JP2001029939A - 排水処理装置 - Google Patents

排水処理装置

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JP2001029939A
JP2001029939A JP11212332A JP21233299A JP2001029939A JP 2001029939 A JP2001029939 A JP 2001029939A JP 11212332 A JP11212332 A JP 11212332A JP 21233299 A JP21233299 A JP 21233299A JP 2001029939 A JP2001029939 A JP 2001029939A
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steam
wastewater
wastewater treatment
water
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Shinai Koizumi
信愛 小泉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排水を煙道内に噴霧して蒸発処理可能な排水
量を高めた排水処理装置を提供すること。 【解決手段】 燃焼手段12、52からの排ガスを煙道
14、62を介して煙突16、70から大気中へ放出す
る設備10、50から発生する排水を処理する排水処理
装置において、排水を濃縮処理して水量を低減する濃縮
手段40、88を設け、濃縮処理した排水を煙道14、
62内に噴霧することにより煙道14、62中で蒸発さ
せて煙突16、70から大気中に放出するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排水処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】発電プラントや化学プラントのプロセス
プラントでは、例えばボイラ、反応器、復水器の湿式冷
却塔、水処理装置等から排水が発生する。こうした排水
を処理するために種々の処理装置が提案されているが、
何れもコストが高くなる問題がある。こうした問題を解
決するために、特開平8−47693号公報では、ボイ
ラのブロー水を液滴直径20ミクロンから120ミクロ
ンの霧として煙道中に噴霧することによってアルカリ性
のブロー水を中和させることを特徴とする排水処理装置
付ボイラーを開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
発明によれば容易かつ低コストで排水を処理可能である
が、排ガスの熱エネルギ(温度、流量)に対して、排水
の量が増加し、それを蒸発処理するために必要なエネル
ギが大きくなると処理できなくなる問題がある。
【0004】本発明は、こうした問題を解決することを
技術課題としており、煙道内に噴霧することにより蒸発
処理可能な排水の量を高めた排水処理装置を提供するこ
とを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、燃焼手段からの排ガスを煙道を介して煙突から大気
中へ放出する設備から発生する排水を処理する排水処理
装置において、前記排水を濃縮処理して水量を低減する
濃縮手段を具備しており、前記濃縮処理した排水を前記
煙道内に噴霧することにより煙道中で蒸発させて前記煙
突から大気中に放出するようにした排水処理装置を要旨
とする。
【0006】本発明によれば、燃焼手段からの排ガスを
煙道を介して煙突から大気中へ放出する設備から排出さ
れる排水を濃縮して、その水量を低減することにより、
煙道内に噴霧し排ガスの顕熱により蒸発させて、煙突か
ら大気中に放出し無水化処理が可能となる。特に、排水
の水量を低減することにより、煙道内で排水を蒸発させ
るために必要な排ガスの熱エネルギが顕熱が低減される
ために、処理可能な排水の量を増加することが可能であ
る。反対に、処理量を一定にすれば、燃焼手段からの排
ガス温度を低減することが可能となるので、設備全体の
効率を高めることも可能である。
【0007】前記燃焼手段は、その燃焼ガスとの熱交換
により蒸気を発生する蒸気発生手段を具備しており、前
記設備は、前記蒸気発生手段からの蒸気を蒸気タービン
に導入して前記蒸気タービンを回転駆動し動力を得る蒸
気タービン設備とすることができ、前記排水として前記
蒸気発生手段から発生するブロー水を含むことができ
る。
【0008】前記蒸気タービンは湿式冷却塔を備えた復
水器を具備し、前記排水として、更に、前記蒸気タービ
ンの復水器から発生するブロー水を含んでいてもよい。
更に、前記排水として、前記蒸気発生手段の作動流体と
しての水を純粋処理する純水装置からの排水を含んでい
てもよい。
【0009】既述したように、本発明によれば、排水を
濃縮処理して排水の水量を低減することにより、煙道内
で排水を蒸発させるために必要な排ガスの熱エネルギが
顕熱が低減されので、前記蒸気発生手段、前記蒸気ター
ビンの復水器からのブロー水や純水装置からの排水をも
処理可能となる。
【0010】請求項10に記載の本発明は、ボイラにて
生成した蒸気を蒸気タービンに供給して前記蒸気タービ
ンを回転駆動し、前記蒸気タービンに連結された発電機
により発電を行う発電設備用の排水処理装置において、
前記蒸気タービンは、湿式冷却塔を備えた復水器を具備
しており、前記ボイラおよび湿式冷却塔からのブロー水
を蒸発、濃縮して濃縮された排水を前記ボイラの煙道内
に噴霧することにより煙道中で蒸発させて前記煙突から
大気中に放出するようにした排水処理装置を要旨とす
る。
【0011】請求項10に記載の発明によれば、排水を
濃縮処理して排水の水量を低減することにより、煙道内
で処理すべき排水を蒸発させるために必要な排ガスの熱
エネルギが低減されので、排水を蒸発処理しながら、前
記蒸気タービンの復水器として、多量のブロー水を発生
する湿式冷却塔を備えた復水器を利用か可能となり、乾
式冷却塔を用いた場合と比較して、復水器内の真空度を
高めることが可能となり蒸気タービンの効率を改善する
ことが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の第1の
実施形態について説明する。図1の実施形態は、本発明
による排水処理装置を発電設備、特に、蒸気タービンの
復水器として湿式冷却塔を備えた復水器を用いた発電設
備に適用した実施形態となっている。図1において、発
電設備10は燃焼手段12を備えている。燃焼手段12
は燃焼作用、つまり急激な酸化反応により発生する熱を
利用する反応容器または装置であり、燃料と酸化剤、例
えば空気または酸素を供給する手段、供給された燃料と
酸化剤を反応させる空間を形成する手段、反応生成物と
しての排ガスを排出する手段等を具備している。燃焼手
段12は、また、蒸気発生手段、例えば、蒸気ドラムと
水ドラムとを備えた自然循環型または強制循環型ボイラ
を備えることができる。更に、燃焼手段12は、こうし
たボイラを一体的に形成した焼却炉、或いは、焼却炉
と、該焼却炉から排出される排ガスから熱エネルギを回
収する排ガスボイラとを備えていてもよい。但し、以下
の説明では、燃焼手段として単にボイラ12と記載す
る。
【0013】ボイラ12から発生する排ガスは煙道14
を介して煙突16から大気中に放出される。ボイラ12
で発生した蒸気は管路18を介して蒸気タービン20に
供給される。蒸気タービン20には発電機22が連結さ
れており、ボイラ12からの蒸気により蒸気タービン2
0を回転駆動して発電が行われる。蒸気タービン20を
回転駆動した蒸気は復水器24において凝縮される。本
実施形態において、復水器24は湿式冷却塔26を備え
ている。復水器24にて凝縮した復水は、管路28を介
してボイラ12に再び供給される。
【0014】本発明による排水処理装置により処理すべ
き排水として、湿式冷却塔26およびボイラ12からの
ブロー水が、管路30、38、36を介して濃縮装置4
0へ供給される。また、ボイラ12の作動流体としての
純水を製造する純水装置32からの排水もまた管路3
4、36を介して濃縮装置40に供給される。本実施形
態において、濃縮装置40は、上記のようにして供給さ
れた排水の一部を蒸発させることにより、その水量を低
減する蒸発式の濃縮装置である。主としてボイラ12か
らのブロー水により濃縮装置40に持ち込まれる熱量に
て、湿式冷却塔26からのブロー水および純水装置32
からの排水を充分に濃縮できない場合には、例えば、蒸
気タービン20から管路42を介して適宜に抽気を濃縮
装置40に供給することができる。
【0015】このように本実施形態による濃縮装置40
は管路36を介して濃縮装置40内に供給される排水を
蒸発させて蒸気と濃縮水とに分離する。蒸発を促進する
ために、エゼクタ(図示せず)等を用いて濃縮装置40
の容器内を減圧してもよい。また、管路36を介して排
水により持ち込まれる熱エネルギが不足して、充分に排
水を蒸発、濃縮できない場合には、管路42から蒸気を
供給できる。
【0016】こうして、濃縮装置40に供給された排水
は蒸発により濃縮され、管路46を介して煙道14内に
噴霧され、煙道14内で蒸発して煙突16から大気中に
放出される。一方、濃縮装置40内で生成する蒸気は凝
縮され、管路44を介して復水またはボイラ給水として
ボイラ12に供給される。このように、本実施形態によ
れば、発電設備10から排出される排水を濃縮して、そ
の水量を低減することにより、煙道14内に噴霧し排ガ
スの顕熱により蒸発させて、煙突16から大気中に放出
し無水化処理が可能となる。特に、排水の水量を低減す
ることにより、煙道14内で排水を蒸発させるために必
要な排ガスの顕熱が低減されるために、ボイラ効率を犠
牲にすることなく、排水の無水化処理が可能となる。
【0017】次に、図2を参照して本発明の第2の実施
形態を説明する。第1の実施形態では、燃焼手段12は
本実施形態では燃焼手段は焼却炉とボイラから構成され
ていたが、本実施形態では、燃焼手段はガスタービン5
2と、ガスタービン52の煙道に配設された蒸気発生手
段としての排ガスボイラ60とを具備している。
【0018】ガスタービン52の燃焼器58に燃料、例
えば天然ガス、転炉ガス等の気体燃料、または、石油系
液体燃料が供給され、圧縮機54により圧縮された空気
と混合されて燃焼し、燃焼ガスが、ガスタービン52の
膨張器(タービン)56に供給されガスタービン52が
駆動される。本実施形態では、ガスタービン52の煙道
62には蒸気発生手段としての排ガスボイラ60が配設
されている。排ガスボイラ60は、ガスタービン52か
らの排ガスとの熱交換により蒸気を発生し、この蒸気は
管路64を介して蒸気タービン66に供給される。これ
により、蒸気タービン66が回転駆動され、蒸気タービ
ン66、ガスタービン52に対して同軸に連結された発
電機68により発電が行われる。蒸気タービン66を回
転駆動した蒸気は復水器72において凝縮される。本実
施形態において、復水器72は湿式冷却塔74を備えて
いる。復水器72にて凝縮した復水は、管路76を介し
て排ガスボイラ60に再び供給される。
【0019】本発明による排水処理装置により処理すべ
き排水として、湿式冷却塔74および排ガスボイラ60
からのブロー水が、管路78、84、86を介して濃縮
装置88へ供給され、排ガスボイラ60のための純水装
置80からの排水もまた管路82、86を介して濃縮装
置88に供給される。本実施形態における濃縮装置88
もまた第1の実施形態の濃縮装置40と同様に、処理す
べき排水の一部を蒸発させることにより、その水量を低
減する蒸発式の濃縮装置である。排ガスボイラ60から
のブロー水により濃縮装置88に持ち込まれる熱量に
て、湿式冷却塔74からのブロー水および純水装置80
からの排水を充分に濃縮できない場合には、例えば、蒸
気タービン66から管路92を介して適宜に抽気を濃縮
装置88に供給することができる。
【0020】このようにして、濃縮装置88に供給され
た排水は蒸発により濃縮され、管路90を介して煙道6
2内に噴霧され、煙道62内で蒸発して煙突70から大
気中に放出される。一方、濃縮装置88内で生成する蒸
気は凝縮され、管路94を介して復水またはボイラ給水
として排ガスボイラ60に供給される。
【0021】本発明の好ましい実施形態を説明したが、
本発明がこの実施形態に限定されず、本発明の範囲と精
神とを逸脱することなく、種々の変更、改良が可能であ
ることは当業者の当然とするところである。例えば、既
述の実施形態では、本発明を発電設備に適用した場合に
ついて説明したが、本発明は、一般的に燃焼器と該燃焼
器から発生する排ガスを煙突に導くための煙道を備えた
化学プラントや製鉄設備その他の設備に適用可能であ
る。既述の実施形態では、処理すべき排水は、一例とし
てボイラからのブロー水、湿式冷却塔からのブロー水、
純水装置からの排水を含んでいたが、本発明を化学プラ
ントや製鉄設備その他の設備に適用する場合には、処理
すべき排水として、そうした設備内に配設されている種
々の機器で発生する排水を含んでいることは言うまでも
ない。また、既述したボイラからのブロー水、湿式冷却
塔からのブロー水、純水装置からの排水は、処理すべき
排水としての単なる一例であって、これら全てを含んで
いる必要はなく、更に、他の排水を含めてもよいことは
言うまでもない。
【0022】また、既述した実施形態では、濃縮装置4
0、88において不足する熱エネルギを補う蒸気は蒸気
タービン20、66からの抽気により賄われているが、
他の蒸気、例えばボイラ12または排ガスボイラ60か
ら低圧蒸気を取り出して、供給するようにしてもよい。
更に、発電設備10、50に隣接して設置されている他
のプラントからのプロセス蒸気を利用してもよい。
【0023】更に、既述の実施形態では濃縮装置40、
88において蒸発、凝縮した水はボイラ12または排ガ
スボイラ60へのボイラ給水といて再利用されている
が、他のプロセスに用いてもよいことは言うまでもな
い。濃縮装置40、88に加熱蒸気を供給する場合に
は、処理すべき排水と加熱蒸気とを直接接触させても、
或いは、熱交換器(図示せず)を介して排水を加熱した
後にフラッシュさせるようにしてもよい。更に、濃縮装
置40、88にヒートポンプを用いて必要蒸気量を低減
するようにもできる。
【0024】既述の実施形態では、復水器24、72
は、湿式冷却塔26、74を備えていると説明したが乾
式冷却塔であってもよい。本発明によれば、排水を濃縮
処理してその水量を低減することにより、煙道内で排水
を蒸発させるために必要な排ガスの熱エネルギが顕熱が
低減されるために、処理可能な排水量を増加させること
が可能となるので、排水を無水化処理しながら多量のブ
ロー水を発生する湿式冷却塔を用いることが可能とな
る。従って、湿式冷却塔26、74を用いることによ
り、乾式冷却塔を用いた場合と比較して、復水器24、
72の真空度を高めることが可能となり、蒸気タービン
20、66の効率が改善され、発電効率が10%程度改
善される。また、図1、2において湿式冷却塔26、7
4は強制冷却型の冷却塔のように図示されているが、自
然循環型の冷却塔を用いてもよい。
【0025】図2の実施形態では、ガスタービン52、
蒸気タービン66、発電機68は同軸状に連結された、
いわゆる一軸構成となっているが、二軸構成、つまりガ
スタービンと蒸気タービンとを分離して、各々に独立の
発電機を連結してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の概略図である。
【図2】第2の実施形態の概略図である。
【符号の説明】 10…発電設備 12…ボイラ 14…煙道 16…煙突 20…蒸気タービン 22…発電機 24…復水器 26…湿式冷却塔 32…純水装置 40…濃縮装置

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼手段からの排ガスを煙道を介して煙
    突から大気中へ放出する設備から発生する排水を処理す
    る排水処理装置において、 前記排水を濃縮処理して水量を低減する濃縮手段を具備
    し、前記濃縮処理した排水を前記煙道内に噴霧すること
    により煙道中で蒸発させて前記煙突から大気中に放出す
    るようにした排水処理装置。
  2. 【請求項2】 前記燃焼手段は、その燃焼ガスとの熱交
    換により蒸気を発生する蒸気発生手段を具備しており、
    前記設備は、前記蒸気発生手段からの蒸気を蒸気タービ
    ンに導入して前記蒸気タービンを回転駆動し動力を得る
    蒸気タービン設備から成り、 前記排水は前記蒸気発生手段から発生するブロー水を含
    んでいる請求項1に記載の排水処理装置。
  3. 【請求項3】 前記蒸気タービンは湿式冷却塔を備えた
    復水器を具備しており、前記排水として、更に、前記蒸
    気タービンの復水器から発生するブロー水を含んでいる
    請求項1または2に記載の排水処理装置。
  4. 【請求項4】 前記蒸気発生手段の作動流体としての水
    を純水処理する純水装置を含んで成り、前記排水が更に
    前記純水装置からの排水を含んで成る請求項2または3
    の何れか1項に記載の排水処理装置。
  5. 【請求項5】 前記燃焼手段は焼却炉である請求項1か
    ら4の何れか1項に記載の排水処理装置。
  6. 【請求項6】 前記燃焼手段はガスタービンであり、前
    記蒸気発生手段が前記ガスタービンの煙道に配設された
    排ガスボイラである請求項1から4の何れか1項に記載
    の排水処理装置。
  7. 【請求項7】 前記濃縮手段は前記排水を被加熱流体と
    し加熱流体との熱交換により前記排水を加熱して、前記
    排水を蒸発させることにより濃縮する請求項2から6の
    何れか1項に記載の排水処理装置。
  8. 【請求項8】 前記加熱流体として蒸気発生手段または
    蒸気タービンから前記濃縮手段へ蒸気が供給される請求
    項7に記載の排水処理装置。
  9. 【請求項9】 前記設備が、前記蒸気タービンに連結さ
    れた発電機を具備する請求項2から8の何れか1項に記
    載の排水処理装置。
  10. 【請求項10】 ボイラにて生成した蒸気を蒸気タービ
    ンに供給して前記蒸気タービンを回転駆動し、前記蒸気
    タービンに連結された発電機により発電を行う発電設備
    用の排水処理装置において、 前記蒸気タービンは、湿式冷却塔を備えた復水器を具備
    しており、 前記ボイラおよび湿式冷却塔からのブロー水を蒸発、濃
    縮して濃縮された排水を前記ボイラの煙道内に噴霧する
    ことにより煙道中で蒸発させて前記煙突から大気中に放
    出するようにした排水処理装置。
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