KR20200066651A

KR20200066651A - 공랭식 응축기 시스템

Info

Publication number: KR20200066651A
Application number: KR1020207012130A
Authority: KR
Inventors: 크리쉬나 피. 싱
Original assignee: 홀텍 인터내셔날
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: MX2020003533A; US11204201B2; US20190093953A1; ES2956218T3; EP3688396A1; EP3688396A4; EP3688396B1; WO2019067514A1; FI3688396T3; KR102425823B1; PL3688396T3

Abstract

발전소 랜킨 사이클에서 증기 응축 적용을 위한 공랭식 응축기 시스템은 복수의 서로 연결된 모듈식 냉각 셀을 가지는 공랭식 응축기를 포함한다. 각 셀은 프레임 지지 팬, 입구 증기 헤더, 출구 응축액 헤더, 그리고 그 헤더들 사이에 연장되는 핀 부착 튜브를 선택적으로 가지는 튜브 번들 조립체, 를 포함한다. 튜브 번들 조립체는 A-형상 튜브 구조로 제작될 수 있다. 튜브 번들은 각 번들의 상부 및 하부 튜브 시트 사이에 프레임의 어떠한 부분으로부터의 지지대 없이 자기 지지된다. 응축액 헤더는 열 팽창/수축을 위하여 프레임에 슬라이드 가능하게 장착될 수 있다. 증기 터빈으로부터의 튜브 사이드 상에서의 폐 유동 루프(closed flow loop)에서의 증기 순환은 튜브 번들을 통하여 불어내진 주변의 공기에 의하여 각 셀에서 냉각되고, 그렇게 함으로써 랜킨 사이클(Ramkine cycle)로 돌려 보내지는 액체 응축액을 형성한다. 본 설계는 나아가 종 방향의 그리고 수직 방향의 열 팽창 구속 시스템을 제공한다.

Description

공랭식 응축기 시스템

본 발명은 일반적으로 건조 냉각 시스템에 관한 것이고, 특히 전기 발전소의 랜킨 사이클(Rankine cycle)에 있어서의 증기 응축 적용 또는 다른 비전력 발전 적용에 적합한 공랭식 응축기 시스템에 관한 것이다.

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 발명은 2017년 9월 27일에 출원된 미국 가출원 제62/564,000에 대한 우선권을 주장하고 상기 출원의 내용 모두는 참조로서 본 출원에 포함된다.

공랭식 응축기(air-cooled condenser, ACC)는, 발전소들 그리고 다른 공업적인 설비들로부터의 많은 양의 저압 폐증기(low pressure waste steam)를 응축하는 수랭식 응축기에 대한 만족할 만한 대안을 제공한다. 지난 70년 동안, ACC 설계에 있어서의 기술적 수준은, 송풍기가 주변 공기를 경사진 A-프레임 지붕을 모방하는 경사진 핀 부착 튜브(finned tube)의 배열을 지나가게 분사하는 단일 튜브 행 구성으로 진화해왔다. 핀 부착 튜브의 경사 각도는 보통 수평면으로부터 60도이다. 핀 부착 튜브는, 송풍기의 강제 공기(forced air)가 ACC를 나가기 위하여 관통하여 가로질러야 하는, 높은 알루미늄 핀이 장착되는 평평한 표면을 가진, 가늘고 긴 비원형 튜브의 형상이다. 효율적인 열 전달을 위한 송풍기와 핀 부착 튜브 번들(finned tube bundles)의 상술의 배치는 ACC 설계에서 널리 사용되는 확고하고 증명된 기술이다. 그러나, 그것들의 구조 설계, 현실과 설치 설계 실무의 시공성의 측면은 혁신이 될 만한 것이다.

구조적인 문제를 틀에 넣고 시야를 넓히기 위하여, ACC가 크고 육중한 구조라는 것을 인식하는 것이 중요하다. 500 MWe 발전소에 대하여, 예를 들어, 통상적인 ACC는 약 40,000 평방 피트의 공간을 차지하고, 100 피트의 높이까지 올라간다. 경사진 튜브 번들은 각각 직접적으로 부착되어 있고 구조적인 A-프레임에 의하여 충분히 지지되어 있다. A-프레임은 차례로, 팬과 튜브 번들을 지면으로부터 들어올리는 수직으로 연장되는 슈퍼 구조(superstructure)에 의하여 지지되어 있다. ACC의 열전달 기능은 그 구조의 튜브 번들과 배관 헤더(piping header)가 ACC의 정상 작동 조건 하에서 상당한 열팽창과 수축을 경험한다는 것을 의미한다. 현장에서 큰 ACC 구조를 건립하는 것, 특히 튜브 번들을 지지하는데 요구되는 구조적인 A-프레임을 짓는 것은 상당한 양의 시간과 인간의 노력을 요구한다.

개선된 공랭식 응축기는 그러므로 건립을 위해 현장에서 요구되는 구조적인 일을 최소화하도록 설계되고, 증기와 응축액에 대한 압력 경계를 형성하는 유체 구성 요소의 특히 크랙 형성을 유발했던 다른 열 팽창을 방지하는 열 팽창/수축 능력을 부수적으로 제공한다.

본 개시에 따른 공랭식 응축기 시스템은 종래의 ACC 설계의 전술한 단점을 극복하는 새로운 배치 형태 및 지지 시스템을 제공한다. ACC 시스템은 상부 공통 증기 헤더 및 한 쌍의 측방향으로 이격된 하부 응축액 헤더를 포함하는 ACC를 포함할 수 있다. ACC는 일 구성에 있어서 A-형상 튜브 구성 또는 구조에 배열된 복수의 경사지고 자기 지지되는 평면의 튜브 번들을 포함하는 단일 행 핀 부착 튜브 열교환기일 수 있다. 튜브 번들의 마주보는 벽 또는 판넬 사이에 예각이 형성되어 있다. 종래의 ACC 설계와 대조적으로, 본 ACC는, 유리하게, 튜브 번들을 지지하기 위한 구조적인 A-프레임을 요구하지 않는다. 본 설계는, 대신, 각진 튜브 번들 판넬의 내구력을, 튜브 번들의 차등 열 팽창을 수용하는 판넬들을 함께 경첩으로 결합하는, 판넬의 위쪽 튜브 시트들 간의 상부 조인트에서 고유의 결합을 제공하는 것에 의하여 활용한다. 실시예에 있어서, 힌지는 각 튜브 시트에 밀봉가능하게 부착된 각진 봉인 플레이트에 의하여 형성될 수 있다.

덧붙여, 튜브 번들을 위한 고유의 하부 지지 시스템은 각 튜브 번들이 결합되는 응축액 헤더의 고정되지 않고 슬라이드 가능한 장착을 제공한다. 이것은, 그렇게 함으로써 어떠한 중요한 차등 열 팽창 문제를 무효화 하는 구성 단위로서, 헤더(증기 및 응축액)와 튜브 번들이 종 방향으로 늘어나거나 수축하는 것을 허용한다.

각 튜브 번들은 상부에서 증기 헤더에 그리고 하부에서 응축액 헤더 중 하나에 유체적으로 결합된다. A-형상 튜브 번들 아래에 배치된 하나 또는 그 이상의 팬은 튜브의 튜브 사이드(tube side)을 통해 흐르는 증기를 응축하도록 주변 냉각 공기를 튜브 번들을 통해 불어낸다. 응축된 증기(즉, 응축액)는 하부 응축액 헤더에 모인다. 일 구현에서는, ACC는 증기 터빈을 포함하는 랜킨 사이클 유동 루프에 유체적으로 연결될 수 있고, 표면 응축기의 의무를 수행한다. ACC는 랜킨 사이클 유동 루프에 돌아가기 전에 냉각되고 응축되는 배기 증기를 증기 터빈으로부터 받는다.

일 실시예에 있어서, ACC는 증기에 의하여 가열될 때의 열 팽창 하에서의 증기 헤더 및 튜브 번들의 성장을 막는 종방향 그리고 수직방향 둘다의 구속 특징을 제공하도록 구성되는 열적 구속 장치를 더 포함할 수 있다. 열적 구속 장치는 팬 지지대 프레임에 고정적으로 장착되고 튜브 번들로부터 이격된 A-프레임을 일 실시예에서 포함할 수 있다. A-프레임은 독립형 및 자기지지형의 구조이다. 열적 구속 장치는, 열 팽창에 기인한 길이에 있어서의 각 성장의 때에 증기 헤더의 종 방향의 구속과 튜브 번들의 수직방향의 구속 둘다를 제공하도록 구성된다. 일 구성에 있어서, 열적 구속 장치는, 한 쌍의 상부 튜브 시트(증기 헤더에 구조적으로 차례로 결합되어 있음)에 고정적으로 부착된, 종방향으로 움직이지 않는 고정 멤버를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 고정 멤버는 수직으로 위치된 고정 킬 플레이트(keel plate)일 수 있다. 고정 멤버는, 종 방향 구속 특징을 제공함으로써, 증기 헤더가 열 팽창에 기인하여 성장할 때 증기 헤더의 종 방향의 성장을 막도록 작동된다. 고정 멤버는, 수직 방향 구속 특징을 제공함으로써, 증기에 의하여 가열될 때 튜브 번들의 제한된 수직의 성장 및 움직임을 허락하도록 구성되는 슬라이딩 조인트를 통해 열적 구속 장치에 슬라이드 가능하게 장착될 수 있다. 고정 멤버는 그러므로 거기에 유체적으로 결합된 상부 튜브 시트와 튜브 번들과 함께 위 아래로 움직인다.

일 측면에 있어서, 공랭식 응축기는, 종축; 증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더(header); 상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 원형의 응축액 헤더; 상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle); 사이에 연장되고 A-형상 튜브 구조를 형성하면서 상부에서 상기 증기 헤더에 그리고 하부에서 상기 응축액 헤더들 중의 다른 하나에 유체적으로 결합되는 각 튜브 번들; 및 팬 지지대 프레임에 장착되고 상기 튜브 번들 아래에 위치된 팬; 을 포함하고, 상기 튜브 구조는 튜브 번들이 상기 상부 튜브 시트와 상기 하부 튜브 시트의 사이의 팬 지지대 프레임에 의하여 지지되지 않도록 자기 지지(self-supporting)되어 있다.

일 실시예에 있어서, 공랭식 응축기는, 상기 증기 헤더와 상기 튜브 번들 사이에 유체적으로 결합된 상부 증기 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 상부 튜브 시트는 증기를 상기 증기 헤더로부터 상기 튜브 번들로 전달하도록 구성되는 상기 증기 유동 플리넘에 부착되는, 상부 증기 유동 플리넘; 및 상기 각 응축액 헤더와 상기 튜브 번들 중 각각의 것과의 사이에 유체적으로 결합된 응축액 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 하부 튜브 시트는 응축액을 상기 튜브 번들로부터 상기 응축액 헤더로 전달하도록 구성되는 상기 응축액 유동 플리넘 중 각각의 것에 부착되는, 응축액 유동 플리넘;을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 상부 튜브 시트는 종 방향으로 연장되는 봉인 플레이트에 의하여 함께 경첩으로 연결되고, 상기 봉인 플레이트는 열 팽창 또는 수축 하에서 변형하도록 작동되는 탄력적으로 유연한 일체식의 금속 몸체를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 팬의 유지보수를 위한 종 방향으로 연장되는 모노레일이 제공될 수 있다. 모노레일은 일 구성에 있어서 봉인 플레이트로부터 머리 위에 매달릴 수 있다.

또 다른 측면에 있어서, 공랭식 응축기는, 종축; 증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더; 상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 응축액 헤더로서, 상기 증기 및 응축액 헤더는 서로 평행하게 위치되는, 응축액 헤더; 상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle); 종 방향으로 연장되는 각진 봉인 플레이트에 의하여 함께 경첩으로 연결되어 있는 상부 튜브 시트로서, 상기 봉인 플레이트는 열 팽창 또는 수축 하에서 변형하도록 작동되는 탄력적으로 유연한 금속 몸체를 포함하는, 상부 튜브 시트; 사이에 배치되고 상기 증기 헤더 및 하부에서 상기 응축액 헤더들 중 다른 하나와 유체 소통의 상태에 있는 각 튜브 번들; 주변 냉각 공기를 상기 번들을 통하여 위쪽으로 불어내도록 배치된 팬; 및 상기 팬을 지지대 표면 위로 지지하고 올리도록 구성되고, 상기 튜브 번들 아래에 위치된 수평의 팬 데크(fan deck)를 포함하는 팬 플랫폼(fan platform); 을 포함하고, 상기 튜브 번들, 증기 헤더, 그리고 응축액 헤더는, 상기 튜브 번들이 상기 팬 데크 위의 어떠한 구조적인 멤버에 의하여 직접적으로 지지되지 않는 자기 지지 튜브 구조를 형성한다.

또 다른 측면에 있어서, 공랭식 응축기는, 종축; 증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더; 상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 원형의 응축액 헤더; 상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle); 사이에 연장되고 A-형상 튜브 구조를 형성하면서 상부에서 상기 증기 헤더에 그리고 하부에서 상기 응축액 헤더들 중의 다른 하나에 유체적으로 결합되는 각 튜브 번들; 및 상기 튜브 번들 아래의 튜브를 지지하는 팬 지지대 프레임; 을 포함하고, 상기 응축액 헤더는 상기 팬 지지대 프레임에 고정적으로 부착된 안장 지지대에 의하여 축 방향으로 슬라이드 가능하게 각각 지지되고, 상기 안장 지지대는 상기 응축액 헤더를 슬라이드 가능하게 맞물리게 하는 반원형 구성의, 위쪽으로 열린 활 모양으로 굽은 지지대 표면을 포함하고, 상기 응축액 헤더는 열 팽창 또는 수축 조건에 기인하여 종축에 평행인 방향에서 길이에서 팽창하고 또는 수축하도록 작동된다.

바람직한 실시예의 특징들은 비슷한 요소(element)들이 유사하게 라벨이 붙여진 다음의 도면들과 함께 기술될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 공랭식 응축기(ACC)를 포함하는 발전소 랜킨 사이클의 개략적인 흐름도이다.
도 2는 팬을 더 분명하게 나타내도록 제거된 몇몇의 앞 튜브 번들 및 구조를 가지는 도 1의 ACC의 사시도이다.
도 3은, 응축액 유동 플리넘 및 헤더 안정 지지대를 도시하는, 헤더 유체 연결을 응축하는 튜브 번들의 도 2로부터 취해진 상세이다.
도 4는, 증기 및 응축액 헤더 배치를 도시하는, ACC의 부분적인 엔드 뷰(partial end view)이다.
도 5는, 안장 지지대를 도시하는, 도 4로부터 취해진 확대된 상세이다.
도 6은, 증기 헤더 및 그것의 연관된 플리넘을 도시하는, 도 4로부터 취해진 확대된 상세이다.
도 7은, 예각으로 각진 튜브 번들과 봉인 플레이트 사이의 상부 튜브 시트 배치를 도시하는 튜브 번들의 상부 부분의 사시도이다.
도 8은 튜브 번들의 핀 부착 튜브의 사이드 단면 뷰이다.
도 9는 상부 튜브 시트에 밀봉 가능하게 연결되기 전의 몇몇 튜브의 끝단의 사시도이다.
도 10은 도 2의 ACC의 엔드 뷰이다.
도 11은 ACC의 사이드 뷰이다.
도 12는 ACC의 탑 뷰이다.
도 13은 열 팽창 구속 시스템과 열 구속 장치의 상부 결합 부분을 더 잘 도시하도록 제거된 증기 유동 플리넘을 가지는 튜브 번들 상부 튜브 시트 영역의 사시도이다.
도 14는 그것의 끝단 사시도이다.
도 15는 그것의 상부 사시도이다.
도 16은 그것의 사이드 뷰이다.
도 17은 슬라이딩 팽창 조인트 조립체를 도시하는, 열 구속 장치의 결합 부분의 엔드 뷰이다.
도 18은 도 17로부터 취해진 확대된 상세이다.
도 19는 도 17로부터 취해진 또 다른 확대된 상세이다.
도 20은 도 17의 슬라이딩 팽창 조인트 조립체의 탑 뷰이다.
도 21은 그것의 사이드 뷰이다.
모든 도면은 개략적이며 반드시 일정한 비율일 필요가 없다. 다른 알파벳 접미사를 가지는 같은 숫자의 복수의 도면들을 포함할 수 있는 여기에 도면 번호에 대한 여기에 참조는 특별히 달리 언급되지 않는 한 모든 그 도면들에 대한 일반적인 참조로서 이해될 것이다.

본 발명의 특징 및 이점은 바람직한 실시의 예들을 참고하여 본 명세서에 도시되고 설명된다. 바람직한 실시의 예들의 설명은 전체 명세서의 한 부분으로 간주되는 첨부된 도면들과 연계하여 해석되도록 한다. 따라서, 본 발명은 단독으로 또는 특징들의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징들의 여러 가능한 비한정적 조합들을 예시하는 이러한 바람직한 실시의 예들로 한정되어서는 명백하게 아니된다.

본 명세서에 개시되는 실시의 예들의 설명에 있어서, 방향 또는 지향에 대한 어떠한 참조도 단지 설명의 편의를 위함이고 본 발명의 범위를 제한하는 어떠한 방법으로도 의도되어서는 아니 된다. ‘하부의’, ‘상부의’, ‘수평의’, ‘수직의’, ‘위로’, ‘아래로’, ‘위에’, ‘아래에’, ‘상단’ 및 ‘하단’뿐만 아니라 이들의 파생어(예를 들면, ‘수평으로’, ‘아래쪽으로’, ‘위쪽으로’ 등)은 논의된 도면에서 개시되거나 도시된 대로 방향을 참조하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 연관 용어들은 단지 설명의 편의를 위함이고, 장치를 특정 방향으로 구성하거나 작용하는 것을 요구하지 않는다. 명백히 달리 기재되지 않는 한, ‘부착된’, ‘첨부된’, ‘연결된’, ‘결합된’, ‘상호연결된’ 및 유사어는 뗄 수 있거나 견고한 부착 또는 그러한 관계뿐만 아니라 구조물들이 그 구조물들 사이의 개입구조물들을 통하여 직접적으로 또는 간접적으로 서로 고정되고 부착되는 관계를 참조한다.

전체적으로 사용되는 것처럼, 여기에 개시된 어떠한 범위들은 그 범위 내에 있는 각각의 그리고 모든 값을 기술하기 위한 약칭으로서 사용된다. 그 범위 내에 있는 어떠한 값은 그 범위의 종점으로서 선택될 수 있다.

본 공랭식 응축기(ACC)는, (a) 번들 그 자체의 구조적인 내구력을 활용하는 것에 의하여 튜브 번들 주위에서 요구되는 외부 지지 구조를 최소화하는 것, 그리고 (b) 풍 하중과 지진 가진을 견디는 능력을 귀속시키는 동안 튜브 배열의 본질적으로 억제되지 않은 열 팽창을 제공하는 것, 의 목표를 달성하도록 구성되고 작동된다.

일 실시예에 있어서, 이들 목표들은, 하부 응축기 헤더(튜브를 타고 내려오는 응축된 물을 모으고 운반하는)가 굽은 안장 지지대 상에서 종 방향으로 구속되지 않는 방법으로 지지되지만, 그 외에는 연결되지 않는 ACC 설계에 의하여 성취될 수 있다. 응축기 헤더를 위한 지지 시스템과 관련된 고정된 지지점들은 없다. 이 배치는 응축기 헤더와 튜브 번들이 종 방향으로 열 응력 균열을 일으킬 수 있는 열 팽창 또는 수축의 구속으로부터 응력을 받는 것 없이 유리하게 성장하거나 접촉하는 것을 허락한다.

본 ACC 설계는 그것들이 공통 증기 헤더에서 만나는 정점에서의 튜브 번들의 두 개의 상부 튜브 시트 사이의 연결 지점에서 경첩식 유연 결합을 더 제공한다. 이것은 그 구조의 제한된 횡 방향의 팽창/수축 및 수직 방향의 성장/수축을 허락한다. 유연 조인트는, 두 개의 튜브 시트 사이의 개방 조인트를 유체적으로 그리고 밀폐하여 봉인하는, 굽은 또는 각진 봉인 플레이트를 포함할 수 있다. 각진 봉인 플레이트는 측 방향 팽창을 제한된 정도로 흡수하는 능력을 제공한다. 열적 움직임은 튜브 시트 시점에서 포함되는 더 작은 측 방향 치수 때문에 수직 방향 치수보다 횡 방향 치수에서 통상적으로 더 작다.

ACC 시스템의 전술의 측면들은 아래에서 더 기술된다.

도 1은 열 전기 발전소의 전통적인 랜킨 사이클 유동 루프(20)의 도식적인 흐름도이다. 공랭식 응축기(ACC)(40)을 포함하는 본 발명의 개시에 따른 공랭식 응축기 시스템(30)은 증기 응축 적용에 있어서의 랜킨 사이클 유동 루프(20)에 유체적으로 결합된다. 도 2에 대한 부가적인 참조와 함께, ACC(40)는 상부 공통 증기 헤더(41), 한 쌍의 하부 응축액 헤더(42), 그리고 A-프레임 구조를 형성하는 증기와 응축액 헤더 사이에서 연장되는 대체로 평면의 구성의, 한 쌍의 경사진/각진 튜브 판넬 또는 번들(43), 을 일반적으로 포함한다. 발전소는 다양한 실시예에 있어서 원자력 발전소, 화석 화력 발전소일 수 있고, 또는 다양한 실시예에 있어서의 바이오매스(biomass), 쓰레기 또는 태양을 포함하는 재생 가능 에너지와 같은 또 다른 에너지 소스(source)를 활용할 수 있다. 발전소의 전기 발전 부분은 발전기에 있어서의 움직이지 않는 스테이터(stator) 권선을 통하여 전기를 생성하는 로터(rotor)를 회전시키기 위한 발전기에 작동되도록 결합된 전기 발전기(22)와 증기 터빈(24)을 가지는 터빈 발전기 세트(25)를 포함한다. 열 또는 에너지 소스를 사용하는 증기 발전기(23)는 증기를 생산하도록 급수를 가열한다. 다양한 실시예에 있어서, 증기 발전기를 위한 열의 소스는 원자로, 또는 화석 연료(예를 들어, 석탄, 석유, 셰일(shale), 천연 가스 등) 또는 바이오매스와 같은 다른 에너지 소스를 태우는 용광로, 일 수 있다. 열과 연료 소스는 본 발명을 제한하지 않는다.

응축액 헤더(42)는, 액체의 응축액을, 플로우 루프(20)에 있는 응축액을 증기 발전기로 펌프하는 응축액 회수 펌프(28)로 되돌려 보내는 응축액 회수 배관(26)에 유체적으로 연결된다. 응축액은, 일반적으로, 응축액을 예열하도록 증기 터빈(24)에서의 다양한 스테이지에서 뽑아내진 증기를 사용하는 하나 또는 그 이상의 급수 히터(21)를 통하여, 펌프된다. 예열된 응축액은 사이클에 있어서의 이 스테이지에서 “급수(feedwater)”로서 불릴 수 있다. 급수 펌프(29)는 나아가 급수에 압력을 가하고 급수를 액체의 급수가 증발되고 증기로 전환되는 증기 발전기(23)로 펌프한다. 고압 증기는 알려진 방법으로 발전기를 통하여 전기를 차례로 생산하는 증기 터빈(24)을 통하여 흐른다. 증기의 압력은, 열 및 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 터빈을 통하여 점진적으로 그것이 흐르는 것에 따라, 떨어진다. 터빈의 배출구 또는 배기관에서의 저압 증기(예를 들어, “배기관 증기”)는, 거기에서 그것이 응축하고 플로우 패스(flow path)를 끝내도록 랜킨 사이클 유동 루프(20)로 흘러 되돌아가는 ACC(40)의 증기 헤더(41)로 보내진다. 이 예에 있어서ACC(40)을 포함하는 증기 응축 폐 유동 루프(steam condensing closed flow loop)(31)는 따라서 형성되고 증기 터빈(24)과 응축액 펌프(28)의 사이에서 랜킨 사이클 유동 루프(20)에 유체적으로 결합된다.

도 2는 전술의 공통 증기 헤더(41), 응축액 헤더(42), 그리고 경사진 튜브 번들(43)의 일반적인 건축 및 배치를 보여주는 본 발명의 개시에 따른 ACC(40)의 일부분의 사시도이다. 앞쪽 튜브 번들의 부분은 ACC의 내부 특징을 보여주도록 명확성을 위해 제거되어 있다.

도 2 내지 12를 참조하면, ACC(40)는 튜브 번들의 마주보는 벽 또는 판넬 사이에 형성된 예각을 가지는 일 구성에 있어서 A-형상 구조로 배치된 복수의 경사진/각진 튜브 번들(43)을 포함하는 단일 행 핀 부착 튜브 열 교환기 설계일 수 있다. “A”의 같은 쪽에 있는 튜브 번들의 각각은 도시된 바와 같이 측 방향으로 인접하는 나란히 있는 관계로 배치된다. 튜브 번들의 개수는 설계의 냉각 요구사항에 의하여 좌우될 것이다. 각 튜브 번들은 상부에서 공통 증기 헤더(41)에 그리고 하부에서 응축액 헤더(42) 중 하나에 유체적으로 결합된다. A-프레임 튜브 번들 아래에 배치된 하나 또는 그 이상의 팬(50)은, 튜브(44)의 튜브 사이드를 통하여 흐르는 증기를 응축하도록, 주변 냉각 공기를 상방으로 튜브 번들(43)을 통하여 불어낸다. 따라서, 각 팬(50)은 주변 냉각 공기를 팬으로 이끌기 위한 하부 흡입면과 공기를 튜브 번들(43)을 향하여 방출하는 상부 방출면을 가진다. 이제 액체 상태에 있는 응축된 증기(즉, 응축액)는 여기서 앞에 기술한 대로 하부 응축액 헤더(42)에 모인다.

도 2에 도시된 ACC(40)는 완전한 ACC 시스템 설치에 제공될 수 있는 다수의 ACC들 중 하나임을 주목한다. 각 ACC는, 증기를 응축하고 응축액을 랜킨 사이클 유동 루프로 되돌리는 데에 요구되는 전체의 냉각 부하를 제공하도록 증기 및 응축액 헤더 조인트에서 연속하여 연결의 방식으로 유체적으로 함께 결합될 수 있는 냉각 셀 또는 유닛으로 간주될 수 있다. 도 2에 도시된 각 냉각 셀은 다수의 튜브 번들(43)을 각 사이드(단일 튜브 번들을 보여주는 앞쪽과 다수의 튜브 번들을 보여주는 뒤쪽에서의 가장 왼쪽의 튜브 번들)에 포함할 수 있다. 증기 및 응축액 헤더(41, 42)는 각 셀 내부에서 단일의 일체식의 연속적인 플로우 도관일 수 있고, 또는, 연속적인 플로우 도관을 형성하도록 각 셀 내부에서 함께 유체적으로 결합된 다수의 헤더 섹션으로 구성될 수 있다.

ACC(40)는 참고의 편의를 위하여 공통 증기 헤더(41)의 축 중심선에 의하여 정의되는 종축 LA를 포함한다. 이것은 또한 여기서 참조될 수 있는 대응하는 축 방향을 정의한다. ACC의 수직 중심선 Cv는 종축 LA(도 4를 볼 것)를 교차하는 증기 헤더의 수직 중심선에 의하여 정의된다. 증기 헤더는 나아가 수직 중심선 Cv 및 종축 LA를 교차하는 수평 참조 평면 Ph를 정의한다. 종축, 수직 중심선, 그리고 수평 참조 평면은 ACC(40)의 다양한 측면 그리고 그것들의 서로에 대한 관계를 기술하기 위한 편리한 참조 시스템을 정의한다.

도 2 내지 12를 개괄적으로 참조하면, ACC(40)는 팬(50)을 지지하는 지지대 프레임(45), 응축액 헤더(42), 그리고 다른 부속 구조물을 포함하는 팬 플랫폼(45-1)을 포함한다. 응축액 헤더(42)는 차례로 튜브 번들(43)과 증기 헤더(41)를 지지한다. 팬 지지대 프레임(45)은 수직 구조 기둥(46), 종방향 빔(47), 그리고 종방향 빔 사이에 전통적인 방법으로 걸쳐 있는 측방향 빔(48)의 조합을 포함할 수 있다. 기둥(46)은 보통 지면 높이(예를 들어, 콘크리트 기초)에서 수평 지지대 표면을 맞물리게 하도록 배치된다. 팬 플랫폼(45-1)은 팬과 그것의 부속들에 접근을 제공하도록 빔(47, 48)에 의하여 지지되는 팬 데크 플레이트(fan deck plate)(51)를 포함한다. 팬 데크 플레이트(51)는 그 안에 팬(50)이 장착되어 있는 비교적 큰 수직 개구(49)를 포함한다. 팬 조립체는 나아가 팬 데크 플레이트(51)로부터 지지되는 환상의 팬 링(52), 전기 모터(53), 그리고 팬 블레이드(56)가 도시된 바와 같이 그것으로부터 방사상으로 바깥으로 돌출하는 팬(50)의 허브에 결합된 기어 박스(54)을 포함한다. 모터와 기어 박스는 도시되는 것처럼 하나의 비제한적인 구조에 있어서 팬의 상부에 배치될 수 있다. 팬(50)은, 지지대 프레임 및/또는 팬 데크 플레이트(51)로 묶여지는 팬 지지 빔(57)(파선에 의하여 개략적으로 나타내어진)을 수평으로 연장시키는 것을 통하여 어떤 배치에서와 같이, 기어 박스(54)를 프레임으로부터 지지하는 것에 의하여 팬 링(52) 내에서 장착될 수 있고 지지될 수 있다. 다른 팬 지지 구조 배치는 물론 사용될 수 있고 본 발명을 제한하지 않는다. 팬 데크 플레이트(51)는 냉각 공기가 아래로부터 팬(50)에 들어 가고, 튜브 번들(43)을 통하여 위 쪽으로 방출되는 것을 허락하도록 지지대 프레임(45)에 의하여 지면 위로 들어 올려진다.

도 2 내지 5를 참조하면, 팬 데크 플레이트(51)의 주변 말단은 응축액 헤더(42)를 지지하고, 이 응축액 헤더는 차례로 튜브 번들(43)과 증기 헤더(41)를 번들 간의 정점에서 지지한다. 응축액 헤더(42)는 축방향으로 이격된 복수의 안장 지지대(60)에 의하여 팬 데크 플레이트(51)로부터 지지된다. 지지대(60)는 볼트(도시된 것) 또는 다른 적당한 방법(예를 들어, 용접)과 같은 것을 통하여 팬 데크 플레이트(51) 및/또는 종방향 빔(47)에 고정적으로 부착될 수 있다. 수평 베이스 플레이트(63)는 빔(47)에 대하여 고정적이고 견고한 방식으로의 직접 부착을 위하여 구성되는 각 지지대(60) 상에 제공될 수 있다. 지지대는 따라서 유체 압력 경계 구성품의 열 팽창에 관계없이 움직이지 않게 유지되고 ACC 지지대 프레임(45)에 고정되어 유지된다. 팬 데크 플레이트(51)는 고려되는 다른 실시예에 있어서 안장 지지대(60)(도시됨) 주위를 잘라낼 수 있거나 또는 지지 베이스 플레이트(63) 아래에서 연장될 수 있다.

각 안장 지지대(60)는 응축액 헤더(42)(도 5에 가장 잘 도시됨)의 더 낮은 부분을 맞물리게 하도록 구성된 오목한 지지대 표면(61)을 정의하는 위쪽으로 열린 활 모양으로 굽은 크래들 플레이트(cradle plate)(61-1)를 포함한다. 지지대 표면(61)은 그것에 대해 위치될 때 헤더와 등각의(conformal) 접촉을 형성하도록 상호 보완적인 구성을 가지는 것 그리고 원형의 응축액 헤더(42)보다 단지 조금 더 큰 직경을 가지면서 도시되는 것처럼 횡단면에서 반원형일 수 있다. 응축액 헤더(42)는 일 실시예에 있어서 안장 지지대(60) 또는 어떤 다른 지지대에 고정적으로 부착되지 않는다. 이것은 응축액 헤더(42)(그리고 튜브 번들(43)과 증기 헤더(41)의 무게)를 수직으로 지지한다, 그러나 응축액 헤더는 그렇지 않으면 굽은 안장 지지대 상에서 종방향으로 불구속된다. 이 배치는 응축액 헤더(그리고 튜브 번들 및 증기 헤더)가 열 응력 크랙킹을 유발할 수 있는 열 팽창 또는 수축의 구속으로부터 응력을 발전시키는 것 없이 안장 지지대(60) 상에서 슬라이드하는 것에 의하여 종방향으로 유리하게 성장하거나 접촉하는 것을 유리하게 허락한다. 헤더(42)는 그러므로 안장 지지대에 관하여 종방향으로 슬라이드 가능하다.

일 실시예에 있어서, 굽은 지지 표면(61)은, 응축액 헤더(42)와 안장 지지대(60)의 사이의 인터페이스에서 부드러운 슬라이딩 맞물림을 허락하도록 테프론(Teflon^®)과 같은 감마(減摩) 코팅(61-2) 또는 유사한 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 활 모양으로 굽은 그리고 반원형의 웨어 플레이트(62)는 안장 지지대 표면(61)과의 맞물림을 가능하게 하도록 그리고 헤더의 바깥쪽 압력 경계 상에서의 직접적인 마모를 막도록 헤더(42)의 하부 절반에 견고하게 부착될 수 있다. 웨어 플레이트(62)는 헤더(42)에 바람직하게는 용접되는 적당한 금속, 일 실시예에서는 스테인리스 스틸과 같은 것, 으로 만들어 질 수 있다. 이 적용을 위해 다른 적당한 금속이 사용될 수 있다.

바람직하게는, 안장 지지대(60)는, 어떠한 직접 부착물 또는 팬 지지대 프레임(45)으로부터 튜브 번들(43)의 직접 지지대 또는 배경기술에서 기술된 종래의 A-프레임 ACC 설계와 같지 않게 지지대 프레임으로 묶여진 다른 구조적인 멤버에 의존하는 것 없이, 응축액 헤더(42), 튜브 번들(43) 그리고 증기 헤더(41)의 전체 중량을 지지하는데 충분하도록 구조적으로 튼튼하게 구성되고 구조된다. 대조적으로, 이들 종래의 설계에 있어서의 튜브 번들은 구조적인 A-프레임에 부착되고 직접적으로 지지된다. 본 설계에 있어서, 튜브 번들(43)의 중량은 그러므로 단지 응축액 헤더(42)에 의하여 지지될 수 있고, 차례로 팬 지지대 프레임(45)에 고정된 안장 지지대(60)에 의하여 지지된다. 응축액 헤더(42)의 종방향 팽창/수축을 허락하는 장방형 튜브(44)의 판넬과 튼튼한 안장 지지대(60)의 강성도 때문에, 튜브 번들(43)의 A-형상의 기하학적 구조는 대부분의 설치 지역에서의 지배하는 구조적인 요구사항(눈, 바람 & 지진)을 만족시키기에 충분히 자기지지 가능하고 견고하다. 그러나, 극한의 날씨 또는 지진 조건에 처해있는 어떤 설치 지역에서는, 높은 기둥을 바람과 지진에 대하여 강하게 하는데 종종 사용되는 브레이스(brace) 및/또는 가이 와이어(guy wire)가, 필요하다면 A-형상 튜브 번들을 적당하게 보강하는데 사용될 수 있다.

ACC(40)의 유체 압력 경계 구성품은 이제 도 2 내지 12에 대한 일반적인 참조와 함께 더 기술될 것이다. 이들 구성품들은, 대체로, 상부에서 종방향으로 연장되는 공통 증기 헤더(41), 하부에서 한 쌍의 종방향으로 연장되는 응축액 헤더(42), 그리고 증기 헤더와 응축액 헤더 중 각각의 것과의 사이에 ACC(40)의 수직 중심선 Cv에 대해 예각으로 각각 연장되는 튜브 번들(43), 을 포함한다. 각 튜브 번들(43)은 튜브 번들 축 Ta를 정의한다(예를 들어, 도 6을 볼 것). 튜브 번들(43)의 삼각형의 또는 A-형상의 배치에 있어서, ACC(40)의 한 쪽에 있는 첫번째 튜브 번들의 튜브 번들 축은 두번째 튜브 번들의 튜브 번들 축 TA에 대해 예각 A1으로 각지게 배치된다. 일 실시예에 있어서, 각도 A1은 0도와 90도의 사이일 수 있고, 하나의 대표적인 비제한적인 예에서는 약 60도일 수 있다. 다른 각도들은 사용될 수 있다. 튜브 번들(43)은 서로를 향하여 수렴하지만 상부 튜브 시트(70)는 만나지 않는다. 튜브 번들 축 TA는 일 실시예에 있어서의 헤더의 하부 개구(84)에 가장 가까운 증기 헤더(41) 안에 위치되는 정점 V에서 교차한다(예를 들어, 도 6을 볼 것). 튜브 수렴 튜브 번들은 A-형상 튜브 번들 구성을 형성한다.

튜브 번들(43)은, 단일 선형의 행으로 정렬되고 단일 평면에 배치된 바싹 이격된 평행의 튜브(44)로 각각 이루어지는, 상점에서 만들어진 일자형의 그리고 대체로 평면의/평평한 튜브 번들일 수 있다. 대체로 평면의/평평한 튜브 번들일 수 있다. 튜브(44)는 비원형의 또는 직사각형의 단면을 가질 수 있다(예를 들어 도 8, 9를 볼 것). 각 일자형의 튜브는 반대쪽 끝단에서 유체적으로 연결되고, 상부 튜브 시트(70)와 하부 튜브 시트(71)에 의하여 지지된다. 튜브 시트(70, 71)는 증기 또는 응축액이 흐름 통로를 정의하는 튜브의 열린 내부의 튜브 사이드 상에 있는 튜브(44)의 안과 밖으로 흐르도록 허락하는 복수의 튜브 관통이 들어 있다. 튜브 끝단은, 유체적으로 봉인된 연결을 형성하도록 튜브 시트에 봉인 용접, 납땜, 또는 팽창(예를 들어, 수력적으로 또는 폭발적으로) 되는 것에 의하여 누설 방지 방식으로 튜브 시트에 고정적으로 결합될 수 있다. 튜브 시트(70, 71)는 일 실시예에 있어서 평평할 수 있고 일자형의 금속 플레이트로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 튜브(44)는, 도 8 및 9에 도시되는 것처럼, 튜브의 마주보는 평평한 쪽(76)에 부착되고 마주보는 방향에 있어서 그것으로부터 바깥으로 수직으로 돌출하는 열 전달 핀(75)를 포함할 수 있다. 튜브 번들(43)이 조립될 때, 바람직하게는 하나의 튜브(44)의 핀들은, 튜브를 통하여 팬(50)에 의하여 생성되는 냉각 공기흐름이 최적의 열 교환와 증기 응축을 위하여 핀들과 최대 표면 접촉으로 되는 것을 보장하도록 인접하는 튜브의 핀에 관하여 매우 바싹 이격된다. 다른 구현에서는, 튜브는 핀이 없을 수 있다.

도 2 내지 12를 참조하면, 각 튜브 번들(43)은, 종 방향으로 연장되는 증기 유동 플리넘(80)에 상부에서 그리고 각각의 종 방향으로 연장되는 응축액 유동 플리넘(90)에 하부에서 유체적으로 결합된다. 증기 및 응축액 유동 플리넘은 각각, 평평한 상부 및 하부 튜브 시트(70, 71)로부터 증기 및 응축액 헤더(41, 42)의 활 모양으로 굽은 사이드 월(sidewall)로의 이행을 형성한다.

응축액 유동 플리넘(90)은 ACC(40)의 각 사이드에서 각 튜브 번들(43)을 각각의 응축액 헤더(42)에 유체적으로 결합하도록 배치된 (예를 들어 도 2 내지 5를 볼 것) 일 실시예에 있어서 대체로 직선으로 된 박스형 구조일 수 있다. 하부의 튜브 시트(71)는 응축액 유동 플리넘(90)에 밀봉 가능하게 부착되거나 연결되고(예를 들어 봉인 용접), 유동 플리넘(90)의 필수적인 상부 끝단 부분을 형성한다. 각 튜브(44)는 응축액 유동 플리넘 내부의 볼륨과 유체 소통의 상태에 있다. 유동 플리넘(90)의 하부 끝단 부분은 튜브 번들과 응축액 헤더 사이에서 유체 통로를 형성하는 응축액 헤더(42)에 밀봉 가능하게 연결된다(예를 들어 봉인 용접). 응축액 유동 플리넘의 네 개의 사이드 월은 응축액 유동 플리넘(90)의 압력 유지 경계를 완료하도록 견고하고 가깝다. 마주보는 앞과 뒤의 측 방향 사이드 월(90-1, 90-2)은 평평하고 서로 평행하다. 도 3에 도시되는 최적의 일 실시예에 있어서, 각 응축액 유동 플리넘(90)의 상부 끝단은 하부 끝단으로부터 측 방향으로 오프셋될 수 있다. 따라서, 유동 플리넘(90)의 지그 재그 형상 (예를 들어 측 방향 사이드 월(90-3))은, 그 영역에서 튜브 번들(43)을 조립하는 것을 가능하게 하도록 하나의 플리넘(90)이 인접하는 응축액 유동 플리넘(90) 내에서 적어도 부분적으로 자리를 잡는 것을 허락하는 플리넘들 사이에서 개구 오목부를 측 방향으로 만든다.

도 2, 4, 그리고 6을 참조하면, 증기 유동 플리넘(80)은 일 실시예에 있어서 도시되는 바와 같이 대체로 직선으로 된 박스형 구조일 수 있다. 플리넘(80)은 각 튜브 번들(43)을 증기 헤더(41)에 유체적으로 결합하도록 배치된다. 증기 유동 플리넘은, 증기 헤더(41)에 봉인 용접된, 마주보는 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 사이드 스커트 플레이트(81)를 포함한다. 스커트 플레이트(81)는 증기 헤더로부터 아래 쪽으로 연장된다. 일 구성에 있어서, 스커트 플레이트(81)는 증기 헤더(41)의 중심선에 의하여 정의되는 ACC의 수직 중심선 Cv에 대하여 예각으로 각각 배치될 수 있다. 다른 가능한 구성에 있어서, 스커트 플레이트(81)는 대신에 중심선 Cv에 대해 평행하게 위치될 수 있다. 각 튜브 번들의 상부 튜브 시트(70)는 봉인 용접 같은 것을 통해 스커트 플레이트(81) 중의 하나에 각각 밀봉 가능하게 부착 또는 연결되고, 그렇게 함으로써 유체적으로 봉인된 증기 유동 플리넘의 하부 끝단에서 종 방향으로 연장되는 필수적이고 각진 하부 월을 형성한다. 각 튜브(44)는 증기 유동 플리넘 내부의 볼륨과 유체 소통의 상태에 있다. 유동 플리넘(80)의 상부 끝단 부분은 관통하고, 증기를 튜브(44) 속으로 넣기 위한, 튜브 번들과 헤더 사이에서 유체 통로를 형성하는 증기 헤더(41)에 밀봉 가능하게 연결되거나 용접된다.

일 실시예에 있어서, 증기 유동 플리넘(80)은 도 6에 최적으로 도시되는 것처럼, 횡 방향으로 가로지르는 단면에서 오각형 형상일 수 있다. 각 상부 튜브 시트(70)는 유동 플리넘(80)의 V 형상 하부 월을 정의하는 각도 A2(여기에 전술된)로 서로에 대해 예각으로 각져 있다. 스커트 플레이트(81)는 그것들이 압력 유지 경계를 형성하도록 봉인 용접되는 그것들의 각각의 튜브 시트(70)의 각각에 대해 수직으로 위치된다. 스커트 플레이트(81)는 튜브 시트의 선체 바깥쪽의 종방향 에지(72)에 가장 가까운 각각의 상부 튜브 시트(70)에 대해 부착될 수 있다.

증기 헤더(41)에서 종 방향으로 연장되는 하부 개구(84)는 헤더에 들어가고 있는 증기가 돌아서 플리넘(80) 안으로 개구를 통해 아래 쪽으로 흐르는 것을 허락한다. 하부 개구는 헤더(41)의 길이를 따라 연속적일 수 있고, 헤더의 하부 상에 축 방향으로 이격된 간헐적인 개구로 이루어 질 수 있다.

상부 튜브 시트(71)의 내부의 종 방향 에지(73)는, 인접하는 튜브 시트들 사이에서 종 방향으로 연장되는 개방 조인트(82)를 형성하면서 이격될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 조인트는, 튜브 시트를 따라 종 방향으로 연장되는, 탄력적으로 변형할 수 있는 굽어지거나 각진 금속제의 봉인 플레이트(83)을 포함하는 경첩식 유연 결합에 의하여 닫히고 유체적으로 봉인된다. 각진 봉인 플레이트(83)는, 따라서 튜브 번들(43)의 어느 정도의 횡 방향 팽창/축소 그리고 수직방향 팽창/축소를 허락하는 제한된 변형 능력을 제공하는 탄성 기억력을 가지고 탄력적으로 유연한 일체식의 금속 몸체를 가진다. 봉인 플레이트는 두개의 상부 튜브 시트(70) 사이의 개방 조인트(82)를 유체적으로 그리고 밀폐하여 봉인한다. 따라서, 봉인 플레이트(83)는, 그 각각이 증기 플리넘(80)과의 유체적으로 봉인된 인터페이스, 그렇게 함으로써 플리넘을 닫는, 를 형성하도록 상부 튜브 시트 중 하나에 용접되어 봉인되는, 마주보는 그리고 평행의 종 방향 에지를 포함한다. 봉인 플레이트(83)는, 튜브 시트들 간에 하부에서 증기 유동 플리넘(80)을 유체적으로 봉인하는, 거기 사이에서 튜브 시트(70) 및 조인트(82)의 종 방향 길이와 같은 공간을 차지하는 길이를 가지는 연속적인 구조이다. 일 실시예에 있어서, 봉인 플레이트는 횡 방향 단면에서 둔각의 구성을 가지는 금속제의 구조적인 앵글일 수 있다(도 6에 최적으로 도시된). 봉인 플레이트의 하부 주변 에지 표면은 도시된 바와 같이 튜브 시트(70)에 인접하고, 얹혀 있다. 봉인 플레이트의 두 개의 각진 사이드는 두 개의 튜브 시트(70) 간에 형성된 것처럼 서로에 대해 같은 각도 A2로 배치된다.

증기 및 응축액 헤더(41, 42) 각각은 조인트(91)에서 서로 인접해 있는 서로 접한 끝단을 가지는 일 실시예에 있어서 후프 스트레스 저항(hoop stress resistance)을 위한 바람직하게는 원형의 배관의 디스크리트 색션(discrete section)으로부터 형성될 수 있다. 그 증기 헤더는 응축기 헤더들 중 어느 한쪽보다 더 커질 것이다. 하부 응축액 및 증기 헤더(42, 41)는 서술되는 실시예에 있어서 서로에 대해 평행하게 위치될 수 있다. 일 구성에 있어서의 응축액 헤더(42)는 ACC(40)의 반대편 상에 측 방향으로 이격될 수 있다.

관련된 응축액 유동 플리넘(90)을 가지는 응축액 헤더(42), 관련된 증기 유동 플리넘(80)을 가지는 증기 헤더(41), 제1 튜브 번들(43), 그리고 A-형상 튜브 번들 구조를 형성하는 마주보는 제2 튜브 번들(43)은 공차 및 끼워맞춤의 타이트한 컨트롤을 허락하도록 샵 가공될 수 있는, 증기를 응축하기 위한 디스크리트 냉각 셀로 고려될 수 있다. 이 구성은 자기 지지 튜브 번들 구조를 형성한다. 냉각 셀은 냉각 셀의 선형의 행을 형성하면서 연속하여 배열되고 유체적으로 상호 연결될 수 있다. 냉각 셀의 다수의 평행의, 수직의, 또는 다른 배치는 ACC의 냉각 부하에 필요한, 튜브의 요구되는 열 전달 표면 면적을 달성하도록 제공될 수 있다. 인접하는 냉각 셀의 헤더들(41, 42) 사이의 조인트(91)는 증기 및 응축액 흐름 둘 다를 위한 셀들 사이에 인접한 헤더 유동 통로를 형성하도록 유체적으로 그리고 밀봉 가능하게 함께 결합된다. 헤더들의 끝단은 볼트된 배관 플랜지, 용접된 배관 연결, 또는 그것들의 조합과 같은 어떤 적당한 수단에 의하여 거기 사이의 조인트(91)에서 함께 결합될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 볼트로 고정되고 개스킷이 끼워진 플랜지는 배관 영역 용접을 최소화하는데 사용될 수 있다.

ACC의 압력 경계 사이드에서의 작동에 있어서, 증기는 헤더의 내부에 축 LA를 따라 종 방향으로 흐르는 터빈 배기관으로부터 증기 헤더(41)에 들어간다. 증기는 증기 및 응축액 헤더에 의하여 함께 유체적으로 결합된 다수의 냉각 셀로부터 인접하는 증기 헤더의 끝단 상에서 들어갈 수 있다. 증기는 증기 헤더(41)를 따라 폭포처럼 흐르고 헤더 아래의 증기 유동 플리넘(80)으로 아래쪽으로 흐른다. 플리넘(80)으로부터, 증기는 그리고 나서 각각의 냉각 셀에 있어서의 각 한 쌍의 제1 및 제2 튜브 번들(43)에서의 각각의 튜브(44)의 개방된 상부 끝단으로 들어간다. 증기는 그것이 튜브 안으로 계속해서 아래로 흐름에 따라 응축하고 수증기 상태로부터 액체 상태(“응축”)로 이행한다. 응축 증기는 실제로 부분적인 진공 영역을 튜브 내에 만들 수 있고, 이는 튜브 안으로 증기를 이끄는 것을 돕는다. 증기로부터 해방된 열은 팬(50)에 의하여 튜브 번들(43)을 통해 불어진 주변 냉각 공기에 대해 거부되고, 이는 열 흡수원을 형성한다. 응축액은, 각 번들에서의 튜브의 개방 하부 끝단을 나가면서, 응축액 유동 플리넘(90)으로 흐른다. 응축액은 하부에서 응축액 헤더(42)에 의하여 플리넘(90)으로부터 모아지고, 도 1에 대하여 전술된 랜킨 사이클 유동 루프(20)로 다시 흐른다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 열 팽창 잠금 또는 구속 시스템(100)은, (i) 증기 헤더(41)(그리고 차례로 관련된 각도적으로 마주보는 상부 튜브 시트(70) 및 증기 유동 플리넘(80))의 종 방향의/수평방향의 성장을 제한하는 것; 및 (ii) 튜브 번들(43)의 수직방향의 성장을 제한하는 것; 둘 다가 제공된다. 구속 시스템은 그러므로 여기서 이중 목적 “잠금 지점(Lock Point)” 설계라고 불리는 압력 유지 구성요소를 위한 지지 구조에서 고정된 지점 또는 팽창 정지를 제공한다. 잠금 지점 설계는 그러므로 더 높은 온도의 터빈 배기구 증기의 유입에 의하여 가열될 때 열 팽창에 기인한 종 방향 축 LA의 방향에 있어서 그리고 종 방향 축 LA에 평행한 증기 헤더의 종 방향의 움직임 또는 성장을 초기에 주위 온도에서 제한한다. 잠금 지점 설계는 나아가 증기 유동에 의하여 초기에 가열될 때 열 팽창 하에서의 튜브 번들(43)의 수직 방향의 성장 및 움직임을 제한한다. 열 팽창 구속 시스템은 종 방향 및 수직 방향에 있어서의 제어된 정도의 성장을 허락하도록 설계되고, 그리고 나서 균열 또는 기계적 고장을 피할, 구성 요소 재료에 있어서의 응력 레벨에서의 성장을 막는다.

일 실시예에 있어서, 도 2, 10, 13 내지 30을 참조하면, 잠금 지점 설계를 가지는 열 팽창 구속 시스템(100)은, 각진 빔(59-1)의 짝지어진 쌍을 포함하는 독립형 구조인 A-프레임(59)을 각각 포함하는 하나 또는 그 이상의 열적 구속 장치(101)를 포함할 수 있다. 빔(59-1)은, 상부 튜브 시트(70)/증기 유동 플리넘(80)의 부근으로부터 아래로 팬 플랫폼(45-1)으로 연장되는 I 빔일 수 있다. 각진 빔(59-1)은 팬 플랫폼(45-1)(예를 들어, 데크 플레이트(51) 및/또는 종 방향 빔(47))에 아래쪽에서 용접 및/또는 볼트 연결을 통하여 견고하게 그리고 고정적으로 장착될 수 있다. 각진 빔(59-1)은, 일 실시예(약간의 영역 설치 공차를 인정하는)에 있어서, 튜브 번들로부터 측 방향으로 이격되고, 그것에 대해 대체로 평행하게 위치될 수 있다.

상부에서, 빔(59-1)은 열적 구속 장치(101)의 정점을 정의하는 구조적인 결합 조립체(59-2)에 의하여 함께 결합될 수 있다. 결합 조립체(59-2)는 빔(59-1)의 상부 끝단을 결합 조립체에 대해 볼트 및/또는 용접 연결을 통하여 견고하게 고정시키는 적당한 구성에서 함께 용접 및/또는 볼트되는 복수의 플레이트, 보강 플레이트, 거싯(gusset) 플레이트를 포함할 수 있다. 결합 조립체(59-2)에서 구조 요소(structural element)의 적당한 배치는 각진 빔(59-1)을 증기 헤더(41)의 종 방향 성장에 의하여 만들어지는 열적 구속 장치(101)에서의 벤딩 모멘트를 저항할 방식으로 함께 구조적으로 잠그고 묶는데 사용될 수 있다. 증기 헤더는, 일반적으로, 열적 구속 장치(101)에 의하여 대응되어야 하는 가장 큰, 종 방향으로 작용하는 열 팽창 힘을 생산한다.

일 실시예에 있어서, 열 팽창 구속 시스템(100)의 수직 방향 및 종 방향 구속 특징 둘 다는, 두 목적을 제공하는 일 실시예에 있어서 고정 킬 플레이트(fixation keel plate)(102)와 같은 수직으로 위치된 고정 멤버에 의하여 제공된다. 이중 의무 킬 플레이트(dual duty keel plate)(102)는 수직 방향에서만 제한된 단일 방향의 슬라이딩 움직임을 위한 A-프레임(59)의 상부 결합 조립체(59-1)에 슬라이드 가능하게 장착된다. 그러나, 킬 플레이트(102)는 증기 헤더(41)의 열 성장을 제한하도록 종 방향 축 LA를 따르는 위치(수평 방향)에서 축 방향으로 고정된다. 이 배치 및 이중 기능성은 일 실시예에 있어서 아래에서 설명되는 것처럼 달성될 수 있다.

도 13 내지 20을 참조하면, 킬 플레이트(102)는 구조적인 결합 조립체(59-2)에 결합되고 그것으로부터 그리고 그것보다 위로 상방으로 돌출한다. 킬 플레이트(102)는 일 실시예에 있어서 수평 플랜지(102-1) 및 수직 플랜지(102-2)를 포함하는 하나의 비제한 설계에 있어서 T 형상 플레이트일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 킬 플레이트(102)는 수평 방향으로 위치된 T 형상의 구조적인 빔의 짧은 부분일 수 있다. 통상적인 구조적인 멤버의 다른 형상 및 형태는 다른 실시예에 있어서 킬 플레이트(102)에 대해 사용될 수 있다. 수직 플랜지(102-2)는 견고한 움직이지 않는 A-프레임(59)의 결합 조립체(59-2)에 고정적으로 부착된 한 쌍의 수직의 강직한 가이드 플레이트들(120) 사이에서 접수된다. 가이드 플레이트(120)는 그러므로 ACC(40)가 증기에 의하여 가열될 때 또한 움직이지 않게 남아 있고, 흐르는 증기로 직접적으로 일으켜지는 실질적인 열 팽창을 경험하지 않는다.

수직으로 슬라이딩 가능한 킬 플레이트(102)와 움직이지 않는 가이드 플레이트(120)의 조합 및 샌드위치 배치는, 제한된 수직 움직임을 제공한 후, 각진 한 쌍의 상부 튜브 시트(70)에 부착된 튜브 번들(43)의 팽창/성장을 상방으로 막도록 작동되는 수직 팽창 조인트를 제공하도록 구성된다. 가이드 플레이트(120)는, 그 각각이, 킬 플레이트(102)의 수직 플랜지(102-2)에 형성된, 각각의 짝으로 되는 수직 가이드 슬롯(121)과 정렬되는 복수의 가이드 홀(123)을 포함한다. 가이드 볼트(122)는 짝이 되는 슬롯과 홀의 각각을 통하여 삽입되고 거기에 고정된다. 기술되는 것처럼 하나의 비제한 예에 있어서, 킬 플레이트(102)는 그 이상의 또는 그보다 적은 가이드 슬롯이 제공될 수 있는 것을 인식하면서 세개의 가이드 슬롯(121)을 포함할 수 있다. 킬 플레이트에서 수직 슬롯(121)의 목적은 튜브 번들(43)이 수직 방향으로 제한된 정도로 성장하는 것을 허락하는 것이다. 슬롯(121)은 수직 튜브 번들(43) 팽창 (번들이 방향에 있어서 실제로 각지는 것을 주목하는) 을 나아가 제한하도록 열 팽창 구속 시스템(100)의 수직 팽창 멈춤을 제공한다.

킬 플레이트(102)는 각진 상부 튜브 시트(70)의 각 사이드 상에 봉인 용접된다. 일 구성에 있어서, 킬 플레이트의 수평 플랜지(102-1)의 각 맞은편의 종 방향 에지는 필렛(fillet) 봉인 용접(102-3)을 통하여 상부 튜브 시트(70)에 용접될 수 있다(예를 들어 도 18을 볼 것). 이것은 증기 유동 플리넘(80)의 누설 방지 구조를 유지한다. 주목할 만하게, 이것은 물리적으로 킬 플레이트(102)를 상부 튜브 시트(70)에 고정시키고, 그렇게 킬 플레이트는 튜브 번들(43)이 증기에 의하여 가열되어 수직으로 상방으로 길이가 성장할 때 튜브 시트와 조화를 이루어 수직으로 상방으로 움직일 것이다.

A-프레임(59) 상에 고정되고/움직이지 않는 가이드 플레이트(120)와 킬 플레이트에서 수직 슬롯(121)에 의하여 제공되는 킬 플레이트와의 사이에서 위에서 기술한 슬라이드 가능한 결합 조립체는, 슬롯의 길이에 비례하는 킬 플레이트와 튜브 번들 둘 다의 제한된 수직 움직임을 허락한다. 튜브 번들(43)이 성장하고 상부 튜브 시트(70)와 킬 플레이트(102)의 견고하게 연결된 조립체가 열 팽창 하에서 상방으로 움직임에 따라, 킬 플레이트는 볼트가 슬롯에서 끝날 때 까지 가이드 볼트(122)를 따라 상방으로 슬라이드할 것이다. 나아가, 튜브 번들, 튜브 시트, 그리고 킬 플레이트의 수직 움직임은 그러므로 막아진다. 이것은 수직 구속 특징 또는 팽창 멈춤을 나타낸다.

종 방향 구속 특징 또는 팽창 멈춤은 위에서 시사한 것처럼 킬 플레이트(102)를 또한 관련시킨다. 킬 플레이트(102)는 가이드 플레이트(120)에서의 수직 가이드 슬롯(121), 가이드 볼트(122), 그리고 가이드 홀(123)의 가이드 조립체를 통하여 종축 LA를 따라 종 방향/수평 방향 위치에 고정되는 열적 구속 장치(101)의 종 방향으로 움직이지 않는 부분을 나타낸다. 수직 슬롯은 A-프레임(59)의 구조적인 결합 조립체(59-2) 상에서 움직이지 않는 가이드 플레이트(120)에 관련한 킬 플레이트(102)의 종 방향/수평 방향 움직임을 물론 허용하지 않고, 그렇게 함으로써 킬 플레이트를 종축을 따르는 축 방향 위치에서 열적 구속 장치(101)의 구조적인 A-프레임(59)에 고정적으로 장착한다. 상부 튜브 시트(70)는 증기 유동 플리넘(80)에 고정적으로 결합되고, 그것은 차례로 증기 헤더(41)에 고정적으로 결합되기 때문에, 튜브 시트(70)에 고정적으로 용접되는 고정 킬 플레이트(102)는 종축 LA를 따르는 축 방향 위치에서 증기 헤더를 고정시킨다. 열적 구속 장치(101)는 ACC가 증기를 접수하는 고온 작동 상태 또는 저온 정지 상태에 있는지 여부에 의하여 영향을 받지 않기 때문에, 킬 플레이트(102)는 팬 플랫폼에 견고하게 장착되는 A-프레임(59)처럼 같은 축 방향(종 방향) 위치를 항상 유지할 것이다.

고정 킬 플레이트(102)의 증기 유동 플리넘(80)과의 상호 작용을 막기 위하여, 킬 플레이트는, 증기 유동 플리넘의 하부에서 박스 아웃된 부분에 형성된 하방으로 개방된 용기(103) 안으로, 결합 조립체(59-2)로부터 상방으로 돌출한다. 상부 킬 플레이트 수평 플랜지(102-1)는 수직 플랜지(102-2)의 상부 부분과 함께 용기 내에 배치될 수 있다. 증기 유동 플리넘(80)의 박스 아웃된 부분은 한 쌍의 측 방향으로/횡 방향으로 이격된 종 방향 사이드 월(104), 마주보는 한 쌍의 엔드 월(end wall)(105), 그리고, 사이드 월과 엔드 월 사이에서 연장되는, 박스의 상부를 닫는 탑 월(top wall)(105),을 포함하는 다각형 형상의 봉인 박스(107)에 의하여 형성될 수 있다. 봉인 박스(107)의 사이드 월, 엔드 월, 그리고 탑 월은 함께 봉인 용접되고, 차례로 봉인 박스는 유체 밀폐 용기(103)을 형성하는 봉인 플레이트(83) 및 상부 튜브시트의 각각에 봉인 용접된다. 봉인 플레이트(83)는, 구체적으로, 봉인 박스의 각 엔드 월(105)의 외부 표면에 용접될 수 있다.

봉인 박스(107)의 엔드 월(105)은 수직으로 위치되고 용기(103)를 향하여 안쪽으로 향하는 한 쌍의 마주보는 내부 표면(109)을 정의한다. 킬 플레이트(102)의 끝단은, ACC(40)가 증기를 받아들이는 것에 의하여 가열될 때 봉인 박스(107)가 열 팽창 하에서 증기 헤더(41)과 함께 종 방향으로 움직이는 엔드 월(105)의 내부 표면(108)으로부터 계속 이격되어 있는 대응하는 엔드 표면(108)을 정의한다.

증기 헤더(41)의 종 방향 성장에 관하여 열 팽창 구속 시스템(100)의 작동에 있어서, 고정 킬 플레이트(102)는, 위에서 기술한 압력 유지 구성부품이 ACC로의 증기 유동이 없는 상태(즉, 열 팽창 하에 있지 않은)에서 그것들의 냉각 조건에 있을 때, 용기(103) 내에서 봉인 박스(107)(즉, 사이드 월, 엔드 월, 또는 탑 월)와 어떠한 또는 적어도 상당한 접촉의 상태로 되지 않는다. 냉각 조건에서, 봉인 박스 엔드 월(105)은 킬 플레이트 엔드 표면(108)으로부터 종 방향으로 이격된다(예를 들어 도 16을 볼 것). 증기 유동이 시작되고 ACC의 정상 작동의 동안에 증기 헤더(41), 증기 유동 플리넘(80), 그리고 상부 튜브 시트(70)를 가열할 때, 이들 유동 구성 부품은 이들 금속 구성 부품의 열 팽창에 기인하여 종 방향으로 성장할 것이다. 이것은 튜브 구조가 길이에서 종 방향으로 성장하고 팽창하게 한다. 이 팽창은 엔드 월(105)을 가지는 봉인 박스(107)가 열 구속의 킬 플레이트(102)에 관한 종 방향 축 위치에서 움직이고 이동하게 한다. 그러나, 킬 플레이트(102)는 종축 LA를 따르는 축 방향 위치에서 그것에 결합된 상부 튜브 시트(70)와 증기 헤더(41)를 구속하고 고정한다. 이것은 움직이지 않는 킬 플레이트 엔드 표면(108)이 봉인 박스 엔드 월(105)의 내부 표면(109)를 맞물리게 하는 것을 막고, 그렇게 함으로써 이격된 관계를 유지한다. 봉인 박스(107)는, 증기 헤더(41)가 선형의 수축된 차가운 위치(contracted cool position) 또는 팽창된 뜨거운 위치(expanded hot position)의 어느 쪽일 때, 고정 킬 플레이트(102)와의 맞물림을 막는데 충분한 길이를 가진다.

바람직한 실시예에 있어서, 열적 구속 장치(101)의 A-프레임(59)은, 거기서 A-프레임이 팬 지지대 프레임(45)에 고정적으로 장착되는 팬 데크 플레이트(51) 위에 어떠한 구조 또는 압력 유지 구성 부품을 맞물리게 하지 않는 자기 지지 및 단독으로 서있는 구조인 것을 주목하는 것이 중요하다. 따라서, 각 열적 구속 장치(101)의 각진 빔(59-1)과 결합 조립체(59-2)를 포함하는 A-프레임(59)은, 튜브 번들(43), 상부 및 하부 튜브 시트(70, 71), 증기 및 응축액 헤더(41, 42), 또는 증기 및 응축액 유동 플리넘(80, 90)의 어떠한 부분에 중간의 구조 요소를 통하여 직접적 또는 간접적 어느 쪽으로도 연결되어 있지 않고, 그리고 튜브 번들(43), 상부 및 하부 튜브 시트(70, 71), 증기 및 응축액 헤더(41, 42), 또는 증기 및 응축액 유동 플리넘(80, 90)의 어떠한 부분을 맞물리게 하지 않는다. 특히, 튜브 번들(43)이 각진 빔(59-1)으로부터 어떠한 지지대도 받아들이지 않고, 그리고 물리적인 갭 G1에 의하여 그것으로부터 공간적으로 떨어져 있는 것을 주목할 필요가 있다(예를 들어 도 10 및 도 14를 볼 것). 각 열적 구속 장치(101)는 그러므로 도시되는 것처럼 튜브 번들(43)과 헤더(41, 42)의 안에 그리고 아래에 둥지를 튼 바람직한 실시예에 있어서 단지 열 팽창 구속 목적을 위한 구조적으로 독립형의 그리고 독립적인 구조이다. 따라서, 튜브 번들(43)과 헤더(41, 42)는, 튜브 번들이 각진 빔(59-1), 또는 팬 데크 플레이트(51) 위의 상부 튜브 시트(70)와 하부 튜브 시트(71)의 사이의 팬 지지대 프레임(45)의 어떠한 부분,에 의하여 지지되지 않도록, 열 구속 A-프레임(59)으로부터 독립적으로 자기 지지인 A-형상 “튜브 구조”의 부분들을 형성한다.

복수의 열적 구속 장치(101)는 각 냉각 셀(도 2 등에 도시된 구성 부품을 포함하는)에 대해 제공될 수 있다. 예를 들어, 비제한의 기술되는 실시예에 있어서, 한 쌍의 열적 구속 장치(101)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 비제한의 기술되는 실시예에 있어서, 한 쌍의 열적 구속 장치(101)가 제공될 수 있다. 그 장치는 바싹 이격될 수 있고, 서로에게 가장 가까울 수 있고, 각 열적 구속 장치(101)로부터의 킬 플레이트(102)가 안으로 받아들여지는 공통의 축 방향으로 가늘고 긴 용기(103)를 공유할 수 있다(도 16에 최적으로 도시됨). 도 2에 일반적으로 도시되는 증기 헤더(41), 응축액 헤더(42), 그리고 튜브 번들(43)의 조립체를 각각 포함하는 일련의 냉각 셀 또는 장치에 대해서, 단일 잠금 지점 열 팽창 구속 시스템(100)은 인접한 연결의 또는 연속의 방식으로 함께 연결된 축 방향으로 그리고 유체적으로 상호 연결된 증기 헤더(41)를 가진 냉각 셀의 종 방향으로 연장되는 무리의 중심을 향하여 바람직하게는 제공될 수 있다. 이것은 증기 헤더의 종 방향 성장이 열 팽창 구속 시스템(100)에 의하여 막아질 때 증기 헤더가 잠금 지점으로부터 두 개의 마주보는 방향에서 성장하게 한다. 양 방향의 열 팽창 제어 배치의 이런 형태는 완전히 억제되지 않은 그리고 긴 증기 인접 헤더 조립체가 자유단에서 눈에 띄게 더 큰 길이 상의 단일 방향으로 단지 성장하는 것을 허락하는 것보다 선호된다.

열적 구속 장치의 다른 배치 및 간격을 두는 것은 다른 구현에서 제공될 수 있다.

다른 면에 따르면, ACC(40)는, 모터와 기어 박스를 들어올리고 이동시키기 위하여 팬에 대한 유지보수를 가능하게 하는 바퀴 달린 트롤리 호이스트(trolly hoist)(도시되지 않음)를 위한 지지대를 제공하는 종 방향으로 연장되는 머리 위 트롤리 모노레일(trolley monorail)(55)을 또한 포함할 수 있다. 모노레일(55)은 도시되는 것처럼 팬(50) 위에서 이격되고, 장착되어 있다. 일 실시예에 있어서, 모노레일(55)은 머리 위에 매달릴 수 있고 모노레일을 따라 간헐적으로 이격된 복수의 수직 지지 행거(58)에 의하여 지지될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 행거(58)는 용접 또는 볼트 연결과 같은 것을 통하여 상부에서 앵글 봉인 플레이트(83)에 그리고 하부에서 모노레일(55)에 부착된 구조적인 앵글을 포함할 수 있다.

헤더, 튜브 및 핀, 유동 플리넘, 팬 플랫폼 및 그것의 지지대 프레임, 안장 지지대, 모노레일 및 그것의 지지 시스템, 그리고 여기에 기술된 다른 유체 관련의 또는 구조적인 멤버는 맞닥뜨리는 사용 조건에 알맞은 적절한 금속제의 재료로 바람직하게는 만들어질 수 있다.

전술한 설명 및 도면은 본 발명의 바람직하거나 또는 예시적인 실시예들을 나타내지만, 다양한 추가, 변경 및 치환이 첨부된 특허청구범위의 균등물의 기술적 사상 및 범위의 이탈 없이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 본 발명은 기술적 사상 또는 본질적인 특징을 벗어나지 않고, 다른 형태, 구조, 배치, 비율, 크기 및 다른 요소, 재질 및 구성 요소와 함께 실시될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서에 설명되는 방법/프로세스에서 많은 변형이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다. 당업자는 실시의 예들이 본 명세서에서 설명되는 원리에서 벗어남 없이 특정환경 및 동작가능 요구사항에 특히 적응되는 구조, 배치, 비율, 크기, 재질 및 구성요소의 많은 변경을 통해 사용될 수 있으며, 또한 본 발명의 실시에 사용될 수 있음을 더 이해할 것이다. 따라서, 현재 개시된 실시의 예들은 모든 측면에서 제한적이지 않으면서 예시적인 것이다. 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 균등물의 범위에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있는 본 발명의 다른 변형과 실시의 예를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims

종축;
증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더(header);
상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 원형의 응축액 헤더;
상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle);
사이에 연장되고 A-형상 튜브 구조를 형성하면서 상부에서 상기 증기 헤더에 그리고 하부에서 상기 응축액 헤더들 중의 다른 하나에 유체적으로 결합되는 각 튜브 번들; 및
팬 지지대 프레임에 장착되고 상기 튜브 번들 아래에 위치된 팬;
을 포함하고,
상기 튜브 구조는 튜브 번들이 상기 상부 튜브 시트와 상기 하부 튜브 시트의 사이의 팬 지지대 프레임에 의하여 지지되지 않도록 자기 지지(self-supporting)되어 있는,
공랭식 응축기.
제1항에 있어서,
상기 응축액 헤더는 축 방향의 슬라이딩 움직임을 위하여 상기 팬 지지대 프레임에 슬라이드 가능하게 장착되는 배관 섹션(piping section)을 포함하는, 공랭식 응축기.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 응축액 헤더는 상기 프레임에 고정적으로 부착된 안장 지지대(saddle support)에 의하여 각각 슬라이드 가능하게 지지되고,
상기 안장 지지대는, 상기 응축액 헤더를 슬라이드 가능하게 맞물리게 하는, 위쪽으로 열린 활 모양으로 굽은 지지대 표면을 포함하는,
공랭식 응축기.
제3항에 있어서,
상기 응축액 헤더와 상기 지지대 표면의 사이에서 슬라이딩 맞물림을 가능하게 하도록 상기 지지대 표면에 적용된 감마(減摩) 코팅을 더 포함하는, 공랭식 응축기.
제4항에 있어서,
상기 응축액 헤더의 하부 절반에 견고하게 부착될 수 있고, 상기 지지대 표면 상에 상기 감마 코팅을 슬라이드 가능하게 맞물리게 하는 반원형의 웨어 플레이트(semi-circular wear plate)를 더 포함하는, 공랭식 응축기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
튜브 번들 각각은 상기 팬 지지대 프레임의 어떤 부분으로부터의 직접적인 지지없이 응축액 헤더에 의하여 단독으로 지지되는, 공랭식 응축기.
제1항에 있어서,
상기 증기 헤더와 상기 튜브 번들 사이에 유체적으로 결합된 상부 증기 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 상부 튜브 시트는 증기를 상기 증기 헤더로부터 상기 튜브 번들로 전달하도록 구성되는 상기 증기 유동 플리넘에 부착되는, 상부 증기 유동 플리넘; 및
상기 각 응축액 헤더와 상기 튜브 번들 중 각각의 것과의 사이에 유체적으로 결합된 응축액 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 하부 튜브 시트는 응축액을 상기 튜브 번들로부터 상기 응축액 헤더로 전달하도록 구성되는 상기 응축액 유동 플리넘 중 각각의 것에 부착되는, 응축액 유동 플리넘;
을 더 포함하는, 공랭식 응축기.
제7항에 있어서,
상기 증기 유동 플리넘은 상기 증기 헤더의 하부에 직접적으로 유체적으로 결합되고 횡단면에서 오각형 형상을 가지는, 공랭식 응축기.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 증기 유동 플리넘은, 상기 증기 유동 플리넘을 유체적으로 봉인하도록 상기 증기 헤더와 상기 각 튜브 번들의 상기 상부 튜브 시트와의 사이에 봉인 용접된, 마주보는 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 사이드 스커트 플레이트(side skirt plate)를 포함하는, 공랭식 응축기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 튜브 시트들은, 상기 상부 튜브 시트들 사이에 유체 밀폐를 형성하도록 구성되고, 종 방향으로 연장되는 각진 봉인 플레이트에 의하여 함께 경첩으로 연결되고,
상기 봉인 플레이트는, 구조에 있어서 일체식이고, 열 팽창 때문에 팽창하고 수축하도록 작동되는 탄력적으로 유연한 각진 금속 몸체를 포함하는,
공랭식 응축기.
제10항에 있어서,
상기 튜브 번들의 상기 상부 튜브 시트들은 서로에 대해 둔각으로 배치되고, 종 방향으로 연장되는 갭에 의하여 분리되고,
상기 갭은, 유체적으로 봉인된 인터페이스를 그것들 사이에 형성하도록 상기 상부 튜브 시트들 중 하나에 각각 봉인 용접되는 마주보는 종 방향의 에지(edge)를 가지는 봉인 플레이트에 의하여 다리가 놓여져 있는,
공랭식 응축기.
제11항에 있어서,
상기 봉인 플레이트는 횡단면에서 둔각으로 각진 구성을 가지는 금속 앵글인, 공랭식 응축기.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 핀(fin)이 부착되어 있고, 상기 튜브 번들은 옆과 옆을 맞대고 있는 관계에서 단일 튜브(single tube)들의 선형의 행을 각각 포함하는, 공랭식 응축기.
제1항에 있어서,
상기 팬 지지대 프레임에 고정적으로 장착되고 상기 튜브 번들로부터 이격된 A-프레임 열적 구속 장치(A-frame thermal restraint unit)를 더 포함하고,
상기 열적 구속 장치는 상기 상부 튜브 시트의 각각에 고정적으로 부착된 고정 멤버를 포함하고, 상기 고정 멤버는 종축을 따른 열적 성장과 움직임(thermal growth and movement)으로부터 상부 튜브 시트를 억제하도록 구성되고 작동되는,
공랭식 응축기.
제14항에 있어서,
상기 고정 멤버는 상기 열적 구속 장치의 정점으로부터 위쪽으로 돌출하는 수직으로 위치된 킬 플레이트(keel plate)이고,
상기 킬 플레이트는 상기 상부 튜브 시트들 사이에 부착된 봉인 박스의 아래쪽으로 열린 용기에 받아들여지는,
공랭식 응축기.
제15항에 있어서,
상기 킬 플레이트는 상기 킬 플레이트와 상기 열적 구속 장치의 사이에 형성된 슬라이딩 팽창 조인트에 의하여 상기 열적 구속 장치에 결합되고,
상기 킬 플레이트는 상기 튜브 번들이 열 팽창 때문에 성장할 때 상기 상부 튜브 시트와 함께 수직으로 위쪽으로 움직일 수 있는,
공랭식 응축기.
제16항에 있어서,
상기 슬라이딩 팽창 조인트는 상기 열적 구속 장치에 고정적으로 장착된 가이드 볼트(guide bolt)를 슬라이드 가능하게 받아들이는 상기 킬 플레이트에 수직 슬롯을 포함하고,
상기 슬롯은 상기 킬 플레이트의 상기 수직 움직임을 제한하도록 작동되는,
공랭식 응축기.
종축;
증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더;
상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 응축액 헤더로서, 상기 증기 및 응축액 헤더는 서로 평행하게 위치되는, 응축액 헤더;
상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle);
그것들 사이에 유체 밀폐 결합을 형성하는 종 방향으로 연장되는 각진 봉인 플레이트에 의하여 함께 경첩으로 그리고 밀봉 가능하게 연결되어 있는 상부 튜브 시트로서, 상기 봉인 플레이트는 열 팽창 또는 수축 하에서 변형하도록 작동되는 탄력적으로 유연한 금속 몸체를 포함하는, 상부 튜브 시트;
사이에 배치되고 상기 증기 헤더 및 하부에서 상기 응축액 헤더들 중 다른 하나와 유체 소통의 상태에 있는 각 튜브 번들;
주변 냉각 공기를 상기 번들을 통하여 위쪽으로 불어내도록 배치된 팬; 및
상기 팬을 지지대 표면 위로 지지하고 올리도록 구성되고, 상기 튜브 번들 아래에 위치된 수평의 팬 데크(fan deck)를 포함하는 팬 플랫폼(fan platform);
을 포함하고,
상기 튜브 번들, 증기 헤더, 그리고 응축액 헤더는, 상기 튜브 번들이 상기 팬 데크 위의 어떠한 구조적인 멤버에 의하여 직접적으로 지지되지 않는 자기 지지 튜브 구조를 형성하는, 공랭식 응축기.
제18항에 있어서,
상기 팬 위에 위치된 종 방향으로 연장되는 호이스트 모노레일(hoist monorail)을 더 포함하고,
상기 모노레일은 상기 봉인 플레이트로부터 머리 위에 매달려 있는,
공랭식 응축기.
제18항 또는 제19항에 있어서,
하부에서 상기 팬 플랫폼에 고정적으로 장착된 한 쌍의 예각으로 각진 빔과 정점에서 구조적인 결합 조립체를 포함하는 A-프레임을 포함하는 열적 구속 장치를 포함하는 독립형 열적 구속 장치로서, 상기 각진 빔은 상기 튜브 번들로부터 이격되고 그것에 대해 대체로 평행하게 배치된, 독립형 열적 구속 장치; 및
제한된 수직 움직임을 위하여 상기 정점에서 상기 열적 구속 장치에 슬라이드 가능하게 장착되고, 상기 상부 튜브 시트의 각각에 봉인 용접되고 상기 공랭식 응축기가 증기에 의하여 가열될 때 수직 방향에서 상기 튜브 번들의 열적 성장을 막도록 작동되는 고정 플레이트;
를 더 포함하는, 공랭식 응축기.
제18항에 있어서,
상기 응축액 헤더는 열 팽창 또는 수축에 기인하는 축 방향의 슬라이딩 움직임을 위하여 상기 팬 플랫폼에 슬라이드 가능하게 장착되는, 공랭식 응축기.
제21항에 있어서,
상기 응축액 헤더는 상기 팬 플랫폼에 고정적으로 부착된 안장 지지대(saddle support)에 의하여 각각 슬라이드 가능하게 지지되고,
상기 안장 지지대는, 상기 응축액 헤더를 슬라이드 가능하게 맞물리게 하는, 위쪽으로 열린 활 모양으로 굽은 지지대 표면을 포함하는,
공랭식 응축기.
제18항에 있어서,
상기 증기 헤더와 상기 튜브 번들의 사이에 유체적으로 결합된 상부 증기 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 상기 상부 튜브 시트는 증기를 상기 증기 헤더로부터 상기 튜브 번들로 전달하도록 구성된 상기 증기 유동 플리넘에 부착되는, 상부 증기 유동 플리넘; 및
상기 각 응축액 헤더와 상기 튜브 번들 중 각각의 것의 사이에 유체적으로 결합되는 응축액 유동 플리넘으로서, 상기 각 튜브 번들의 상기 하부 튜브 시트는 응축액을 상기 튜브 번들로부터 상기 응축액 헤더로 전달하는 상기 응축액 유동 플리넘 중 각각의 것에 부착되는, 응축액 유동 플리넘;
을 더 포함하는, 공랭식 응축기.
제23항에 있어서,
상기 증기 유동 플리넘은, 상기 증기 헤더의 하부에 직접적으로 유체적으로 결합되고, 횡단면에서 오각형 형상을 가지는, 공랭식 응축기.
제24항에 있어서,
상기 증기 유동 플리넘은, 유체적으로 봉인된 증기 유동 플리넘을 형성하도록 상기 증기 헤더와 상기 각 튜브 번들의 상부 튜브 시트와의 사이에 봉인 용접된, 마주보는 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 사이드 스커트 플레이트(side skirt plate)를 포함하는, 공랭식 응축기.
종축;
증기의 소스(source)로부터 증기를 받아들이도록 구성된 종 방향으로 연장되는 증기 헤더;
상기 증기 헤더 아래에 위치되고 측 방향으로 이격되는, 한 쌍의 종 방향으로 연장되는 원형의 응축액 헤더;
상부 튜브 시트 및 하부 튜브 시트에 연결된 복수의 튜브를 각각 포함하고, 서로 예각으로 배치된, 한 쌍의 경사진 튜브 번들(tube bundle);
사이에 연장되고 A-형상 튜브 구조를 형성하면서 상부에서 상기 증기 헤더에 그리고 하부에서 상기 응축액 헤더들 중의 다른 하나에 유체적으로 결합되는 각 튜브 번들; 및
상기 튜브 번들 아래의 튜브를 지지하는 팬 지지대 프레임;
을 포함하고,
상기 응축액 헤더는 상기 팬 지지대 프레임에 고정적으로 부착된 안장 지지대에 의하여 축 방향으로 슬라이드 가능하게 각각 지지되고, 상기 안장 지지대는 상기 응축액 헤더를 슬라이드 가능하게 맞물리게 하는 반원형 구성의, 위쪽으로 열린 활 모양으로 굽은 지지대 표면을 포함하고,
상기 응축액 헤더는 열 팽창 또는 수축 조건에 기인하여 종축에 평행인 방향으로 길이에서 팽창하고 또는 수축하도록 작동되는, 공랭식 응축기.
제26항에 있어서,
상기 튜브 구조는 상기 튜브 번들이 상기 상부 튜브 시트와 상기 하부 튜브 시트의 사이의 상기 팬 지지대 프레임에 의하여 지지되지 않도록 자기 지지되는, 공랭식 응축기.
제26항에 있어서,
상기 상부 튜브 시트는 종 방향으로 연장되는 봉인 플레이트에 의하여 함께 경첩으로 연결되고,
상기 봉인 플레이트는 열 팽창 또는 수축 하에서 변형하도록 작동되는 탄력적으로 유연한 일체식의 금속 몸체를 포함하는,
공랭식 응축기.