JP3727843B2 - Waste liquid concentration apparatus and waste liquid concentration method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に、各種プラント、生活空間から排出される廃液を濃縮する廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
工場、ビル、プラントでは、廃熱とともに廃液が排出される。廃熱利用により廃液を濃縮して廃棄又は廃棄前の処理が行われている。濃縮のためには、蒸発が利用される。図7は、蒸発型廃液濃縮装置101を示している。濃縮装置101の上部から循環する廃液102が導入され、蒸発により濃縮化された濃縮廃液103が濃縮装置101の下方部から排出され、再び濃縮装置101に戻される。円筒状容器である濃縮装置101の上方部の中心域に円筒状の蒸気排気筒104が配置されている。廃液102は、濃縮装置101と蒸気排気筒104との間に形成される環状空間にその接線方向に導入されその環状空間で回転流になって回転している間に、その液分は濃縮装置101の内周壁面に付着して重力によりその内周壁面を流下する。濃縮装置101の内部に導入される廃液102のうちの他の液分は、重力選別されて重力落下する。濃縮装置101の内部に導入される廃液102のうち蒸発する蒸気分は、上昇気流になって蒸気排気筒104のデミスタ(網目構造膜)105を通過して蒸気排気筒104の上方端から排出される。
【0003】
気液分離装置として開発され技術的に成熟しているこのような蒸発器は、遠心分離作用により気液分離効果が高いが、遠心力効果をより発揮するためにはその直径が大きく設計される。このため、遠心分離型濃縮装置は、直径が大きく設計されがちである。遠心分離効果がそれほどに高くなくても廃液の濃縮のために利用される蒸発器は、濃縮性能よりも小型化されることの方がユーザーに望まれる場合が多くある。
【0004】
濃縮性能よりも小型化が優先され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置としてその用途が適正化されることがユーザーに求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、濃縮性能よりも小型化が優先・促進され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置としてその用途が適正に変更される廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、濃縮性能よりも小型化が促進され、蒸発器としてよりも廃液濃縮装置として用途が適正に変更され、且つ、製造コストが低減される廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中に現れる技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも1つの実施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現されている技術的事項に付せられている参照番号、参照記号等に一致している。このような参照番号、参照記号は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このような対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されることを意味しない。
【0007】
本発明による廃液濃縮装置は、外筒(10)と、外筒(10)の内側に配置される内筒(11)とから構成されている。外筒(10)は、廃液流(8)が導入される開口部(16)を備えている。内筒(11)は、液部分よりも気体部分が優先的に通過する通過部分(15)を備えている。液部分は、内筒(11)の面特にその表面、外表面に吸着・付着して、重力的にその面を流下する。このように、内筒(11)の面は、液部分が鉛直方向に下方に流動する流動面を形成する。抵抗部(14)は、内筒(11)の下方部分に配置され上昇流に抵抗を与える。抵抗部(14)は流動面に連続して(続いて)その流動面に交叉する交叉面を有する。廃液流は内筒に衝突するように外筒(10)に導入される。抵抗部(14)は、上昇する蒸気流に抵抗を与えるので、抵抗部(14)の交叉面の周縁から滴下する液的を吹き飛ばす恐れを少なくする。
【0008】
交叉面は、流動面に直交している。あるいは、交叉面は、流動面に対して傾斜している。流動面と交叉面とが交叉する交叉線は楕円である。このような交叉面又は交叉線を形成する抵抗部(14)は、円筒に斜めに交叉する平面板の外側輪環状部分として形成される液切り板(以下、抵抗部を液切り板として説明する)である。この場合、内筒は、円筒である。円筒は、遠心流に対する抵抗が小さい。あるいは、交叉面は円錐面である。斜め向きの液切り板(14)の下端部分は、必然的に先鋭な形状を有し、その液切りを促進することができる。先鋭な部分に集まって質量が大きい液的は、液切り板(14)の抵抗を受け流速が小さい蒸気流により吹き飛ばされる恐れが小さい。
【0009】
本発明による廃液濃縮方法は、廃液流(8)を外筒(10)の中に配置されている内筒(11)に衝突させること、内筒(11)の面に液分を付着させて液部分を面で流下させること、内筒(11)の面で流下する液分をその面に続く上面を有する液切り板(14)の上に流すこと、液切り板(14)の上面で流れる液部分を液切り板(14)の周縁で液切りすること、液切り板(14)の下面で蒸気流に抵抗を与えることとから構成されている。その上面は鉛直方向に対して傾斜していることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
図に対応して、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態は、廃液濃縮サイクルに蒸発器である濃縮装置が組み込まれている。その濃縮装置1には、図1に示されるように、ポンプ2により廃液タンク3から廃液4が導入される。廃液4は、濃縮装置1の下方部に滞留する。廃液4の一部は、ポンプ5により加熱器6に送りこまれる。加熱器6には、図示外のプラントから排出される高温蒸気7が導入される。加熱器6は、廃液4と高温蒸気7との間で熱交換が行われる熱交換器である。
【0011】
加熱器6により加熱された濃縮対象廃液8は、濃縮装置1に導入される。加熱され部分的に蒸発した蒸気を含む2相流は、濃縮装置1の中心領域に向かって噴射される。このように噴射された濃縮対象廃液8は、濃縮装置1の中で気液分離される。気液分離された蒸気分は、濃縮装置1の頂部からその蒸気圧ににより濃縮装置1の外部に排出されて凝縮器9に導出される。凝縮器9で液化した水は、凝縮器9から排出される。
【0012】
図2は、濃縮装置1を詳しく示している。濃縮装置1は、外筒10とその外筒10の中に内筒11が配置されている。内筒11は、それの一部が外筒10の天井壁12を鉛直方向に貫通している。内筒11は、円筒部13と液切り板14とから構成されている。円筒部13内には、部分的に帯状にデミスタ部分15を形成している。デミスタ部分15は、2段に配置されている。デミスタ部分15は、適正なメッシュの網目膜で形成されている。デミスタ部分15は、網目膜に限られず、多孔円筒板として形成され得る。デミスタ部分15は、蒸気を通すが液的を通し難い物理的性質を有している。
【0013】
図3に示されるように、外筒10の一部は開口して開口部16を形成している。濃縮対象廃液8は、開口部16を通って、概ね直進して円筒部13の円筒面に概ね直角に衝突する。液切り板14は、円筒部13の下端に接合する鍔である。液切り板14と円筒部13の接合面又は接合線は楕円的であり、その接合面を含む平面は、鉛直方向に対して概ね45度の傾斜角度を有している。円筒部13の下端は、開口していて開口部17として形成されている。楕円輪形状の液切り板14の下端部分18は、放射方向に先鋭な先鋭部分19になっている。液切りを良好にするために先鋭部分19をより先鋭化するための形状化は、自由に設計され得る。
【0014】
廃液として、プラントの鉄管の中で錆びが混入した錆水、ビル清掃時に排出される洗浄水、作業服を洗濯した際に排出される洗濯水が例示される。プラント、生活用マンション・ビル、ビジネス・ビルのような多人数集合区域の発電機、空調機器等から熱水、温水が大量に排出される。このような熱水と熱交換して高温化された廃液が、図2と図3とに示されるように、濃縮装置1に導入される。廃液流、又は、蒸気流と廃液流との混合である2相流は、円筒部13の外表面に衝突し、その2相流の一部はその外表面に吸着しながら円筒部13の円筒周面上を半周している間に更にその一部は気化する。その2相流の他の一部は、内筒11の周囲の空間に飛散しながら更にその一部は気化する。このように飛散する液滴は、上昇蒸気流に逆らって重力により落下して蒸気から重力分離される。
【0015】
気化した蒸気は、自らの蒸気圧により内筒11のデミスタ部分15に侵入して、既述の通り、内筒11の頂部から凝縮器9に向かう。円筒部13の周面を流動する廃液は粘性抵抗により制動を受けて重力により鉛直下方に向かって下方向流aになって流下する。下方向流aは、図4に示されるように、液切り板14の上面の傾斜面を流動して斜向流bになって流動・流下し、図5に示されるように、先鋭部分19の表裏面で膨れて液滴状水滴21になるが、液滴状水滴(廃液水滴)21の体積が更に増大して液滴22になって落下する。濃縮装置1の中では全体的に上昇気流cが発生していて、その上昇気流cにより液切り前の液滴状水滴21は上方に吹き飛ばされる恐れがあるが、円筒部13の周面を流下する液状水分の全量が先鋭部分19で大きくて重い液滴状水滴21になっており、そのような恐れが解消され、より確実に液滴22になって落下する。
【0016】
円筒部13の内表面に吸着して気相から液相が分離される吸着分離は、従来の蒸発器の遠心分離よりもその分離効率の点で劣るが、内筒11の直径を短小化することの利益が大きい。
【0017】
図6は、本発明による廃液濃縮装置の実施の他の形態を示している。本実施の形態が既述の実施の形態と異なる点は、既述の実施の形態の液切り板14に代わって液切り板であるスカート14’が用いられていることである。スカート14’は、切頭円錐形斜め板であり、円筒部13の周面を流下する下方向流aは、全周的に概ね均一に分散してスカート14’を流下する。スカート14’の円形下端縁で膨れる液滴又は液層は、上昇気流cのうちでスカート14’の上面に誘導される回り込み流dにより抵抗を受けるが、スカート14’に吸着していて吹き飛ばされる恐れが少ない。
【0018】
【発明の効果】
本発明による廃液濃縮装置、及び、廃液濃縮方法は、廃液の吸着分離を優先するが、吸着した廃液の蒸気流による散乱を液切り板が有効に防止する。遠心分離効果はより小さくなるが、装置の小型化が促進され、蒸発器の蒸発効果よりも濃縮装置の濃縮効果が優先的利益として得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態を示す機器系統図である。
【図2】図2は、本発明による廃液濃縮装置の実施の形態を示す断面図である。
【図3】図3は、図2の平面断面図である。
【図4】図4は、図2の一部の斜軸投影図である。
【図5】図5は、液切りの作用を示す正面図である。
【図6】図6は、本発明による濃縮装置の実施の他の形態を示す断面図である。
【図7】図7は、公知の蒸発型廃液濃縮装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1…濃縮装置
8…廃液流
10…外筒
11…内筒
14…抵抗部(液切り板)
15…通過部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a waste liquid concentrating apparatus and a waste liquid concentrating method for concentrating waste liquid discharged from various plants and living spaces.
[0002]
[Prior art]
In factories, buildings, and plants, waste liquid is discharged along with waste heat. Waste liquid is concentrated by using waste heat, and disposal or pre-disposal processing is performed. For concentration, evaporation is used. FIG. 7 shows an evaporative waste
[0003]
Such an evaporator, which has been developed as a gas-liquid separation device and technically matured, has a high gas-liquid separation effect due to its centrifugal action, but its diameter is designed to be larger in order to exhibit the centrifugal force effect more. . For this reason, centrifugal concentrators tend to be designed with large diameters. Even if the centrifugal separation effect is not so high, the evaporator used for concentration of the waste liquid is often desired by the user to be smaller than the concentration performance.
[0004]
Miniaturization is prioritized over concentration performance, and users are required to optimize their use as a waste liquid concentrator rather than as an evaporator.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a waste liquid concentrating device and a waste liquid concentrating method in which downsizing is prioritized and promoted over concentration performance, and the use is appropriately changed as a waste liquid concentrating device rather than an evaporator. .
Another subject of the present invention is a waste liquid concentrating device in which miniaturization is promoted rather than concentration performance, the use is appropriately changed as a waste liquid concentrating device rather than an evaporator, and the manufacturing cost is reduced, and waste liquid concentrating It is to provide a method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problem is expressed as follows. Technical matters appearing in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses. The numbers, symbols, and the like are technical matters constituting at least one embodiment or a plurality of embodiments of the present invention, or a plurality of embodiments, in particular, the embodiments or examples. This corresponds to the reference numbers, reference symbols, etc. attached to the technical matters expressed in the drawings corresponding to. Such reference numbers and reference symbols clarify the correspondence and bridging between the technical matters described in the claims and the technical matters of the embodiments or examples. Such correspondence or bridging does not mean that the technical matters described in the claims are interpreted as being limited to the technical matters of the embodiments or examples.
[0007]
The waste liquid concentration apparatus according to the present invention includes an outer cylinder (10) and an inner cylinder (11) arranged inside the outer cylinder (10). The outer cylinder (10) includes an opening (16) through which the waste liquid flow (8) is introduced. The inner cylinder (11) includes a passage portion (15) through which the gas portion passes preferentially over the liquid portion. The liquid portion adsorbs and adheres to the surface of the inner cylinder (11), particularly the surface and the outer surface thereof, and flows down the surface by gravity. Thus, the surface of the inner cylinder (11) forms a flow surface in which the liquid portion flows downward in the vertical direction. The resistance portion (14) is disposed in the lower part of the inner cylinder (11) and provides resistance to the upward flow. The resistance portion (14) has a crossing surface that continues (continues) the flow surface and crosses the flow surface. The waste liquid flow is introduced into the outer cylinder (10) so as to collide with the inner cylinder. Since the resistance portion (14) provides resistance to the rising vapor flow, the risk of blowing off the liquid dripping from the peripheral edge of the crossing surface of the resistance portion (14) is reduced.
[0008]
The crossing surface is orthogonal to the flow surface. Alternatively, the crossing surface is inclined with respect to the flow surface. The intersection line where the fluid surface and the intersection surface intersect is an ellipse. The resistance portion (14) forming such a crossing surface or crossing line is a liquid draining plate formed as an outer ring annular portion of a flat plate that crosses the cylinder diagonally (hereinafter, the resistance portion will be described as a liquid cutting plate). ). In this case, the inner cylinder is a cylinder. The cylinder has a low resistance to centrifugal flow. Alternatively, the crossing surface is a conical surface. The lower end portion of the obliquely oriented liquid draining plate (14) inevitably has a sharp shape, and can facilitate the liquid draining. When the liquid is concentrated at a sharp point and has a large mass, it is less likely to be blown away by a steam flow having a low flow velocity due to the resistance of the liquid draining plate (14).
[0009]
In the waste liquid concentration method according to the present invention, the waste liquid flow (8) is caused to collide with the inner cylinder (11) disposed in the outer cylinder (10), and the liquid component is attached to the surface of the inner cylinder (11). The liquid part flows down on the surface, the liquid component flowing down on the surface of the inner cylinder (11) flows on the liquid cutting plate (14) having an upper surface following the surface, and on the upper surface of the liquid cutting plate (14). The liquid portion is constituted by draining the liquid portion at the peripheral edge of the liquid draining plate (14) and imparting resistance to the steam flow at the lower surface of the liquid draining plate (14). The upper surface is preferably inclined with respect to the vertical direction.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Corresponding to the figure, in the embodiment of the waste liquid concentration apparatus according to the present invention, a concentration apparatus which is an evaporator is incorporated in the waste liquid concentration cycle. As shown in FIG. 1, waste liquid 4 is introduced from the waste liquid tank 3 to the
[0011]
The concentration
[0012]
FIG. 2 shows the
[0013]
As shown in FIG. 3, a part of the
[0014]
Examples of the waste liquid include rust water mixed with rust in an iron pipe of a plant, washing water discharged during building cleaning, and washing water discharged when washing work clothes. A large amount of hot water and hot water is discharged from generators, air conditioners, etc. in multi-person gathering areas such as plants, condominium buildings for daily use, and business buildings. As shown in FIGS. 2 and 3, the waste liquid heated to a high temperature by exchanging heat with such hot water is introduced into the concentrating
[0015]
The vaporized vapor enters the
[0016]
Adsorption separation in which the liquid phase is separated from the gas phase by being adsorbed on the inner surface of the
[0017]
FIG. 6 shows another embodiment of the waste liquid concentration apparatus according to the present invention. The present embodiment is different from the above-described embodiment in that a
[0018]
【The invention's effect】
The waste liquid concentration apparatus and the waste liquid concentration method according to the present invention give priority to the adsorption separation of the waste liquid, but the liquid draining plate effectively prevents scattering of the adsorbed waste liquid due to the vapor flow. Although the centrifugal separation effect is smaller, the downsizing of the device is promoted, and the concentration effect of the concentrating device is obtained as a priority benefit over the evaporation effect of the evaporator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equipment system diagram showing an embodiment of a waste liquid concentration apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a waste liquid concentration apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a plan sectional view of FIG. 2;
FIG. 4 is an oblique projection of a part of FIG. 2;
FIG. 5 is a front view showing the action of liquid draining.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the concentrating device according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a known evaporative waste liquid concentrating device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
15 ... Passing part
Claims (7)
前記外筒の内側に配置される内筒とを含み、
前記外筒は、廃液流が導入される開口部を備え、
前記内筒は、液部分よりも気体部分が優先的に通過する通過部分を備え、
前記内筒の面は前記液部分が鉛直方向に下方に流動する流動面を形成し、
前記内筒の下方部分に配置され上昇流に抵抗を与える抵抗部を更に含み、
前記抵抗部は前記流動面に続いて前記流動面に交叉する交叉面を有し、
前記廃液流は前記内筒に衝突する
廃液濃縮装置。An outer cylinder,
Including an inner cylinder disposed inside the outer cylinder,
The outer cylinder includes an opening into which a waste liquid flow is introduced,
The inner cylinder includes a passage part through which the gas part preferentially passes over the liquid part,
The surface of the inner cylinder forms a flow surface where the liquid portion flows downward in the vertical direction,
A resistance portion disposed at a lower portion of the inner cylinder to provide resistance to the upward flow;
The resistance portion has a crossing surface that crosses the flow surface following the flow surface,
The waste liquid concentrating device in which the waste liquid flow collides with the inner cylinder.
請求項1の廃液濃縮装置。The waste liquid concentration apparatus according to claim 1, wherein the crossing surface is orthogonal to the flow surface.
請求項1の廃液濃縮装置。The waste liquid concentration apparatus according to claim 1, wherein the crossing surface is inclined with respect to the flow surface.
請求項3の廃液濃縮装置。The waste liquid concentration apparatus according to claim 3, wherein a cross line where the flow surface and the cross surface intersect is an ellipse.
請求項3の廃液濃縮装置。The waste liquid concentration apparatus according to claim 3, wherein the crossing surface is a conical surface.
前記内筒の面に液部分を付着させて前記液部分を前記面で流下させること、
前記内筒の面で流下する前記液部分を前記面に続く上面を有する液切り板の上に流すこと、
前記液切り板の前記上面で流れる液部分を前記液切り板の周縁で液切りすること、
前記液切り板の下面で蒸気流に抵抗を与えること
とを含む廃液濃縮方法。Making the waste liquid flow collide with the inner cylinder arranged in the outer cylinder;
Attaching a liquid part to the surface of the inner cylinder and causing the liquid part to flow down on the surface;
Flowing the liquid portion flowing down on the surface of the inner cylinder on a liquid draining plate having an upper surface following the surface;
Draining the liquid portion flowing on the upper surface of the liquid draining plate at the periphery of the liquid draining plate;
A waste liquid concentration method comprising: providing resistance to a steam flow at a lower surface of the liquid draining plate.
請求項6の廃液濃縮方法。The waste liquid concentration method according to claim 6, wherein the upper surface is inclined with respect to a vertical direction.
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