The feedwater heaters are Critical components in a nuclear power plant. As the operation years of heaters go by, the maintenance costs required for continuous operation increase. When the carbon steel components in nuclear make contact with running fluid, the wall thinning caused by FAC (flow accelerated corrosion) can be generated. Local wall thinning is inevitable at the area around wet steam entrance to be attacked due to the long term operation. Sometimes the shell with thinned wall is eventually ruptured. To identify the relationship between the local wall thinning and fluid behavior of the feedwater heater, the practical data of a plant, which were based on ultrasonic thickness measurement tests, were analyzed and CFD(Computed Fluid Dynamics) analyses were performed.
본 연구에서는 가스터빈과 증기터빈, 열회수증기 발생 장치와 지역난방 열교환기로 열병합 발전 시스템을 구성하여 복수기가 없이 증기 터빈 중압단에서 추기된 증기와 배기 증기를 지역난방 열교환기의 열원으로 사용하는 추기 배압식을 적용하였다. 구성된 시스템에 대하여 필요로 하는 열부하량과 발전 출력 조건을 만족 시키기 위한 최적 설계 성능 해석을 하였으며, 이와 함께 겨울철 외기 온도 조건의 변화에 대한 시스템의 부분부하 해석을 하였다. 해석을 위해 상용 프로그램인 Thermoflex를 사용하였다. 시스템의 해석 결과, 기준 조건에서 수요처의 요구를 만족 시키는 최적 설계를 기준으로 각 외기 온도 변화에 대한 부분부하 성능 해석의 결과를 얻을 수 있었다. 그 결과 열부하량이 고정된 상태에서, 가스터빈과 전체 시스템의 출력은 외기온도가 감소함에 따라서 증가하였지만, 열원인 배기가스의 온도 감소로 인하여 증기터빈의 출력은 이와 반대로 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 전체 시스템에서 가스터빈의 차지하는 비중이 크기 때문에 전체 시스템의 출력의 경향은 가스터빈과 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
Feedwater heaters of many nuclear power plants have recently experienced wall thinning damage, which will increase as operating time progresses. As it is judged that the wall thinning damages have generated due to local fluid behavior around the impingement baffle installed in downstream of the high pressure turbine extraction steam line to avoid colliding directly with the tubes, numerical analyses using PHOENICS code were performed for two models with original clogged impingement baffle and modified multi-hole impingement baffle. To identify the relation between wall thinning and fluid behavior, the local velocity components in x-, y-, and z-directions based on the numerical analysis for the model with the clogged impingement baffle were compared with the wall thickness data by ultrasonic test. From the comparison of the numerical analysis results and the wall thickness data, the local velocity component only in the y-direction, and not in the x- and z-direction, was analogous to the wall thinning configuration. From the result of the numerical analysis for the modified impingement baffle to mitigate the shell wall thinning, it was identified that the shell wall thinning may be controlled by the reduction of the local velocity in the y-direction.
Anti-icing is important in gas turbines because ice formation on compressor inlet components, especially inlet guide vane, can cause performance degradation and mechanical damages. In general, the compressor bleeding anti-icing system that supplies hot air extracted from the compressor discharge to the engine intake has been used. However, this scheme causes considerable performance drop of gas turbines. A new method is proposed in this study for the anti-icing in combined cycle power plants(CCPP). It is a heat exchange heating method, which utilizes heat sources from the heat recovery steam generator(HRSG). We selected several options for the heat sources such as steam, hot water and exhaust gas. Performance reductions of the CCPP by the various options as well as the usual compressor bleeding method were comparatively analyzed. The results show that the heat exchange heating system would cause a lower performance decrease than the compressor bleeding anti-icing system. Especially, the option of using low pressure hot water is expected to provide the lowest performance reduction.
본 논문에서는 배압터빈과 추기복수터빈으로 이루어진 열병합 발전플랜트의 최전운전을 결정할 수 있는 새로운 알고리즘을 제시한다. 제시한 알고리즘은 플랜트가 운전중에 직접 온 라인으로 취할 수 있는 증가량만을 파라메타로 하여 보일러와 터빈-발전기의 최적부하를 결정할 수 있다. 본 알고리즘은 비선형 경비함수와 해당 제한사항들로 이루어져 있으며 실제 운전중인 열병합 발전플랜트와 비교 시뮬레이션을 실시한 결과 만족할만한 결과를 얻었다. 즉 실제 운전 데이터와 비교해본 결과 공정의 증기 부하량에 따라 1.2∼4.5[%]의 운전경비 절감효과를 얻을 수 있었다. 또한 본 알고리즘은 필요한 입력 데이터를 공정으로부터 쉽게 온 라인으로 취할 수 있어 프로세스 컴퓨터로 용이하게 구현할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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