JPH05245498A - 吸収冷凍機を用いた廃液燃焼方法とその装置 - Google Patents

吸収冷凍機を用いた廃液燃焼方法とその装置

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JPH05245498A
JPH05245498A JP4050602A JP5060292A JPH05245498A JP H05245498 A JPH05245498 A JP H05245498A JP 4050602 A JP4050602 A JP 4050602A JP 5060292 A JP5060292 A JP 5060292A JP H05245498 A JPH05245498 A JP H05245498A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】廃液中の水分を氷結させることにより濃縮を図
ることにより熱経済の向上を図り、その氷結に伴ってC
OD分およびBOD分の大部分を除去することにより清
浄な水を得る。 【構成】結晶槽20廃液を投入し、この廃液を冷凍結晶
機21の蒸発器11により廃液の水分の結晶化操作を行
い、この操作により生成した結晶分は結晶化設備から抜
き出すとともに、濃縮廃液を廃液燃焼炉1に供給して燃
焼を行う。蒸発器11、吸収器12、再生器13および
凝縮器14により吸収冷凍システムを構成する。廃熱ボ
イラー2からの廃熱を再生器13の熱源とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種製造設備より発生
する廃液の燃焼させる廃液燃焼方法に関し、特に有機物
を多く含んだ廃液を燃焼して処理する際に、吸収冷凍機
を有効に利用した廃液燃焼方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製紙工場からのパルプ廃液などの有機物
を含有する廃液は、COD値が10000ppm を超えた場合
には微生物処理よりも、直接燃焼、焼却して分解するの
が経済的である。この廃液燃焼に際しての熱経済性を高
めるためには、廃液に含まれている水を予めなるべく経
済的に蒸発除去することが望まれる。
【0003】そこで、従来から、廃液焼却炉に対して蒸
発缶を付設し、蒸気あるいは焼却炉よりのウェットガス
を蒸発用熱源として、蒸発缶によって廃液を濃縮、すな
わち廃液の水分を除去した後、濃縮された廃液を廃液焼
却炉へ供給することが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、廃液の種類に
よっては、蒸発に際して生じる蒸発液(コンデンセー
ト)は、揮発性の物質を含んで非常に高いCOD値およ
びBOD値を示す場合がある。このような条件の廃液を
蒸発濃縮する場合には、蒸発液の凝縮液をそのまま放流
させることはできないので、その凝縮液をさらに処理す
る必要があり、経済的とは言えないシステムとなってし
まう。
【0005】そこで、本発明の課題は、第1に廃液を予
め濃縮させる際に、廃液中の水分を氷結させることによ
り濃縮を図り、その氷結潜熱は蒸発潜熱より小さいとの
事実を利用して熱経済の向上を図り、第2に氷結に伴っ
てCOD分およびBOD分の大部分が濃縮液中に移行す
ることにより、逆に氷またはその融解液はCOD分およ
びBOD分が少ないものとなり、廃液を直接または簡易
な処理を経て放流できるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は、蒸発器部分
を有する水の氷への結晶化設備と、吸収器と、再生器
と、凝縮器とを備え、前記結晶化設備に対して水分を含
む廃液を投入し、この廃液を前記結晶化設備の蒸発器部
分において廃液の水分の結晶化操作を行い、この操作に
より生成した結晶分は結晶化設備から抜き出すととも
に、濃縮廃液を廃液燃焼設備に供給し、前記結晶化設備
の蒸発器部分において冷媒の蒸発を行い、この冷媒の蒸
発に伴い、廃液の熱を奪って結晶化操作を行い、前記蒸
発器部分からの蒸発ベーパーは吸収器に導き、この吸収
器において再生器からの冷媒の濃厚液と接触させて凝縮
を図り、凝縮液を吸収器から再生器に導き、再生器にお
いて冷媒を蒸発させ、蒸発したベーパーは凝縮器に移行
させ、凝縮器でその凝縮を行い、凝縮液を結晶化設備の
蒸発器部分に供給することで解決できる。また、再生器
で吸収剤の濃度が高まった濃厚液は吸収器に返送して、
吸収器と再生器との間で濃厚液の循環を行うことが好適
である。さらに、再生器の冷媒蒸発用熱源として、廃液
燃焼設備の廃熱を利用するのが好ましい。
【0007】
【作用】本発明では、熱効率に優れる吸収冷凍機により
氷結に必要な熱を得ている。したがって、システムとし
て熱効率に優れたものとなる。
【0008】また、蒸発濃縮を行うのでなく、氷結によ
り廃液の濃縮を行う。廃液の種類にもよるが、通常の蒸
発の潜熱が510 〜560 kcal/kgであるのに対して、水の
凝固(氷結)の潜熱は80kcal/kg程度であり、はるかに
小さい。この面でも、熱経済性に優れる。
【0009】さらに、氷結に伴って廃液中のCOD分お
よびBOD分の大部分が濃縮液中に移行することによ
り、逆に氷またはその融解液はCOD分およびBOD分
が少ないものとなり、廃液を直接または簡易な処理を経
て放流できる。したがって、この後処理の不要または簡
便性によっても、経済的なシステムとなる。
【0010】
【実施例】次に具体例により本発明を具体的に説明す
る。図1は代表的なシステムの全体図であり、1はバー
ナー1Aを有する廃液燃焼炉、2は廃熱ボイラー、3は
排煙処理設備、4は煙突である。廃液燃焼炉1では燃料
5および燃焼空気の添加の下で、後述する廃液6の濃縮
液7が燃焼され、燃焼廃ガスのもっている熱は廃熱ボイ
ラー2を流通する蒸気循環路8を通る蒸気に対して与え
られる。その後、廃ガスはダスト除去設備、NOxおよ
びまたはSOx除去設備などからなる排煙処理設備3に
て清浄化された後、煙突4から大気中に放散される。
【0011】かかる廃液燃焼系統に対して、吸収冷凍機
が組み合わされる。吸収冷凍機は、蒸発器11部分を有
する水の氷への結晶化設備30と、吸収器12と、再生
器13と、凝縮器14とを備えている。冷媒、たとえば
水−アンモニア系の冷媒は、蒸発器11、吸収器12、
再生器13、凝縮器14を順に通り、循環する構成とな
っている。15は熱交換器で、吸収器12と再生器13
との間に設けられている。
【0012】一方、蒸発器11をジャケットとするたと
えば内部の回転掻取用羽根を有する掻取方式の冷凍結晶
機20が設けられ、攪拌羽根を有する結晶槽21との間
で返送路22Aおよび供給路22Bが設けられている。
さらに結晶槽21には、洗浄溶解塔23が設けられてい
る。たとえば、パルプ廃液などの水分を含む廃液6は、
結晶化設備30、実施例では結晶槽21にその底部から
供給される。この供給された一部の廃液は、供給路22
Bを介して冷凍結晶機20に供給され、この冷凍結晶機
20において、後述する吸収冷凍機の原理によって、蒸
発器11を通る冷媒の蒸発を行い、逆にその蒸発に伴
い、廃液の熱が奪われて冷凍冷却が行われる。生じた微
細結晶を含む液は返送路22Aを介して結晶槽21に返
送される。冷凍結晶機11および結晶槽21で生じた氷
の結晶を含むスラリーは、洗浄溶解塔23に導かれ、氷
の溶解および液の洗浄が行われる。
【0013】すなわち、縦型洗浄溶解塔23には、図2
にも詳細を示すように、内部の上部および下部にそれぞ
れ上部スクリーン23A、下部スクリーン23Bを有す
るとともに、それらの間に回転するスクリュー圧搾機2
3Cが配設され、下部スクリーン23B近くに氷の結晶
を含むスラリーの供給口23Dが設けられ、下部スクリ
ーン23Bの下方の塔底には濃厚液出口23Eが形成さ
れている。また、上部スクリーン23Aの上方には、氷
溶解コイル23Fが設けられ、側方には清浄水の出口2
3Gが形成されている。
【0014】かくして、結晶槽21からの氷の結晶を含
む濃厚液スラリーは、供給口23Dから塔内に供給され
ると、スクリュー圧搾機23または他の例としての往復
運動機構により、塔23内を下方から上方に移動され
る。その際に、上部スクリーン23Aの下部で氷と濃厚
液の層が作られ、氷の一部はスクリュー圧搾機23によ
り粉砕され、細かくなった氷が上部スクリーン23Aを
透過してその上方に入る。透過して氷は氷溶解コイル2
3Fにより溶融されるとともに、既に溶解されている純
度が高い水と接触して氷の表面が洗浄されながら溶解さ
れる。完全に溶解された清浄の水は、清浄水出口23G
から系外に、たとえば直接的に河川に、あるいは簡易に
水処理工程を経て放流される。清浄水は他の用途に用い
ることができる。逆に、上部スクリーン23Aの下部に
形成された濃厚液の層の一部は下方に移動するが、この
下方への移動の際に、上昇してくる氷の結晶と向流的に
接触して、その氷の表面に付着している不純物を除去す
る。したがって、この向流接触により、最終的に清浄水
出口23Gから得られる水は不純物の少ない、通常30pp
m 以下の清浄な水として得ることができる。濃厚液は下
部スクリーン23Bを通って濃厚液出口23Eから排出
され、一部は結晶槽21に返送され、結晶スラリーと混
合されて結晶化のために利用されるとともに、残部は濃
縮液の供給路7に合流されて、廃液燃焼に供せられる。
なお、かかる分離工程においては、液中の揮発物の相変
化がないので、その揮発物が優先的に水の中へ移行する
ことがなく、もってこの面でも、清浄な水を得ることが
できる。
【0015】氷結洗浄装置としては、特公昭59−1081号
および同59−13883 号公報に開示の装置なども用いるこ
とができる。
【0016】他方で、結晶槽21および冷凍結晶機20
で濃縮された廃液の濃縮液(濃厚液)は供給路7から廃
液燃焼炉1に供給されるので、濃縮されていない廃液を
直接燃焼する場合に比較して、経済的に燃焼を行うこと
ができる。
【0017】さて、吸収冷凍機の操作態様を説明する。
前述のように、蒸発器11で蒸発した蒸発ベーパーは吸
収器12に導き、この吸収器12において再生器13か
らの冷媒の濃厚液と接触させて凝縮を図り、凝縮液を吸
収器12から再生器13に導き、再生器13において冷
媒を蒸発させる。この際に、廃熱ボイラー2を流通する
蒸気循環路8を通る蒸気を利用して、冷媒の蒸発を図る
ことにより、経済的に蒸発用熱源を得ることができる。
再生器13で蒸発したベーパーは凝縮器14に移行さ
せ、凝縮器14でその凝縮を行い、アンモニア−水系の
場合、濃度の高いたとえば99.5%程度のアンモニアを得
る。凝縮液を循環ポンプ16により結晶化設備の蒸発器
11に供給する。かかる冷媒の循環を行う過程で、前述
のように、廃液の氷結濃縮を行う。
【0018】さらに、再生器13で吸収剤の濃度が高ま
った濃厚液は吸収器12に返送する。吸収器12で蒸発
器11からのベーパーと再生器13から返送される希薄
液との混合を図りながら凝縮を図り、得られる濃厚液を
送液ポンプ17により熱交換器15を介して再生器13
に送液する。この送液過程において、再生器13から返
送される希薄液の持っている熱と熱交換器15により加
熱する。かくして、吸収器12と再生器13との間で液
の循環を行うにするのが望ましい。なお、吸収器12、
凝縮器14の熱源は適宜のものを用いることができる。
【0019】ところで、再生器13から凝縮器14によ
り濃厚な冷媒液を得る場合には、図3に示すように、再
生器13の上部に加熱コイルを有する分縮器11Aを設
けることができる。
【0020】さらに、廃熱ボイラーを使用できない場
合、たとえば燃焼ガス中に溶融点の低い固形物を含み、
廃熱ボイラー中でその溶融物が付着して廃熱ボイラーの
運転が不能となる場合には、図4に示すように、廃液燃
焼炉1からの廃ガスを直接、湿式スクラバー40に連結
し、溶融し易い固形物を水に溶解して排水として回収す
ることが望ましい。しかるに、高温の廃ガスの冷却によ
り、得られる冷却ガスは高温であるとともに大量の水蒸
気を含み、かつ凝縮温度も高い。そこで、この冷却ガス
41を再生器13の加熱媒体として利用することができ
る。この場合、再生器13において冷却ガスのもってい
る水蒸気が凝縮するが、再生器13で80〜90℃の温度で
冷媒の蒸発操作を行うことができる。
【0021】凝縮器14の凝縮温度を低下させるため
に、図5に示すように、蒸発器11からの蒸気を気水分
離器50に導き、分離された蒸気については吸収器12
にそのまま導き、蒸発液は供給路51を介して凝縮器1
4に供給することにより、凝縮器14の凝縮温度および
圧力を低下させることができる。
【0022】なお、使用可能な吸収冷凍機の冷媒と吸収
剤との組み合わせとしては、水−アンモニア、水−リチ
ウムクロライド、R22−E181などを挙げることが
できる。
【0023】〔実施例〕次に実施例により本発明を具体
的に説明する。 (実施例1)図1に示す設備を用いて、全固形物濃度1
2.1wt%のパルプ廃液を12500 kg/hrの割合で結晶化設
備を経て燃焼炉に供給して燃焼を行った。結晶化設備は
いずれも、掻取式晶析機で冷凍結晶機の伝熱面積は20
m2、結晶槽の伝熱面積は2m2で、洗浄溶解塔の寸法は12
00mmφ×3000mmh 、冷凍結晶機および結晶槽の攪拌機能
力は37kwである。前記の燃焼炉廃ガスの廃熱回収ボイラ
ーにより発生した蒸気を熱源とする水アンモニア吸収式
冷凍機システム(伝熱面積として再生器150 m2、コンデ
ンサー80m2、吸収器80m2)のコンデンサーよりの液化し
た冷媒、アンモニア液を冷凍結晶機のジャケット(蒸発
器として機能する)に供給し(ジャケットの液安蒸発温
度は−12℃以下で)、洗浄溶解塔の上部よりCOD30pp
m の溶解水11800 kg/hrを得て、これを放流した。一方
結晶槽より得られた濃厚液40.5wt%を結晶槽より抜き出
して、内径2400mm×高さ6000mmの廃液燃焼炉に供給し、
過剰空気率1.20で運転し、950 ℃の出口温度で運転し、
これを伝熱面積250 m2の廃熱ボイラーへ供給し、8kgf
/cm2 飽和蒸気を40000kg /hrの割合で得て、これを前
記冷凍システムの再生器に2.21/hrで供給し、攪拌機や
ポンプなどの電動機への入力を除いた熱エネルギーへ廃
液中の固形物によってまかなうことができた。なお、吸
収式冷凍機の操作条件は、再生器の蒸発圧力6.0kgf/cm
3 、蒸発温度95℃、加熱温度140 ℃、コンデンサー冷却
温度42℃、吸収器の蒸発圧力3.0kgf/cm3 、吸収温度42
℃であった。なお、冷却水温度は28℃であった。
【0024】(実施例2)同様の焼却炉を用い、廃熱ボ
イラーの代わりに直径2000×高さ4000の低圧ベンチュリ
ースクラバーを用いて得られたベーパーを直接再生器で
熱交換をした。スクラバーの出口温水温度は85℃で、こ
れを再生器250 m2に送り、その出口温度78℃で、コンデ
ンサーの凝縮温度42℃、凝縮圧力4.0kgf/cm2 であっ
た。これを冷凍結晶機のジャケットに送り、蒸発温度−
10℃を得た。他の操作条件はすべて前記通りであった。
この場合も、廃液のもつ熱により自前で操作エネルギー
を賄うことができた。
【0025】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、廃液を予
め濃縮させる際に、廃液中の水分を氷結させることによ
り濃縮を図り、その氷結潜熱は蒸発潜熱より小さいとの
事実を利用して熱経済の向上を図ることができる。さら
に、氷結に伴ってCOD分およびBOD分の大部分が濃
縮液中に移行することにより、逆に氷またはその融解液
はCOD分およびBOD分が少ないものとなり、廃液を
直接または簡易な処理を経て放流できるなどの利点がも
たらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本例のフローシートである。
【図2】洗浄溶解塔の詳細図である。
【図3】再生器に分縮器を設けた例の概要図である。
【図4】廃熱ボイラーを用いることなく、湿式スクラバ
ーを用いて廃熱の回収して再生器の駆動熱源とする例の
フローシートである。
【図5】気水分離器を付加した例のフローシートであ
る。
【符号の説明】
1…廃液燃焼炉、2…廃熱ボイラー、5…燃料、6…廃
液、11…蒸発器、12…吸収器、13…再生器、14
…凝縮器(コンデンサー)、15…熱交換器、20…冷
凍結晶機、21…結晶槽、23…洗浄溶解塔。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器部分を有する水の氷への結晶化設備
    と、吸収器と、再生器と、凝縮器とを備え、 前記結晶化設備に対して水分を含む廃液を投入し、この
    廃液を前記結晶化設備の蒸発器部分において廃液の水分
    の結晶化操作を行い、この操作により生成した結晶分は
    結晶化設備から抜き出すとともに、濃縮廃液を廃液燃焼
    設備に供給し、 前記結晶化設備の蒸発器部分において冷媒の蒸発を行
    い、この冷媒の蒸発に伴い、廃液の熱を奪って結晶化操
    作を行い、前記蒸発器部分からの蒸発ベーパーは吸収器
    に導き、この吸収器において再生器からの冷媒の濃厚液
    と接触させて凝縮を図り、凝縮液を吸収器から再生器に
    導き、再生器において冷媒を蒸発させ、蒸発したベーパ
    ーは凝縮器に移行させ、凝縮器でその凝縮を行い、凝縮
    液を結晶化設備の蒸発器部分に供給することを特徴とす
    る吸収冷凍機を用いた廃液燃焼方法。
  2. 【請求項2】再生器で吸収剤の濃度が高まった濃厚液は
    吸収器に返送して、吸収器と再生器との間で濃厚液の循
    環を行う請求項1記載の吸収冷凍機を用いた廃液燃焼方
    法。
  3. 【請求項3】再生器の冷媒蒸発用熱源として、廃液燃焼
    設備の廃熱を利用する請求項1記載の吸収冷凍機を用い
    た廃液燃焼方法。
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