KR102028233B1 - 급속 시동 열회수 증기 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 급속 시동 열회수 증기 발생기는 가스 입구와, 고압 섹션, 선택적으로 중간압 섹션, 선택적으로 저압 섹션 및 가스 출구를 포함한다. 고압 섹션, 중간압 섹션, 및 저압 섹션 중의 적어도 하나는 수직 증기 분리기를 구비한다.

Description

급속 시동 열회수 증기 발생기{RAPID STARTUP HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR}

본 발명은 일반적으로 발전 분야에 대한 것으로, 더욱 특히 본 발명은 하나 이상의 수직 증기 분리기(vertical steam separators)를 구비하는 급속 시동 열회수 증기 발생기(rapid startup heat recovery steam generator, HRSG)에 대한 것이다.

상기 HRSG는, 예를 들어, 터빈을 구동하여 아주 효율적으로 전기를 생산하는 데 사용될 수 있는 증기를 급속하게 발생하기 위하여 급속 시동 보일러로서 사용될 수 있다. HRSG는 가스 터빈으로부터 나오는 고온의 배기가스 흐름과 같은, 고온의 가스 흐름으로부터 열 에너지를 회수하거나 추출하기 위하여 사용되는 장치이다. 추출된 에너지는 물을 증기로 변환하는 데 사용되고, 증기는 전력을 생산하는 데 사용된다. HRSG는 폐열회수 보일러 또는 터빈 배기가스 보일러로도 지칭될 수 있다. HRSG는 전반적인 효율을 향상시키기 위하여 조합 사이클 발전소에 사용될 수 있다.

HRSG는 연소시키지 않거나(즉, 공급되는 가스의 열만을 사용함), 열전달 표면 요건을 완화하기 위해 가스 온도를 높이기 위하여, 증기 생산을 증가시키기 위하여, 과열 증기 온도를 제어하기 위하여 또는 공정의 증기 온도 요건을 맞추기 위하여 추가의 연료 연소를 포함할 수도 있다.

HRSG는 보일러 뱅크로 지칭될 수 있는, 예컨대 열교환기 튜브와 같은 하나 또는 복수의 열전달 표면을 구비한다. 고온 가스가 보일러 뱅크의 튜브 사이나 주위로 지나갈 때, 물이나 증기가 상기 보일러 뱅크를 통과하여 지나가느냐에 따라, 물은 증기로 변환되고 또는 증기는 과열된다.

HRSG는 배기가스 흐름의 방향(즉, 수직 또는 수평)에 의하여 또는 압력 레벨의 수(즉, 단일 압력 또는 복수 압력)에 의해서와 같이 복수의 방법으로 그룹지어질 수 있다. 수직형 HRSG에서는, 배기가스는 수평 튜브를 거쳐 수직으로 흐른다. 수평형 HRSG에서는, 배기가스는 수직 튜브를 거쳐 수평으로 흐른다.

단일 압력 HRSG에서는, 증기 드럼을 통하여 단일 압력 레벨에서 증기가 발생되고, 복수 압력 HRSG는 2개의(이중 압력), 3개의(삼중 압력) 또는 그 이상의 증기 드럼을 구비한다. 삼중 압력 HRSG는 3개의 섹션으로 구성되는데, 즉 HP(고압, high pressure) 섹션, IP(중간압, intermediate pressure) 섹션 및 LP(low pressure) 섹션으로 이루어진다. 효율을 증가시키기 위하여 재열 섹션(reheat section)도 사용될 수 있다. 각각의 섹션은 일반적으로 증기 드럼과, 물이 증기로 변환되는 증발기 섹션을 구비한다. 이러한 증기는 포화점을 지나 온도를 상승시키기 위하여 과열기(superheater)를 통과시키게 된다.

언급한 바와 같이, HRSG는 하나 이상의 증기 드럼을 구비할 수 있다. 증기 드럼은 보일러의 열전달 표면을 빠져나오는 증기-물 혼합물로부터 포화된 증기를 분리할 수 있도록 된 큰 실리더형 용기이다. 자연 순환 HRSG에서는, 상기 증기 드럼은 수평으로 배치된다. 포화된 증기는 직접적인 사용이나, 가열 및/또는 전력 생산을 위하여 하나 이상의 출구 노즐을 통하여 방출된다. 증기가 없는 물은 추가의 증기 생성을 위하여 공급수와 함께 보일러 뱅크로 재순환된다.

상기 증기 드럼은 2상 유체의 싸이클로으로의 접선방향 진입을 통하여, 또는 정지 프로펠러 타입 또는 구부러진 경로 장치를 통하여 발생된 원심력을 통상적으로 사용한다. 상기 원심력 작용은 증기-물 혼합물에서 증기를 뽑아낸다.

전형적인 HRSG의 시동 경사율(startup ramp rate)에 있어서 제한 요인 중의 하나는 증기 드럼의 소크 유지 시간(soak time)이다. 상기 증기 드럼의 두께에 의해, HRSG 공급자는, 상기 증기 드럼이 온도를 천천히 상승시킬 수 있도록 그리고 상부와 바닥 금속 온도 사이를 균형맞출 수 있도록 하기 위하여 저부하 시동에서 최소 유지 시간을 특정한다. 상기 증기 드럼이 온도를 균형맞추도록 하지 못하는 경우, 물로 젖은 표면인 바닥을 따라 낮은 금속 온도가 초래되고, 상부의 증기로 젖은 표면을 따라 높은 금속 온도가 초래된다. 이러한 온도 차이는 상기 증기 드럼에서의 보우잉(bowing) 즉, 드럼 험프(drum hump)를 초래한다.

드럼 험프는 상기 증기 드럼의 무거운 라이저(riser)와 하강 연결부에 상당한 응력을 부여하고, 상기 증기 드럼의 외각(shell)에서의 응력 제한을 초과하는 일이 초래될 수도 있다. 상기 연결부 및/또는 외각 재료에 가해지는 손상의 양을 결정하기 위하여, HRSG 공급자는 구성요소에 가해지는 손상을 제어하기 위하여 급속 시동 상황의 횟수를 모니터링하는 것을 추천한다.

그러나, 급속 시동 보일러는 풍력이나 태양열과 같은 재생 에너지원이라는 매력 때문에 더욱 더 인기가 있을 것이다. 풍력과 태양열 발전은 종종 일정하지 않고, 따라서 전력 공급 중단을 피하기 위하여 전력망 그리드에 대체 전력을 공급하기 위하여 신속한 부하 전환에 대한 요구가 있다.

급속 시동 보일러를 위한 새로운 HRSG 설계를 개발하여야 할 요청이 있었다.

본 발명은, 다양한 실시예에서, 하나 이상의 수직 증기 분리기를 구비하는 급속 시동 열회수 증기 발생기에 대한 것이다.

가스 입구와, 고압 섹션, 선택적인 재열 섹션, 선택적인 중간압 섹션, 선택적인 저압 섹션, 및 가스 출구를 포함하는 급속 시동 열회수 증기 발생기(HRSG)가 몇 개의 실시예에 공개되어 있다. 상기 고압 섹션은 고압 증기-물 분리기와, 상기 고압 증기-물 분리기와 유체가 흐르도록 연통되어 있는 다수의 고압 증발기 튜브를 포함한다. 상기 선택적인 중간압 섹션은 중간압 증기-물 분리기와, 상기 중간압 증기-물 분리기와 유체가 흐르도록 연통되어 있는 다수의 중간압 증발기 튜브를 포함한다. 상기 선택적인 저압 섹션은 저압 증기-물 분리기와, 상기 저압 증기-물 분리기와 유체가 흐르도록 연통되어 있는 다수의 저압 증발기 튜브를 포함한다. 고압 증기-물 분리기, 중간압 증기-물 분리기 및 저압 증기-물 분리기 중의 적어도 하나는 수직 증기 분리기이다.

일부 다른 실시예에서는, 상기 중간압 증기-물 분리기 및/또는 상기 저압 증기-물 분리기는 수직 증기 분리기이다. 다른 실시예에서는, 상기 중간압 증기-물 분리기 및/또는 상기 저압 증기-물 분리기는 증기 드럼이다.

상기 수직 증기 분리기는 상부 및 바닥부를 갖는 수직으로 연장하는 원통형 용기;와 분리기에 있는 물로부터 증기를 분리하기 위하여 분리기에 있는 증기/물 혼합물을 회전시키기 위해 상기 용기로 증기/물 혼합물을 공급하기 위한 수단; 상기 용기의 상부에 위치하고 상기 분리기의 내측 원주 둘레에 배치된 증기로부터 물을 제거하기 위한, 수직으로 배치된 청소 수단(scrubber means); 상기 용기로부터 포화된 증기를 이송하기 위한 포화 증기 연결 수단; 공급수를 상기 용기로 이송하기 위하여 상기 분리기의 벽을 통하여 연결된 공급수 공급 수단; 및 상기 용기에서 증기로부터 분리된 물과 공급수를 이송하기 위한 수단;을 포함한다.

상기 가스 입구로부터 상기 가스 출구로 연장하는 흐름 경로는 실질적으로 수평이거나 실질적으로 수직이다.

상기 수직 증기 분리기는 다수의 접선 라이저 연결부(riser connections) 또는 직선 라이저 연결부를 통하여 상기 증발기 튜브에 유체가 흐르도록 연결될 수 있다.

또한, HRSG를 새로 장착하기 위한 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, 상기 HRSG의 고압 섹션으로부터 고압 증기 드럼을 제거하는 단계;와 상기 고압 증기 드럼을 고압 수직 증기 분리기로 대체하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 방법은 상기 HRSG의 중간압 섹션으로부터 중간압 증기 드럼을 제거하는 단계;와 상기 중간압 증기 드럼을 중간압 수직 증기 분리기로 대체하는 단계를 추가로 포함한다.

일부 실시예에서는, 상기 방법은 상기 HRSG의 저압 섹션으로부터 저압 증기 드럼을 제거하는 단계;와 상기 저압 증기 드럼을 저압 수직 증기 분리기로 대체하는 단계를 추가로 포함한다.

고압 섹션과, 중간압 섹션, 및 저압 섹션을 포함하는 급속 시동 열회수 증기 발생기가 추가로 개시되어 있다. 상기 고압 섹션은 수직 증기 분리기와, 상단부에서 다수의 고압 라이저를 통하여 그리고 하단부에서 고압 하향유로/재순환관을 통하여 상기 수직 증기 분리기에 유체가 흐르도록 연결된 고압 증발기, 및 고압 건조 증기 도관을 통하여 상기 수직 증기 분리기에 유체가 흐르도록 연결된 고압 과열기를 포함한다. 상기 중간압 섹션은 중간압 증기 드럼과, 중간압 라이저와 중간압 하향유로/재순환관을 통하여 상기 중간압 증기 드럼에 유체가 흐르도록 연결된 중간압 증발기, 및 상기 중간압 증기 드럼으로부터 연장하는 중간압 건조 증기 도관을 통하여 상기 중간압 증기 드럼에 유체가 흐르도록 연결된 중간압 과열기를 포함한다. 상기 저압 섹션은 저압 증기 드럼과, 상기 저압 증기 드럼에 유체가 흐르도록 연결된 저압 이코노마이저(economizer), 저압 라이저와 저압 하향유로/재순환관을 통하여 상기 저압 증기 드럼에 유체가 흐르도록 연결된 저압 증발기, 및 상기 저압 증기 드럼으로부터 연장하는 저압 건조 증기 도관을 포함한다.

본 발명의 이러한 실시예와 제한되지 않는 실시예와 목적은 이하에서 자세히 설명될 것이다.

급속 시동 보일러를 위한 새로운 HRSG 설계가 개발되어 제공된다.

다음은 도면에 대한 간단한 설명으로서, 여기에 예시적으로 보인 본 발명의 실시예를 도시하기 위한 목적으로 제공되었으며, 본 발명을 이러한 도면으로 제한하고자 하는 의도는 아님을 밝혀둔다.
도 1a, 도 1b, 도 1c는 본 발명의 열회수 증기 발생기(HRSG)의 실시예의 측면도, 평면도 및 사시도를 각각 나타낸다.
도 2a와 도 2b는 도 1a, 도 1b, 도 1c의 HRSG의 고압 섹션의 측면도와 평면도를 나타낸다.
도 3a와 도 3b는 도 1a, 도 1b, 도 1c의 HRSG의 중간압 섹션의 측면도와 평면도를 나타낸다.
도 4a와 도 4b는 도 1a, 도 1b, 도 1c의 HRSG의 저압 섹션의 측면도와 평면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 HRSG에 사용될 수 있는 수직 증기 분리기의 제1 실시예의 측단면도이다.
도 6은 개별적인 수직 증기 분리기에 연결된 라이저 튜브가 어떻게 배치되어 있는지를 나타내는 개별적인 수직 증기 분리기의 개략적인 평면도이다.
도 7은 도 6의 수직 증기 분리기의 외측 원주의 개략적이고 편평화한 도면으로서, 하나의 레벨에서의 라이저 튜브가 인접한 레벨에서의 라이저 튜브에 대하여 어떻게 배치되고 시차가 생기는지를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 HRSG에 사용될 수 있는 수직 증기 분리기의 제2 실시예의 측단면도이다.
도 9는 도 8에서 화살표 9-9의 방향에서 본, 도 8의 수직 증기 분리기의 평단면도이다.

여기에서 개시된 방법과 장치에 대한 더욱 완벽한 이해를 위하여 첨부된 도면들을 참조하여 자세히 설명될 것이다. 이러한 도면들은 종래 기술과 본 발명의 특징을 간편하게 나타내기 위하여 개략적으로 나타낸 것이므로, 조립체나 구성요소들의 상대적인 크기나 차원을 나타내기 위한 의도가 아님이 자명하다.

명확하게 하기 위하여 아래의 설명에 특정한 용어들이 사용되었지만, 이러한 용어들은 도면에서 나타내기 위해 선택된 실시예의 특별한 구조물에만 대한 것이지, 본 발명의 권리범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것이 아니다. 첨부 도면과 이하의 설명에서, 동일한 도면 부호는 동일한 기능의 구성요소를 나타낸다.

단수 형태의 구성요소라도 문맥에서 명확하게 정의하지 않는 한 복수의 구성요소를 포함한다.

본 명세서의 상세한 설명과 청구범위에 기재된 수치값은, 값을 결정하기 위하여 본 명세서에서 기술된 형태의 종래의 측정 기술상의 실험 오차보다 작은 값만큼의 차이를 보이는 수치값에 대해서는 동일한 수치값을 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.

여기에 설명된 모든 범위는 양 끝점을 포함하고 독립적으로 결합가능하다(예를 들어, "2 그램에서 10 그램"의 범위는 끝점인 2 그램과 10 그램을 포함하고, 그 중간의 모든 값을 포함한다).

"약"과 "실질적으로"와 같이 조정된 값은 특정된 값에 한정되지 않는다. "약"은 양 끝의 절대값에 의해 정의된 범위를 나타내는 것으로 보아야 한다. 예를 들어, "약 2에서 약 4까지"라는 표현은 "2에서 4까지"도 포함하여 나타낸다.

당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지된 것처럼, 증기-물 혼합물을 이송하는 열전달 표면은 증발하는 보일러 표면으로 지칭되고; 증기를 통과시켜 이송하는 열전달 표면은 과열 표면(또는 관련된 증기 터빈 구조에 따라, 재가열 표면)으로 지칭된다. 가열 표면의 형태나 튜브의 크기에 관계없이, 재료와, 직경, 벽 두께, 숫자, 및 배치구조는 적용가능한 보일러 설계 코드에 따라 서비스하기 위한 온도와 압력에 기초하여 결정되고, 상기 보일러 설계 코드는 미국 기계공학자 협회(ASME) 보일러와 압력 용기 코드, 섹션 I, 또는 법에 의해 요구되는 동등한 다른 코드가 될 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 수직 증기 분리기를 구비하는 급속 시동 HRSG와 같은 열회수 증기 발생기에 관한 것이다. 상기 수직 증기 분리기는 HRSG 형태의 보일러를 위한 경제적이고 더욱 신뢰성있는 증기 분리 요소를 제공한다. 보일러 시동 동안에 상기 수직 증기 분리기를 사용하는 것은, 예상하기 어려운 대체 동력원(예를 들어, 풍력과 태양열)을 상쇄하기 위하여, 배출 가스를 감축하고, 효율을 증대시키며 그리드 유연성(grid flexibility)을 유지하는 데 도움을 준다. 상기 수직 증기 분리기의 설계는 가스 터빈의 중단없는 상승(ramping)을 가능하게 하고, 급속 시동이나 정지 상태 동안에 그리고 극한 하중의 변경 동안에 보일러의 적용성을 증가시키는 데 특히 유용하다.

현재 일반적인 급속 시동 보일러는 종래의 증기 드럼을 사용한다. 상기 고압 증기 드럼은 2400 psia 증기 터빈을 위한 규격이고, 약 17.8 cm(7 인치) 내지 약 20.3 cm(8 인치)의 드럼 두께를 요구한다. 이러한 형태의 증기 드럼으로, 냉각 상태로부터 30분 이내에 급속 시동이 실행되면, 피로파괴 문제가 보일러의 설계 수명보다 절반 이하에서 생길 수 있는데, 예를 들어, 30년의 설계 수명인 보일러에 대하여 15년 이내에 일반적으로 손상이 일어난다.

본 발명에 따른 상기 수직 증기 분리기는 종래의 수평 증기 드럼과 유사한 기능을 수행하나, 더 작고 더 얇은 직경의 용기 시스템을 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서는, 상기 고압 수직 증기 분리기는 약 6.4 cm 내지 약 8.9 cm와 약 7.62 cm를 포함하여 약 3.8 cm 내지 약 11.43 cm의 벽 두께를 갖는다. 이러한 구조는 열응력을 감소시키고, 더 오랜 열피로 설계 수명이 가능하게 하고(동일한 온도 변화에 대하여, 얇은 구성요소는 두꺼운 구성요소에 비에 더 많은 열피로 싸이클을 가질 것이기 때문이다), 더 빠른 작동 준비와 더 빠른 온라인 작동을 가능하게 한다. 상기 중간압 수직 증기 분리기와 상기 저압 수직 증기 분리기의 두께는 상기 상기 고압 수직 증기 분리기보다 더 얇은 벽을 갖는다.

상기 수직 증기 분리기는 상기 증발기의 상부 튜브다발 헤더와 대략 동일한 높이에서 지지될 것이다. 상기 수직 증기 분리기와 하향류관의 온도 팽창은 상기 튜브다발의 팽창과 비슷하다. 평행한 팽창은 공급부와 라이저 연결점에서의 응력을 최소화시킨다.

증기 드럼과는 달리, 정상적인 수위 아래의 상기 수직 증기 분리기의 수직으로 연장하는 원통형 용기 영역은 필요한 유지 시간에 공급수 저장소로 사용될 수 있고, 수직 증기 분리기의 직경 대신에 길이에 의해 공급수 보유 체적이 결정되기 때문에 그 직경이 감소되고, 그리하여 두께가 감소된다. 예를 들어, 182.9 cm(72 인치) 직경의 공압 증기 드럼은 17.8cm 내지 20.3 cm 두께가 될 수 있는 반면, 91.4 cm 직경과 7.6 cm 두께를 갖는 2 개의 수직 증기 분리기가 사용될 수 있다.

상기 수직 증기 분리기의 비용은 고압 증기 드럼의 가격보다 작을 것으로 예상된다. 지지 철강과 연장된 라이저 파이핑에 관련된 추가 비용이 상기 절약된 금액의 일부를 상쇄할 것이다. 그러나, 상기 수직 증기 분리기는 여전히 적은 비용이 될 수 있다.

따라서, 수직 증기 분리기는, 드럼의 배부름 현상(drum humping)이나 급속 시동의 제거를 포함하여 종래의 수평 증기 드럼에 비하여 많은 이점을 제공한다. 상기 수직 증기 분리기는 HRSG의 전반적인 설계구조 안에 안착되어 양호하게 배치될 수 있다. 이는 유지 및/또는 교체 비용을 단순화하고 감소시키는 것과 같은 추가의 이점을 제공한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 HRSG(10)의 하나의 실시예를 나타낸다. 상기 HRSG는 고압 섹션(40); 중간압 섹션(60); 및 저압 섹션(80)의 3 개의 섹션을 포함한다. 고온 가스가 상기 HRSG(10)의 입구(20)을 통하여 HRSG(10)로 들어간다. 상기 고온 가스는, 상기 고온 가스로부터 일부 열 에너지가 전달되어 고압 증기를 생성하는 상기 고압 섹션(40)으로 흐른다. 이렇게 하여 가스의 온도에서 하강이 초래된다. 상기 가스는, 가스로부터 열이 전달되어 중간압 증기를 생성하는 상기 중간압 섹션(60)으로 흐른다. 그리고, 상기 가스는, 이 가스로부터 열이 전달되어 저압 증기를 생성하는 저압 섹션(80)으로 흐른다. 냉각된 상기 가스는 출구(25)를 통하여 굴뚝(30)으로 방출된다. 상기 고압 섹션, 중간압 섹션 및 저압 섹션은 특히 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다.

도 2a와 도 2b는, 가스가 도 2a에서는 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 도 2b에서는 하부에서 상부로 흐르는 고압 섹션(40)의 실시예를 나타낸다. 상기 고압 섹션은 물을 예열하기 위한 이코노마이저를 구비할 수 있다. 증발기(44) 사이와 둘레를 흐르는 고온 가스는 그 안에 있는 물이 증발되어 습식 증기 즉 물/증기 혼합물을 형성하도록 한다. 상기 물/증기 혼합물은 상승하여 라이저(46)를 통하여 증기 분리기(48)로 흐른다. 상기 증기 분리기(48)는 싸이클론 효과를 이용하여 물과 증기를 분리하는 수직 증기 분리기이다. 물은 재순환관이나 하향류관(56)을 통해 상기 증발기(44)로 다시 순환된다. 건조 증기 즉, 물이 없는 증기는 건조 증기 도관(58)을 통하여 과열기(54)로 흐른다. 상기 과열기(54)에서 상기 증기의 온도는 고온 가스로부터 열전달에 의해 더욱 상승하여 과열된 증기를 생성하게 된다. 상기 고압 섹션(40)에서 생성된 상기 과열된 증기는, 예를 들어 증기 터빈을 회전시켜 전력을 생산하는 데 사용될 수 있다. 도 1b와 도 1c에 보인 바와 같이, 상기 HRSG는 하나 이상의 고압 수직 증기 분리기(48)를 장착하도록 되어 있다. 도 1c에 보인 바와 같이, 수직으로 설치된 구조는 상기 증기 분리기(48)에 용이하게 접근할 수 있게 하고, 계단이나 보수 플랫폼을 통하여 용이하게 유지 보수 또는 교체를 가능하게 한다.

도 3a와 도 3b는 중간압 섹션(60)의 실시예를 나타낸다. 상기 중간압 섹션(60)은 물을 예열시키기 위한 이코노마이저(63)와, 습식 증기를 생성하기 위하여 물을 증발시키기 위한 증발기(64)를 구비한다. 상기 습식 증기는 상승하여 증기 분리기(68)로 흐른다. 상기 증기 분리기(68)는 수평으로 배치된 증기 드럼이다. 상기 증기 드럼(68)에서, 습식 증기가 증기와 물로 분리된다. 상기 물은 하향류관(76)을 통하여 상기 증발기(64)로 다시 순환된다. 건조 증기는 건조 증기 도관(78)을 통하여 과열기(74)로 흐른다. 상기 과열기(74)에서, 상기 건조 증기가 추가로 가열되어 과열된 증기를 생성하게 된다. 상기 과열된 증기는 배관(79)을 통하여 방출된다. 방출된 증기는 전력을 생산하는 데 사용될 수 있고, 결합된 순환 발전소에서 다른 용도로 사용될 수 있다.

예시적인 저압 섹션(80)이 도 4a와 도 4b에 도시되어 있다. 상기 저압 섹션(80)은 물을 예열하기 위한 이코노마이저(82)를 구비한다. 상기 저압 섹션(80)은 추가로 증발기(84)를 구비한다. 상기 증발기(84)의 튜브 사이와 둘레로 흐르는 고온 가스가 열을 거기로 전달하고, 그리하여 상기 증발기(84) 안에서 습식 증기를 생성하게 된다. 상기 습식 증기는 상승하여 증기 분리기(88)로 흐른다. 상기 증기 분리기(88)는 증기 드럼이다. 상기 증기 분리기(88)는 습식 증기를 분리하여 물로 보내어 하향류관(96)을 통하여 상기 증발기(84)로 복귀시키고, 건조 증기를 분리하여 건조증기 도관(98)을 통하여 흐르도록 한다. 상기 건조 증기는 탈기(deaeration)를 위해 사용되거나 산업 공정용으로 또는 저압 증기 터빈으로부터 전력을 생산하기 위한 저압 과열기로 보내질 수도 있다.

본 발명의 상기 수직 증기 분리기는 Wiener 등의 미국특허 US 6,336,429호 및/또는 Iannacchione 등의 미국 특허공개 제2010/0101564호에 기재되어 있는 것과 같이 설계될 수 있다.

본 발명을 이해하기에 필요한 열교환기, 보일러, 및/또는 증기 발생기 분야의 원리나 용어에 대한 설명에 대해서는, 더 뱁콕 앤드 윌콕스 컴퍼니(The Babcock & Wilcox Company(2005년 저작권) 발간, Kitto와 Stultz 저, "증기/증기의 발생 및 사용" 41쇄를 참고할 수 있다.

수직 증기 분리기의 하나의 실시예의 설계는 도 5에 개념적으로 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 분리기(112)에서, 포화된 증기(134)가 상기 분리기(112)의 상부에서 노즐(132, 포화된 증기 연결부)을 통하여 나가는 한편, 분리된 포화된 물(136)은 증기/물 분리기(112)의 하부로 아래로 흐르고, 그리고 상기 상부에서 원심력의 작용을 통하여 회전하면서 흐른다. 상기 포화된 증기(134)는 바람직하게는, 증기가 가능한 확실하게 건조되도록 상기 분리기(112)의 상부에서 스크루버 부재(133, scrubber element)를 통과한다. 상기 분리기(112)의 벽(137)의 내주 주위로 회전하는 물이 존재하는 포화된 증기(134)에 함께 휩쓸리는 것을 방지하기 위하여 스트리퍼 링(135, stripper ring)이 상기 분리기(112)의 상부에 적용될 수 있다. 도관(124)을 통화여 공급된 공급수(24)는 하부점에서 분리기(112)로 들어가서 정류관(baffles)과 같은 보오텍스 방지기(138, vortex inhibitors)를 지나 아래로 흘러 하향류관(56)으로 흘러가기 전에, 혼합점 또는 영역(M)에서 차냉각수(subcooled water)와 혼합된다. 종래의 단일 증기 드럼에 비해 상기 분리기(112)에서의 물 저장량이 더 적기 때문에, 상기 분리기(112)에서의 수위 제어 범위(H)가 종래의 증기 드럼보다 훨씬 큰 범위를 갖는다(예를 들어, 통상적인 ±15.24 cm에 비해 ±1.8 m). 본 발명에 따른 이러한 실시예로 인해서 상당히 실질적은 수위(즉, "펌핑 수두") 변이가 고압(약 2500 psig) 적용의 기기에도 수용될 수 있다.

도 5와 이어서 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 증기/물 분리기(112)는 소형이고 효율적인 구조이다. 상기 증기/물 혼합물은 상기 라이저 튜브(46)를 통하여 다수의 노즐(122)을 통하여 분리기(112) 원통형 용기의 상부 인근으로 들어가고, 상기 노즐은, 하나 이상의 레벨(도 5와 도 6 참조)로 상기 분리기(112) 용기의 원주 주위로 접선방향으로 배치되어 있다. 상기 접선방향 진입은 상기 증기/물 혼합물의 회전하는 보오텍스(vortex)의 형성을 생성하도록 설계되어 있다. 상기 회전하는 보오텍스는 물로부터 증기를 분리하기 위해 필요한 원심력을 제공한다. 도 6은 수직 분리기(112)의 평면도이고 상기 분리기(112) 용기 안으로 라이저 노즐(122)의 접선방향 진입을 보여준다. 상기 노즐(122)은 물이 아래로 흐르는 것을 촉진하는 중력을 사용하기 위하여 아래로 소정 각도로(통상 15도) 경사져 있다. 이러한 경사는 다수의 노즐(122)로부터 들어오는 제트들(jets) 사이의 간섭을 회피하기도 한다. 상기 노즐(122)이 둘 이상의 레벨이 필요한 경우, 복수의 레벨로부터 들어 오는 제트들 사이의 간섭을 회피하는 것이 필수적이다. 이것은, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다른 레벨에 있는 노즐(122)의 위치에 적절한 차등을 둠으로써 해결할 수 있는데, 도 7은, 하나의 레벨에 있는 라이저 튜브(20)를 위한 노즐(122)이 인접한 레벨에 있는 라이저 튜브를 위한 노즐(122)에 대하여 어떻게 배치되고 차등화되는지를 나타내는 도 6의 수직 증기/물 분리기(112)의 바깥 외주를 확대하여 나타낸 것이다. 2 개의 레벨이 도시되어 있으나, 더 적거나 더 많은 레벨을 구비하는 것이 가능하다. 레벨의 수는 여러가지 요소(factors)에 따라 결정되는데, 분리기(112)로 전달되는 증기/물 혼합물의 양과 같은 기능적인 속성을 갖는 요소도 있고, 분리기(112)에서 인접한 노즐 관통구들 사이의 인대의 효율과 벽 두께와 같은 구조적인 속성을 갖는 요소도 있다. 이것은 또한 용기의 내부 벽(114, 내부 표면)을 따라 원심력을 통하여 물로부터 증기를 최적으로 분리할 수 있게 한다.

포화 상태에 있는, 즉 건조하나 과열되지는 않은 증기는 스트리퍼 링(135)에 의하여, 그리고 일그러진 경로 (예컨대, 요철판 배열)의 스크루버(133)를 통하여 위로 보내어지는데, 상기 스크루버(133)는 모든 잔여 습기와 물방울을 실질적으로 제거한다. 본질적으로 건조한, 포화 증기(134)는 상기 분리기(112)의 상부에서 하나 이상의 포화증기 연결부(132)를 통하여 상기 분리기(112)로부터 흘러나간다. 이러한 포화증기 연결부(132)는 상기 포화 증기(134)를, 고압 터빈으로 흘러가는 곳으로부터, 다양한 과열 단계에서 최종 증기 온도까지 과열되기 전에, 다양한 증기 냉각 회로로 이송한다.

한편, 포화된 물(136)은 상기 분리기(112)의 내부 표면(114)을 따라 흘러, 주로 하방으로 흐르는 보오텍스를 형성하고, 이 보오텍스는 이코노마이저(미 도시)로부터 연속적으로 공급되는 (포화점 아래에서) 차냉각된 공급수(24)와 M 지역에서 혼합된다. 보오텍스의 형성으로, 작은 분량의 물이 상기 내부 표면(114) 위로 상기 스트리퍼 링(135)까지 오른다. 상기 스트리퍼 링(135)은 상기 스크루버(133)로부터 상향 이동되어 온 상기 포화된 물(136)을 함유하는 데 사용된다. 상기 공급수(24)와 분리된 포화된 물(136)의 강한 혼합을 통하여 생성된 물 혼합물은 여전히 (포화점 아래에서) 차냉각되어 있고, 이러한 물 기둥은 상기 노즐(122)에 의하여 부여된 포화된 물의 접선 이동에 의하여 여전히 회전한다. 상기 분리기(112) 용기의 하부에 있는 보오텍스 억제부(138)는, 물이 상기 하향류관(56)을 통하여 아래로 흘러들어올 때, 상기 회전이 계속되지 않게 한다. 회전하는 물 기둥은 상기 하향류관(56)에 연결된 다양한 노 회로(furnace circuits)에 나쁜 유동 분포를 초래하고, 상기 하향류관(56)의 유체 전달 능력을 제한하게 된다.

상기 분리기 용기에서 물 수위를, 통상 60 cm 이상 그리고 정해진 수위 아래로, 소정의 범위(H) 내에 있도록 조절하는 것이 중요하다. 이것은, 물 쇼크를 통하여 하류의 증기 과열 표면을 손상시킬 수 있는, 물이 상기 분리기(112)의 상부에서 증기 흐름으로 이송되는 것을 막아주고 불순물 위로 이송되는 것을 막아주며, 물 기둥을 경량화시키고 (감소된 정적 압력 또는 펌프 수두) 물의 엔탈피(Enthalpy, 열용량)를 증가시켜 미성숙 끓임과 상기 노 회로(furnace circuits)에서 증기-물 혼합물에서 증가된 증기 비율을 초래하는, 증기가 상기 하향류관(56)으로 향하는 물 흐름 아래로 이송되는 것을 막아준다. 증가된 증기 비율은 상기 노 회로의 냉각에 불리하고, 특히 감소된 펌프 수두와 관련하여 불리하다. 그리하여 더 큰 분리기(112)가 많고 작은 원심분리기를 구비한 드럼이 통상 맡게 되는 분리 기능을 달성한다.

도 8과 도 9는 본 발명에 따른 수직 물/증기 분리기(112)의 다른 실시예를 나타낸다. 기능적인 관점과 함께 구조적인 관점에서, 이 실시예는 도 5에 도시된 실시예의 많은 특징을 채용하여, 이러한 공통적인 특징은 다시 자세히 설명하지 않을 것이다. 그러나, 도 8과 도 9의 실시예는 약간 다른 형태의 스트리퍼 링(140)과 완전히 다른 스크루버(142) 구조를 갖는다는 점을 중요하게 주목해야 한다. 이 실시예에서 상기 스트리퍼 링(140)은, 상기 하나 이상의 접선방향 노즐(122)이 상기 분리기(112)로 연결되는 위치 바로 위에서, 상기 분리기(112)의 벽(137)의 내부 벽(114, 주변부 또는 원주 내측) 둘레로 연장한다. 도시된 바와 같이, 상기 스트리퍼 링(140)은 상기 벽(137) 내부에 인접한 단단한 환형 부분을 가질 수 있고, 상기 분리기(112)의 중심 영역에 원추형 천공부를 구비할 수 있다. 증기는 상기 스크루버 링(140)에 있는 천공부를 통하여 흐를 수 있고, 반면에 상기 분리기(112)로부터 배출되기 앞서 증기로부터 상기 스크루버(142)에 의해 제거된 물은 상기 분리기(112)의 하부로 다시 배수될 수 있다. 상기 벽(137)의 내부 벽(114)에 인접한 상기 스트리퍼 링(140)의 단단한 환형 부분은, 제2의 증기/물 분리가 일어나는 영역인 상기 분리기(112)의 도달 부분으로부터 상향이동하는 물(136)을 함유하는 데 사용된다.

특히, 도 8과 도 9의 실시예에서, 상기 스크루버(142)는, 상기 분리기(112)의 내부 벽(114)으로부터 이격된, 상기 분리기(112)의 내주 둘레에 배치된 수직으로 배향된 개별적인 스크루버 부재(144)의 열을 포함하여, 그 사이에 실질적으로 개방된 환형 영역을 형성하도록 되어 있다. 상기 스크루버(142)의 중앙부(139)는 폐쇄되어 상기 증기가 상기 스크루버(142)를 통과하여야만 하도록 되어 있는 점이 주목할만하다. 마찬가지로, 상기 스크루버(142)의 바닥부는 상기 스크루버(142)와, 상기 분리기(112)의 상기 내부 벽(114)의 내부 표면 사이에 연장하는 링(141)이 구비되어 있다. 이러한 특징들은 상기 증기가 상기 스크루버(142)를 확실히 통하여 이송되도록 한다. 그리하여, 상기 증기가 상기 분리기(112)의 상부로 통과할 때, 스크루버(142)를 지나 그리고 통과하면서 점차적인 회전하도록 하고, 거기서 노즐(132)을 통하여 상기 분리기(112)를 나가면서 회전하게 한다. 지지부(146)가 구비되어 개별적인 스크루버 부재(144)를 상기 분리기(112)의 내부에 고정한다. 상기 개별적인 스크루버 부재(144)는 종래의 접근 구멍을 통하여 필요에 따라 제거하고 검사할 수 있는 크기를 갖는다. 도 9는 여섯(6) 세트의 스크루버 부재(144)를 도시하는데, 더 적거나 더 많은 수가 채용될 수 있고, 주어진 분리기(112)에 의해 문질러져야 하는 증기의 분량에 따라 필요한 수로 할 수 있다. 추가로, 상기 개별적인 스크루버 부재(144)는, 예컨대 세브론형(chevron type) 판부재가 실질적으로 수직으로 되어 모여진 증기가 판을 따라 아래로 흐르도록 배치되어 있고, 이는 판이 ㅂ본질적으로 수평으로 되어 있는 세브론형 판의 구조와 반대된다. 이러한 구조는 바람직하지 않은데, 증기로부터 제거된 물이 상기 판 위에 놓이려는 경향이 강하고 포화된 연결부(132)로 휩쓸려나가기 쉽기 때문이며, 이는 바람직하지 않다.

도 8로 돌아가서 살펴보면, 기능적인 관점에서 상기 분리기(112)는 그 높이를 따라 몇 개의 영역을 가지는 것으로 생각할 수 있는데, 각각은 특별한 기능을 가진다. 상부에서는, 제2 증기/물 분리영역(150)이 있고 여기서 최종적으로 수분이 증기로부터 제거된다. 상기 스크루버(142)를 포함하는 개별적인 수직의 스크루버 부재(144)는 상기 제2 증기/물 분리영역(150)의 크기를 결정한다. 상기 제2 증기/물 분리 영역(150)의 아래에, 동반 분리영역(152, entrainment separation zone)이 상기 스크루버(142)의 바닥으로부터 노즐(122)의 상부까지의 영역을 둘러싸고, 상기 스트리퍼 링(140)을 포함한다. 접선방향 노즐(122)이 연결되고 상기 증기/물 혼합물을 상기 분리기(112)로 제공하는 영역은 보일러 증기/물 입구 영역(154)으로 정의되고 그 다음의 하부 영역이다.

물이 상기 분리기(112)의 하부로 아래로 휘돌아 내려갈 때, 물로부터 증기를 분리하는 대부분은 제1 증기/물 분리영역(156)에서 일어난다. 이 분리영역(156) 아래는 실질적으로 물로 채워질 영역이고, 비록 변동되는 수위로 되어 있지만, 증기 발생기 작동 동안에, 이 영역은 수직 분리기 수위 작동 영역(158)이고, 정상적인 수위 작동 범위를 형성한다. 수위의 높이(H)는 대략 1.8 m 내지 9 m이고, 상부와 하부 수위 연결부(164, 166)가 적절한 분리기(112) 작동을 보장하기 위한 기구를 위해 제공된다. 필요한 경우, 배수 노즐(168)이 이 수위 작동 영역(158)에 제공될 수 있다.

상기 수위 작동 영역(158) 아래는 공급수 주입 영역(160)으로 지칭되고, 공급수(24)가 분리된 물(136)과의 혼합을 위하여 상기 분리기(112) 내로 주입되는 영역을 포함한다. 최종적으로, 하부의 보오텍스 제거 영역(162)이 상기 하향류관(56)까지 상기 공급수 주입 영역(160) 아래의 영역으로 지칭되고, 설명한 바와 같이 보오텍스 방지기(138)를 포함한다.

기존의 HRSG를 고쳐 개설하는 방법이 또한 제공되어 있다. 상기 방법은 고압 섹션으로부터 증기 드럼을 제거하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 앞에서 기술한 바와 같이, 추가로 상기 증기 드럼을 수직 증기 분리기로 대체하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 중간 압력 섹션 및/또는 저압 섹션에 있는 증기 드럼이 수직 증기 분리기로 대체될 수 있을 것이다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었다. 본 발명의 상세한 설명을 읽고 이해하면 분명히, 개량이나 변경이 다른 사람들에게도 일어날 것이다. 본 발명의 첨부된 청구범위 내에 있는 한, 본 발명은 그러한 개량이나 변경을 포함하는 것으로 해석하여야 할 것이다.

40: 고압 섹션 44: 증발기
46: 라이저 48: 증기 분리기
56: 하향류관 60: 중간압 섹션
80: 저압섹션 82: 이코노마이저
112: 분리기

Claims (28)

1. 급속 시동 열회수 증기 발생기에 있어서,
   가스 입구;
   고압 증기-물 분리기와, 이 고압 증기-물 분리기와 유체가 흐르게 연통된 다수의 고압 증발기 튜브를 포함하는 고압 섹션;
   중간압 증기-물 분리기와, 이 중간압 증기-물 분리기와 유체가 흐르게 연통된 다수의 중간압증발기 튜브를 포함하는 중간압 섹션;
   저압 증기-물 분리기와, 이 저압 증기-물 분리기와 유체가 흐르게 연통된 다수의 저압 증발기 튜브를 포함하는 저압 섹션; 및
   가스 출구;를 포함하고,
   상기 고압 증기-물 분리기, 상기 중간압 증기-물 분리기 및 상기 저압 증기-물 분리기모두가 수직 증기 분리기인 것으로 되어 있으며,
   상기 급속 시동 열회수 증기 발생기는,
   자연 순환형이며,
   상기 고압 섹션은,
   상기 고압 증기-물 분리기에 유체가 흐르게 연통된 고압 이코노마이저를 포함하고,
   상기 가스 입구로부터 상기 가스 출구로 연장되는 흐름 경로가 수평방향으로 되어 있으며,
   상기 중간압증기-물 분리기와 상기 저압 증기-물 분리기 각각은,
   상기 고압 증기-물 분리기보다 두께가 더 얇은 벽을 가지는, 급속 시동 열회수 증기 발생기(rapid startup heat recovery steam generator).
   
2. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는:
   상부와 하부를 가지고 수직으로 연장하는 원통형 용기;
   상기 분리기 내에서 물로부터 증기를 분리하기 위하여 상기 분리기에서 증기/물 혼합물을 회전시키기 위하여 상기 용기에 증기/물 혼합물을 제공하기 위한 수단;
   상기 용기의 상부에 위치되어 있고, 상기 분리기의 내주 둘레에 배치되어 증기로부터 물을 제거하기 위한, 수직으로 배치된 스크루버 수단;
   상기 용기로부터 포화된 증기를 이송하기 위한 포화증기 연결수단;
   공급수를 상기 용기에 이송하기 위하여 상기 분리기의 벽을 통하여 연결된 공급수 공급수단; 및
   상기 공급수와, 상기 용기에서 상기 증기로부터 분리된 물을 이송하기 위한 수단;을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 스크루버 수단은 상기 분리기의 내주 둘레에 배치된 수직으로 배치되고, 상기 분리기의 벽의 내주로부터 이격되어 그 사이에 개방된 환형 영역을 생성하도록 된 개별적인 스크루버 부재의 배열을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는:
   상부와 하부를 가지고 수직으로 연장하는 원통형 용기;
   상기 분리기 내에서 물로부터 증기를 분리하기 위하여 상기 분리기에서 증기/물 혼합물을 회전시키기 위하여 상기 용기에 증기/물 혼합물을 제공하기 위한, 적어도 하나의 레벨의 접선방향 노즐;
   상기 용기의 상부에 위치되어 있고, 상기 분리기의 내주 둘레에 배치되어 증기로부터 물을 제거하기 위한, 수직으로 배치된 스크루버 수단;
   상기 용기로부터 포화된 증기를 이송하기 위한 포화증기 연결수단;
   공급수를 상기 용기에 이송하기 위하여 연결된 공급수 공급수단; 및
   상기 공급수와, 상기 용기에서 상기 증기로부터 분리된 물을 이송하기 위한 수단;을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 접선방향 노즐은 수평 방향에 대하여 소정 각도로 아래로 경사져 있는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
6. 제4항에 있어서, 수직 증기 분리기는, 경사지고 접선방향으로 배치된 다수 레벨의 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 용기의 벽에 연결되어 있고, 하나의 레벨의 노즐은 인접한 다른 레벨의 노즐에 대하여 차등되어 다양한 레벨에서 노즐에 의해 이송되는 증기/물 혼합물의 제트들 사이에 간섭을 회피할 수 있도록 되어 있는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는:
   상부와 하부를 가지고 수직으로 연장하는 원통형 용기;
   상기 분리기 내에서 물로부터 증기를 분리하기 위하여 상기 분리기에서 증기/물 혼합물을 회전시키기 위하여 상기 용기에 증기/물 혼합물을 제공하기 위한 수단;
   상기 용기의 상부에 위치되어 있고, 상기 분리기의 내주 둘레에 배치되어 증기로부터 물을 제거하기 위한, 수직으로 배치된 스크루버 수단;
   상기 분리기 내에서 물로부터 증기를 분리하기 위하여 상기 분리기에서 증기/물 혼합물을 회전시키기 위하여 상기 용기에 증기/물 혼합물을 제공하기 위하여 상기 용기의 벽에 연결된 적어도 하나의 레벨의 접선방향 노즐 위에 그리고 상기 스크루버 수단 아래에 상기 용기 내에 위치하는 스트리퍼 링;
   상기 용기로부터 포화된 증기를 이송하기 위한 포화증기 연결수단;
   공급수를 상기 용기에 이송하기 위하여 연결된 공급수 공급수단; 및
   상기 공급수와, 상기 용기에서 상기 증기로부터 분리된 물을 이송하기 위한 수단;을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 스트리퍼 링은 상기 용기의 내면에 인접한 단단한 환형 부분을 가지고, 상기 분리기의 중심 영역에 원추형 천공부를 구비하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는:
   상부와 하부를 가지고 수직으로 연장하는 원통형 용기;
   상기 분리기 내에서 물로부터 증기를 분리하기 위하여 상기 분리기에서 증기/물 혼합물을 회전시키기 위하여 상기 용기에 증기/물 혼합물을 제공하기 위한 수단;
   상기 용기의 상부에 위치되어 있고, 상기 분리기의 내주 둘레에 배치되어 증기로부터 물을 제거하기 위한, 수직으로 배치된 스크루버 수단;
   상기 용기로부터 포화된 증기를 이송하기 위한 포화증기 연결수단;
   공급수를 상기 용기에 이송하기 위하여 연결된 공급수 공급수단;
   물이 상기 용기로부터 이송될 때 공급수와 물의 회전을 감소시키기 위한 보오텍스 억제 수단; 및
   상기 공급수와, 상기 용기에서 상기 증기로부터 분리된 물을 이송하기 위한 수단;을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
   
10. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는 공급수와 증기/물 혼합물을 수용하고, 물로부터 증기를 분리하고, 상기 분리기로부터 분리된 증기를 이송하고, 공급수와 분리된 물을 혼합하고 이를 분리기로부터 이송하도록 되어 있고,
    상기 수직 증기 분리기는:
    상부와 하부를 가지고 수직으로 연장하고 다수의 영역을 구비하는 원통형 용기를 포함하되,
    상기 다수의 영역은;
    증기로부터 물의 최종 부분을 제거하기 위한 스크루버 수단을 구비하는 제2 증기/물 분리영역;
    상기 스크루버 수단 아래에 그리고 보일러 증기/물 입구영역 위에 위치하고, 상기 증기/물 혼합물을 다수의 경사진 접선방향 노즐을 통하여 상기 분리기로 제공하는 동반 분리영역;
    상기 보일러증기/물 입구영역 아래에 위치하고, 물이 상기 분리기 바닥으로 하방 회전하는, 제1 증기/물 분리영역;
    상기 제1 증기/물 분리영역 아래에 위치하고, 보일러 작동 동안에 유동하는 수위를 갖는 물로 채워질, 수직 분리기 수위 작동영역;
    상기 수직 분리기 수위 작동영역 아래에 위치하고, 상기 공급수가 분리된 물과 혼합되기 위하여 상기 분리기로 주입되는, 공급수 주입영역; 및
    상기 공급수 주입영역 아래에 위치하고, 상기 분리기로부터 이송될 때 공급수와 물의 회전을 감소시키기 위한, 하부의 보오텍스 제거영역;을 포함하는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
    
11. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는 다수의 접선방향 라이저연결부를 통하여 상기 고압 증발기 튜브에 유체가 통하도록 연결되어 있는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
    
12. 제1항에 있어서, 상기 수직 증기 분리기는 다수의 직선방향 라이저연결부를 통하여 상기 고압 증발기 튜브에 유체가 통하도록 연결되어 있는, 급속 시동 열회수 증기 발생기.
    
    
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