JP2011200801A - 蒸発装置及びその洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発装置の洗浄廃液から放散される熱を有効に利用する。
【解決手段】蒸発装置１００は、蒸発装置１００の内部に付着したスケールを洗浄した廃液を排出するための洗浄液戻りライン１３２と、洗浄液戻りライン１３２に設置され廃液から熱を回収する熱回収装置１４０と、を備える。蒸発装置１００は、加熱媒体と溶液との伝熱面を介する間接熱交換により溶媒を蒸発させて該溶液を濃縮する複数のエバポレータＥ１〜Ｅ４を含み、エバポレータＥ１〜Ｅ４を順次経由させることにより被濃縮液の原液を濃縮して最終段エバポレータＥ１から濃縮液として排出する蒸発装置であってもよい。
【選択図】図５

Description

本発明は、被処理液を加熱して濃縮するための蒸発装置及びその洗浄方法に関する。

例えば特許文献１には、プレート式エバポレータにおける中空プレート状熱交換素子内壁洗浄方法が記載されている。プレート式エバポレータは、プレート状熱交換素子にシャワー状に降り注がれ該熱交換素子の外表面を流下する被濃縮液を加熱して濃縮する。熱交換素子の内部には、被濃縮液を加熱するための加熱蒸気が供給されている。この洗浄方法は、エバポレータの運転中に加熱蒸気と一緒に洗浄液を熱交換素子の内壁に散布する。熱交換素子の内壁を高温状態として洗浄することにより洗浄効果が向上されるとともに、エバポレータの運転効率を向上させることができる。

特開２００２−１８８８９６号公報

洗浄により生じた廃液は蒸発装置外部に排出される。高温状態で洗浄をした場合には、洗浄後の廃液も高温となる。被処理液が臭気を発する成分を含む場合にはその臭気成分が洗浄後の高温廃液にも含まれうる。そうすると、外部に排出された廃液からも臭気が発生しやすくなる。特に、外部の低圧雰囲気において廃液がフラッシュすると、臭気を伴う蒸気が大量に発生するとともに、廃液用の配管やタンクなどを振動させるおそれがある。

そこで、本発明は、蒸発装置の洗浄廃液から熱を回収し有効に利用することができる蒸発装置及びその洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様の蒸発装置は、加熱媒体と溶液との伝熱面を介する間接熱交換により溶媒を蒸発させて該溶液を濃縮する複数の蒸発缶を含み、該複数の蒸発缶を順次経由させることにより被濃縮液の原液を濃縮して最終段蒸発缶から濃縮液として排出する蒸発装置であって、被濃縮液から析出して最終段蒸発缶の伝熱面に付着したスケールを洗浄した洗浄廃液を最終段蒸発缶の外部に排出するための洗浄液排出経路と、洗浄液排出経路に設置され前記洗浄廃液から熱を回収する熱回収手段と、を備える。

本発明の別の態様もまた、蒸発装置である。この装置は、加熱媒体との熱交換により溶液を加熱して濃縮するための蒸発装置であって、蒸発装置の内部に付着したスケールを洗浄した廃液を排出するための洗浄液排出経路と、洗浄液排出経路に設置され前記廃液から熱を回収する熱回収手段と、を備える。

本発明のさらに別の態様は、蒸発装置の洗浄方法である。この方法は、加熱媒体との熱交換により溶液を加熱して濃縮するための蒸発装置の洗浄方法であって、蒸発装置の内部に付着したスケールを洗浄し、洗浄廃液から熱を回収することを含む。

本発明によれば、蒸発装置の洗浄廃液から放散される熱を有効に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る蒸発装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る蒸発缶を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る蒸発缶に内蔵された熱交換素子を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る蒸発装置の洗浄系統を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第１の熱回収装置を備える蒸発装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第２の熱回収装置を備える蒸発装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第３の熱回収装置を備える蒸発装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係る第４の熱回収装置を備える蒸発装置を示す図である。

本発明の一実施形態によれば、蒸発装置の洗浄液排出経路に熱回収装置が設置される。洗浄廃液から熱を回収し、有効に利用することができる。熱回収装置を経由した洗浄廃液は冷却されるので、臭気の発生やフラッシュによる振動を抑えることができる。

一実施例においては、蒸発装置は、洗浄液を流通させる循環経路を備えてもよい。この循環経路は、洗浄液の貯留槽と、洗浄液を貯留槽から蒸発装置に供給するための洗浄液供給経路と、洗浄廃液を貯留槽に戻すための洗浄液排出経路と、を含んでもよい。洗浄液は専用の薬液であってもよいし、蒸発装置で濃縮されるべき溶液（以下では被濃縮液という）であってもよい。洗浄液の貯留槽は、蒸発装置に供給される被濃縮液の原液を貯留する原液タンクであってもよいし、原液タンクとは別に設けられた被濃縮液の薄液を貯留するための薄液タンクであってもよい。貯留槽は通常、蒸発装置の操作圧力よりも低圧雰囲気にて液を貯留する。洗浄液排出経路に熱回収装置を設けて洗浄廃液を冷却することにより、洗浄廃液が貯留槽に流入するときや洗浄液排出経路上の配管における洗浄廃液のフラッシュを防止することが可能となる。

熱回収装置は例えば、高温流体用の流路と低温流体用の流路とを含み高温流体と低温流体とで熱交換をさせる熱交換器を備えてもよい。高温流体用の流路は洗浄液排出経路に接続される。高温流体は、蒸発缶の加熱媒体と洗浄液との熱交換により生じた高温の洗浄廃液であってもよい。低温流体用の流路は例えば、洗浄廃液よりも低温の被濃縮液を流通させる配管に接続される。このようにして、洗浄廃液から低温の被濃縮液へと熱を回収することができる。

一実施例においては、低温流体用の流路は、被濃縮液の原液を貯留槽から蒸発装置に供給するための給液配管に接続されていてもよい。このようにすれば、洗浄廃液から回収した熱を原液の加熱に利用することができる。他の実施例においては、低温流体用の流路は、洗浄液を蒸発装置に供給するための洗浄液供給経路に接続されていてもよい。このようにすれば、洗浄廃液から回収した熱を洗浄液の加熱に利用することができる。また、低温流体用の流路は、蒸発装置に被濃縮液を供給するための給液ラインから独立した冷媒配管に接続されていてもよい。洗浄廃液から冷媒へと熱を回収し、その熱を他の系で利用することが可能となる。

上述の熱交換器は併用されてもよい。つまり、熱回収装置は複数の熱交換器を備えてもよい。例えば、熱回収装置は、洗浄廃液から被濃縮液へと熱を回収するための熱交換器と、洗浄廃液から洗浄液へと熱を回収するための熱交換器と、を備えてもよい。あるいは、熱回収装置は、洗浄廃液から被濃縮液へと熱を回収するための熱交換器と、洗浄廃液から冷媒へと熱を回収するための熱交換器と、を備えてもよい。熱回収装置は、洗浄廃液から洗浄液へと熱を回収するための熱交換器と、洗浄廃液から冷媒へと熱を回収するための熱交換器と、を備えてもよい。

また、一実施例においては、蒸発装置は、加熱媒体と溶液との伝熱面を介する間接熱交換により溶媒を蒸発させて該溶液を濃縮する１つまたは複数の蒸発缶を含んでもよい。蒸発装置は、複数の蒸発缶を順次経由させることにより被濃縮液の原液を濃縮し、濃縮液として系外に排出するよう構成されていてもよい。以下では、蒸発装置の系外へと濃縮液を排出する蒸発缶を最終段蒸発缶と呼ぶこととする。最終段蒸発缶はいわゆる仕上缶である。最終段蒸発缶に洗浄液の循環経路を付設することにより、高濃度の溶液から付着したスケールを洗浄液の循環により効率的に洗浄することができる。また、最終段蒸発缶は高濃度の溶液を扱うので高温の操作温度で運転され、洗浄もまた高温状態で行われてもよい。よって、最終段蒸発缶の洗浄液排出経路に熱回収手段を設けることにより、高温の洗浄廃液から効率的に熱を回収することもできる。

なお、蒸発装置は、蒸発缶の内部を区分けして形成されている複数の蒸発室を含む蒸発缶を備えてもよい。複数の蒸発室は各々が１つの蒸発缶と同様に伝熱面を備えかつ被濃縮液の給排がなされるよう構成されていてもよい。よって、本明細書における「蒸発缶」は、蒸発缶及び蒸発室の双方を含むものとする。また、以下では、蒸発装置、蒸発缶及び蒸発室を含む趣旨でエバポレータと称する場合がある。

蒸発装置は、いわゆる多重効用型の蒸発装置として構成されていてもよい。すなわち、蒸発装置は、一の蒸発缶で被濃縮液から発生した蒸気を他の蒸発缶での加熱媒体の少なくとも一部として利用するよう構成されていてもよい。蒸発装置は、被濃縮液の流れ方向と加熱媒体の流れ方向とが一致する順流方式に構成されていてもよいし、被濃縮液の流れ方向と加熱媒体の流れ方向とが逆向きとなる逆流方式、または順流方式と逆流方式とを組み合わせた錯流方式に構成されていてもよい。逆流方式においては（錯流方式においても典型的に）、系外で加熱された加熱媒体としての流体は最終段蒸発缶にまず供給される。

一実施例においては、熱回収装置は、洗浄廃液をフラッシュさせるためのフラッシュタンクを備え、フラッシュタンクにおける洗浄廃液の再蒸発蒸気を加熱媒体に合流させるよう構成されていてもよい。このようにしても、被濃縮液の熱源の少なくとも一部として洗浄廃液を利用することができる。蒸発装置に加熱媒体を供給するためのベーパーラインは、複数の蒸発缶を経由して末端に真空源を備えてもよい。ベーパーラインは、フラッシュタンクで生じた再蒸発蒸気の蒸気圧力よりも低圧の操作圧力で運転される蒸発缶に供給される加熱媒体に再蒸発蒸気を合流させるよう構成されていてもよい。一実施例においては、最終段蒸発缶から加熱媒体を供給される蒸発缶に再蒸発蒸気を供給するようにしてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係る蒸発装置を模式的に示す図である。蒸発装置１０は多重効用型の逆流方式に構成されている。蒸発装置１０は、被濃縮液の原液（すなわち低濃度の溶液）を貯留する原液タンク１１と、複数段が直列に接続される流下薄膜型の第１段〜第５段の蒸発缶１２ａ〜１２ｅとを含んで構成される。

本実施例においては、第１段〜第５段まで設けられているが、必要に応じて段数を変えることができる。第１段〜第４段の蒸発缶１２ａ〜１２ｄは、いずれも同じ構造を有しており、それぞれ熱交換素子１３ａ〜１３ｄを内蔵している。最終段である第５段の蒸発缶１２ｅは熱交換素子１３ｅの量を多くした構造になっている。

まず被濃縮液を供給する給液ラインを説明する。原液タンク１１から給液配管１９を介して第１段の蒸発缶１２ａに原液が供給される。蒸発缶１２ａ〜１２ｅの上部には、被濃縮液を溜め、薄膜状にして落下させるための分配器１４ａ〜１４ｅが設けられている。分配器１４ａ〜１４ｄから薄膜状になって落下した被濃縮液は、熱交換素子１３ａ〜１３ｅの表面に沿って流れる。その間熱交換素子１３ａ〜１３ｅ内を流れる加熱媒体としての蒸気によって加熱され、溶媒である水分が蒸発して濃度が高くなる。蒸発缶１２ａ〜１２ｅの底部から排出された被濃縮液は、液を循環させるための循環ポンプ１６ａ〜１６ｅにより配管１５ａ〜１５ｅを介して循環させられ、再び分配器１４ａ〜１４ｅに送られる。

循環ポンプ１６ａ〜１６ｅの下流側において配管１５ａ〜１５ｄから分岐管２０ａ〜２０ｄが分岐している。原液タンク１１から第１段蒸発缶１２ａに送られた被濃縮液は、第１段蒸発缶１２ａ内で水分が蒸発させられ、濃度が高くなる。濃度の高くなった被濃縮液は配管１５ａから分岐する分岐管２０ａを介して第２段蒸発缶１２ｂに送られ、再び加熱されて更に濃度が高くなる。同様に被濃縮液は、第３、第４の蒸発缶１２ｃ、１２ｄにおいても加熱され濃縮される。第４段蒸発缶１２ｄで濃縮された液は、配管１５ｄから分岐する分岐管２０ｄを介して最終段の第５段蒸発缶１２ｅに送られる。

第５段蒸発缶１２ｅにおいて、被濃縮液は、分岐管２０ｄ及び配管１５ｅを介して分配器１４ｅに送られ、該分配器１４ｅから薄膜状になって落下させられ、熱交換素子１３ｅによって更に加熱され、水分を蒸発させる。第５段蒸発缶１２ｅにおいて濃縮された液は、配管５９を介して最終品である濃縮液として排出され、次工程に送られる。

加熱媒体を流通させるベーパーラインを説明する。蒸発装置１０は逆流方式であるので、第５段の蒸発缶１２ｅは、図示しないボイラから得た低圧蒸気が熱源として使用され、配管１８ｅを介して熱交換素子１３ｅに送られる。第１段〜第４段の蒸発缶１２ａ〜１２ｄは、次段すなわち第２段〜第５段の蒸発缶１２ｂ〜１２ｅにおいて蒸発により得られた蒸気がそれぞれ熱源として使用され、配管１８ａ〜１８ｄを介して熱交換素子１３ａ〜１３ｄに送られる。

蒸発缶１２ａ〜１２ｅの中で熱を放出して被濃縮液を加熱した後のドレン及び非凝縮ガスは、蒸発缶１２ａ〜１２ｅから排出される。第１段の蒸発缶１２ａには被濃縮液から蒸発した蒸気を排出するための排気管２１が設けられ、排気管２１は復水器２２へと排気を送る。排気管２１は、蒸発缶の操作圧力を減圧するために、真空ポンプ（図示せず）に接続されていてもよい。

蒸発缶１２ａ〜１２ｅは、洗浄液供給経路３０ａ〜３０ｅと洗浄液排出経路３２ａ〜３２ｅとを含む洗浄系統を備える。一実施例においては、洗浄系統は少なくとも最終段の蒸発缶１２ｅに設けられる。洗浄系統は、蒸発缶の濃縮運転中においては、中途に設けられているバルブ（図示せず）を閉じることにより、液の流通が遮断される。洗浄中の蒸発室については、バルブが開放され液の流通が許容される。洗浄液供給経路３０ａ〜３０ｅは、洗浄液の貯留槽（図示せず）から洗浄液を供給する。洗浄液の貯留槽は洗浄液供給経路３０ａ〜３０ｅに共通であってもよいし、個別に設けられていてもよい。洗浄液排出経路３２ａ〜３２ｅには、後述の熱回収装置が設置される。熱回収装置は、各洗浄液排出経路３２ａ〜３２ｅに個別に設けられていてもよいし、共通に設けられていてもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係る蒸発缶１２ｂを模式的に示す図である。一例として第２段蒸発缶１２ｂを図２に示すが、本実施例においては第１段〜第５段の蒸発缶１２ａ〜１２ｅはいずれもプレート式液膜流下型蒸発缶である。蒸発缶１２ｂは上述のように、熱交換素子１３ｂと、被濃縮液を薄膜状に落下させるための分配器１４ｂと、蒸発装置１２ｂの底部から上部に被濃縮液を送るための配管１５ｂと、被濃縮液を循環させるための循環ポンプ１６ｂと、を備える。

また、蒸発缶１２ｂは、被濃縮液を加熱することによって発生した蒸気を前段の蒸発缶１２ａに排出するための配管１８ａと、次段の蒸発缶１２ｃから排出された蒸気を供給するための配管１８ｂと、を含むベーパーラインを備える。蒸発缶１２ｂは、前段の蒸発缶１２ａにおいて濃度が高くなった被濃縮液を受け入れるための分岐管２０ａと、次段の蒸発缶１２ｃに被濃縮液を供給するための分岐管２０ｂと、を含む給液ラインを備える。蒸発缶１２ｂはさらに、被濃縮液から発生した蒸気のミストを除去するためのワイヤメッシュデミスタ２５と、加熱媒体が被濃縮液を加熱した結果発生した凝縮水を排出するためのドレン配管２６と、非凝縮ガスを排出するための配管２７と、を備える。なお図２においては洗浄液供給経路３０ｂ及び洗浄液排出経路３２ｂの図示を省略している（図１参照）。

図３は、本発明の一実施形態に係る蒸発缶１２ｂに内蔵された熱交換素子１３ｂを模式的に示す図である。熱交換素子１３ｂは、複数の熱交換プレート３１を重ねて形成される。熱交換プレート３１は、熱伝達性の高い２枚の板を合わせて作られ、例えばスポット溶接によるディンプル３２が各所に形成されている。熱交換プレート３１の内部に加熱媒体としての蒸気が矢印Ａのように水平方向に送られ、伝熱面としての熱交換プレート３１の外表面を被濃縮液が矢印Ｂのように流下する。蒸気はディンプル３２に阻止され、熱交換プレート３１の間を蛇行して流れ、熱交換効率を向上させている。こうして加熱蒸気と被濃縮液との間で熱交換プレート３１を介して間接熱交換が行われ、被濃縮液が加熱される。被濃縮液から溶媒が蒸発し、被濃縮液は濃縮されていく。

上述の蒸発濃縮運転を継続するにつれて、熱交換プレート３１の外表面には被濃縮液から析出したスケールが付着し堆積していく。高濃度の被濃縮液を扱う蒸発缶ほどスケールが付着しやすい。よって、ある期間の蒸発濃縮運転ごとに濃縮運転を停止して蒸発缶内部の洗浄が行われる。プレート式液膜流下型蒸発缶においてスケールは弱い付着力でプレート表面に付着しているにすぎない。よって、プレート式液膜流下型蒸発缶は、洗浄液として原液等の低濃度の被濃縮液を与えるだけで洗浄が可能であるという点で有利である。これに対して例えばチューブ式の蒸発装置においては一般に、専用の薬液を使用する薬液洗浄及びジェット洗浄等の機械的洗浄を要する。

一実施例においては、蒸発装置１０は、蒸発缶または蒸発室の濃縮工程と洗浄工程とを切り替えて実行するためのコントローラ（図示せず）を備えてもよい。洗浄工程においては、例えば上述の洗浄系統を通じて洗浄液が蒸発缶の特に伝熱面に供給され、スケールを含む廃液が排出される。洗浄工程においては、濃縮工程と同様に加熱媒体を蒸発装置の伝熱面に供給しながら、洗浄液を供給してもよい。または、加熱された洗浄液を供給して洗浄するようにしてもよい。すなわち、洗浄工程は、高温状態で蒸発装置を洗浄するようにしてもよい。洗浄廃液は蒸発装置の外部に排出され、洗浄廃液から熱が回収されてもよい。熱回収がなされた洗浄廃液は洗浄液として再利用されてもよい。例えば、洗浄廃液の少なくとも一部を洗浄液に合流させるようにしてもよい。

図１において破線で模式的に示されるように、最終段蒸発缶１２ｅは、複数の蒸発室２８ａ〜２８ｃに区分けされていてもよい。蒸発室２８ａ〜２８ｃの各々は、加熱媒体と被濃縮液との間で間接熱交換をさせるための伝熱面を備える。また、各蒸発室は、前段の蒸発室または蒸発缶から排出された被濃縮液を受けて伝熱面に供給し、伝熱面を経由した液を循環または次段に排出するための給液ラインと、伝熱面に加熱媒体を給排するためのベーパーラインと、を備えてもよい。あるいは、各蒸発室は、給液ラインまたはベーパーラインの少なくとも一部を他の蒸発室と共有していてもよい。上述の洗浄系統は、複数の蒸発室のそれぞれに設けられていてもよい。

最終段蒸発缶１２ｅは例えば３つの蒸発室２８ａ〜２８ｃに仕切られている。蒸発装置１０のコントローラは、これら蒸発室２８ａ〜２８ｃにロータリースイッチング運転を適用してもよい。すなわち、３つの蒸発室２８ａ〜２８ｃをそれぞれ給液室、仕上室、及び洗浄室として一定時間（例えば数時間）ごとに循環的に切り替えるようにしてもよい。給液室には前段の蒸発缶１２ｄから被濃縮液が供給される。給液室で濃縮された液は仕上室に供給される。仕上室で濃縮された液が最終的な濃縮液として排出される。給液室及び仕上室は単缶二重効用方式を構成していてもよい。洗浄室においては上述の洗浄工程が実施される。

また、最終段蒸発缶１２ｅは２つの蒸発室に仕切られていてもよい。この場合は、蒸発装置１０のコントローラは、一方の蒸発室で濃縮運転をしているときに他方の蒸発室で洗浄運転をするといういわゆる片側洗浄を適用してもよい。

図４は、本発明の一実施形態に係る蒸発装置１００の洗浄系統１０２を示す図である。図５乃至図８に示す熱回収装置を備える蒸発装置に共通する構成を図４を参照して説明する。図４に示す蒸発装置１００の構成は図１に示す蒸発装置１０と概して共通していてもよく、共通部分については冗長を避けるため適宜簡略に示している。

蒸発装置１００は、４段のエバポレータＥ１〜Ｅ４を含む多重効用型の逆流方式の蒸発装置として構成されている。エバポレータＥ１は加熱媒体が最初に導入される第１効用缶であり、以降のエバポレータＥ２〜Ｅ４はそれぞれ第２乃至第４効用缶である。図４においては、被濃縮液の給液ライン１０４を太い実線の矢印で示し、加熱媒体のベーパーライン１０６を一点鎖線の矢印で示し、洗浄系統１０２を細い実線の矢印で示す。最も高濃度の液を扱うという意味で最終段であるエバポレータＥ１は３つの蒸発室Ｅ１ａ〜Ｅ１ｃに仕切られており、ロータリースイッチング運転が適用されている。図４においては、３つの蒸発室Ｅ１ａ〜Ｅ１ｃがそれぞれ給液室、仕上室、及び洗浄室として運転されている様子を示している。

被濃縮液の給液ライン１０４は、低濃度の被濃縮液を貯留する希液タンク１０８から液を給液するための第１給液配管１１０を含む。希液タンク１０８は未濃縮の原液を大気圧下で貯留している。また希液タンク１０８は、少なくともエバポレータの操作温度よりも低温、例えば常温で原液を貯留している。希液タンク１０８には、原液から蒸発したガスを逃がすためのベント１０９が設けられている。また、希液タンク１０８の流出口には原液を第１給液配管１１０に送出するための給液ポンプ１１２が設置されている。第１給液配管１１０は、希液タンク１０８から第１段のエバポレータＥ４へと被濃縮液を供給する。

第１段エバポレータＥ４で濃縮された液は第２給液配管１１４を通じて第２段エバポレータＥ３へと送られ、第２段エバポレータＥ３で濃縮された液は第３給液配管１１６を通じて第３段エバポレータＥ２へと送られる。第３段エバポレータＥ２で濃縮された液は、最終段のエバポレータＥ１の給液室Ｅ１ｂへと送られ、さらに給液室Ｅ１ｂ及び仕上室Ｅ１ａで濃縮されて最終的な濃縮液として最終段エバポレータＥ１から排出される。

ベーパーライン１０６は、系外のボイラー等で生成された蒸気を第１効用缶である最終段エバポレータＥ１に導入するための第１蒸気配管１２０を含む。ベーパーライン１０６は、最終段エバポレータＥ１から第３段エバポレータＥ２に蒸気を送るための第２蒸気配管１２２、第３段エバポレータＥ２から第２段エバポレータＥ３に蒸気を送るための第３蒸気配管１２４、第２段エバポレータＥ３から第１段エバポレータＥ４に蒸気を送るための第４蒸気配管１２６を含む。ベーパーライン１０６はさらに、第１段エバポレータＥ４から蒸気を排気するための第５蒸気配管１２８を含む。

なお、蒸発装置１００は錯流方式に構成されていてもよい。この場合例えば、第１段エバポレータＥ４から順流方式で加熱媒体及び被濃縮液が供給される更なるエバポレータＥ５、Ｅ６等を付加してもよい。

洗浄系統１０２は、洗浄液供給ライン１３０と洗浄液戻りライン１３２とを含み、希液タンク１０８及び給液ポンプ１１２を給液ライン１０４と共有している。すなわち、被濃縮液の原液は洗浄液としても用いられ、希液タンク１０８は洗浄液の貯留槽としても使用されている。洗浄液供給ライン１３０は第１給液配管１１０の中途から分岐している。具体的には第１給液配管１１０において給液ポンプ１１２と第１段エバポレータＥ４との間に洗浄液供給ライン１３０が接続されている。よって、給液ポンプ１１２により洗浄液供給ライン１３０を通じて最終段エバポレータＥ１の洗浄室Ｅ１ｃに洗浄液としての被濃縮液が供給される。

洗浄液戻りライン１３２は洗浄室Ｅ１ｃと希液タンク１０８とを接続している。洗浄液戻りライン１３２を通じて、洗浄室Ｅ１ｃから希液タンク１０８へと洗浄廃液が排出される。洗浄液が被濃縮液であり、洗浄すべき対象がそのスケールである。よって、実際には洗浄廃液は、スケールを溶解したことにより濃度が増した被濃縮液である。洗浄液戻りライン１３２の中途に洗浄液回収ポンプ１３４が設置されている。洗浄液回収ポンプ１３４により洗浄室Ｅ１ｃから希液タンク１０８へと被濃縮液が回収される。このように、洗浄系統１０２は洗浄液としての被濃縮液を循環させるよう構成されている。

洗浄系統１０２は、最終段エバポレータＥ１の各蒸発室Ｅ１ａ〜Ｅ１ｃに設けられているが、図４においてはわかりやすくするために蒸発室Ｅ１ｃの洗浄系統１０２のみを示し他は省略している。各蒸発室Ｅ１ａ〜Ｅ１ｃの洗浄系統は、希液タンク１０８及び給液ポンプ１１２を共有し、洗浄液供給ライン１３０及び洗浄液戻りライン１３２を各々が有する。

なお、上述の実施例においては、洗浄液供給ライン１３０は第１給液配管１１０から分岐しており希液タンク１０８の被濃縮液が洗浄液として洗浄室Ｅ１ｃに供給されているが、これに限られない。一実施例においては、洗浄液供給ライン１３０は、給液ライン１０４の他の部位、例えば第２給液配管１１４または第３給液配管１１６から洗浄室Ｅ１ｃに液を供給するよう構成されていてもよい。このようにすれば、エバポレータを経由して加熱された被濃縮液を洗浄液として用いることができる。

また、上述の各実施例、及び後述する各実施例に係る蒸発装置は、例えば、クラフトパルプ廃液、パルプ黒液等の各種工場廃液を濃縮するための装置である。また、蒸発装置は、各種の濃縮プロセス液や、各種のプロセス廃液を濃縮するために用いられてもよい。被濃縮液が例えば黒液の場合、希液タンク１０８には希黒液が貯留されており、複数段のエバポレータを経て最終段のエバポレータＥ１から濃黒液として排出される。また、洗浄液供給ライン１３０を通じて希黒液が洗浄液として洗浄室Ｅ１ｃに供給され、伝熱面に付着した黒液のスケールを溶解した洗浄廃液が洗浄液戻りライン１３２を通じて希液タンク１０８へと戻される。

図５は、本発明の一実施形態に係る第１の熱回収装置１４０を備える蒸発装置１００を示す図である。第１の熱回収装置１４０は、洗浄液戻りライン１３２の中途に設置されている第１熱交換器１４２を含む。第１熱交換器１４２は、高温流体用の流路と低温流体用の流路とを含み高温流体と低温流体とで熱交換をさせるよう構成されている。第１熱交換器１４２の高温流体用流路は洗浄液戻りライン１３２の中途に接続されており、低温流体用流路は第１給液配管１１０の中途に接続されている。具体的には、第１熱交換器１４２の高温流体用流路は洗浄液回収ポンプ１３４と希液タンク１０８との間に設けられ、低温流体用流路は給液ポンプ１１２と第１段エバポレータＥ４との間に設けられている。

よって、第１熱交換器１４２の高温流体は洗浄室Ｅ１ｃから排出された高温の洗浄廃液であり、低温流体は希液タンク１０８からエバポレータＥ４に供給される被濃縮液である。このようにして、洗浄廃液のもつ熱を被濃縮液の加熱に有効に利用することができる。

図６は、本発明の一実施形態に係る第２の熱回収装置１５０を備える蒸発装置１００を示す図である。第２の熱回収装置１５０は、洗浄液戻りライン１３２の中途に設置されている第２熱交換器１５２を含む。第２熱交換器１５２は、高温流体用の流路と低温流体用の流路とを含み高温流体と低温流体とで熱交換をさせるよう構成されている。第２熱交換器１５２の高温流体用流路は第１熱交換器１４２と同様に洗浄液戻りライン１３２の中途に接続されている。第２熱交換器１５２の低温流体用流路は洗浄液供給ライン１３０の中途に接続されている。

よって、第２熱交換器１５２の高温流体は洗浄室Ｅ１ｃから排出された高温の洗浄廃液であり、低温流体は希液タンク１０８から洗浄室Ｅ１ｃに供給される洗浄液としての被濃縮液である。このようにして、洗浄廃液のもつ熱を洗浄液の加熱に有効に利用することができる。

図７は、本発明の一実施形態に係る第３の熱回収装置１６０を備える蒸発装置１００を示す図である。第３の熱回収装置１６０は、洗浄液戻りライン１３２の中途に設置されている第３熱交換器１６２を含む。第３熱交換器１６２は、高温流体用の流路と低温流体用の流路とを含み高温流体と低温流体とで熱交換をさせるよう構成されている。第３熱交換器１６２の高温流体用流路は第１熱交換器１４２と同様に洗浄液戻りライン１３２の中途に接続されている。第３熱交換器１６２の低温流体用流路は、蒸発装置１００に被濃縮液を供給するための給液ライン１０４から独立した冷媒配管１６４に接続されている。図７においては冷媒配管１６４を破線で示す。

よって、第３熱交換器１６２の高温流体は洗浄室Ｅ１ｃから排出された高温の洗浄廃液であり、低温流体は冷媒配管１６４を流れる冷媒である。このようにして、洗浄廃液のもつ熱を冷媒に回収し、他の系統へと輸送して有効に利用することができる。冷媒は例えば冷却水であり、第３熱交換器１６２を経由させることにより温水を得ることができる。また、独立した系統の冷媒配管１６４を用いることにより、配管の取り回しが容易になるという設計上の利点もある。

図８は、本発明の一実施形態に係る第４の熱回収装置１７０を備える蒸発装置１００を示す図である。第４の熱回収装置１７０は、洗浄液戻りライン１３２の中途に設置されているフラッシュタンク１７２を含む。フラッシュタンク１７２は、蒸発装置１００の被濃縮液をフラッシュさせるためのリカーフラッシュタンク（以下ＬＦＴとも呼ぶ）である。ＬＦＴ１７２は、洗浄液戻りライン１３２において洗浄液回収ポンプ１３４の下流に設けられている。ＬＦＴ１７２には、洗浄廃液からフラッシュした再蒸発蒸気を蒸発装置１００のベーパーライン１０６へと導くためのフラッシュ蒸気導管１７４と、残りの廃液を希液タンク１０８に戻すためのタンク戻り配管１７６とが設けられている。タンク戻り配管１７６にはタンク送りポンプ１７８が設けられている。ポンプ１７８により廃液が希液タンク１０８へと戻される。

図示される実施例においては、再蒸発蒸気はフラッシュ蒸気導管１７４を通じて第３段エバポレータＥ２の加熱媒体へと合流し、第３段エバポレータＥ２での熱源として利用される。一般的に言えば、再蒸発蒸気の圧力よりも低圧で操作されているエバポレータの加熱媒体に再蒸発蒸気を合流させるようベーパーライン及びフラッシュ蒸気導管は構成される。再蒸発蒸気を多重効用型のエバポレータに利用するためには、再蒸発蒸気の圧力よりも低圧で操作されているエバポレータのうち最も前段の効用缶に再蒸発蒸気を合流させることが好ましい。なお、第４の熱回収装置１７０は、フラッシュタンク１７２に加えて熱交換器を備えてもよい。この熱交換器は、上述の第１熱交換器１４２、第２熱交換器１５２、第３熱交換器１６２のいずれかであってもよい。

以上述べたように、本発明の一実施形態によれば、蒸発装置の洗浄液排出経路に熱回収装置が設置される。よって、洗浄廃液から熱を回収して有効に利用することができる。熱回収装置を経由した洗浄廃液は冷却されるので、臭気の発生やフラッシュによる振動を抑えることができる。特に、洗浄廃液の戻り先である希液タンク１０８での臭気発生、及び希液タンク１０８への戻り配管での振動を防止することが可能となる。

１００ 蒸発装置、 １０２ 洗浄系統、 １０４ 給液ライン、 １０６ ベーパーライン、 １０８ 希液タンク、 １３０ 洗浄液供給ライン、 １３２ 洗浄液戻りライン、 １４２ 第１熱交換器、 １５２ 第２熱交換器、 １６２ 第３熱交換器、 １７２ フラッシュタンク、 Ｅ１ 最終段エバポレータ、 Ｅ１ｃ 洗浄室。

Claims (9)

1. 加熱媒体と溶液との伝熱面を介する間接熱交換により溶媒を蒸発させて該溶液を濃縮する複数の蒸発缶を含み、該複数の蒸発缶を順次経由させることにより被濃縮液の原液を濃縮して最終段蒸発缶から濃縮液として排出する蒸発装置であって、
   前記被濃縮液から析出して前記最終段蒸発缶の伝熱面に付着したスケールを洗浄した洗浄廃液を前記最終段蒸発缶の外部に排出するための洗浄液排出経路と、
   前記洗浄液排出経路に設置され前記洗浄廃液から熱を回収する熱回収手段と、を備えることを特徴とする蒸発装置。
2. 前記被濃縮液の原液を洗浄液として前記被濃縮液の貯留槽から前記最終段蒸発缶へと供給するための洗浄液供給経路をさらに備え、
   前記洗浄液排出経路は、前記熱回収手段を経由した前記洗浄廃液を前記貯留槽に排出するよう前記貯留槽に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発装置。
3. 前記熱回収手段は、高温流体用の流路と低温流体用の流路とを含み該高温流体と該低温流体とで熱交換をさせる熱交換器を備え、前記高温流体用の流路は前記洗浄液排出経路に接続され、前記低温流体用の流路は前記洗浄廃液よりも低温の被濃縮液を流通させる配管に接続されており、前記洗浄廃液から前記低温の被濃縮液へと熱が回収されることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発装置。
4. 前記低温流体用の流路は、前記被濃縮液の原液を貯留槽から前記蒸発装置に供給するための給液配管に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の蒸発装置。
5. 前記低温流体用の流路は、前記被濃縮液の原液を洗浄液として前記最終段蒸発缶へと供給するための洗浄液供給経路に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の蒸発装置。
6. 前記低温流体用の流路は、前記低温の被濃縮液を流通させる配管に代えて、前記蒸発装置に前記被濃縮液を供給するための給液ラインから独立した冷媒配管に接続されており、該冷媒配管を流れる冷媒へと前記洗浄廃液から熱が回収されることを特徴とする請求項３に記載の蒸発装置。
7. 前記熱回収手段は、前記洗浄廃液をフラッシュさせるためのフラッシュタンクを備え、該フラッシュタンクにおける前記洗浄廃液の再蒸発蒸気を前記加熱媒体に合流させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の蒸発装置。
8. 加熱媒体との熱交換により溶液を加熱して濃縮するための蒸発装置であって、
   前記蒸発装置の内部に付着したスケールを洗浄した廃液を排出するための洗浄液排出経路と、
   前記洗浄液排出経路に設置され前記廃液から熱を回収する熱回収手段と、を備えることを特徴とする蒸発装置。
9. 加熱媒体との熱交換により溶液を加熱して濃縮するための蒸発装置の洗浄方法であって、
   前記蒸発装置の内部に付着したスケールを洗浄し、
   洗浄廃液から熱を回収することを含むことを特徴とする蒸発装置の洗浄方法。

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