JP4593191B2 - 焼却設備における熱交換器の洗浄方法 - Google Patents
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Description
1.熱交換器の洗浄作業に時間を要するために、焼却設備の連続運転が困難となり、運転を中断していたために設備の稼働率が低下する。
2.熱交換器の洗浄作業を頻繁に行うため、洗浄のための費用と労力が多くなる。
3.熱交換器の洗浄排水を処理する必要がある。
4.熱交換器の予備機を設置しても、予備機の費用と共に洗浄費用も同様に必要となる。
この他の目的としては、熱交換器の洗浄方法を改善し、洗浄のための時間および労力を低減させるものである。さらには、熱交換器の洗浄排水を外部へ出さずに、内部で再利用して排水のクロ−ズドシステムに資することを目的とする。
燃焼排ガスと冷却水を直接接触させる方法は、前記の液中燃焼方式以外にも、充填塔、スプレー塔、ジェットスクラバー式、ベンチュリースクラバー式等の気液が直接接触する方法であれば適用できるが、熱効率的には液中燃焼方式が最も好ましいものの一つである。
そして、この方法による熱交換器の洗浄時間は、20分〜数時間程度のために焼却設備の運転を中断させることなく、そのまま運転を継続させることができるようになった。具体的には、無機塩類を含む冷却水は、熱交換器の洗浄作業中は冷却水タンクへ一時的に貯留させておき、熱交換器の洗浄作業の終了後に、冷却水の析出・分離装置への供給を再開させるようにする。尚、洗浄時間としては、短時間であっても熱交換器の性能回復に寄与するものの、ある程度のレベルまで性能を回復させるために20分以上、好ましくは30分以上とすることがよい。
また、冷却水の析出・分離操作により蒸発した水を凝縮させた後、設備用水として再利用すると共に、熱交換器を温水洗浄するために、析出・分離装置内に残っている無機塩類の析出物を含む冷却水は、装置内に設置された析出液タンクへの抜出しを行い、そのまま、あるいは必要に応じて補給水を追加して無機塩類の飽和濃度以下にまで希釈してから、ポンプにて冷却工程へ戻すようにする。これにより、焼却設備と析出・分離装置を含む設備内における排水のクロ−ズドシステムを維持することが可能となる。
図1は、本発明を実施するための廃水、廃ガス等の廃棄物を焼却処理する焼却設備の説明図である。図1では、燃焼排ガスと冷却水を直接接触させる方法として、液中燃焼方式を適用した場合を例とした。図1は、液中燃焼方式にて燃焼排ガスを冷却後、無機塩類を含む冷却水を設備外に排出させずに、析出装置で冷却水中の水分を減圧下に蒸発させ、無機塩類を生成させた後に遠心分離機12で、固形塩またはスラリ−塩27として回収する代表的なフロ−を示す。
析出缶循環ポンプ16にて析出缶11に供給された無機塩類を含む冷却水26は、熱交換器10を経由して析出缶11に戻る循環運転がなされている。熱交換器10に加熱媒体31(温水、スチ−ム等)を供給し無機塩類を含む冷却水26を間接的に加熱すると、冷却水中の水分の一部が蒸発し、無機塩類が析出する。析出缶11で発生した水蒸気は、凝縮器13へ移送され、冷却媒体28との熱交換により全凝縮される。凝縮器13からの水蒸気に随伴する窒素、酸素、二酸化炭素等のイナ−ト分は、真空ポンプ20を経由して排気29として排出される。一方の凝縮水は不純物が少ないので、設備内における用水として利用する。
この運転を継続していくと徐々に熱交換器10の管内側へ無機塩類によるスケ−リングが起こり熱交換器の性能が次第に低下する。
このため、従来は熱交換器の性能があるレベルを下回るようになると、前述のように廃水、廃ガス等の廃棄物の焼却処理を含む全設備の運転を停止して、析出・分離装置内の析出物を含む冷却水を一旦装置外へ排出し、熱交換器まわりの配管およびチャンネルカバ−を取外した後、ジェット洗浄等により1〜2日程度をかけて熱交換器内のスケ−リング除去を行っていた。
熱交換器の洗浄操作が完了した後、冷却水ポンプ9、真空ポンプ20、遠心分離機供給ポンプ17、分離液ポンプ18を再運転して、無機塩類を含む冷却水26を析出缶11へ再度供給し析出・分離装置の運転を再開する。
前記廃水6000kg/hrを、焼却炉1内へ供給し、水酸化ナトリウム水溶液23を別途供給して炉内中和処理を行いつつ、炉内温度980℃で焼却処理した。焼却炉1で生じた高温の燃焼排ガスを、冷却缶2内の冷却水中へ直接に噴出させて冷却した。冷却水中には燃焼により生じた無機塩類の多くが溶解し、定常運転時においては、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム等で約18重量%である。
無機塩類を含む冷却水の沸点は、析出缶11内が減圧に保持されていることと、塩類の溶解による沸点上昇により60℃程度となっている。また、熱交換器10の加熱媒体31の出口温度は73℃程度で、熱交換器により加熱された後の冷却水の温度は62℃程度である。このように熱交換器まわりの入口・出口温度および流量が判るので、熱交換器の総括伝熱係数を求めることができる。
焼却設備の運転開始直後における熱交換器の総括伝熱係数は1,200kcal/m2hr℃程度となっているが、200時間を経過する頃には350kcal/m2hr℃程度まで低下した。このため、220時間頃に冷却水ポンプ9、真空ポンプ20、析出缶循環ポンプ16、遠心分離機供給ポンプ17、分離液ポンプ18を停止し、析出缶11内の析出物を含む冷却水を析出液タンク14へ一旦抜出しを行った。その後に析出缶11へ工業用水24を供給した後、析出缶循環ポンプ16を再運転して、析出缶11と熱交換器10の間で水の循環運転を開始した。熱交換器10へ約85℃の温水を供給し水を加熱して温水とし、熱交換器の管内側の塩類によるスケ−リングを、約30分程度温水を循環させることにより溶解させた。
熱交換器の洗浄操作中は、析出缶11への無機塩類を含む冷却水26の供給を停止し、冷却水タンク5へ一時的に貯留した。熱交換器の洗浄操作が完了した後に、冷却水ポンプ9、真空ポンプ20、遠心分離機供給ポンプ17、分離液ポンプ18を再運転して、無機塩類を含む冷却水26を析出缶11へ再供給し析出・分離装置の運転を再開する。
また、析出液タンク14へ抜出された析出物を含む冷却水は、工業用水24で無機塩類の飽和濃度以下にまで希釈してから、移送ポンプ19にて冷却缶への補給水の一部として供給する。再開直後の熱交換器の総括伝熱係数は1,000kcal/m2hr℃程度まで回復した。さらに、420時間後に同様に熱交換器の性能低下が認められたために、再度洗浄を実施したところ、総括伝熱係数は1,000kcal/m2hr℃程度まで回復し洗浄効果は良好であった。この間,焼却設備における廃水の焼却処理を連続して行うことができた。
2 冷却缶 12遠心分離機 22廃水・廃ガス
3 スクラバー 13凝縮器 23水酸化ナトリウム水溶液
4 煙突 14析出液タンク 24工業用水
5 冷却水タンク 15分離液タンク 25排ガス
6 燃焼用空気 16析出缶循環ポンプ 26無機塩類を含む冷却水
7 冷却缶ポンプ 17遠心分離機供給ポンプ 27固形塩、スラリー塩
8 スクラバーポンプ 18分離液ポンプ 28冷却媒体
9 冷却水ポンプ 19移送ポンプ 29排気
10熱交換器 20真空ポンプ 30凝縮水
31加熱媒体
Claims (4)
- 廃棄物の焼却設備より排出される燃焼排ガスを冷却缶に供給して冷却水に直接接触させて冷却し、前記冷却缶中の無機塩類を含む冷却水を、冷却水タンクに供給した後に析出缶に供給し、この析出缶に供給された前記無機塩類を含む冷却水を、熱交換器を経由して前記析出缶に戻す循環運転をして、前記熱交換器で前記無機類を含む冷却水を加熱して水分の一部を蒸発させることにより無機塩類を析出させて回収する一方、前記焼却設備の運転を維持しながら、温水洗浄により前記熱交換器の性能を回復させる際には、前記析出缶内の析出物を含む冷却水を析出液タンクに一旦抜出し、その後に、前記析出缶に供給されて該析出缶と前記熱交換器の間で循環運転される水を該熱交換器で加熱して温水とし、この温水を循環させることにより前記熱交換器の前記無機塩類によるスケーリングを溶解させるとともに、この熱交換器の洗浄操作中は、前記析出缶への前記無機塩類を含む冷却水の供給を停止して前記冷却水タンクへ一時的に貯留することを特徴とする焼却設備における熱交換器の洗浄方法。
- 燃焼排ガスと冷却水の直接接触が、燃焼排ガスを冷却水中に噴出させる液中燃焼方式により行われる請求項1記載の焼却設備における熱交換器の洗浄方法。
- 前記熱交換器で前記無機類を含む冷却水を加熱して水分の一部を蒸発した水を凝縮させた後、設備用水として再利用すると共に、熱交換器の温水洗浄の開始時に前記析出液タンクへ抜出された析出物を含む冷却水を前記冷却缶への補給水の一部として再供給して、燃焼排ガスの冷却工程に戻すようにした請求項1または2に記載の焼却設備における熱交換器の洗浄方法。
- 焼却設備で焼却処理される廃棄物が、廃水および/または廃ガスである請求項1〜3のいずれかに記載の焼却設備における熱交換器の洗浄方法。
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