JPH11207102A - 排水の蒸発濃縮装置 - Google Patents

排水の蒸発濃縮装置

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JPH11207102A
JPH11207102A JP10015339A JP1533998A JPH11207102A JP H11207102 A JPH11207102 A JP H11207102A JP 10015339 A JP10015339 A JP 10015339A JP 1533998 A JP1533998 A JP 1533998A JP H11207102 A JPH11207102 A JP H11207102A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生蒸気の熱エネルギーを有効に活用して、
効率良く蒸発缶での蒸発濃縮を行うとともに、加熱蒸気
量を安定的に確保して、蒸発濃縮装置の運転を安定して
行うことのできる排水の蒸発濃縮装置を提供する。 【解決手段】 排水を蒸発濃縮する蒸発缶２、及び、該
蒸発缶２の缶内液を循環加熱する加熱器３を有する蒸発
濃縮装置において、該蒸発缶２から排出する発生蒸気６
の熱エネルギーの一部又は全部を吸収ヒートポンプ２９
で回収し、該熱エネルギーを該加熱器３に供給すること
を特徴とする排水の蒸発濃縮装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水の蒸発濃縮装
置に関する。さらに詳しくは、排煙脱硫プラントから排
出される排煙脱硫排水の蒸発濃縮を極めて効率的かつ安
定的に行えるとともに、設備縮小等が可能となる排水の
蒸発濃縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に基づいて、従来の蒸発濃縮装置及
びその装置を用いた処理系統を説明する。排水１は、蒸
発缶２内又は濃縮液９の加熱器３の入口ライン内に導入
されて、缶内液と混合される。混合された缶内液は、循
環ポンプ１０によって蒸発缶２の下方から抜き出され、
濃縮液９として加熱器３に送られるとともに、余剰の濃
縮液１２は濃縮液槽１１に送られる。濃縮液槽１１に送
られた濃縮液１２は、濃縮液１２ｂとして固体装置１４
によってさらに処理され、無害化された固形物１５とし
て系外に排出される。また、缶内液の蒸発によって排出
される発生蒸気６は、冷却装置７に送られる。
【０００３】加熱器３に送られた濃縮液９は、加熱器３
の伝熱管内を通過しながら加熱される。加熱器３は多管
円筒型熱交換器であり、該加熱器３の胴部に導入された
加熱用水蒸気４は熱交換により潜熱が奪われて凝縮し、
スチームトラップを経て復水５として系外に排出され
る。加熱器３を通過した濃縮液９は、蒸発缶２に還流さ
れて蒸発濃縮が繰り返される。蒸発缶２で発生した発生
蒸気６は冷却装置７に送られ、該冷却装置７の胴部内で
冷却されて凝縮水８となる。冷却装置７の冷却管内に
は、冷却水（冷）が通過し、熱交換によって上記発生蒸
気６を冷却した後、冷却水（温）として器外に排出され
た後、冷却塔等で冷却されて再び冷却水（冷）となり、
循環使用に供される。上記冷却装置７内で発生する非凝
縮性ガスは、真空ポンプにより吸引して、大気中に放出
される。ここで、非凝縮性ガスとは、冷却しても液化し
ないガスをいう。
【０００４】一方、脱硫排水は、石膏飽和であり、スケ
ール発生を防止するために上記した加熱用水蒸気４の温
度は７５℃以下に下げる必要がある。そのため、この加
熱用水蒸気４は、低温蒸気であることが必要である。ま
た、蒸発缶２から発生する発生蒸気６は、そのまま冷却
装置７で凝縮して、凝縮水（凝結水）８として脱硫装置
に回収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
れば、加熱器３より送り込まれる加熱用蒸気の熱量によ
って、蒸発缶２内の排水が加熱される。蒸発缶２で加熱
された発生蒸気６は、冷却装置７において、冷却水で凝
縮して熱交換し、その際の交換熱量は、クーリングタワ
ーで蒸発熱として大気放散していた。すなわち、加熱用
蒸気の熱量は、大部分がクーリングタワーでの蒸発熱と
なって大気中に捨てられていた。また、加熱器３より送
り込まれる加熱用蒸気の量が非常に多いという欠点を有
していた。
【０００６】その結果、従来の蒸発濃縮装置では、加熱
器に水蒸気として供給される熱エネルギー分は大気中に
放出されることとなり、再度加熱器に水蒸気４を送り込
むには、新たな熱エネルギーを必要とするという問題を
有していた。また、加熱器３への加熱用蒸気が十分供給
できない場合には、蒸発缶２において蒸発濃縮能力の低
下を招き、蒸発濃縮装置の運転が不安定となって、排水
の蒸発濃縮比を一定に維持することができなくなるとい
う問題があった。
【０００７】本発明者らは、上記問題点に鑑み、発生蒸
気の熱エネルギーを有効に活用して、効率良く蒸発缶で
の蒸発濃縮を行うとともに、加熱蒸気量を安定的に確保
して、蒸発濃縮装置の運転を安定して行うことができる
脱硫排水の蒸発濃縮装置を開発すべく鋭意検討した。そ
の結果、本発明者らは、蒸発缶及び循環加熱する加熱器
を有する蒸発濃縮装置において、蒸発缶から排出する発
生蒸気の熱エネルギーの一部又は全部を吸収ヒートポン
プで回収し、熱エネルギーを加熱器に供給する排水の蒸
発濃縮装置により、かかる問題点が解決されることを見
い出した。本発明は、かかる見地より完成されたもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、排
水を蒸発濃縮する蒸発缶、及び、該蒸発缶の缶内液を循
環加熱する加熱器を有する蒸発濃縮装置において、該蒸
発缶から排出する発生蒸気の熱エネルギーの一部又は全
部を吸収ヒートポンプで回収し、該熱エネルギーを該加
熱器に供給することを特徴とする排水の蒸発濃縮装置を
提供するものである。ここで、上記吸収ヒートポンプ
が、冷媒を水，吸収液を臭化リチウム溶液とするもので
あって、前記発生蒸気からの熱エネルギーによって冷媒
を蒸発させる冷媒蒸発器と、該冷媒蒸気を吸収液に吸収
させる吸収器と、駆動熱源によって該吸収液から冷媒を
蒸発させて濃厚吸収液とし該吸収器で再利用可能とする
再生器と、を含んでいることが好ましい。また、吸収ヒ
ートポンプには、再生器で発生した冷媒蒸気によって、
循環温水を再度加熱する凝縮器が設けられていても良
い。
【０００９】上記駆動熱源は、蒸気又は燃料の燃焼直火
若しくは燃焼ガスであることが好ましく、上記蒸発缶内
の圧力は、大気圧未満であることが好ましい。そして、
上記蒸発缶により蒸発濃縮される排水は、石炭又は石油
の燃焼排ガス中の硫黄酸化物を除去する際の湿式排煙脱
硫排水である場合に、本発明の蒸発濃縮装置は最も効果
的である。
【００１０】本発明の蒸発濃縮装置によれば、排水の蒸
発濃縮に必要な加熱蒸気量が従来の装置に比べて大幅に
低減することができる。また、蒸発缶からの発生蒸気の
凝縮に必要な冷却装置及びクーリングタワー設備容量
が、従来の装置に比べて大幅に縮小可能となる。更に、
本発明の装置によれば、駆動熱源の蒸気の復水は汚染さ
れずに清浄であるため、蒸気発生プラントに返送して再
利用できる。以下、本発明について、詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】添付図面を参照しながら、本発明
の実施の形態を説明する。実施の形態 図１に基づき本発明の蒸発濃縮装置及びその濃縮装置を
用いた処理系統を説明する。図１の蒸発濃縮装置では、
図２に示す従来の装置とは異なり、蒸発缶から排出する
発生蒸気の熱エネルギーの一部又は全部を吸収ヒートポ
ンプで回収し、該熱エネルギーを該加熱器に供給する。
【００１２】本実施の形態では、排水１は、上記従来技
術について図２で説明したのと同様に、蒸発缶２内に導
入されて缶内液と混合される。混合された缶内液は、加
熱器３から送られる循環液によって加熱され、水分の一
部が蒸発して濃縮される。濃縮された缶内液は、循環ポ
ンプ１０によって蒸発缶２の下方から抜き出され、濃縮
液９として加熱器３に送られるとともに、余剰の濃縮液
１２は系外に排出され、固化装置１４等によって処理さ
れて無害化される。また、缶内液の蒸発によって排出さ
れる発生蒸気６は、その一部又は全部が吸収ヒートポン
プ２９に送られ、他の一部が冷却装置７に送られる。
【００１３】加熱器３に送られた濃縮液９は、加熱器３
の伝熱管内を通過しながら熱交換によって加熱される。
加熱器３には、通常、多管円筒型熱交換器が用いられ、
該加熱器３の胴部に導入された循環温水（温）２５ａが
熱交換により顕熱が奪われて減温し、循環温水（冷）２
５ｂとなる。循環温水（冷）２５ｂは、その大部分は吸
収ヒートポンプ２９に送られ、他の一部は蒸気発生プラ
ントへ送られる。加熱器３を通過した濃縮液９は、蒸発
缶２に還流された後、蒸発濃縮が繰り返される。ここ
で、加熱器３に供給される循環温水２５ａは、飽和温度
が７０〜８０℃の温水であることが好ましい。
【００１４】上記の処理過程において、蒸気缶２内の運
転条件は次のように設定される。蒸発温度 通常４
５〜９０℃ 好ましくは５０〜７０℃蒸発蒸気圧力
通常７０〜５３０Ｔｏｒｒ 好ましくは９０〜１９０
Ｔｏｒｒ例えば、蒸発温度が４５℃未満であれば、蒸発
缶２内を高真空度にしなければならないため、高性能の
真空ポンプが必要となり経済的でないという問題点があ
る。また、９０℃を越えると、石膏スケールが増加する
とともに、蒸発濃縮時の加熱用熱量が多くなるという欠
点がある。
【００１５】一方、本発明では、蒸発缶２で発生した発
生蒸気６は、その一部又は全部が吸収ヒートポンプ２９
に送られる。吸収ヒートポンプ２９は、通常、冷媒を
水，吸収液を臭化リチウム溶液とするものであって、発
生蒸気６からの熱エネルギーによって冷媒を蒸発させる
冷媒蒸発器１８，冷媒蒸気を吸収液に吸収させる吸収器
１９及び駆動熱源によって吸収液から冷媒を蒸発させて
濃厚吸収液とし吸収器で再利用可能とする再生器２０を
含んでいる。また、吸収ヒートポンプ２９には、再生器
で発生した冷媒蒸気によって、循環温水２７を再度加熱
する凝縮器２８が設けられているのが好ましい。
【００１６】図１において、発生蒸気６の一部又は全部
は、吸収ヒートポンプ２９内の蒸発器１８へ導入され
る。蒸発器１８においては、水が発生蒸気６によって加
熱されて、低圧での冷媒蒸気を発生し、この冷媒蒸気が
吸収器１９へ供給される。この吸収ヒートポンプ２９内
での冷媒蒸気の移動による熱交換によって、導入された
発生蒸気６は、蒸発器１８内で冷媒蒸発のために熱エネ
ルギーを放出して凝縮した後、凝縮液８ｂとなって蒸発
器１８から排出される。
【００１７】上記吸収器１９には、蒸発器１８で発生し
た低圧の冷媒蒸気及び再生器２０からの濃厚吸収液が供
給される。この吸収器１９内で、臭化リチウムの濃厚吸
収液は、低圧の冷媒蒸気を吸収して希溶液になるととも
に、吸収熱が放出される。すなわち、冷媒蒸気は、臭化
リチウム濃度の高い濃厚吸収液へ、蒸気エンタルピーを
保有したまま吸収される。そして、上記臭化リチウム濃
度の低い希溶液は、再生器２０に送られて、該再生器２
０内で、プラント蒸気２１によって加熱される。この加
熱により、希溶液中の冷媒蒸気（水蒸気）が蒸発し、こ
れが凝縮器２８へ供給されるとともに、希溶液は濃縮さ
れて、臭化リチウム濃度の高い濃厚吸収液になる。この
濃厚吸収液は、吸収器１９へ再び供給される。
【００１８】循環温水２７は、吸収器１９へ導入されて
上記吸収熱によって加熱され、さらに凝縮器２８へ導入
されて、上記冷媒蒸気によって再度加熱される。そし
て、凝縮器２８から温度の高い加温水２３として排出さ
れる。加温水２３に与えられる熱エネルギーは、通常、
プラント蒸気２１の熱量の約１．７倍に達し、その温度
は加温水２３の水量，温度によるが、通常７０〜９０℃
に達する。ここで、凝縮器２８において循環温水２７を
加熱した冷媒蒸気（水蒸気）は、凝縮して水となり、必
要に応じて蒸発器１８に供給される。また、吸収器１９
で低圧の冷媒蒸気を吸収した希溶液は、再生器２０へ供
給される。
【００１９】このように吸収ヒートポンプ内で２回加熱
された加温水２３は、循環水タンク２４に送られて、該
タンク内でプラント蒸気２１の復水２２と一緒になる。
循環水タンク２４の温水は、ポンプ２６ａによって循環
温水（温）２５ａとして加熱器３に送られる。加熱器３
に導入された循環温水（温）２５ａは、熱交換により顕
熱が奪われて減温し、循環温水（冷）２５ｂとして流出
する。その一部は、吸収ヒートポンプ２９に循環温水２
７として送られ、他の一部が蒸気発生プラントへ送られ
る。
【００２０】他方、蒸発缶２で発生した発生蒸気６の他
の一部は冷却装置７に送られ、該冷却装置７の胴部内で
冷却され凝縮水８ａとなる。冷却装置７の冷却管内に
は、通常、冷却水（冷）１７ａが通過し、熱交換によっ
て該発生蒸気９を冷却した後、冷却水（温）１７ｂとし
て装置外に排出された後、冷却塔等で冷却されて再び冷
却水（冷）となり、循環使用に供される。上記冷却装置
７内で発生する非凝縮性ガスは、真空ポンプ１３ａによ
り吸引して大気中に放出される。ここで、非凝縮性ガス
とは、冷却しても液化しないガスをいう。
【００２１】冷却装置７から送られる凝縮水８ａは、吸
収ヒートポンプ２９から送られる凝縮水８ｂとともに、
凝縮水タンク１６に導入される。この凝縮水タンク１６
内でも、発生する非凝縮性ガスは、真空ポンプ１３ａに
より吸引して大気中に放出される。そして、凝縮水タン
ク１６の凝縮水は、ポンプ１３ｂにより脱硫装置へ送ら
れる。本発明に係る排水の蒸発濃縮装置は、上記実施の
形態に限らず、本発明の技術的思想の範囲において、種
々変形が可能である。
【００２２】
【発明の効果】本発明の排水の蒸発濃縮装置は、発生蒸
気の熱エネルギーを有効に活用して、効率良く蒸発缶で
の蒸発濃縮を行うとともに、加熱蒸気量を安定的に確保
して、蒸発濃縮装置の運転を安定して行うことができる
すなわち、本発明によれば、発生蒸気から得られる熱エ
ネルギーを取り出し、循環温水を加熱することによっ
て、加熱器に用いられる加熱用蒸気を効率的かつ大量に
供給することができる。そして、排水の蒸発濃縮に必要
な新たな加熱蒸気量を、従来の装置に比べて大幅に低減
（約４０％〜５０％）できるとともに、蒸発濃縮装置の
安定した運転が可能であり、排水の蒸発濃縮比を一定に
維持できる。また、蒸発缶からの発生蒸気の凝縮に必要
な冷却装置及びクーリングタワー設備容量が、従来の装
置に比べて大幅に縮小（約４０％〜５０％）可能とな
る。更に、本発明の装置によれば、駆動熱源の蒸気の復
水は汚染されずに清浄であるため、蒸気発生プラントに
返送して再利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排水の蒸発濃縮装置の実施の形態
を示す配置図である。
【図２】従来の排水の蒸発濃縮装置を示す配置図であ
る。
【符号の説明】
１ 脱硫排水 ２ 蒸発缶 ３ 加熱器 ４ 水蒸気 ５ 復水 ６ 発生蒸気 ７ 冷却装置 ８ａ，ｂ 凝縮水 ９ 濃縮液 １０ 循環ポンプ １１ 濃縮液槽 １２，１２ｂ 濃縮液 １３ａ 真空ポンプ １３ｂ ポンプ １４ 固化装置 １５ 固化物 １６ 凝縮水タンク １７ａ 冷却水（往） １７ｂ 冷却水（復） １８ 蒸発器 １９ 吸収器 ２０ 再生器 ２１ プラント蒸気 ２２ 復水 ２３ 加温水 ２４ 循環水タンク ２５ａ，ｂ 循環温水 ２６ａ，ｂ ポンプ ２７ 循環温水 ２８ 凝縮器 ２９ 吸収ヒートポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神吉 秀起 兵庫県神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号 株式会社神菱ハイテック内 (72)発明者 遠藤 篤昌 兵庫県神戸市兵庫区小松通五丁目１番16号 株式会社神菱ハイテック内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排水を蒸発濃縮する蒸発缶、及び、該蒸
    発缶の缶内液を循環加熱する加熱器を有する蒸発濃縮装
    置において、該蒸発缶から排出する発生蒸気の熱エネル
    ギーの一部又は全部を吸収ヒートポンプで回収し、該熱
    エネルギーを該加熱器に供給することを特徴とする排水
    の蒸発濃縮装置。
  2. 【請求項２】 上記吸収ヒートポンプが、冷媒を水，吸
    収液を臭化リチウム溶液とするものであって、前記発生
    蒸気からの熱エネルギーによって冷媒を蒸発させる蒸発
    器と、該冷媒蒸気を吸収液に吸収させる吸収器と、駆動
    熱源によって該吸収液から冷媒を蒸発させて濃厚吸収液
    とし該吸収器で再利用可能とする再生器と、を含んでい
    ることを特徴とする請求項１記載の排水の蒸発濃縮装
    置。
  3. 【請求項３】 上記駆動熱源が、蒸気又は燃料の燃焼直
    火若しくは燃焼ガスであることを特徴とする請求項１又
    は２記載の排水の蒸発濃縮装置。
  4. 【請求項４】 上記駆動熱源が蒸気であって、上記吸収
    ヒートポンプによって該蒸気が凝縮した凝縮水の熱エネ
    ルギーを、上記加熱器に供給することを特徴とする請求
    項１又は２記載の排水の蒸発濃縮装置。
  5. 【請求項５】 上記蒸発缶内の圧力が、大気圧未満であ
    ることを特徴とする請求項１記載の排水の蒸発濃縮装
    置。
  6. 【請求項６】 上記蒸発缶により蒸発濃縮される排水
    が、石炭又は石油の燃焼排ガス中の硫黄酸化物を除去す
    る際の湿式排煙脱硫排水であることを特徴とする請求項
    １〜５のいずれかに記載の排水の蒸発濃縮装置。
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