JPH01207184A - 廃液濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子力及び一般産業分野において発生する廃
液を濃縮する廃液濃縮装置に関する。

（従来の技術） 蒸発濃縮処理方式は、廃液の化学的あるいは物理的特性
に係わりなく清浄な蒸留水を得ることができ、また、廃
液を高濃度に濃縮することができるので、廃液の体積を
非常に減少させる方法として、原子力や一般産業分野で
多用されている。

ここで第３図及び第４図を参照して廃液濃縮装置の従来
例を説明する。

廃液収集タンク１に導入された廃液は、廃液移送ポンプ
３により廃液給液流量計４．廃液移送配管２を介して蒸
発濃縮部９０に移送される。蒸発濃縮部９０は、廃液加
熱器６と廃液蒸発缶９と廃液循環ポンプ１１及びこれら
の機器を接続する廃液循環配管１０から構成されている
。

廃液加熱器６には熱交換用のチューブである多数の廃液
加熱器伝熱管８が内蔵され、この廃液加熱管伝熱管８の
外側に後述するボイラー２４からの加熱蒸気を供給し、
伝熱管８の内側の廃液を加熱する。加熱蒸気により加熱
された廃液は、廃液自身の自然対流力と廃液循環ポンプ
１１の強制駆動力により、加熱された状態で、廃液加熱
器６、廃液蒸発缶９、廃液循環ポンプ１１、廃液加熱器
６の順で構成される循環ループ内を循環する。

尚、この循環を前述の自然対流によってのみ行うことで
廃液循環ポンプ１１を削除した方式もあるが、ここでは
説明を省略する。

この循環ループに廃液収集タンク１から廃液が供給され
ると、加熱され、廃液蒸発缶９内で激しく蒸発する。な
お、この廃液蒸発缶９内の温度制御は廃液温度計５の検
出値にて行なわれている。

蒸発した廃液蒸気は廃液蒸気配管１２を介して廃液ミス
トセパレータ１５に導びかれ、廃液蒸気中に若干台まれ
るミストと呼ばれる廃液の水滴をミストセパレータエレ
メント１６により除去される。この除去された廃液蒸気
は、廃液蒸気配管１７を介して復水器１８に導びかれる
。復水器１８は冷却水によって常に低温状態に保たれて
おり、ここに導びかれた廃液蒸気は凝縮し廃液蒸留水と
なる。、・この凝縮した廃液蒸留水は配管１９を介して
廃液蒸留水タンク２０に導びかれる。

一方廃液は廃液蒸発缶９で激しく蒸発することにより、
廃液濃縮部内の廃液濃度は徐々に上昇し。

濃縮廃液と呼ばれる不純物を高濃度で含む廃液となる。

不純物濃度は、廃液密度として間接的に知ることができ
るため、廃液密度計４６を設けると同時に、この濃縮廃
液を直接採取し１分析して濃度を知るための廃液サンプ
リング弁１３と廃液サンプリング配管３８を設けている
。この不純物濃度が所定の値に到達したならば、濃縮廃
液排出弁２１を開け１．農相廃液の一部又は全部を、濃
縮廃液移送配管２２を介して、濃縮廃液タンク２３に排
出する。

以上の運転により、廃液収集タンク１内の廃液は、廃液
蒸留水タンク２０内の蒸留水と、１縮廃液タンク２３内
の濃縮廃液に分離される。この蒸留水は、極めて清浄で
あり、一般に各種設備で再使用され、又は無害の排水と
して環境に放出される。

さらに濃縮廃液は、体積は小さいが高濃度の不純物を含
み、長期間タンクに保管、又はセメントと混ぜ練り合わ
せてドラム缶内に貯蔵し、安全上の策を溝じている。

廃液加熱器６の熱源はボイラー２４によって作られる蒸
気である。ボイラーＺ４は、一般に、廃液濃縮装置の廃
液加熱器６だけでなく、建屋内空調等各種の負荷にも蒸
気を供給する様、設置される。

ボイラー２４で発生する加熱蒸気は、加熱用蒸気配管２
５を通して廃液加熱器６、その各他種蒸気使用負荷２６
に供給される。ここで使用された加熱蒸気は凝縮してド
レンとなり、蒸気ドレン配管３１と蒸気ドレントラップ
３２及び蒸気ドレン戻し配管１４を介して蒸気ドレンタ
ンク３４に導びかれる。このドレンはさらに蒸気ドレン
移送配管３５を介して、ボイラ給水ポンプ３６により昇
圧されボイラ給水配管３７を経てボイラー２４に再び導
入される。

第４図は、廃液加熱器６の構造を示したものである。

廃液加熱器６の上下の管板４３に多数の伝熱管８が取付
けられ、その外側を廃液加熱器用７が囲んでいる。廃液
は廃液加熱器６の下側から入り、伝熱管８の内部を通り
、ここで加熱蒸気と熱交換を行なって廃液加熱器６の上
部から抜は廃液蒸発缶９に移動する。

廃液加熱器用７と伝熱器８の間の空間には前述のボイラ
ー２４からの加熱蒸気が供給され、伝熱管８の内表面で
廃液と熱交換が行なわれる。さらに熱交換に使用された
蒸気は、そのドレンと共に蒸気ドレン配管３から排出さ
れボイラー２４に戻る。

ところで廃液濃縮装置は、常に一定流量で廃液処理運転
を行なうものではなく、廃液の発生状況や設備の運転計
画に従がって、処理流量や処理時間を調整していくもの
である。廃液濃縮装置の処環流量は、廃液蒸発缶９から
の廃液蒸発量に等しく、この量は蒸発に使用される加熱
用蒸気の圧力と流量に依存するので、加熱用蒸気圧力と
流量は適切に制御される必要がある。又、濃縮装置の起
動時には、装置全体の温度上昇による各機器の熱歪を最
小にして、機器の損傷を防ぐため、加熱蒸気流量を絞り
、装置全体の温度が徐々に上昇する様制御している。

さらに濃縮廃液は、不純物の溶解度と温度の関係に従い
、機器の内面に結晶として析出する物性を持っているの
で、処理するべき廃液の発生の有無に係わらず、常に一
定の温度で維持するよう加熱用蒸気を供給する必要があ
る。

このため第３図に示すように加熱用蒸気配管２５には、
蒸気圧力調整弁２７と、蒸気流量計２８と、小レンジ蒸
気流量調整弁２９及び大レンジ蒸気流量調整弁３０を設
け、廃液蒸発量入力器４４及び蒸気流量計２８の信号４
５に基づいて、コントローラ３９によってこれらの調整
弁の開度を調整して、加熱エネルギーである蒸気流量と
圧力を制御している。

一方、廃液加熱器伝熱管８の損傷により、廃液が万一蒸
気ドレン側に漏出しても、蒸気ドレンタンク３４やボイ
ラー２４を汚染させないことが必要である。ボイラー２
４の水質は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ８２２３に規定
されているように極めて厳しいものであり、微量の不純
物が混入してもボイラー２４の運転に支障を及ぼす可能
性がある。このため、万一、廃液加熱器伝熱管８に損傷
が生じても廃液が蒸気ドレン側に漏出しないように、伝
熱管８の外側の蒸気圧力を、伝熱管８の内側の廃液圧力
よりも高く維持させている。さらに廃液加熱器６からの
蒸気ドレンの水質を常時監視するよう、蒸気ドレン配管
３１に蒸気ドレン導電率計３３を設け、導電率が所定の
値以上になった場合には、ボイラ側蒸気ドレン切替弁４
０を閉じ、廃液収集タンク側蒸気ドレン切替弁４１を開
けて、廃液収集タンク側蒸気ドレン配管４２を通して汚
染した蒸気ドレンを廃液収集タンク１に回収している。

（発明が解決しようとする課題） ところが廃液加熱器６の加熱用蒸気圧力と流量の調整は
容易ではない。この蒸気圧力と流量は、廃液発生量や設
備の運転計画だけでなく、ボイラー２４の蒸気を使用す
る各種蒸気使用負荷２６の影響を受け、蒸気圧力調整弁
２７の入口条件も変動するからである。例えば各種蒸気
使用負荷２６として、建屋的暖房用にボイラ蒸気が使用
された場合、夏場のように暖房用蒸気が不必要となると
、ボイラー２４は最低出力運転となる。この様な場合に
は、蒸気圧力調整弁２７の入口条件は非常に不安定とな
り、濃縮装置の出力を急変動させるとボイラー２４の運
転が変動し、トリップしてボイラー蒸気を使用する他の
機器の運転に迄影響を及ぼすという最悪の事態もある。

また逆にボイラー２４が高出力運転を行ないかつ廃液濃
縮装置が低出力運転の場合には、蒸気圧力調整弁２７の
入口圧力は高圧となるので、蒸気圧力調整弁２７及び小
レンジ蒸気流量調整弁２９や大レンジ蒸気流量調整弁３
０は微小開の状態となり、これも極めて不安定な運転と
なる。特に調整機構が機械式である弁ではこの現象が顕
著となる。この対策として廃液発生量に無関係にボイラ
ー２４や廃液濃縮装置を高出力で運転させることも提案
されているが、ボイラー燃料の浪費等経済的に極めて不
利となっている。

さらに廃液加熱器伝熱管８の損傷監視も容易ではない。

廃液加熱器６で使用された蒸気は蒸気ドレンとなって蒸
気ドレン配管３１を通るが、その流速は一般に１〜２ｍ
／秒と高速である。このため伝熱管８からの廃液の漏出
を監視する蒸気ドレン導電率計３３が、導電率の上昇す
なわち廃液の漏出を検出し、ボイラー側蒸気ドレン切替
弁４０の閉動作と廃液収集タンク側蒸気ドレン切替弁４
１の開動作を行なっても、廃液が混入した蒸気ドレンの
一部は、蒸気ドレンタンク３４に流入する可能性がある
。このような事態に対処するため蒸気ドレン配管３１を
大口径とし、流速を小さくさせることも可能ではあるが
、配管材料が増大し、経済的ではなしＡ　。

又、濃縮装置の点検時に於いても、伝熱管８は加熱器用
７の内部に収納されているので直接目視検査することが
できず、伝熱管８の損傷の事前防止上充分ではない。

この様な事態に対応するため電圧発熱線を廃液加熱器の
加熱管の周囲に大量に取付は電気加熱する案もあるが加
熱管内の廃液を間接的に加熱するので、伝熱効率と電力
調整時の熱変化応答が悪く。

発熱線の断線が発生し易い等、問題の基本的解決にはな
っていない。

本発明の目的は、濃縮装置の運転処理流量や、ボイラー
と各種蒸気使用負荷の運転状況の影響に依存せず、常に
容易で安定な運転が可能となり、かつ加熱器伝熱管から
の廃液漏出によるボイラーの水質悪化防止が図れ、かつ
機器の点検性も向上することにより、運転費と設備費の
低減に大きく寄与できる廃液濃縮装置を提供することに
ある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、廃液を
貯溜する廃液収集タンクと、この廃液収集タンク内の廃
液を導入して加熱する廃液加熱器と、加熱された廃液を
導びき濃縮する廃液蒸発缶と、この廃液蒸発缶と前記廃
液加熱器との間で廃液を循環させる廃液循環配管と、前
記廃液蒸発缶で発生した蒸気を凝縮させる復水器と、こ
の復水器で凝縮した蒸留水を導入する廃液蒸留水タンク
と、廃液蒸発缶内で濃縮した廃液を導入する濃縮廃液タ
ンクから成る廃液濃縮装置において、前記廃液加熱器を
構成する熱交換用チューブを使用時に電気抵抗によって
発熱させて成ることを特徴とする廃液１縮装置を提供す
る。

（作　　用） このように構成された廃液濃縮装置においては、電源か
ら供給される電力は制御装置により所定の容量に調整さ
れ、廃液加熱器の熱源として使用される。コントローラ
及び加熱用電力調整器は、加熱される廃液の温度と不純
物の濃度及び廃液蒸発量に基づいて、使用する電力供給
量を適切に制御する。

通電により廃液加熱器の加熱管に電気が流れ、加熱管自
身が発熱するので、これに接触する加熱管内の廃液が直
接加熱され、廃液蒸発缶で廃液の沸騰と蒸発がおこり、
廃液は徐々に濃縮される。

廃液濃縮装置を停止状態から起動する場合には、最短時
間でかつ温度が変化する廃液加熱器等の機器の熱歪を小
さくする様な温度変化速度に電力を調整する。廃液処理
をする場合には、必要な廃液蒸発量に見合った最小限度
の電力を供給する。

廃液を蒸発缶内等に貯えたままで停止する場合には、廃
液中の不純物濃度から溶解度上の析出防止最低点を求め
、これに見合った最小限の電力をなるので伝熱管を直接
容易に目視可能となり、伝熱管の検査の信頼性が向上し
、伝熱管の損傷を未然に防止することが可能となる。

さらに、加熱用蒸気と廃液加熱器の直接接触がなくなる
ことから伝熱管損傷によるボイラー水の汚染も全くなく
なるので加熱器蒸気ドレン出口側の弁、導電率、配管が
一切不要となり、設備費が低減される他、ボイラーの信
頼性も向上する。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

廃液加熱器５６と廃液蒸発缶５８と廃液循環ポンプ６０
を、廃液循環配管５９によって接続して廃液循環ループ
を設け、このループに廃液収集タンク５１の廃液を廃液
移送配管５２と廃液移送ポンプ５３により供給する。供
給流量は廃液給液流量計５４により計ａ１ｑされる。

廃液蒸発缶５８には廃液循環ループ内の廃液の温度と密
度を測定する温度計７８と廃液密度計７９が取り付けら
れている。

廃液蒸発缶５８で蒸発した蒸気は廃液蒸気配管６１を通
り、廃液ミストセパレータ６３に致り、廃液蒸気ととも
に運ばれて来た微量の廃液の水滴が、ミストセパレータ
エレメント６４により除去される。

さらに廃液蒸気配管６５を通り、冷却水によって冷却さ
れている復水器６６において凝縮し、蒸留水となって廃
液蒸留水配管６７を通り、廃液蒸留水タンク６８に送ら
れる。

一方前述の廃液循環ループ内の廃液は、廃液蒸発缶５８
での蒸発により、徐々に不純物濃度が上昇する。不純物
濃度が上昇すると廃液密度も上昇するので廃液密度計７
９で測定すると同時に、廃液循環ループに設けた廃液サ
ンプリング弁６２をあけ、廃液サンプリング配管７２を
通して濃縮された廃液を採取し、不純物の濃度を分析す
る。これらの操作により廃液密度と不純物濃度が充分高
まっていることが確認されれば濃縮処理の完了として、
廃液循環ループに設けた濃縮廃液排出弁６９をあけ、濃
縮廃液移送配管７０を介して濃縮廃液タンク７１に濃縮
廃液を排出する。

これらのものにおいて、廃液蒸発の加熱は、常電力供給
線７５、廃液加熱器５６．　ｔｔｔ力供給、１％７６の
ルートで供給される。廃液蒸発缶５８に取り付けた廃液
温度計７８及び廃液密度計７９の電気信号８３と、廃液
サンプリング配管７２によって分析し確認した廃液中の
不純物濃度を入力する廃液濃度入力器８１及び廃液濃縮
装置の運転計画に基づく廃液処理量を入力する廃液蒸発
量入力器８２からの電気信号８３は、信号処理装置であ
るコン１−ローラ８０で処理され、運転に必要な最適電
力量の信号として加熱用電力調整器７４に送られ、加熱
用電力が制御される。

第２図は廃液加熱器５６の構造を示すものである。

廃液は加熱器５６の下部９１から入り、上下の加熱器管
板７７に多数取り付けた加熱管５７の内部を図中の矢印
方向に導びかれ、ここで加熱されて加熱器５６の上部か
ら出る。電力供給線７５は加熱器５７の１本１本と、上
下の管板７７に接続されている。電気は、管板７７と加
熱管５７を流れるので、加熱管５７は電気抵抗により発
熱し、内部の廃液は加熱される。

ここで加熱に使用される電力は直流でも交流でもよく、
この濃縮装置が使用される施設の中で適した方が選ばれ
ればよい。

次に第１図により作用を説明する。

廃液濃縮装置は、一般に廃液の発生状態により、停止と
起動と処理運転をくり返すように運用される。停止時に
は廃液中の不純物が循環ループの機器の内面に結晶とし
て析出することを防止するため、不純物濃度が溶解度を
超えない様常に電気保温される。運転時には、必要な蒸
発量となる様、廃液沸騰点まで加熱される。起動時には
、温度上昇による機器の歪を小さくするため、温度変化
率を制御して加熱される。停止時には、廃液密度計７９
及び廃液サンプリング配管７２によって採取した廃液の
分析による不純物濃度の値と、廃液温度計７８の信号を
コントローラ８０に入力し廃液中の不純物が析出しない
ための必要最低温度付近に維持される様に、このコント
ローラ８０によって加熱用電力調整器７４を制御する。

さらに起動時には、廃液温度計７８の信号に基づいて、
単位時間当りの温度変化率を調整するように、コントロ
ーラ８０と加熱用電力調整器７４を使用する。

運転中は、廃液発生量に基づいた必要運転量を。

廃液蒸発量入力器８２から入力し、コン１−ローラ８０
によって加熱用電力調整器７４を制御する。

以上の本発明の一実施例に係る廃液濃縮装置によれば、
廃液濃縮装置の停止、起動、処理運転の　・全ての状態
において、廃液の性状や必要蒸発量に応じた最適な加熱
エネルギー量を他の設備の運転と無関係に容易に調整で
きる。

また、従来のボイラー蒸気による加熱方式と比較して、
複数の蒸気流量調整弁や、蒸気ドレン移送配管等の機械
が不要となるので装置の故障の可能性も低減させること
ができる。

さらに万一廃液加熱器加熱管に穴がおいて廃液が漏出し
てもボイラーへ混入することは全くないので、漏出監視
装置が不要でありかつ、ボイラー蒸気を使用する各種負
荷への影響は全くない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、廃液濃縮装置の廃液加熱
器の加熱用として電気を使用し、かつ使用電力量を廃液
蒸発量や廃液温度及び廃液不純物濃度により調整するの
で、装置構成が簡単となり、また必要最小限の熱エネル
ギーで運転可能となるため、経済性と信頼性と運転性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る廃液濃縮装置の系統構
成図、第２図は第１図に示す廃液加熱器の概略構造図、
第３図は廃液濃縮装置の従来例を示す系統構成図、第４
図は第３図に示す廃液加熱器の概略構造図である。 ５１・・・廃液収集タンク　　５６・・・廃液加熱器５
７・・・廃液加熱器加熱管　５８・・・廃液蒸発缶５９
・・・廃液循環配管　　　６６・・・復水器６８・・・
廃液蒸留水タンク　７１・・・濃縮廃液タンク７２・・
・廃液サンプリング配管 ７５・・・電力供給線　　　　７８・・・廃液温度計７
９・・・廃液密度計 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 句　　　　　暫 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃液を貯溜する廃液収集タンクと、この廃液収集
   タンク内の廃液を導入して加熱する廃液加熱器と、加熱
   された廃液を導びき濃縮する廃液蒸発缶と、この廃液蒸
   発缶と前記廃液加熱器との間で廃液を循環させる廃液循
   環配管と、前記廃液蒸発缶で発生した蒸気を凝縮させる
   復水器と、この復水器で凝縮した蒸留水を導入する廃液
   蒸留水タンクと、廃液蒸発缶内で濃縮した廃液を導入す
   る濃縮廃液タンクから成る廃液濃縮装置において、前記
   廃液加熱器を構成する熱交換用チューブを使用時に電気
   抵抗によって発熱させて成ることを特徴とする廃液濃縮
   装置。
2. （２）前記廃液蒸発缶と、廃液加熱器及びこれらを結ぶ
   廃液循環配管の少なくとも一ケ所に、内部の廃液温度を
   計測する温度計と、廃液密度を計測する密度計と、廃液
   中の不純物濃度を計測するサンプリング配管を設け、こ
   の温度計、密度計、サンプリング配管からの計測信号に
   基づいて前記熱交換用チューブに導びく加熱用電力量を
   調整して成ることを特徴とする請求項１記載の廃液濃縮
   装置。