굽힘 파이프(14)를 통하여 튜브 다발(9)(10) 내부에서 응축의 종료후에 배출된다.

급수는 처음에는 보조 냉각 구역(18)에서, 다음에는 응축구역(5)에서, 최종적으로 완열 구역(4)에서 3단계 과정을 거쳐 튜브에서 예열된다.

Claims (2)

1. 완열 구역과 보조 냉각 구역이 각각 응축구역으로부터의 커버(6)(20)의 각각에 의하여 차단되고, 저부에 설치된 물챔버(27)(28)와 결합된 만수위의 보조 냉각구역(18)과 결합 완열 구역(4)과, U형 튜브 다발(9)(10)을 갖는 수직구조의 재생 고압 급수 예열기에 있어서, 스팀 유동이 없는 챔버(23)가 튜브 다발(10) 주위의 완열 구역(4)에 설치된 것을 특징으로 하는 고압 급수 예열기.
2. 제1항에 있어서, 챔버(23)의 저부와 커버가 금속시이트(24)에 의하여 덮여지는 튜브 지지판(7')(7")으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 급수 예열기.