JP2013231555A - Centrifugal type thin film dryer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排液処理設備などに適用する遠心薄膜乾燥機に係り、特に凝結物による給液配管の閉塞を好適に抑制する遠心薄膜乾燥機に関する。 The present invention relates to a centrifugal thin film dryer applied to drainage treatment equipment and the like, and more particularly to a centrifugal thin film dryer that suitably suppresses blockage of a liquid supply pipe due to a condensed matter.
排液処理設備においては、排液物量の減容を測ることが主要目的の一つとされている。特に、敷地内の廃棄物貯蔵スペースが問題となる原子力発電プラントにおいては、乾燥機を用いることにより発生する濃縮排液の水分を蒸発させて得られた残さ固形分の粉体化が行われる。この粉体化された濃縮排液は、セメントと混合されて固化されたり、プラスチックと混合されて固化されたり、造粒、ペレット化された後センメントやプラスチックで固化されたりして廃棄される。 One of the main objectives of wastewater treatment equipment is to measure volume reduction of wastewater. In particular, in a nuclear power plant where the waste storage space in the site is a problem, pulverization of residual solids obtained by evaporating the water in the concentrated effluent generated by using a dryer is performed. The powdered concentrated effluent is mixed with cement, solidified, mixed with plastic and solidified, granulated and pelletized, then solidified with sentiment or plastic and discarded.
また、原子炉の復水や排水を浄化する粒状イオン交換樹脂や粉末イオン交換樹脂、ろ過助剤などの小粒径の固体廃棄物は、脱水や乾燥処理後、セメントおよびプラスチックと混合されて固化処理されて廃棄される。 In addition, solid particle waste such as granular ion exchange resin, powder ion exchange resin, and filter aid that purify the condensate and waste water from the reactor are dehydrated and dried, and then mixed with cement and plastic to solidify. Processed and discarded.
排液の乾燥処理は、体積を1/10程度に減少できるため、廃棄物の減容という観点から非常に有用な単位操作である。従来、これらの乾燥処理には遠心薄膜乾燥機が多く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。 Since the volume of the waste liquid can be reduced to about 1/10, it is a very useful unit operation from the viewpoint of volume reduction of waste. Conventionally, many centrifugal thin film dryers are used for these drying processes (for example, refer to Patent Document 1).
この遠心薄膜乾燥機は、主に排液の水分を蒸発・乾燥させる伝熱面を供えた縦長円筒状の伝熱胴、および固形化して伝熱面に付着した排液を掻き落とす回転ブレードを備えた回転シャフトを備える。また、伝熱胴上部には、排液を給液するための給液用配管が設けられる。排液は、給液用配管から遠心薄膜乾燥機内に供給された後、所定温度に加熱された伝熱面に触れ、水分の蒸発・乾燥が進行するに連れて固形化される。回転ブレードは、伝熱面上で固形化した排液を掻き取ることで粉体化して剥離させ、下方に落下させる。粉体化された排液は、最終的には機体下方に設けられた排出口より排出される。 This centrifugal thin film dryer mainly has a vertically long cylindrical heat transfer cylinder with a heat transfer surface that evaporates and dries the drained water, and a rotating blade that scrapes off the waste liquid that has solidified and adheres to the heat transfer surface. Provided with a rotating shaft. In addition, a liquid supply pipe for supplying waste liquid is provided at the upper part of the heat transfer cylinder. The discharged liquid is supplied into the centrifugal thin film dryer from the supply pipe, and then touches the heat transfer surface heated to a predetermined temperature, and is solidified as the evaporation / drying of water proceeds. The rotating blade scrapes off the solidified waste liquid on the heat transfer surface to make it into powder, separates it, and drops it downward. The powdered effluent is finally discharged from a discharge port provided below the machine body.
従来、この遠心薄膜乾燥機の伝熱胴内面に発生する汚泥のスケーリングを防ぎ、伝熱効率の低下を回避する技術が知られている(例えば、特許文献2、3、4参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for preventing sludge scaling generated on the inner surface of a heat transfer drum of a centrifugal thin film dryer and avoiding a decrease in heat transfer efficiency is known (see, for example, Patent Documents 2, 3, and 4).
排液は給液用配管を経由して遠心薄膜乾燥機内に供給される。この給液用配管は、伝熱胴上部に設けられているため、排液を乾燥固化するための伝熱面からの熱により温度が上昇してしまう。このため、排液が伝熱胴内へ供給される前に、給液用配管の内部で排液が乾燥固化し、給液用配管が閉塞する可能性があるという課題があった。 The drainage liquid is supplied into the centrifugal thin film dryer via the liquid supply pipe. Since this liquid supply pipe is provided in the upper part of the heat transfer cylinder, the temperature rises due to heat from the heat transfer surface for drying and solidifying the drainage. For this reason, before the waste liquid is supplied into the heat transfer cylinder, there is a problem that the waste liquid may be dried and solidified inside the liquid supply pipe and the liquid supply pipe may be blocked.
この課題に対し、排液に添加物を添加するなどして改質を行い、給液用配管内面に対する排液の付着を抑制することが考えられる。また、給液配管の形状を工夫して、排液が乾燥固化しにくい構造とすることも考えられる。 In order to solve this problem, it is conceivable to perform modification by adding an additive to the drainage to suppress the adhesion of the drainage to the inner surface of the liquid supply pipe. It is also conceivable to devise the shape of the liquid supply piping so that the drainage is difficult to dry and solidify.
しかし、現段階では排液の改質や給液用配管の形状変更では十分な効果が得られず、現実的な解決方法が得られないという実状があった。 However, at the present stage, there has been a situation that a sufficient solution cannot be obtained by reforming the drainage or changing the shape of the supply pipe, and a practical solution cannot be obtained.
また、給液用配管の内面に撥水性皮膜を形成することも検討されていたが、皮膜の耐性に課題があり、さらなる向上が望まれていた。 Further, formation of a water-repellent film on the inner surface of the liquid supply pipe has been studied, but there is a problem in the resistance of the film, and further improvement has been desired.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、給液用配管表面における排液の乾燥固化に伴う閉塞を抑制することができる遠心薄膜乾燥機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal thin film dryer capable of suppressing clogging associated with drying and solidification of drainage on the surface of a liquid supply pipe.
本発明に係る遠心薄膜乾燥機は、処理液を加熱する伝熱面を備えた中空状の伝熱胴と、 前記伝熱胴内に前記処理液を導入する処理液入口と、前記伝熱胴の軸心位置に配置された回転軸と、前記回転軸に放射状に設けられ、濃縮および乾燥により前記伝熱面に生成される前記処理液の粉体を掻き落とすブレードとを備え、前記処理液入口には、その内部を前記処理液が流通し、撥水性材料から構成される管が配置されていることを特徴とする。 The centrifugal thin film dryer according to the present invention includes a hollow heat transfer cylinder having a heat transfer surface for heating the process liquid, a process liquid inlet for introducing the process liquid into the heat transfer cylinder, and the heat transfer cylinder. A rotating shaft disposed at the axial center of the rotating shaft, and a blade that is provided radially on the rotating shaft and scrapes off the powder of the processing liquid generated on the heat transfer surface by concentration and drying. The inlet is provided with a pipe made of a water repellent material through which the processing liquid flows.
本発明に係る遠心薄膜乾燥機によれば、給液用配管表面における排液の乾燥固化に伴う閉塞を抑制し、乾燥効率を向上させることができる。 According to the centrifugal thin film dryer according to the present invention, it is possible to suppress clogging associated with the drying and solidification of the drainage on the surface of the liquid supply pipe and to improve the drying efficiency.
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明に係る遠心薄膜乾燥機を原子力発電プラントの稼働中に生成された放射性排液を薄膜状に乾燥させ、粉体化させる乾燥処理を行う場合に用いられる例を適用して説明する。なお、この遠心薄膜乾燥機は、原子力発電プラント以外の産業廃棄物処理施設などのプラント施設から発生する各種排液処理についても適用することができる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, the centrifugal thin film dryer according to the present invention is applied to an example used when performing a drying process in which a radioactive drainage generated during operation of a nuclear power plant is dried into a thin film and pulverized. To explain. In addition, this centrifugal thin film dryer can be applied also to various waste liquid treatments generated from plant facilities such as industrial waste treatment facilities other than nuclear power plants.
図1は、本実施形態における遠心薄膜乾燥機の全体的な構成を示す部分縦断面図である。 FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an overall configuration of a centrifugal thin film dryer in the present embodiment.
遠心薄膜乾燥機1は、中空状の円筒形を有する伝熱胴11を備える。また、伝熱胴11の外側には、加熱ジャケット12が設けられる。この加熱ジャケット12には、外部に突出した加熱蒸気入口13が上部位置に、外部に突出した蒸発ドレン排出口14が下部位置に設けられる。
The centrifugal thin film dryer 1 includes a
伝熱胴11の内表面は、所定温度に加熱される伝熱面15として機能する。伝熱面15は、加熱蒸気入口13から供給された加熱蒸気が供給されることにより、所定温度(例えば約170℃)に加熱される。
The inner surface of the
伝熱胴11には、排液入口16および蒸発蒸気出口17が上部位置に設けられる。排液入口16は、排液を伝熱胴11の内部に導入するための給液口としての配管である。蒸発蒸気出口17は、放射性排液(排液)の一部である蒸発した蒸気を排出させる排出口としての配管である。また、伝熱胴11には、排液乾燥粉体排出口18が下端位置に設けられる。この排液乾燥粉体排出口18は、円錐コーン状で構成され、排液の乾燥によって生じる排液乾燥粉体を排出するための排出口である。
The
伝熱胴11の中空部には、回転シャフト19が配置される。回転シャフト19は、図示上下方向に伸びた軸状に構成され、伝熱胴11の軸心位置に配置される。回転シャフト19は、図示しない駆動モータによって回転自在に構成される。
A rotating
回転シャフト19には、回転ブレード20および分散環21が設けられる。
The rotating
回転ブレード20は、回転ブレード取付座22を介して回動自在に取り付けられる。また、回転ブレード20は、回転シャフト19の軸方向および周方向に放射状に整列されて配置される。回転ブレード20の先端部は、それぞれ伝熱胴11内面の伝熱面15に対してわずかな間隙をあけて対向配置される。分散環21は、排液入口16に対して外周面を対向させて配置され、回転シャフト19と一体回転可能に設けられる。分散環21は、排液入口16から供給される排液を円環状の外周面で反射させ、伝熱面15に遠心方向に分散させるようになっている。
The rotating
図2は、図1の遠心薄膜乾燥機1の領域IIの拡大断面図である。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of region II of the centrifugal thin film dryer 1 of FIG.
遠心薄膜乾燥機1の排液入口16は、排液入口管台31およびこの排液入口管台31に内挿される内挿管としての伸長管32から構成され、この伸長管32は内管41と外管42とから構成される二重管で構成されている。
The
排液入口管台31は、伝熱胴11に対して溶接などにより接合されて一体形成される。排液入口管台31は、伝熱胴11から外部に向かって突出した先端部に入口管台フランジ部31aを備える。この入口管台フランジ部31aには、排液を供給するための外部配管33の外部配管フランジ部33aが、ボルト35およびナット36により着脱可能に連結される。
The
伸長管32は、両端部が開口し、外部配管33側から供給された排液を伝熱胴11側に供給するための構成を有する。また、伸長管32は、外部配管33側に開口した端部32bに伸長管フランジ部32aを有する。この伸長管フランジ部32aは、入口管台フランジ部31aと外部配管フランジ部33aとの接合面部に狭持固定される。狭持固定された伸長管フランジ部32aは、排液入口管台31内に液密かつ強固に固定される。
The
伸長管32は、排液入口管台31よりも小さい所定径を有する配管である。伸長管32は、排液入口管台31に着脱自在となっている。伸長管32の径は、伸長管32を通流する排液の性状、流量を含む特性に対応して設定される。このため、伸長管32は、遠心薄膜乾燥機1で取り扱う排液に応じて、適切な形状を有する配管に取替え自在に構成される。伸長管32を取替え可能とすることで、遠心薄膜乾燥機1内には排液の特性に応じた排液の供給を可能とし、乾燥効率をより高めることができる。また、排液入口管台31の内径は、排液に対応した各種の外径を有する伸長管32が収容可能なように設定され、例えば従来の排液入口管台31の内径よりも大径とされる。
The
伸長管32は、内管41がフッ素樹脂、外管42が金属で構成される二重管からなる。内管41および外管42の厚みは、強度を保持し変形を防止するという観点から、それぞれ0.5mm以上が好ましく、また伸張管32をよりコンパクトにして作業性を向上させるという観点からそれぞれ2mm以下が好ましい。
The
二重管の内側を構成する内管41の材料は、少なくともフッ素樹脂であることが好ましい。フッ素樹脂は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体)などを適用することができる。耐熱性、撥水性、耐放射線性、耐アルカリ性の観点から、内管41を構成するフッ素樹脂材料には、特にPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体)が好適である。
The material of the
内管41を外管42に固定する方法としては、例えば、外管42の金属管端部(排液乾燥部入口部)の内表面にステンレス鋼の肉盛溶接を行いストッパーを形成することで対応できる。また、逆に外部配管33側に開口した端部(排液乾燥部入口から離れた部分)32bの内管41側に突起あるいはフランジを設けストッパーとすることもできる。さらに外管42内表面と内管41外表面との間に無機接着材等の耐アルカリ性の優れた接着剤を塗布して内管41を外管42内に固定することもできる。
As a method of fixing the
次に、本実施形態における遠心薄膜乾燥機1の乾燥処理運転時における作用について説明する。 Next, the effect | action at the time of the drying process driving | operation of the centrifugal thin film dryer 1 in this embodiment is demonstrated.
原子力発電プラントの稼動中に生成され、図示しない排液貯蔵タンクに貯蔵された放射性排液は、排液入口16から一定流量で伝熱胴11内部に供給される。このとき、回転シャフト19は図示しない駆動モータによって回転している。また、伝熱胴11は、加熱ジャケット12への蒸気供給により例えば170℃に加熱されている。
A radioactive drainage generated during operation of the nuclear power plant and stored in a drainage storage tank (not shown) is supplied from the
本実施形態において遠心薄膜乾燥機1に供給される放射性排液は、例えば、ホウ酸排液を水酸化ナトリウムで中和して生成したホウ酸ナトリウム系水溶液である。なお、本実施形態における遠心薄膜乾燥機1に供給される放射性排液は、ホウ酸ナトリウムを主成分とする排液に限らず、他の溶解性および不溶解性を持った成分を主成分とするものであっても適用可能である。 In the present embodiment, the radioactive drainage supplied to the centrifugal thin film dryer 1 is, for example, a sodium borate aqueous solution generated by neutralizing boric acid drainage with sodium hydroxide. In addition, the radioactive drainage supplied to the centrifugal thin film dryer 1 in the present embodiment is not limited to the drainage mainly composed of sodium borate, and other soluble and insoluble components are the main components. Even if it does, it is applicable.
伝熱胴11内部に導かれた放射性排液は、回転シャフト19の上部位置であって、排液入口16の近傍に設けられた分散環21に付着し、遠心力によって伝熱面15に分散される。
The radioactive liquid discharged into the
伝熱面15に飛散した放射性排液は、重力によって伝熱面15を流下する。このため、伝熱面15には、放射性排液の薄膜が形成される。薄膜状に形成された放射性排液は、加熱蒸気入口13から供給され、伝熱胴11の外側に設けられた加熱ジャケット12を流れる蒸気によって加熱される。放射性排液は、揮発成分の蒸発により濃縮されながら重力によってさらに流下する。
The radioactive drainage splashed on the
放射性排液由来の蒸発蒸気は、蒸発蒸気出口17から排出され、図示しない蒸発蒸気処理装置によって処理される。また、蒸発蒸気により発生するドレンは、蒸発ドレン排出口14から排出される。
The evaporating vapor derived from the radioactive drainage is discharged from the evaporating
回転シャフト19に取り付けられた回転ブレード20の先端部は、伝熱胴11とわずかな間隙(例えば0.5mm程度)を有して回転する。伝熱胴11に薄膜状に付着した放射性排液は、回転ブレード20の先端部により掻き落とされて乾燥粉体となり、遠心薄膜乾燥機1内を降下して排液乾燥粉体排出口18から排出される。
The tip of the
ここで、遠心薄膜乾燥機1においては、蒸気により加熱された伝熱胴11の温度上昇に伴い、排液入口16を構成する給液用配管までもが温度上昇される。また、排液が伝熱胴11に供給される前に、排液が給液用配管の熱により配管内で乾燥固化してしまうという現象が発生する。これに伴い、給液用配管内部は乾燥固化した排液により閉塞され、十分な流量の排液を伝熱胴11内部に供給することができない。ひいては、遠心薄膜乾燥機1の乾燥効率の低下につながる。
Here, in the centrifugal thin film dryer 1, as the temperature of the
これに対し、本実施形態における遠心薄膜乾燥機1は、上述した問題点の発生を防止するため、排液入口16を構成する排液入口管台31に内挿された伸長管32は、内管41側がフッ素樹脂、外管42側が金属からなる二重管であり、排液の流出力等による破れ等の破損が防止でき、供給された放射性廃棄物が給液用配管内に凝結物として付着することを好適に抑制し、排液を効率よく伝熱胴11内部へ供給することができる。ここで、二重管の内側に配置するフッ素樹脂製の内管41を外管42側の金属管に固定する方法としては、図3に示すように金属管端部(排液乾燥部入口部)の内表面にステンレス鋼の肉盛溶接によりストッパー43を形成する方法を用いた。
On the other hand, the centrifugal thin film dryer 1 in the present embodiment has an
ここで、排液入口16として排液入口管台31に内挿された伸長管32の内側にフッ素樹脂製の内管41を配置したことによる排液の付着抑制効果を確認するため、フッ素樹脂としてのPFAを内管に、ステンレス鋼を外管に配置した二重管を用いて試験を行った。管の厚みはそれぞれ1mmとした。なお、排液としてホウ酸ナトリウム系水溶液を用いた。また、遠心薄膜乾燥機1は8時間の連続運転を行った。
Here, in order to confirm the effect of suppressing the adhesion of drainage due to the arrangement of the fluororesin
この結果、ステンレス鋼のみからなる伸張管においては、排液の乾燥固化による閉塞が見られた。これに対し、フッ素樹脂の一種であるPFAを内管に、ステンレス鋼を外管に配置した二重管を用いた遠心薄膜乾燥機1の伸長管32においては、排液の乾燥固化による閉塞は見られず、良好な乾燥処理を行うことができた。
As a result, the extension tube made of only stainless steel was clogged by drying and solidifying the drainage. On the other hand, in the
すなわち、内管にPFA等のフッ素樹脂を、外管にステンレス等の金属を配置した二重管を用いることにより、供給用配管内の乾燥固化を好適に抑制することができた。 That is, by using a double pipe in which a fluorine resin such as PFA is disposed in the inner pipe and a metal such as stainless steel is disposed in the outer pipe, drying and solidification in the supply pipe can be suitably suppressed.
この遠心薄膜乾燥機1によれば、遠心薄膜乾燥機1に排液を供給する排液入口16を構成する給液用配管の内管にフッ素樹脂を配置することにより、排液入口16の温度上昇に伴う排液の乾燥固化を好適に抑制することができる。このため、遠心薄膜乾燥機1は、乾燥効率を低下させることなく、好適に排液の乾燥処理を行うことができる。
According to this centrifugal thin film dryer 1, the temperature of the
また、配管に対する内管41の形成により閉塞を抑制することができ、排液の改質や給液用配管の形状変更などに比べて簡便に効率よく効果を得ることができる。
Moreover, blockage can be suppressed by forming the
なお、本実施形態における遠心薄膜乾燥機1は、排液入口16の給液用配管(排液入口管台31)内側に排液の特性に応じて取り替え可能な伸長管32を内挿し、内管41がPFA、外管42がステンレス鋼の二重管を形成する例を説明した。しかし、内管41が形成される配管は伸長管32に限らず、伸長管32を有しない管で構成された給液用配管の場合にはその給液用配管の内側に撥水性材料から成る管を配置してもよい。
The centrifugal thin film dryer 1 according to the present embodiment includes an
さらに、伸長管32において端部(排液乾燥部入口部)で排液由来の乾燥粉体または回転構造物によって削られる現象が内管41に発生する可能性がある場合には図4に示すように当該現象が発生する可能性のある端部のみ内管41を削除して外管42のみとすることも可能である。
Further, in the case where there is a possibility that the
この場合、当該端部に排液の乾燥固化に伴う堆積物が生ずる可能性もあるが、端部のみであることから排液の流出力によって堆積しないことを確認しており、本発明の効果は十分得ることができる。 In this case, there is a possibility that a deposit accompanying the drying and solidification of the drainage liquid may be generated at the end portion. Can get enough.
1 遠心薄膜乾燥機
11 伝熱胴
12 加熱ジャケット
13 加熱蒸気入口
14 蒸発ドレン排出口
15 伝熱面
16 排液入口
17 蒸発蒸気出口
18 排液乾燥粉体排出口
19 回転シャフト
20 回転ブレード
21 分散環
22 回転ブレード取付座
31 排液入口管台
31a 入口管台フランジ部
32 伸長管
32a 伸長管フランジ部
32b 端部
33 外部配管
33a 外部配管フランジ部
35 ボルト
36 ナット
41 内管
42 外管
43 ストッパー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal
Claims (8)
前記伝熱胴内に前記処理液を導入する処理液入口と、
前記伝熱胴の軸心位置に配置された回転軸と、
前記回転軸に放射状に設けられ、濃縮および乾燥により前記伝熱面に生成される前記処理液の粉体を掻き落とすブレードとを備え、
前記処理液入口には、その内部を前記処理液が流通し、撥水性材料から構成される管が配置されていることを特徴とする遠心薄膜乾燥機。 A hollow heat transfer cylinder having a heat transfer surface for heating the treatment liquid;
A treatment liquid inlet for introducing the treatment liquid into the heat transfer cylinder;
A rotating shaft disposed at the axial center of the heat transfer cylinder;
A blade provided radially on the rotating shaft, and scraping off the powder of the treatment liquid generated on the heat transfer surface by concentration and drying;
A centrifugal thin film dryer, wherein a pipe made of a water-repellent material is disposed in the treatment liquid inlet through which the treatment liquid flows.
この内挿管は内管と外管とから構成される二重管であり、前記内管が撥水性材料から構成され、前記外管が金属で構成され前記内管を保持してなることを特徴とする請求項1記載の遠心薄膜乾燥機。 The treatment liquid inlet is composed of a nozzle formed integrally with the heat transfer cylinder, and an intubation tube that is detachably inserted into the nozzle.
The inner tube is a double tube composed of an inner tube and an outer tube, wherein the inner tube is composed of a water repellent material, and the outer tube is composed of metal and holds the inner tube. The centrifugal thin film dryer according to claim 1.
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