JP3477251B2 - Evaporator - Google Patents

Evaporator

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JP3477251B2
JP3477251B2 JP21616794A JP21616794A JP3477251B2 JP 3477251 B2 JP3477251 B2 JP 3477251B2 JP 21616794 A JP21616794 A JP 21616794A JP 21616794 A JP21616794 A JP 21616794A JP 3477251 B2 JP3477251 B2 JP 3477251B2
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treated
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賢三 高橋
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高茂産業株式会社
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は被処理液を蒸発させる蒸
発器に関するものである。 【0002】 【従来の技術】蒸発器は、被処理液を蒸発させるもの
で、例えば燃焼装置などからの燃焼排ガスの熱を利用す
るものがある。 【0003】この燃焼排ガスを利用する蒸発器は、燃焼
排ガスの熱を排熱回収装置で蒸気などとして回収し、こ
の蒸気により被処理液を昇温し、この昇温した被処理液
をフラッシュドラムで減圧して蒸発させるものであり、
燃焼排ガスの熱を蒸気などとして回収する排熱回収装置
と、排熱回収装置の蒸気などにより被処理液を昇温する
熱交換器と、その熱交換器で昇温した被処理液を蒸発さ
せて気液分離するフラッシュドラムとの3つの装置から
主になっている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の蒸発
器は、排熱回収装置、熱交換器及びフラッシュドラムの
3つの装置から主に構成して、燃焼排ガスの熱例えば排
熱回収装置からの蒸気により被処理液を昇温・蒸発させ
る際に発生するスケールの伝熱面(伝熱管)の付着によ
る不具合を解消するため、被処理液を蒸気により昇温さ
せてからフラッシュドラムで蒸発させている。そのた
め、それら3つの装置を接続する配管や管理システムが
必要になることからシステム全体が複雑になり、設備費
の高騰を余儀なくされる。 【0005】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなされたものであり、その目的は、単純なシステム
で被処理液の蒸発を行える蒸発器を提供することにあ
る。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、被処理液を蒸発させる蒸発器において、
前記被処理液を上方から噴霧させて下降させながら加熱
媒体により蒸発させる下降管と、その下降管の下方に設
けられ、蒸発したガス分のみを分離する気体分離部と、
その気体分離部で分離されたガスの一部を加熱して浮力
を与えて上昇させた後、前記加熱媒体として下降管内に
して上記蒸発器内で循環させるための上昇管とを備
え、前記気体分離部は、その内部のガス中からミストを
除去するミストセパレータと、そのミストセパレータの
下方に配置されガスのみを前記上昇管へ導くガス流入体
とを備えたものである。 【0007】 【作用】被処理液は、下降管内に噴霧されて下降しなが
ら加熱媒体により直接蒸発するため、スケールが付着す
る場合には下降管の内壁であるので、スケールが被処理
液の蒸発の妨げになることがない。また、蒸発したガス
の一部を加熱して上昇管内を上昇させることで、ガスは
過熱状態のため噴霧された被処理液を蒸発させるのに十
分な熱量を持ち、これが下降管に戻され、被処理液の蒸
発に寄与される。このように、自己蒸発したガスの一部
を過熱状態にして自分の蒸発に利用するので、他の媒体
を必要とせず、システムの簡素化が図れる。従って、簡
単なシステムで被処理ガスの蒸発が行える。さらに、気
体分離部が、ガス中からミストを除去するミストセパレ
ータと、そのミストセパレータの下方に配置されガスの
みを上昇管へ導くガス流入体とを備えているので、上昇
管内には清浄なガスが流入することとなり、伝熱面の汚
れは極めて少く、長時間運転しても伝熱面のクリーニン
グが不要となる。 【0008】 【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。 【0009】図1において、1は縦型の円筒形の高温・
高圧に耐え得る下降管を示し、この下降管1の頂部には
被処理液の供給管2が接続されている。被処理液の供給
管2は、下降管1内をその軸に沿って延出され、先端に
被処理液を噴霧するスプレーノズル3が取り付けられて
いる。 【0010】下降管1の下方は拡径されて気体分離部4
として形成され、この拡径部(気体分離部)4内の上方
には、ガス中のミストを除去すると共に、除去したミス
トを内壁に沿わせて下降させる傘状のミストセパレータ
5が設けられている。拡径部4内のミストセパレータ5
の下方の中央部には、その同軸上に上方が開放された縦
型の円筒形のガス流入体6が設けられており、このガス
流入体6内にはガスのみが流入するようになっている。
ガス流入体6の底部にはドレンを排出するドレン管7が
接続されている。拡径部4の下方は漸次縮径されてホッ
パ状に形成され、モータ8で駆動されるロータリーバル
ブ9を有する排出管10が接続されており、この排出管
10からガス以外の固体あるいは液体が排出されるよう
になっている。 【0011】ガス流入体6の側面(周面)にはガスの一
部を排出する第1ガス排出管11が接続され、この第1
ガス排出管11には管11内の圧力を検出する圧力計1
2及び圧力調節弁13が介設され、圧力調節弁13は圧
力計12の検出値に応じて開度調節がなされるようにな
っている。また、下降管1の上部にはガスの一部を排出
する第2ガス排出管14が接続され、この第2ガス排出
管14には管14内の圧力を検出する圧力計15及び圧
力調節弁16が介設され、圧力調節弁16は圧力計15
の検出値に応じて開度調節がなされるようになってい
る。これら第1及び第2排出管11,14は、目的に応
じてどちらか一方又は両方を用いてガスの排出を行うよ
うにする。例えば、排出したガスを冷却して使用する場
合には第1ガス排出管11だけを用いてガスの排出を行
う。この例としては海水淡水化プラントに本発明の蒸発
器を適用した場合などがある。また、ガスの持つエネル
ギを活用する場合には第2ガス排出管14によりガスの
排出を行う。この例としては廃液処理装置に適用した場
合などがある。 【0012】また、ガス流入体6の側面には、図1及び
図2に示すように、ガスの一部が流入する複数(図示例
では5本)の流入ヘッダ17が取り付けられている。こ
れら流入ヘッダ17は、水平面上に所定の間隔を隔てて
ほぼ平行に形成されている平行部17aを有している。
また、下降管1のスプレーノズル3の上方には、それら
流入ヘッダ17と対になる(相対する)流出ヘッダ18
が複数取り付けられ、これらヘッダ17,18の平行部
間に垂直に多数の上昇管(ライザー)19が掛け渡され
ている。これら上昇管19に直角(ヘッダの平行部とも
直角)に燃焼装置などからの燃焼排ガスが通るようにな
っており、上昇管19が伝熱管として作用して燃焼排ガ
スにより管19内のガスを加熱する入熱部(排熱回収
部)20が形成されて本発明に係る蒸発器21が構成さ
れる。これにより、上昇管19内のガスは、燃焼排ガス
により加熱されることにより浮力を得て管19内を上昇
し、流出ヘッダ18を介して下降管1内に戻されるよう
になっている。すなわち、上昇管19にガスのみを導い
て、上昇管19を外部熱量により加熱することで、ガス
は下降管1内を下降する下降流体と比較し低密度となり
浮力を得て上昇する。つまりガスは過熱状態となるので
被処理液を蒸発するのに十分な熱量を持っているので、
循環する。 【0013】このガスの循環力(F)は次式(1) で表さ
れる。 【0014】 【数1】F=H(rD −rR ) ……(1) ここで、F:循環力(kg/m2 )、H:高さ(m)、r
D :下降管内の密度(kg/m3 )、rR :上昇管内の密
度(kg/m3 )である。 【0015】また、循環量(Wc)と被処理液供給量
(W)との関係は次式(2) で表される。 【0016】 【数2】 【0017】ここで、W:被処理液供給量(kg/h)、
Wc:循環量(kg/h)、iF :被処理液のエンタルピ
(kJ/kg)、iS :下降管内のエンタルピ(kJ/kg)、
h :上昇管出口のエンタルピ(kJ/kg)、η:効率で
ある。 【0018】この (2)式から、循環量は被処理液供給量
の(iS −iF )/(ih −iS )倍であり、エンタル
ピをどう設定するかによって、すなわち上昇管19を経
たガス温度(過熱状態となったガス温度)を何度に設定
するかによって循環量を任意に設定することができるこ
とになり、被処理液に応じて循環量を設定する。具体的
には、被処理液が廃液の場合には被処理液供給量の10
倍程度にすることが好ましい。なお、下降管内と上昇管
内の温度差を大きくとると循環量は少なくてすむ。 【0019】さて、被処理液を下降管1内で蒸発させ、
このガスの一部を密度差により上昇管19を介して下降
管1内に戻す循環系を構成させる。そして、被処理液を
スプレーノズル3から高温高圧下の下降管1内に噴霧す
る。すると、被処理液は、循環するガスの保持する熱量
により蒸発し、このガスは比較的高い密度で固体又は液
体の一部が混合した状態で下降流を形成する。この下降
流は気体分離部4主にミストセパレータ5で固体又は液
体が分離され、固体又は液体はロータリーバルブ9を介
して排出管10から排出される。分離されたガスの一部
は、第1又は/及び第2排出管11,14から排出さ
れ、他の系に導かれて処理される。残りは、ガス流入体
6から流入ヘッダ17を介して上昇管19に導かれる。
上昇管19は、燃焼装置などからの燃焼排ガスすなわち
外部熱量により加熱される。これにより、上昇管19内
の流体(ガス)は、下降流体と比較して低密度となり浮
力を得て管19内を上昇し、上昇後、流出ヘッダ18を
介して下降管1内に戻され循環する。この戻されるガス
は、加熱されて上昇管19内を上昇して過熱状態となっ
ているため、噴霧された被処理液を蒸発するのに十分な
熱量を持っているので、被処理液の蒸発に寄与する。 【0020】このように、被処理液は、下降管1内を下
降しながら自己蒸発して過熱状態になったガスの一部に
より直接蒸発するため、蒸発の際にスケールが発生して
もこのスケールは下降管1の内壁に付着するので、スケ
ールが被処理液の蒸発の妨げになることがない。また、
自己蒸発したガスの一部を燃焼排ガスなどの外部熱量に
より過熱状態にして自分の蒸発に利用するので、他の媒
体を必要とせず、システムの簡素化を図れる。従って、
簡単なシステムで被処理ガスの蒸発を行えることにな
る。 【0021】また、液の蒸発を高圧で行うので装置の小
型化が図れる。さらに、気体分離部4は、ガス中からミ
ストを除去するミストセパレータ5と、そのミストセパ
レータ5の下方に配置されガスのみを上昇管19へ導く
ガス流入体6とを備えており、気体分離部4でのガスの
分離性能を高くすることができる。よって、上昇管19
は清浄なガスが流入するので、伝熱面の汚れは極め
て少く、長時間運転しても伝熱面のクリーニングが不要
となる。さらにまた、被処理液を噴霧して蒸発させるた
め、被処理液は低濃度から高濃度まで濃度に関係なく適
用可能である。 【0022】なお、下降管内や上昇管内は高温高圧であ
るため、他のガスを注入して所望の反応を行うように構
成するようにしてもよい。例えば、被処理液が廃液の場
合、上昇管内に空気を注入して廃液中の可燃性物質の一
部又は全部を燃焼させて、外部過熱流体を少くあるいは
不要にすることも可能である。 【0023】図3は本発明の蒸発器を廃液処理装置に適
用した一例を示す構成図である。図3において、21は
前記蒸発器を示し、この蒸発器21の下降管1の頂部に
は前記被処理液の供給管としての廃液管30が接続され
ている。廃液管30は廃液タンク31に接続され、この
廃液タンク31内に貯蔵されている廃液の多くは複数の
廃液が混合されたものでpHが7〜8に調整されてい
る。廃液管30には、廃液ポンプ32、流量調節弁33
及び流量計34が介設され、流量計34の検出値に基づ
いて流量制御器35が流量調節弁33の開度を調節する
ようになっている。 【0024】また、下降管1の上部には前記圧力計15
及び圧力調節弁16を有する第2ガス排出管であるガス
管14が接続され、このガス管14は焼却炉36のガス
バーナ37に接続されている。 【0025】焼却炉36は縦型の円筒形で耐火材が内張
りされ、その頂部には燃料バーナ38が設けられてい
る。燃料バーナ38には、空気予熱器39及び空気ブロ
ワー40を有する空気管41が接続され、この空気管4
1には空気予熱器39をバイパスする空気バイパス管4
2が接続されており、空気管41及びバイパス管42に
介設されている開閉弁43により空気の空気予熱器39
への流入量が調節されるようになっている。また、燃料
バーナ38には、重油ポンプ44を有する重油ライン4
5が接続され、重油タンク46の重油が燃料バーナ38
から焼却炉36内に吹き込まれて燃焼し、この燃焼によ
りガス管14からのガス(廃液)が熱分解(酸化処理)
されるようになっている。 【0026】焼却炉36の側面下方には、燃焼排ガスを
煙突47に導く排ガスダクト48が接続され、この排ガ
スダクト48には蒸発器21の排熱回収部20、サイク
ロン49、前記空気予熱器39、排風機50、消石灰混
入部51、バグフィルタ52が順次介設されており、こ
のように排ガスの処理を乾式で行うことで白煙の防止、
節水等を図れる。 【0027】さて、廃液を下降管1内で蒸発させ、この
ガスの一部を上昇管19で加熱してから下降管1内に戻
す循環系を構成させ、下降管1内に廃液タンク31の廃
液を噴霧させる。噴霧された廃液は管1内を下降しなが
ら上昇管19を介したガスにより加熱されて蒸発する。
蒸発したガスの一部は、上昇管19に流入して外部熱量
(燃焼排ガス)により加熱され、上昇管19内を上昇し
てから下降管1内に戻される。このガスは、加熱されて
上昇管19内を上昇して過熱状態となっているため、噴
霧された被処理液を蒸発するのに十分な熱量を持ってい
るので、被処理液の蒸発に寄与する。 【0028】蒸発したガスの残りは、ガス管14を介し
て焼却炉36内に噴射されて、そこで熱分解処理(酸化
処理)される。 【0029】焼却炉36からの燃焼排ガスは、蒸発器2
1の排熱回収部20で例えば 850℃から 300℃に冷却、
サイクロン49で集塵されてから空気予熱器39でさら
に 250℃に冷却される。そして排風機50を介して消石
灰が混ぜられて中和された後、バグフィルタ52で再び
集塵されてから煙突から大気に放出される。すなわち、
燃焼排ガスは、ボイラで熱回収された後、バグフィルタ
の耐熱温度(約 200℃)付近まで冷却されてから大気に
放出される。サイクロン49及びバグフィルタ52で捕
捉された重金属類を含む灰は別途再生又は廃棄等の処理
系に送られる。 【0030】このように、廃液を、下降管1内を下降さ
せながら自己蒸発して過熱状態になったガスの一部によ
り直接蒸発させ、これを焼却炉36で熱処理し、焼却炉
36からの燃焼排ガスで自己蒸発したガスの加熱に利用
したので、システムが簡単になる。すなわち、廃液を蒸
発させて焼却炉で熱処理する場合、排熱回収装置、熱交
換器及びフラッシュドラムの3つの装置を用いることが
提案されていたが、これら装置を用いることなく1つの
蒸発器21で廃液を蒸発することが可能となり、装置数
が減りシステムが簡単になる。 【0031】図4は本発明の蒸発器を海水淡水化装置に
適用した一例を示す構成図である。図4において、21
は前記蒸発器を示し、この蒸発器21の排熱回収部20
に燃焼装置60からの燃焼排ガスが外部加熱媒体として
供給されるようになっている。 【0032】燃焼装置60は、重油等の燃料及び空気ブ
ロワー61からの空気又は空気予熱器62を介して予熱
された空気を複数のバーナ63から噴射させて燃焼させ
るもので、この燃焼排ガスが排熱回収部20に流入す
る。排熱回収部20を介した燃焼排ガスは前記空気予熱
器62を介して煙突64から大気に開放される。 【0033】蒸発器21の下降管1の頂部には前記被処
理液の供給管としての海水供給管65が接続されてい
る。海水供給管65には、海水ポンプ66、流量調節弁
67及び流量計68が介設され、流量計68の検出値に
基づいて流量制御器69が流量調節弁67の開度を調節
するようになっており、海水ポンプ66からの一部で流
量が調節された海水が下降管1に供給される。海水の残
りは、凝縮器70に冷却媒体として供給される。 【0034】また、下降管1の下方には前記圧力計12
及び圧力調節弁13を有する第1ガス排出管であるガス
管11が接続され、下降管1内で蒸発した蒸気がガス管
11に流入して凝縮器70に導かれる。 【0035】凝縮器70は、蒸気を冷却媒体(海水)に
より凝縮するものであり、底部には調節弁71を有する
排水管72が接続されていると共に、凝縮器70内の凝
縮液のレベルを検出し、この検出値に基づいて調節弁7
1の開度調節を行うレベル制御器73が設けられ、この
レベル制御器73により凝縮された蒸気のレベルが所定
の範囲に維持されるようになっている。 【0036】さて、燃焼装置60で燃料を燃焼させると
共に、海水を下降管1内で蒸発させ、この蒸気の一部を
上昇管19で加熱してから下降管1内に戻す循環系を構
成させる。この下降管1内に海水を噴霧させると、海水
は管1内を下降しながら上昇管19を介した蒸気により
加熱されて蒸発する。蒸発した蒸気の一部は、上昇管1
9に流入して外部熱量(燃焼排ガス)により加熱され、
過熱状態となって上昇管1内に戻され、被処理液の蒸発
に寄与する。 【0037】蒸気の残りは、ガス管を介して凝縮器70
に導かれてそこで凝縮される。 【0038】このように、海水は、下降管1内を下降さ
せながら自己蒸発して過熱状態になった蒸気の一部によ
り直接蒸発させ、これを凝縮して水を得、海水の淡水化
を図るので、システムが簡単になる。 【0039】従って、本発明の蒸発器21は廃液処理装
置や海水淡水化装置への適用が可能で、システムの簡素
化が図れ、その他の装置例えば粉ミルク製造装置などへ
の適用も可能である。 【0040】 【発明の効果】以上要するに本発明によれば、単純なシ
ステムで被処理液の蒸発を行えるという優れた効果を奏
する。さらに、上昇管内の伝熱面の汚れは極めて少く、
そのクリーニングが不要となる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an evaporator for evaporating a liquid to be treated. 2. Description of the Related Art An evaporator is for evaporating a liquid to be treated. For example, there is an evaporator that utilizes heat of combustion exhaust gas from a combustion device or the like. In an evaporator using this flue gas, the heat of the flue gas is recovered as steam or the like by an exhaust heat recovery device, the temperature of the liquid to be treated is raised by the vapor, and the heated liquid to be treated is flash drummed. To evaporate under reduced pressure,
An exhaust heat recovery device that recovers the heat of the combustion exhaust gas as steam, a heat exchanger that raises the temperature of the liquid to be treated by the steam of the exhaust heat recovery device, and the liquid that is heated by the heat exchanger is evaporated. And a flash drum for gas-liquid separation. [0004] Incidentally, the above-mentioned evaporator is mainly composed of three devices, that is, an exhaust heat recovery device, a heat exchanger and a flash drum, and heat of combustion exhaust gas, for example, exhaust heat recovery. In order to eliminate the problem caused by the adhesion of the heat transfer surface (heat transfer tube) of the scale which occurs when the temperature of the liquid to be treated is raised and evaporated by the vapor from the apparatus, the temperature of the liquid to be treated is raised by the vapor and then the flash drum is used. Evaporated. For this reason, piping and a management system for connecting these three devices are required, which complicates the entire system and incurs an increase in equipment costs. Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an evaporator which can evaporate a liquid to be treated with a simple system. [0006] In order to achieve the above object, the present invention provides an evaporator for evaporating a liquid to be treated,
A downcomer pipe that evaporates by a heating medium while spraying and lowering the liquid to be processed from above, and a gas separation unit provided below the downcomer pipe and separating only the evaporated gas component,
Buoyancy by heating part of the gas separated by the gas separation unit
After raising giving, a riser and back <br/> in the downcomer to circulate in the evaporator as the heating medium, the gas separation unit, the mist from the gas therein And a gas inflow body disposed below the mist separator and guiding only gas to the riser. The liquid to be treated is sprayed into the downcomer and is directly evaporated by the heating medium while descending. When the scale adheres, the scale is the inner wall of the downcomer. There is no hindrance. Also, by heating a part of the vaporized gas to raise the inside of the riser, the gas has a sufficient amount of heat to evaporate the liquid to be treated sprayed due to an overheated state, and this is returned to the downcomer, It contributes to the evaporation of the liquid to be treated. As described above, a part of the self-evaporated gas is overheated and used for its own evaporation, so that no other medium is required and the system can be simplified. Therefore, the gas to be treated can be evaporated with a simple system. In addition,
The mist separator removes mist from the gas
Gas and gas below the mist separator.
Gas riser that guides the
Clean gas flows into the pipe, and the heat transfer surface becomes dirty.
It is extremely low and cleans the heat transfer surface even after a long operation.
Is no longer necessary. An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vertical cylindrical high-temperature
A downcomer capable of withstanding high pressure is shown, and a supply pipe 2 for a liquid to be treated is connected to the top of the downcomer 1. The supply pipe 2 for the liquid to be treated extends inside the downcomer pipe 1 along its axis, and a spray nozzle 3 for spraying the liquid to be treated is attached to the tip. The lower part of the downcomer pipe 1 is enlarged in diameter to form a gas separation section 4.
An umbrella-shaped mist separator 5 for removing mist in the gas and lowering the removed mist along the inner wall is provided above the enlarged diameter portion (gas separation portion) 4. I have. Mist separator 5 in enlarged diameter part 4
In the lower central portion, a vertical cylindrical gas inflow body 6 is provided coaxially and the upper side is opened, and only gas flows into the gas inflow body 6. I have.
A drain pipe 7 for discharging drain is connected to the bottom of the gas inflow body 6. A lower portion of the enlarged diameter portion 4 is gradually reduced in diameter and formed in a hopper shape, and a discharge pipe 10 having a rotary valve 9 driven by a motor 8 is connected thereto. It is being discharged. A first gas discharge pipe 11 for discharging a part of the gas is connected to a side surface (peripheral surface) of the gas inflow body 6.
A pressure gauge 1 for detecting the pressure in the pipe 11 is provided on the gas discharge pipe 11.
2 and a pressure control valve 13 are provided, and the opening of the pressure control valve 13 is adjusted in accordance with the detection value of the pressure gauge 12. A second gas discharge pipe 14 for discharging a part of gas is connected to the upper part of the downcomer pipe 1. The second gas discharge pipe 14 has a pressure gauge 15 for detecting the pressure in the pipe 14 and a pressure control valve. A pressure control valve 16 is provided with a pressure gauge 15.
The opening degree is adjusted in accordance with the detected value of. The first and second discharge pipes 11 and 14 discharge gas using one or both of them according to the purpose. For example, when the discharged gas is used after being cooled, the gas is discharged using only the first gas discharge pipe 11. As an example, there is a case where the evaporator of the present invention is applied to a seawater desalination plant. When the energy of the gas is used, the gas is discharged through the second gas discharge pipe 14. As an example, there is a case where the present invention is applied to a waste liquid treatment apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality (five in the illustrated example) of inflow headers 17 into which a part of the gas flows are attached to the side surface of the gas inflow body 6. These inflow headers 17 have parallel portions 17a formed substantially in parallel on a horizontal plane at predetermined intervals.
In addition, above the spray nozzle 3 of the downcomer pipe 1, an outflow header 18 that is paired (opposed) with the inflow header 17.
Are mounted, and a number of risers 19 are vertically extended between the parallel portions of the headers 17 and 18. Combustion exhaust gas from a combustion device or the like passes through the riser pipe 19 at right angles (both at right angles to the parallel portion of the header). The riser pipe 19 acts as a heat transfer tube to heat the gas inside the pipe 19 with the combustion exhaust gas. A heat input section (exhaust heat recovery section) 20 is formed to constitute an evaporator 21 according to the present invention. Thus, the gas in the riser pipe 19 is heated by the combustion exhaust gas to obtain buoyancy, rises in the pipe 19, and returns to the downcomer pipe 1 via the outflow header 18. That is, by guiding only the gas to the riser pipe 19 and heating the riser pipe 19 by the external heat, the gas has a lower density than that of the descending fluid descending in the downcomer pipe 1 and rises with buoyancy. In other words, the gas becomes overheated, so it has enough heat to evaporate the liquid to be treated.
Circulate. The circulating force (F) of this gas is expressed by the following equation (1). F = H (r D −r R ) (1) where F: circulation force (kg / m 2 ), H: height (m), r
D : density in the downcomer (kg / m 3 ), r R : density in the ascender (kg / m 3 ). The relationship between the amount of circulation (Wc) and the amount of liquid to be treated (W) is expressed by the following equation (2). ## EQU2 ## Here, W: supply amount of the liquid to be treated (kg / h),
Wc: circulation amount (kg / h), i F : enthalpy of the liquid to be treated (kJ / kg), i S : enthalpy in the downcomer (kJ / kg),
i h : enthalpy (kJ / kg) at the outlet of the riser, η: efficiency. [0018] From the equation (2), the circulation rate is a factor of the processing liquid supply amount (i S -i F) / ( i h -i S), depending on how to set the enthalpy, i.e. riser 19 The circulation amount can be set arbitrarily depending on how many times the gas temperature after passing (temperature of the gas in an overheated state) is set, and the circulation amount is set according to the liquid to be treated. Specifically, when the liquid to be treated is a waste liquid, the supply amount of the
Preferably, it is about twice. In addition, if the temperature difference between the downcomer pipe and the riser pipe is made large, the circulation amount may be small. The liquid to be treated is evaporated in the downcomer pipe 1,
A circulating system for returning a part of the gas into the downcomer pipe 1 via the ascending pipe 19 due to the density difference is formed. Then, the liquid to be treated is sprayed from the spray nozzle 3 into the downcomer 1 under high temperature and high pressure. Then, the liquid to be treated evaporates due to the amount of heat held by the circulating gas, and this gas forms a downward flow in a state where a part of solid or liquid is mixed at a relatively high density. In this downward flow, solids or liquids are separated by a gas separation unit 4 mainly by a mist separator 5, and the solids or liquids are discharged from a discharge pipe 10 via a rotary valve 9. A part of the separated gas is discharged from the first and / or second discharge pipes 11 and 14 and guided to another system for processing. The remainder is led from the gas inlet 6 to the riser 19 via the inlet header 17.
The riser pipe 19 is heated by combustion exhaust gas from a combustion device or the like, that is, external heat. As a result, the fluid (gas) in the riser pipe 19 has a lower density than the descending fluid and has buoyancy, rises in the pipe 19, and after ascending, is returned into the descender pipe 1 via the outflow header 18. Circulate. Since the returned gas is heated and rises in the riser pipe 19 to be in an overheated state, the returned gas has a sufficient amount of heat to evaporate the sprayed liquid to be processed. To contribute. As described above, since the liquid to be treated evaporates directly by a part of the gas which has self-evaporated and overheated while descending in the downcomer pipe 1, even if scale is generated at the time of evaporation, the liquid to be treated is not evaporated. Since the scale adheres to the inner wall of the downcomer pipe 1, the scale does not hinder the evaporation of the liquid to be treated. Also,
Since a part of the self-evaporated gas is overheated by the external heat such as combustion exhaust gas and used for its own evaporation, no other medium is required and the system can be simplified. Therefore,
The gas to be treated can be evaporated with a simple system. Further, since the liquid is evaporated at a high pressure, the size of the apparatus can be reduced. Further, the gas separation unit 4
Mist separator 5 for removing the mist and the mist separator
Is arranged below the radiator 5 and guides only gas to the riser 19.
The gas separation unit 4 is provided with the gas inflow body 6, and the gas separation performance in the gas separation unit 4 can be improved. Therefore, the rising pipe 19
Since clean gas flows into the inside, dirt of the heat transfer surface is extremely less, even a long time driving the cleaning of the heat transfer surfaces becomes unnecessary. Furthermore, since the liquid to be treated is sprayed and evaporated, the liquid to be treated can be applied from a low concentration to a high concentration regardless of the concentration. Since the inside of the downcomer pipe and the inside of the riser pipe are at high temperature and high pressure, another gas may be injected to perform a desired reaction. For example, when the liquid to be treated is a waste liquid, air may be injected into the riser to burn some or all of the combustible substances in the waste liquid, thereby reducing or eliminating the need for an external superheated fluid. FIG. 3 is a configuration diagram showing an example in which the evaporator of the present invention is applied to a waste liquid treatment apparatus. In FIG. 3, reference numeral 21 denotes the evaporator, and a waste liquid pipe 30 as a supply pipe for the liquid to be treated is connected to the top of the downcomer pipe 1 of the evaporator 21. The waste liquid pipe 30 is connected to a waste liquid tank 31, and most of the waste liquid stored in the waste liquid tank 31 is a mixture of a plurality of waste liquids, and the pH is adjusted to 7 to 8. The waste liquid pipe 30 includes a waste liquid pump 32 and a flow control valve 33.
And a flow meter 34, and the flow controller 35 adjusts the opening of the flow control valve 33 based on the detection value of the flow meter 34. The pressure gauge 15 is provided above the downcomer 1.
And a gas pipe 14 serving as a second gas discharge pipe having a pressure control valve 16. The gas pipe 14 is connected to a gas burner 37 of an incinerator 36. The incinerator 36 has a vertical cylindrical shape and is lined with a refractory material, and a fuel burner 38 is provided at the top. An air pipe 41 having an air preheater 39 and an air blower 40 is connected to the fuel burner 38.
1 is an air bypass pipe 4 for bypassing the air preheater 39.
2 is connected, and an air preheater 39 is provided by an open / close valve 43 interposed between the air pipe 41 and the bypass pipe 42.
The amount of inflow to the system is adjusted. The fuel burner 38 has a heavy oil line 4 having a heavy oil pump 44.
5 is connected, and the fuel oil in the fuel oil tank 46 is supplied to the fuel burner 38.
The gas (waste liquid) from the gas pipe 14 is thermally decomposed (oxidized) by being blown into the incinerator 36 and burning.
It is supposed to be. An exhaust gas duct 48 for guiding combustion exhaust gas to a chimney 47 is connected to the lower side of the incinerator 36. The exhaust gas duct 48 is connected to the exhaust heat recovery section 20, the cyclone 49, and the air preheater 39 of the evaporator 21. , An exhaust fan 50, a slaked lime mixing section 51, and a bag filter 52 are sequentially provided. By performing the exhaust gas treatment in a dry manner in this way, prevention of white smoke,
It can save water and so on. Now, the waste liquid is evaporated in the downcomer pipe 1 and a part of this gas is heated by the riser pipe 19 and then returned to the downcomer pipe 1 to form a circulation system. Spray the waste liquid. The sprayed waste liquid is heated by the gas passing through the rising pipe 19 and evaporates while descending in the pipe 1.
Part of the evaporated gas flows into the riser pipe 19, is heated by the external heat (combustion exhaust gas), rises inside the riser pipe 19, and then returns to the downcomer pipe 1. Since this gas is heated and rises inside the riser pipe 19 to be in an overheated state, it has a sufficient amount of heat to evaporate the sprayed liquid to be processed, and thus contributes to the evaporation of the liquid to be processed. I do. The remainder of the evaporated gas is injected into the incinerator 36 through the gas pipe 14, where it is subjected to a thermal decomposition treatment (oxidation treatment). The combustion exhaust gas from the incinerator 36 is supplied to the evaporator 2
For example, the exhaust heat recovery unit 20 cools the temperature from 850 ° C to 300 ° C,
After being collected by the cyclone 49, it is further cooled to 250 ° C. by the air preheater 39. After the slaked lime is mixed and neutralized through the exhaust fan 50, the dust is collected again by the bag filter 52, and then discharged to the atmosphere from the chimney. That is,
After the flue gas is recovered by heat in the boiler, it is cooled to near the heat-resistant temperature (about 200 ° C) of the bag filter and then released to the atmosphere. The ash containing heavy metals captured by the cyclone 49 and the bag filter 52 is separately sent to a processing system for regeneration or disposal. As described above, the waste liquid is directly evaporated by a part of the gas which has been self-evaporated and overheated while descending in the downcomer 1, and this is heat-treated in the incinerator 36. The system is simplified because it is used to heat the self-evaporated gas from the flue gas. That is, when evaporating the waste liquid and performing heat treatment in an incinerator, it has been proposed to use three devices, ie, an exhaust heat recovery device, a heat exchanger, and a flash drum. Can evaporate the waste liquid, thereby reducing the number of devices and simplifying the system. FIG. 4 is a block diagram showing an example in which the evaporator of the present invention is applied to a seawater desalination apparatus. In FIG.
Denotes the evaporator, and the exhaust heat recovery section 20 of the evaporator 21
The combustion exhaust gas from the combustion device 60 is supplied as an external heating medium. The combustion device 60 injects fuel such as heavy oil and air from an air blower 61 or air preheated through an air preheater 62 from a plurality of burners 63 to burn the fuel. It flows into the heat recovery unit 20. The combustion exhaust gas passing through the exhaust heat recovery unit 20 is released to the atmosphere from the chimney 64 via the air preheater 62. A seawater supply pipe 65 as a supply pipe for the liquid to be treated is connected to the top of the downcomer pipe 1 of the evaporator 21. The seawater supply pipe 65 is provided with a seawater pump 66, a flow control valve 67, and a flow meter 68 so that the flow controller 69 adjusts the opening of the flow control valve 67 based on the detection value of the flow meter 68. The seawater whose flow rate is partially adjusted from the seawater pump 66 is supplied to the downcomer 1. The remainder of the seawater is supplied to the condenser 70 as a cooling medium. The pressure gauge 12 is provided below the downcomer 1.
A gas pipe 11 as a first gas discharge pipe having a pressure control valve 13 is connected, and the vapor evaporated in the downcomer pipe 1 flows into the gas pipe 11 and is guided to the condenser 70. The condenser 70 is for condensing steam with a cooling medium (seawater). A drain pipe 72 having a control valve 71 is connected to the bottom of the condenser 70 and the level of the condensed liquid in the condenser 70 is reduced. The control valve 7 is detected based on the detected value.
A level controller 73 for adjusting the opening degree is provided, and the level of the vapor condensed by the level controller 73 is maintained in a predetermined range. Now, a fuel system is burned by the combustion device 60, seawater is evaporated in the downcomer pipe 1, and a part of the steam is heated by the ascending pipe 19 and then returned to the downcomer pipe 1 to form a circulation system. . When seawater is sprayed into the downcomer pipe 1, the seawater is evaporated by being heated by the steam passing through the ascending pipe 19 while descending in the pipe 1. Part of the evaporated steam is
9 and is heated by external heat (combustion exhaust gas)
It is overheated and returned into the riser 1 and contributes to the evaporation of the liquid to be treated. The remainder of the steam is passed through a gas line to the condenser 70
To be condensed there. As described above, the seawater self-evaporates while descending in the downcomer pipe 1 and is directly evaporated by a part of the superheated steam, which is condensed to obtain water, and the seawater is desalinated. As a result, the system is simplified. Therefore, the evaporator 21 of the present invention can be applied to a waste liquid treatment device or a seawater desalination device, and the system can be simplified, and can be applied to other devices such as a milk powder production device. In summary, according to the present invention, there is an excellent effect that the liquid to be treated can be evaporated with a simple system. In addition, the heat transfer surface inside the riser has very little dirt,
The cleaning becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。 【図2】図1中のA−A線矢視図である。 【図3】本発明の蒸発器を廃液処理装置に適用した一例
を示す構成図である。 【図4】本発明の蒸発器を海水淡水化装置に適用した一
例を示す構成図である。 【符号の説明】 1 下降管 4 気体分離部 19 上昇管
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a configuration diagram showing an example in which the evaporator of the present invention is applied to a waste liquid treatment device. FIG. 4 is a configuration diagram showing an example in which the evaporator of the present invention is applied to a seawater desalination apparatus. [Description of Signs] 1 Downcomer 4 Gas separation unit 19 Ascending tube

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 被処理液を蒸発させる蒸発器において、
前記被処理液を上方から噴霧させて下降させながら加熱
媒体により蒸発させる下降管と、その下降管の下方に設
けられ、蒸発したガス分のみを分離する気体分離部と、
その気体分離部で分離されたガスの一部を加熱して浮力
を与えて上昇させた後、前記加熱媒体として下降管内に
して上記蒸発器内で循環させるための上昇管とを備
え、前記気体分離部は、その内部のガス中からミストを
除去するミストセパレータと、そのミストセパレータの
下方に配置されガスのみを前記上昇管へ導くガス流入体
とを備えたことを特徴とする蒸発器。
(57) [Claim 1] In an evaporator for evaporating a liquid to be treated,
A downcomer pipe that evaporates by a heating medium while spraying and lowering the liquid to be processed from above, and a gas separation unit provided below the downcomer pipe and separating only the evaporated gas component,
Buoyancy by heating part of the gas separated by the gas separation unit
After raising giving, a riser and back <br/> in the downcomer to circulate in the evaporator as the heating medium, the gas separation unit, the mist from the gas therein An evaporator comprising: a mist separator for removing gas; and a gas inflow body disposed below the mist separator and guiding only gas to the riser.
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