복수기(화력발전)

복 수 기

발전교수실발전교수실 임도형임도형

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22 발전교수실발전교수실 임도형임도형

학습 목표

1

2

3

진공도 관리의필요성 이해

4

복수기 설치목적및 튜브배열 형식이해

Hotwell 수위 조절 방법 이해

튜브 누설시미치는 영향과 조치방법이해

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강의 순서

복수기 구조2

진공도3

1 복수기 개요

튜브 누설5

성능 시험6

4 복수조 수위조절

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1. 복수기 개요

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복수기 개요

1. 복수기의 정의LP TBN 배기증기를 냉각, 응축시켜 물로 회수하는 장치

2. 복수기의 종류가. 혼합복수기

나. 표면복수기(발전소 사용)

3. 복수기의 역할가. 증기가 보유한 열낙차를 크게하여 터빈 효율 향상

나. 응축된 복수를 재사용 함으로써 물처리 비용 절감

다. 복수를 보충하거나 각종 드레인 회수 장소

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복수기 개요

[랭킨사이클의구성]




복수기 개요

[랭킨사이클의열효율]




복수기 개요

[배압의영향]




복수기 개요

라. 데브리 필터(DF)

다. 순환수 펌프(CWP)

4. 복수기 부속설비

나. 공기추출기(CVP)

가. 복수펌프(COP)

마. 볼 세정장치(CTCS)

□ 복수기 진공도는 냉각수의 온도와 수량으로 결정

5. 복수기 진공관리

► 복수기 입 · 출구 온도차 : 7℃이하

► 냉각수량 : 복수의 약70~80배



2. 복수기 구조




복수기 구조

라. 수실(Water Box)은 강판 구조물

다. 하부에 복수조(Hot Well), 상부 LP Htr 내장됨

1. 일반사항

나. Tube 측 냉각수, Shell 측 증기가 흐르며 열교환

가. 본체는 강판제 용접구조, 고진공을 위한 밀폐용기

에폭시(Epoxy) 도포, 전기방식 등

► 부식방지 : 고무 , 스테인레스 강판 부착




복수기 구조

2. 복수기 내부구조

가. 복수기설치위치 : 저압터빈하부




복수기 구조

나. 터빈(Turbine) 내부구조




복수기 구조

다. 저압터빈로터 취외 후 내부구조

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복수기 구조

라. 복수기내부 구조 도면




복수기 구조

마. 복수기 Shell 측면도




복수기 구조3. 튜브 배열

가. 증기의흐름에 따른 분류

(a) 전주유입형(기존형)




복수기 구조

(b) 전주유입형(개선형)




복수기 구조

나. 튜브와터빈 배치에 따른분류

(a) 직각배열 (b) 평행배열




복수기 구조

다. 냉각수흐름에 따른 분류

(a) One Pass (b) Two Pass




복수기 구조

□ 복수기 튜브는 부식이나 침식에 강해야 한다

► 과거 : 황동 또는 백동

► 현재 : 티타늄(Titanium)

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복수기 구조

라. 복수기 용량 : 부하 변동에 대비 정격출력에서

나. 복수조의 온도 : 복수기내 압력 해당 포화온도

5. 복수조(Hot Well)

가. 복수조 기능 : 복수기에서 응축된 복수를 저장

⇒ 누설시 염류검사 용이

다. 복수기 구조 : 몇 개의 수실 구조

4~5분 사용가능




복수기 구조

6. 관 판(Tube Sheet)

v역할

§ 복수기 본체양쪽에

설치되어 복수기 관 지지

§ 냉각수 입구측관구멍을

확관(Bell Mouth) 가공

• 냉각관 침식방지

• 유동저항감소

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복수기 구조

오래 회전하지 않도록 함

1) 전동기 구동식이 많다

2) 터빈 정지시 진공을 깨뜨려 감속 중 임계속도에서

나. 구 조

※ 임계속도 이전에 열어야 함

7. 진공파괴밸브(Vacuum Breaker Valve)

1) 복수기 상부에 설치

가. 설치목적

디스크 상부에 밀봉수를 공급

2) 정상 운전시 공기유입을 방지하기 위해 밸브




복수기 구조

Phas

e La

g Am

plitu

de

ARES

ARES0.707

0 운전속도Flow FhighFcenter

-

Phas

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Lag

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-

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ARES

ARES0.707





복수기 구조

[참조 : 진공파괴 밸브상세도면]



3. 진공도




압력 단위

§ 표준기압 (1atm)

= 760 mmHg = 1.0332㎏/㎠ = 10.33 mAq

= 101.325 kPa = 1.013 bar

§ 공학기압 (1 at)

= 735.5mmHg = 1.0㎏/㎠ = 10 mAq= 98.066 kPa = 0.98 bar




측정 압력

§ 절대압

• 완전 진공상태를 0(zero)으로 측정한 압력 (Pa)

§ 계기압

• 대기압을 0(zero)으로 측정한 압력 (Pg)

§ 진공압 또는 진공도

• 정의 : 계기압에서 대기압보다 낮은 압력

• 표시» 수은주 : mmHg

» %




진공압 산출 예제

v예제§ 국소대기압 740mmHg , 계기진공압720mmHg

⇒ 표준기압 기준으로 진공압을 산출하면?

v 0.10332kg/㎠ abs를 진공압력(mmHg)으로 환산하세요

【단 1.0332 (1atm) kg/㎠를 760 mmHg로 간주하고계산하시오】

- Vac ( )mmHg




진공도 원리

1/28,55128.70(Steam) →0.0010052 (Water)32.55723

비 고비체적 변화 ㎥/㎏온도℃

진공(mmHg)




진 공 도

가. 진공압(도) = 국소대기압 - 절대압

(∵ 절대압 = 대기압 – 진공압)

나. 진공도가 높을수록 증기의 열낙차 증가 ⇒ 열효율 향상

다. 진공도 향상 방법 (열교환량 증대 Q = mcΔt )

- 냉각수 온도 낮게 (Δt 크게)

- 냉각수량 증대 (m 크게)




진 공 도

※※ 열낙차열낙차 증가증가 하기위해하기위해 진공도를진공도를 높임으로높임으로

1. 1. 설비비용과설비비용과 보조기보조기 동력동력 증가증가

2. 2. 터빈터빈 최종단의최종단의 습분습분 증가로증가로 인한인한 침식침식 발생발생

3. 냉각수에 버리는 열 손실량 증가

∴∴ 최적의최적의 진공도진공도 : : 냉각수냉각수 온도온도 2020℃℃와와

정격출력정격출력 기준기준 복수기복수기 진공도진공도 720mmHg720mmHg로로 냉각수량냉각수량 결정결정

※※ 발전소발전소 설비설비 중중 출력출력 및및 효율에효율에 가장가장 큰큰 영향영향 : : 복수기복수기




진 공 도

v복수기 성능곡선

§ 동일 출력

• 냉각수 온도 저하

→ 진공도 상승

§ 해수온도 일정시

• 부하 감소

→ 진공도 상승




진 공 도

v진공도에 따른 터빈효율

§ 진공도 저하시

→ 터빈 출력 저하,

배기실온도 상승

⇒ 터빈효율 저하

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진 공 도 관 리 방 법

가. 진공도 기준

○ 연간 진공도 기준치 작성

- 기준치와의 편차를 보고

튜브 청소

- 계절별 냉각수온도가 변함으로

계절별 진공도 기준치 설정

나. 관 청결도 기준

○ 전산기로 운전자료와 설계자료를 비교

-> 관청결도에 따라 튜브청소

- CTCS - Debris Filter

○관청결도 = 사용관 열관류율 / 신관 열관류율

○ 관청결도 관리기준치 = 0.85∼0.9




진 공 도

2. 진공도 저하 원인 및 대책

가. 외부에서 공기 유입

1) 현상

① 공기 유입량 소량일 경우 진공도 서서히 저하

② 복수온도와 복수기내 진공상당 포화온도와의 차가 커짐

2) 점검 및 대책

① TBN 및 BFP-T 그랜드스팀 계통 점검

② 복수기 연결 각종 배관 누설 점검

③ 각종 밸브의 밀봉수 주입상태 점검

④ 누입 공기량을 측정

⑤ 누설부위 조임, 패킹 교체 등을 실시

⑥ 공기 누입부 찾는 방법 : 물 채우기, 헬륨가스




진 공 도

[[참조참조 : : 헬륨가스헬륨가스 이용이용 공기누입부공기누입부 찾는찾는 방법방법]]




진 공 도

[[참조참조 : : 헬륨가스헬륨가스 이용이용 공기누입부공기누입부 찾는찾는 방법방법]]

Hood TempSensor부

압착및 Taping작업부위




진 공 도

1) 현상

③ 튜브내 수두손실 증가로 CWP 출구측 압력 증가


나. 튜브 내면 오염

② 핫웰 복수 온도와 냉각수 출구 온도 차 커짐

① 진공도 완만히 저하

① 주기적으로 CTCS(스폰지 볼 세정장치) 운전

에어블로잉(Air Blowing)

② 오염된 튜브측의 순환수 펌프를 정지하여 튜브를




진 공 도

출구압력 증가, 복수기 입,출구 간의 냉각수

1) 현상

③ 순환수 펌프 결함 ⇒ 펌프 분해 점검

온도차 커짐 ⇒ D/F 즉시 청소

② D/F 전후 차압 증가, CWP의 전동기 전류량 및


다. 냉각수량 부족

복수기 출구 냉각수 온도 상승

① Traveling Screen 고장, 오물 누적

⇒ 즉시 스크린 정비 및 오물 제거




냉각수 부족과 튜브오염 비교

Ts

t in

ΔTt out

Tube LengthTem

pera

ture

Circulating WaterIn

Circulating WaterOut

Exhaust Steam

복수온도

해수입구

온도

해수출구

온도

냉각수 부족

튜브내면오염

정상 운전




진 공 도

► 예비기 기동, 노즐 및 스트레이너 점검

► 중간냉각기, 2차냉각기 드레인 계통 점검

► 펌프 내부 결함시 예비기로 교체, 정비

► 기수분리기 밀봉수 수위 점검,

1) 현상

② 진공펌프식 공기 추출기의 경우


라. 공기추출기 성능 저하

진공도 낮은 상태에서 운전

① 증기 분사식 공기추출기의 경우

► 증기 압력 , 복수량, 온도, 압력 점검




진 공 도

1) 현상

② 순환수계통 사이폰 원활치 않아 CWP 전류 증가


마. 수실 상부에 공기 누적

① 냉각수 출구 온도 상승

① Water Box Priming Pump 기동

② 수실 공기 유입 개소 정비




진 공 도



4. 복수기 수위 조절




복수조 수위 조절

3) 최저수위시 복수펌프 정지

2) COP 출구에서 순수저장탱크로 복수 배출

1) 복수 배출밸브(Cond Rejection Valve) 작동

나. 고수위시 영향

2) 복수이송펌프(CTP) 기동

1. 저수위 및 고수위시 미치는 영향

1) 보충수 조절밸브(Make-up Valve) Open

가. 저수위시 영향





나. 밸브역할

2) 저부하 운전으로 탈기기로 가는 복수량이 적을 때

1) 증기분사식 공기추출기, GSC 냉각에 필요한

2. 복수 재순환 밸브(COP Recirculation Valve)

1) 탈기기 수위가 높을 때

가. 복수 재순환 밸브 OPEN 시기

적정 복수량 유지

2) 복수펌프 과열 방지를 위한 최소 유량 확보





[참조 : 복수조 수위조절 계통]

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실양정



5. 튜브 누설




튜브 누설

2) 튜브와 관판과의 접합부 확관부 누설(드물다) : “b”

1. 해수 누설에 의한 장해

1) 튜브 부식 핀홀(Pin Hole : 가장 많다) : “a”

가. 원 인

해수

해수

“a”

“b”

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튜브 누설

※ 태안화력 경보치 : 0.2μ℧ /cm

※ 보령화력 경보치 : 0.5μ℧ /cm

복수, 급수, 보일러수의 전도도(Conductivity Meter)

2. 해수 누설 감시

보일러 튜브 국부가열 및 부식 촉진

나. 영향




해수 누설의 영향

§ 해수중 Nacl : 방식피막을파괴와부식촉진급수의 PH를떨어뜨림

§ 경도성분(Ca,Mg) : 튜브내면에스케일형성• 열효율저하, 보일러튜브를팽출파열

§ 염류가과열저감기를통해과열기분사시

단시간내튜브부식을초래




튜브 누설

1) 전도도계 주시, 기준치 초과시 화학원에게 연락

2) 드럼보일러 : CBD Flow 증가

가. 운전원 조치사항

3) 관류보일러 : 복수 전량 CPP 통과

4) 과열기, 재열기 Spray Water 공급 중단

5) CWP 입구에 톱밥 주입

6) 복수기 진공도를 낮춰 해수 유입 저감

7) 보일러 압력을 내림

나. 화학원

인산염, 하이드라진, 암모니아등 약품 주입

3. 해수 누설시 처치




튜브 누설

1) 터빈 정지 후 실시

2) 복수기 쉘측에 물을 채운 후 수실에서 누설 점검

3) 수실측의 관판면을 충분히 건조시켜야 함

나. 비닐시트에 의한 방법

1) 터빈 운전중 시행 가능

2) 누설 예상 복수기 수실 정지 후 비닐시트 단단히

3) 확관부 누설 검출 부적정

4. 튜브 누설 검출 방법

밀착시켜 누설 점검

가. 물을 채우는 방법




튜브 누설

1) 터빈 운전중 시행 가능

2) 면도용 거품과 같은 포말을 이용

3) 튜브 핀홀 뿐만 아니라 확관부 누설도 검출 가능

다. 포말(Foam)을 이용한 검사 방법

[튜브 누설부] [튜브 확관부]




튜브 누설

확인 하는 것에 가장 유효한 방법

3) 확관부 이외의 결함과 그 위치 및 경년 변화 등을

2) ECT에 의해 튜브의 부식 정도를 측정

1) 터빈 정지 후 시행

라. 와전류 탐상 검사(ECT)에 의한 방법



6. 성능 시험




성능 시험

v 시험목적

☞ 복수기 열교환 능력을 파악하여 설계치나 인수치와 비교,

어느 정도 저하되었는지 판정하고, 원인을 분석




성능 시험

가. 입열기준방식

① 복수기에 들어오는 모든 열량을 산출

② 발전소 성능시험과 병행하여 실시해야 열부하를

효과적으로 산출

- 문제점 : 수분 함유량(%) 산출불가

정확한 Enthalphy 산출불가

나. 출열기준방식

① 복수기에서 냉각수가 가지고 나가는 열량으로 계산

② 운전 관리면에서는 출열기준방식이 많이 이용하나,

냉각수 유량을 정확히 측정하는 것이 중요




성능 시험

○ 복수기 열부하 산출 [Qa]

[ 터빈배기열량 + 각종 입열열량 ] - [ 복수열량 ]

= 냉각수량×[냉각수출구온도 - 냉각수입구온도] ×

비중량×정압비열(kcal/h〕

○ 대수평균 온도차 산출 [Θm]

={Θ1 - Θ2 } / ℓn(Θ1 /Θ2)

○ 열 관류율 산출 [Ka ]

= Qa /(A· Θm )〔kcal/h·℃·㎡〕

u 설계치/목표치 열관류율과 비교

복수기 열전달능력평가




강의 정리

1

2

3

진공도 관리의필요성

4

복수기 설치목적및 튜브배열 형식

Hotwell 수위 조절 방법

튜브 누설시미치는 영향과 조치방법



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