KR19990067853A - 배수의 증발농축장치 - Google Patents

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Abstract

배수를 증발농축하는 증발관(2) 및 증발관(2)의 관안의 용액을 순환가열하는 가열기(3)를 보유하는 배수의 증발농축장치에 있어서, 증발관(2)으로부터 배출되는 발생증기(6)의 열에너지의 일부 또는 전부를 흡수열펌프(29)로 회수하고, 열에너지를 가열기(3)로 공급하는 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치이다.
본 발명에 따르면, 발생증기의 열에너지를 효율적으로 활용하여 증발관에서의 증발농축을 효율적으로 행하는 것과 동시에, 가열용 증기양을 안정적으로 확보하여, 증발농축장치의 작동을 안정하게 실행할 수 있다.

Description

배수의 증발농축장치{EVAPORATIVE CONCENTRATION APPARATUS FOR WASTE WATER}
본 발명은, 배수의 증발농축장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연도가스 탈황 플랜트로부터 배출되는 연도가스 탈황 배수의 증발농축을 매우 효율적으로 또한 안정적으로 행하는 것과 동시에, 설비축소가 가능한 배수의 증발농축장치에 관한 것이다.
도2를 기초로 하여, 종래의 증발농축장치 및 그 장치를 사용한 처리시스템을 설명한다.
배수(1)는, 증발관(2)안으로 도입되거나, 농축액(9)의 가열기(3) 입구라인 안으로 도입되어 관안의 용액과 혼합된다. 혼합된 관안의 용액은, 순환펌프(10)에 의해서 증발관(2)의 아랫부분부터 뽑아내어지고, 농축액(9)으로서 가열기(3)에 보내지는 것과 동시에, 나머지 농축액(12)은 농축액 탱크(11)로 보내진다. 농축액 탱크(11)로 보내진 농축액(12)은, 농축액(12b)으로서 고체장치(14)에 의해서 더 처리되어 무해한 고체물질(15)이 되어 시스템 밖으로 배출된다.
또한, 관안의 용액의 증발에 의해서 배출되는 발생증기(6)는 냉각장치(7)로 보내진다.
가열기(3)로 보내진 농축액(9)은, 가열기(3)의 가열튜브 안을 통과하면서 가열된다. 가열기(3)는 다관 원통형 열교환기이고, 그 가열기(3)의 몸통부분으로 도입된 가열용 증기(4)는 열교환에 의해서 잠열이 흡수되어 응축하고, 증기트랩을 거쳐서 응축물(condensate)(5)로서 시스템 밖으로 배출된다. 가열기(3)를 통과한 농축액(9)은 증발관(2)으로 역류되어 증발농축이 반복된다.
증발관(2)에서 발생된 발생증기(6)는 냉각장치(7)로 보내지고, 냉각장치(7)의 몸통부분에서 냉각되어서 응축수(condensed water)(8)로 된다. 냉각장치(7)의 냉각관내에는 냉각수(차가운)가 통과하고, 이 냉각수(차가운)가 열교환에 의해서 상기한 발생증기(6)를 냉각한 후, 냉각수(따뜻한)로서 냉각장치 밖으로 배출된다. 그 후, 냉각탑에서 냉각되어서 다시 냉각수(차가운)로 되고, 이와 같이 순환방식으로 사용된다. 상기한 냉각장치(7)내에서 발생하는 비응축성 가스는 진공펌프에 의해서 흡인되어 대기중으로 배출된다. 여기에서, 비응축성 가스란 냉각하여도 액화되지 않는 가스를 의미한다.
한편, 탈황 배수는 석고포화이고, 스케일(scale) 생성을 방지하기 위해서 가열용 증기(4)의 온도는 75℃ 이하로 하여야 한다. 그러므로, 가열용 증기(4)는 저온증기이다.
또한, 증발관(2)에서 발생하는 발생증기(6)는 냉각장치(7)에서 응축하고, 응축수(응결수)(8)로서 탈황장치로 회수된다.
상기한 종래 기술에 의하면, 가열기(3)로부터 보내지는 가열용 증기의 열에 의해서 증발관(2)내의 배수가 가열된다. 증발관(2)에서 가열된 발생증기(6)는 냉각장치(7)에서 냉각수로 응축하여 열교환되고, 그 때 교환열은 냉각탑에서 증발열로서 대기로 배출된다. 즉, 가열용 증기의 열 대부분이 냉각탑에서 증발열로서 대기로 소모되고 있었다.
또한, 가열기(3)로부터 보내지는 가열용 증기의 양이 매우 많아진다고 하는 결점이 있었다.
그 결과, 종래 증발농축장치에서는, 가열기에 증기로서 공급되는 열에너지가 대기중으로 방출되어 또 다시 가열기로 증기(4)를 보내기 위해서는 새로운 열에너지가 필요하게 된다는 문제가 있었다.
또한, 가열기(3)로 가열용 증기가 충분히 공급되지 않는 경우에는 증발관(2)에 있어서 증발농축능력이 저하되고, 증발농축장치의 작동이 불안정하게 되어서, 배수의 증발농축비율을 일정하게 유지할 수 없다고 하는 문제도 있었다.
본 발명자들은 상기한 문제점을 감안하여, 발생증기의 열에너지를 효율적으로 활용하여 증발관에서의 증발농축을 효율적으로 행하는 것과 동시에, 가열용 증기양을 안정적으로 확보하여 증발농축장치의 작동을 안정하게 실행할 수 있는 탈황 배수의 증발농축장치를 개발하기 위해 열심히 노력하였다.
그 결과, 본 발명자들은 증발관 및 순환가열하는 가열기를 보유하는 배수의 증발농축장치에 있어서, 증발관에서 배출되는 발생증기의 열에너지의 일부 또는 전부를 흡수열펌프로 회수하고, 그 열에너지를 가열기로 공급하는 배수의 증발농축장치에 의해서 이러한 문제점을 해결하였다.
본 발명은 이러한 관점에서 완성된 것이다.
즉, 본 발명은, 배수를 증발농축하는 증발관 및 증발관의 관안의 용액을 순환가열하는 가열기를 보유하는 증발농축장치에 있어서, 그 증발관으로부터 배출되는 발생증기의 열에너지의 일부 또는 전부를 흡수열펌프로 회수하고, 그 열에너지를 가열기에 공급하는 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치를 제공한다.
여기에서, 상기한 흡수열펌프는, 냉매로 물을, 흡수액으로 브롬화리튬용액을 사용하고 있고, 상기한 발생증기로부터의 열에너지에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기와, 그 냉매증기를 흡수액으로 흡수시키는 흡수기와, 구동열원에 의해서 흡수액으로부터 냉매를 증발시켜서 농축흡수액으로 하여 흡수기에서 재이용이 가능하게 하는 재생기를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 흡수열펌프에는 재생기에서 발생된 냉매증기에 의해서 순환온수를 다시 가열하는 응축기를 설치하여도 좋다.
상기한 구동열원은 증기 또는 연료의 연소직화 또는 연소가스인 것이 바람직하고, 상기한 증발관내의 압력은 대기압 미만인 것이 바람직하다. 그리고, 상기한 증발관에 의해서 증발농축되는 배수가, 석탄 또는 석유의 연소배출가스에서 이산화황이 제거된 때의 습식 탈황 배수(wet type desulfurization waste water)인 경우에, 본 발명의 증발농축장치는 가장 효율적이다.
본 발명의 증발농축장치에 의하면, 배수의 증발농축에 필요한 가열용 증기양이 종래 장치에 비교해서 크게 감소될 수 있다. 또한, 증발관으로부터의 발생증기의 응축에 필요한 냉각장치 및 냉각탑 설비용량이 종래 장치에 비교해서 크게 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 장치에 의하면, 구동열원인 증기의 응축물은 오염되지 않아서 깨끗하므로 증기발생 플랜트로 되돌려 보내서 재사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배수의 증발농축장치의 일실시예를 표시하는 정렬도이다.
도 2는 종래의 배수의 증발농축장치를 표시하는 정렬도이다.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
1 … 탈황 배수(desulfurization waste water)
2 … 증발관 3 … 가열기
4 … 증기 5 … 응축물(condensate)
6 … 발생증기 7 … 냉각장치
8a, 8b … 응축수(condensed water)
9 … 농축액 10 … 순환펌프
11 … 농축액 탱크 12, 12b … 농축액
13a … 진공펌프 13b … 펌프
14 … 고체장치(solidifier) 15 … 고체물질
16 … 응축수 탱크 17a … 냉각수(차가운)
17b … 냉각수(따뜻한) 18 … 증발기
19 … 흡수기(absorber) 20 … 재생기(regenerator)
21 … 플랜트 증기(plant steam) 22 … 응축물
23 … 가온수(heated water, 加溫水)
24 … 순환수 탱크 25a, 25b … 순환온수
26a, 26b … 펌프 27 … 순환온수
28 … 응축기(condenser) 29 … 흡수열펌프
첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도1에 기초하여 본 발명의 증발농축장치 및 그 농축장치를 사용한 처리시스템을 설명한다.
도1의 증발농축장치에서는, 도2에 표시하는 종래 장치와는 달리, 증발관으로부터 배출되는 발생증기의 열에너지의 일부 또는 전부를 흡수열펌프로 회수하고, 그 열에너지를 가열기로 공급한다.
본 발명의 실시형태에서, 배수(1)는 종래 기술에 대해서 도2에서 설명한 것과 동일하게 증발관(2)안으로 도입되어서 관안의 용액과 혼합된다. 혼합된 관안의 용액은 가열기(3)로부터 보내지는 순환액에 의해서 가열되고, 물의 일부가 증발되어 농축된다.
농축된 관안의 용액은 순환펌프(10)에 의해서 증발관(2)의 아랫부분부터 뽑아내어지고, 농축액(9)으로서 가열기(3)로 보내지는 것과 동시에, 나머지의 농축액(12)은 시스템 밖으로 배출되며 고체장치(14)에 의해서 처리되어 무해한 고체물질로 된다. 또한, 관안의 용액이 증발하여 배출되는 발생증기(6)의 일부 또는 전부가 흡수열펌프(29)로 보내지고, 다른 일부분은 냉각장치(7)로 보내진다.
가열기(3)로 보내진 농축액(9)은 가열기(3)의 가열튜브를 통과하면서 열교환에 의해서 가열된다. 가열기(3)에는 보통 다관 원통형 열교환기가 사용되고, 그 가열기(3)의 몸통부분으로 도입된 순환온수(따뜻한)(25a)가 열교환에 의해서 잠열이 흡수되어 냉각되고 순환온수(차가운)(25b)로 된다. 순환온수(차가운)(25b)는 대부분이 흡수열펌프(29)로 보내지고, 다른 일부는 증기발생 플랜트로 보내진다.
가열기(3)를 통과한 농축액(9)은 증발관(2)으로 역류된 후, 증발농축이 반복된다. 여기에서 가열기(3)에 공급되는 순환온수(25a)는 포화온도가 70~80℃인 온수인 것이 바람직하다.
상기한 처리과정에 있어서, 증발관(2)안의 작동조건은 아래와 같이 설정된다.
증발온도 보통 45℃~90℃
가급적 50℃~70℃
증발 증기압력 보통 70~530 Torr
가급적 90~190 Torr
예를 들면, 증발온도가 45℃ 미만이라면, 증발관(2)안을 높은 진공 상태로 해야만 하기 때문에, 고성능 진공펌프가 필요하게 되어 비경제적으로 되는 문제점이 있다.
또한, 90℃를 초과한다면, 석고 스케일이 증가하는 것과 동시에 증발농축시의 가열용 열량이 증가한다고 하는 결점이 있다.
한편, 본 발명에서는 증발관(2)에서 발생된 발생증기(6)는 그 일부 또는 전부가 흡수열펌프(29)로 보내진다.
흡수열펌프(29)는 보통 냉매로 물을, 흡수액으로 브롬화리튬용액을 사용하고 있고, 발생증기(6)로부터의 열에너지에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기(18), 냉매증기를 흡수액으로 흡수시키는 흡수기(19) 및 구동열원에 의해서 흡수액으로부터 냉매를 증발시켜서 농축흡수액으로 하여 흡수기에서 재이용이 가능하게 하는 재생기(20)를 포함하고 있다. 또한, 흡수열펌프(29)에는, 재생기에서 발생된 냉매증기에 의해서 순환온수(27)를 다시 가열하는 응축기(28)를 설치하는 것이 바람직하다.
도1에 있어서, 발생증기(6)의 일부 또는 전부는 흡수열펌프(29)내의 증발기(18)로 도입된다. 증발기(18)에 있어서는 물이 발생증기(6)에 의해서 가열되고, 낮은 압력에서 냉매증기를 발생하고, 그 냉매증기가 흡수기(19)로 공급된다. 흡수열펌프(29)내의 냉매증기의 이동에 의한 열교환에 의해서, 도입된 발생증기(6)는 증발기(18)내에서 냉매증발을 위해 열에너지를 방출하여 응축된 후, 응축수(8b)로 되어서 증발기(18)로부터 배출된다.
상기한 흡수기(19)에는, 증발기(18)에서 발생된 낮은 압력의 냉매증기 및 재생기(20)로부터의 농축흡수액이 공급된다. 이 흡수기(19)내에서, 브롬화리튬의 농축흡수액은 낮은 압력의 냉매증기를 흡수하여 희석액으로 되는 것과 동시에, 흡수열이 방출된다. 즉, 냉매증기는 증기 엔탈피를 유지한 채로 브롬화리튬 농도가 높은 농축흡수액으로 흡수된다.
그리고, 상기한 브롬화리튬 농도가 낮은 희석액은 재생기(20)로 보내지고, 재생기(20)내에서 플랜트 증기(21)에 의해서 가열된다. 가열함으로서 희석액 중의 냉매증기(수증기)가 증발하고, 이것이 응축기(28)로 공급되는 것과 동시에 희석액은 농축되어 브롬화리튬 농도가 높은 농축흡수액으로 된다. 이 농축흡수액은 흡수기(19)로 다시 공급된다.
순환온수(27)는 흡수기(19)로 도입되어 흡수열에 의해서 가열되고, 응축기(28)로 도입되어 냉매증기에 의해서 다시 가열된다. 그리고, 응축기(28)로부터 온도가 높은 가온수(23)로서 배출된다.
가온수(23)에 주어지는 열에너지는 보통 플랜트 증기(21) 열량의 약 1.7배에 달하고, 온도는 가온수(23)의 수량과 온도에 따라 다르지만 보통 70℃~90℃에 달한다.
여기에서, 응축기(28)에 있어서 순환온수(27)를 가열한 냉매증기(수증기)는 응축하여 물로 되고 필요에 따라서 증발기(18)로 공급된다. 또한, 흡수기(19)에서 낮은 압력의 냉매증기를 흡수한 희석액은 재생기(20)로 공급된다.
이와 같이 흡수열펌프안에서 2번 가열된 가온수(23)는 순환수 탱크(24)에 보내지고, 그 탱크안에서 플랜트 증기(21)의 응축물(22)과 혼합된다.
순환수 탱크(24)의 온수는 펌프(26a)에 의해서 순환온수(따뜻한)(25a)로서 가열기(3)로 보내진다. 가열기(3)로 도입된 순환온수(따뜻한)(25a)는 열교환에 의해서 잠열이 흡수되어 냉각되고, 순환온수(차가운)(25b)로서 유출된다. 그 일부는 흡수열펌프(29)로 순환온수(27)로서 보내지고, 다른 일부가 증기발생 플랜트로 보내진다.
한편, 증발관(2)에서 발생된 발생증기(6)의 다른 일부는 냉각장치(7)로 보내지고, 냉각장치(7)의 몸통부분에서 냉각되어 응축수(8a)로 된다. 냉각장치(7)의 냉각관내에는 보통 냉각수(차가운)(17a)가 통과하고, 열교환에 의해서 발생증기(6)를 냉각한 후, 냉각수(따뜻한)(17b)로서 장치 밖으로 배출된 후, 냉각탑에서 냉각되어서 다시 냉각수(차가운)로 되며, 순환사용되고 있다.
상기한 냉각장치(7)내에서 발생하는 비응축성 가스는 진공펌프(13a)에 의해서 흡인되어 대기중으로 배출된다. 여기에서, 비응축성 가스는 냉각하여도 액화되지 않는 가스를 말한다.
냉각장치(7)로부터 보내지는 응축수(8a)는 흡수열펌프(29)로부터 보내지는 응축수(8b)와 함께 응축수 탱크(16)로 도입된다. 응축수 탱크(16)내에서 발생하는 비응축성 가스는 진공펌프(13a)에 의해서 흡인되어 대기중으로 배출된다. 그리고, 응축수 탱크(16)의 응축수는 펌프(13b)에 의해서 탈황장치로 보내진다.
본 발명에 관한 배수의 증발농축장치는 상기한 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 여러 가지 변형이 가능하다.
본 발명의 배수의 증발농축장치는 발생증기의 열에너지를 효율적으로 활용하여 증발관내에서의 증발농축을 효율적으로 행하는 것과 동시에, 가열용 증기양을 안정적으로 확보하여 증발농축장치의 작동을 안정하게 실행할 수 있다.
즉, 본 발명에 의하면, 발생증기로부터 얻어지는 열에너지를 순환온수를 가열하기 위해 사용하고, 가열기에 사용되는 가열용 증기를 효율적으로 또한 대량으로 공급할 수 있다. 그리고, 배수의 증발농축에 필요한 새로운 가열용 증기양을 종래 장치에 비교해서 크게 감소(약 40%~50%)시킬 수 있음과 아울러, 증발농축장치의 안정된 작동이 가능하고, 배수의 증발농축비율을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 증발관으로부터의 발생증기를 응축하기 위해 필요한 냉각장치 및 냉각탑 설비용량을 종래 장치에 비교해서 크게 축소(약 40%~50%)시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 장치에 의하면, 구동열원인 증기의 응축물은 오염되지 않아서 깨끗하므로 증기발생 플랜트로 되돌려 보내서 재이용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 배수를 증발농축하는 증발관과, 증발관의 관안의 용액을 순환가열하는 가열기를 보유하는 배수의 증발농축장치에 있어서, 증발관으로부터 배출되는 발생증기의 열에너지의 일부 또는 전부를 흡수열펌프로 회수하고, 그 열에너지를 가열기로 공급하는 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 흡수열펌프가, 냉매로 물을, 흡수액으로 브롬화리튬용액을 사용하고 있고, 발생증기로부터의 열에너지에 의해서 냉매를 증발시키는 증발기와, 그 냉매증기를 흡수액으로 흡수시키는 흡수기와, 구동열원에 의해서 흡수액으로부터 냉매를 증발시켜서 농축흡수액으로 하여 흡수기에서 재이용가능하게 하는 재생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 구동열원이 증기 또는 연료의 연소직화 또는 연료의 연소가스인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 구동열원이 증기이고, 상기한 흡수열펌프에 의해서 증기를 응축하여 얻어진 응축수의 열에너지를 상기한 가열기에 공급하는 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 증발관내의 압력이 대기압 미만인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 증발관에 의해서 증발농축되는 배수가, 석탄 또는 석유의 연소배출가스에서 이산화황이 제거되었을 때의 습식 탈황 배수인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기한 증발관에 의해서 증발농축되는 배수가, 석탄 또는 석유의 연소배출가스에서 이산화황이 제거되었을 때의 습식 탈황 배수인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기한 증발관에 의해서 증발농축되는 배수가, 석탄 또는 석유의 연소배출가스에서 이산화황이 제거되었을 때의 습식 탈황 배수인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기한 증발관에 의해서 증발농축되는 배수가, 석탄 또는 석유의 연소배출가스에서 이산화황이 제거되었을 때의 습식 탈황 배수인 것을 특징으로 하는 배수의 증발농축장치.
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