JPH0445801A - 蒸発濃縮装置 - Google Patents
蒸発濃縮装置Info
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Landscapes
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は食品廃液やアルコール蒸留廃液等の高含水廃液
用の蒸発濃縮装置に関するものであ（従来の技術） 従来高含水廃液等の高粘度流体を蒸発、濃縮する手段と
して、スクリュ形スパイラル熱交換器を備えた蒸発缶が
提案されている。また省エネと運転費低減の観点から、
システムとしては多重効用方式、蒸気再圧縮方式などの
熱システムが提案され実用化されている。この時システ
ムを制御ずろ手段としては、蒸発缶内圧力や缶内液位を
、（Ｊｔ給蒸気量や給排液ポンプの用出量を調整する事
により一定に保ち、ヒートバランスとマスバランスの管
理を行っていた。また缶内液濃度を一定に制御する為に
、前述の圧力、液位制御に加えて蒸発缶液底部と−に部
空間の差圧検知による液密度の計測や、缶内液粘度、水
分などをオンラインで計測する事により、缶内液濃度を
測定し、給排液ポンプの吐出量、供給蒸気量等を調整し
て濃度を一定に制御する方法が従来実用化されている。
用の蒸発濃縮装置に関するものであ（従来の技術） 従来高含水廃液等の高粘度流体を蒸発、濃縮する手段と
して、スクリュ形スパイラル熱交換器を備えた蒸発缶が
提案されている。また省エネと運転費低減の観点から、
システムとしては多重効用方式、蒸気再圧縮方式などの
熱システムが提案され実用化されている。この時システ
ムを制御ずろ手段としては、蒸発缶内圧力や缶内液位を
、（Ｊｔ給蒸気量や給排液ポンプの用出量を調整する事
により一定に保ち、ヒートバランスとマスバランスの管
理を行っていた。また缶内液濃度を一定に制御する為に
、前述の圧力、液位制御に加えて蒸発缶液底部と−に部
空間の差圧検知による液密度の計測や、缶内液粘度、水
分などをオンラインで計測する事により、缶内液濃度を
測定し、給排液ポンプの吐出量、供給蒸気量等を調整し
て濃度を一定に制御する方法が従来実用化されている。
（発明が解決しようとする課題）
前記の従来技術では、直接濃度又はそれに代わる密度、
粘度、水分などを検知しない場合には、供給液の濃度変
動等の外乱が加わると、缶内液（濃縮液）濃度も変動す
る。即ち、缶内液の濃度管理が出来ずに、一定品質の濃
縮液を得る事が出来ないという問題があった。また密度
、粘度、水分などを検知して濃度管理を行なう方法は、
専用オンライン計測機器が必要となる為、高価なシステ
ムとなる等の問題があった。
粘度、水分などを検知しない場合には、供給液の濃度変
動等の外乱が加わると、缶内液（濃縮液）濃度も変動す
る。即ち、缶内液の濃度管理が出来ずに、一定品質の濃
縮液を得る事が出来ないという問題があった。また密度
、粘度、水分などを検知して濃度管理を行なう方法は、
専用オンライン計測機器が必要となる為、高価なシステ
ムとなる等の問題があった。
本発明は前記従来の課題を解決しようとするものである
。
。
（課題を解決するための手段）
このため本発明は、蒸発缶と、内部に熱媒体の通路を形
成し、水平又は傾斜した状態で前記蒸発領内に設置され
、その一部分が蒸発缶内の被加熱液の液面下にあるスク
リュ形のスパイラル式熱交換器と、スクリュ軸回りに前
記スパイラル式熱交換器を回転させる駆動装置とを備え
た蒸発濃縮装置において、前記スパイラル状熱交換器を
回転させる駆動動力を計測し、その駆動動力が一定とな
るように給液、排液ポンプの吐出量を調節することによ
り、缶内濃縮液濃度を一定に制御するようにしてなるも
ので、これを課題解決のための手段とするものである。
成し、水平又は傾斜した状態で前記蒸発領内に設置され
、その一部分が蒸発缶内の被加熱液の液面下にあるスク
リュ形のスパイラル式熱交換器と、スクリュ軸回りに前
記スパイラル式熱交換器を回転させる駆動装置とを備え
た蒸発濃縮装置において、前記スパイラル状熱交換器を
回転させる駆動動力を計測し、その駆動動力が一定とな
るように給液、排液ポンプの吐出量を調節することによ
り、缶内濃縮液濃度を一定に制御するようにしてなるも
ので、これを課題解決のための手段とするものである。
（作用）
濃縮液の濃度と粘度は正の相関となっており、その液中
で回転するスパイラル状熱交換器の駆動動力と液粘度も
正の相関であるため、駆動動力が一定となる様に給液、
排液量を制御する事により缶内濃縮液の濃度は一定に制
御される。
で回転するスパイラル状熱交換器の駆動動力と液粘度も
正の相関であるため、駆動動力が一定となる様に給液、
排液量を制御する事により缶内濃縮液の濃度は一定に制
御される。
（実施例）
以下本発明を図面の実施例について説明すると、第１図
は本発明の１実施例を示すシステム構成図、第２図は本
発明にて使用する蒸発缶及びスパイラル式熱交換器の１
例を示すものである。図において、４は蒸発缶、４ａば
スクリュ形のスパイラル式熱交換器で、内部に熱媒体の
通路を形成し、水平又は傾斜した状態で、その−部分が
蒸発缶４内の被加熱液の液面下に設置されている。スパ
イラル式熱交換器４ａのスクリュ軸回りに同熱交換器４
ａを回転さセるプーリ１４を、ベルト等の動力伝達装置
４ｃを介して駆動電動機４ｄにより回転させるようにな
っている。また駆動電動機４ｄにば電源１１から電流信
号変換装置９を介して電流が供給される。１０は制御装
置、■は原液タンク、２は供給ポンプ、３は蒸気圧縮機
、５は駆動機、６は凝縮水タンク、７は排出ポンプ、８
は濃縮液タンク、１２はレベルセンリーである。
は本発明の１実施例を示すシステム構成図、第２図は本
発明にて使用する蒸発缶及びスパイラル式熱交換器の１
例を示すものである。図において、４は蒸発缶、４ａば
スクリュ形のスパイラル式熱交換器で、内部に熱媒体の
通路を形成し、水平又は傾斜した状態で、その−部分が
蒸発缶４内の被加熱液の液面下に設置されている。スパ
イラル式熱交換器４ａのスクリュ軸回りに同熱交換器４
ａを回転さセるプーリ１４を、ベルト等の動力伝達装置
４ｃを介して駆動電動機４ｄにより回転させるようにな
っている。また駆動電動機４ｄにば電源１１から電流信
号変換装置９を介して電流が供給される。１０は制御装
置、■は原液タンク、２は供給ポンプ、３は蒸気圧縮機
、５は駆動機、６は凝縮水タンク、７は排出ポンプ、８
は濃縮液タンク、１２はレベルセンリーである。
次に作用を説明すると、原液タンク１より高含水廃液を
供給ポンプ２により蒸発缶４へ４５（給し、内部に収め
たスクリュ形状のスパイラル式熱交換器４ａを回転させ
ながら蒸発濃縮を行なう。
供給ポンプ２により蒸発缶４へ４５（給し、内部に収め
たスクリュ形状のスパイラル式熱交換器４ａを回転させ
ながら蒸発濃縮を行なう。
スパイラル式熱交換器４ａば、ギヤートモ−トル等の駆
動電動機４ｄによりベルト等の動力伝達袋Ｗ４ｃを介し
て回転しており、この為缶内液とスパイラル状伝熱面は
相対速度を生じ、またスパイラル面の持つ傾斜によって
液に動圧を与える事により、伝熱面の自己洗浄をすると
共に、缶内液を撹拌する事により熱伝達性能が向上する
。
動電動機４ｄによりベルト等の動力伝達袋Ｗ４ｃを介し
て回転しており、この為缶内液とスパイラル状伝熱面は
相対速度を生じ、またスパイラル面の持つ傾斜によって
液に動圧を与える事により、伝熱面の自己洗浄をすると
共に、缶内液を撹拌する事により熱伝達性能が向上する
。
また被加熱液より蒸発した蒸気は、缶上部の蒸気出口４
ｂより気液分離器を通り、駆動機５て駆動される蒸気圧
縮ａ３によって加圧昇温され、スパイラル式熱交換器人
口４ｅを通過し、熱媒通路４ｆへ送出される。スパイラ
ル式熱交換器の軸端の熱媒体出口孔４ｇには復水排出管
が接続されており、凝縮水タンク６へと連絡されている
。
ｂより気液分離器を通り、駆動機５て駆動される蒸気圧
縮ａ３によって加圧昇温され、スパイラル式熱交換器人
口４ｅを通過し、熱媒通路４ｆへ送出される。スパイラ
ル式熱交換器の軸端の熱媒体出口孔４ｇには復水排出管
が接続されており、凝縮水タンク６へと連絡されている
。
なお、蒸発缶４の下部には、缶内液排出口が設けられて
おり、缶内液は排出ポンプ７にて引出され、濃縮液タン
ク８へと送られる。また電動機４ｄには、電源１１から
電流信号変換装置９を介して電力が供給されている。１
０はマイコン又はシーケンサ等の制御装置であり、変換
装置９からの信号を受けて給排液ポンプ２及び７の吐出
量の調整を行なう。
おり、缶内液は排出ポンプ７にて引出され、濃縮液タン
ク８へと送られる。また電動機４ｄには、電源１１から
電流信号変換装置９を介して電力が供給されている。１
０はマイコン又はシーケンサ等の制御装置であり、変換
装置９からの信号を受けて給排液ポンプ２及び７の吐出
量の調整を行なう。
次に具体的な数値例にて説明を行なうと、蒸発能力１５
０ｋｇ／Ｔ（の比較的小型のプラントにおいて、含水率
９３％（濃度７％）の焼酎廃液を蒸発濃縮する場合、供
給ポンプ２、排出ポンプ７の吐出量をそれぞれ１８７．
５ｋｇ／Ｈ１３７，５ｋｇ／Ｈに調整する事により、定
常状態にて缶内液排出口を目標値６５％（濃度３５％）
に保つ事が可能である。なお、この時の濃縮倍率は１８
７．５／３７．５＝ ５倍である。またポンプ２及び７
の吐出量を調整する手段としては、定量性を有する容積
式ロータリーポンプの回転数をインバータにより調整す
る、或いは給排液ポンプを発停する、給排液ラインに設
けたバルブの開度を変更する等の方法がある。この時電
動ｉ４ｄば計画負荷状態で運転されており、その駆動電
流値も計画値（目標値）となっている。
０ｋｇ／Ｔ（の比較的小型のプラントにおいて、含水率
９３％（濃度７％）の焼酎廃液を蒸発濃縮する場合、供
給ポンプ２、排出ポンプ７の吐出量をそれぞれ１８７．
５ｋｇ／Ｈ１３７，５ｋｇ／Ｈに調整する事により、定
常状態にて缶内液排出口を目標値６５％（濃度３５％）
に保つ事が可能である。なお、この時の濃縮倍率は１８
７．５／３７．５＝ ５倍である。またポンプ２及び７
の吐出量を調整する手段としては、定量性を有する容積
式ロータリーポンプの回転数をインバータにより調整す
る、或いは給排液ポンプを発停する、給排液ラインに設
けたバルブの開度を変更する等の方法がある。この時電
動ｉ４ｄば計画負荷状態で運転されており、その駆動電
流値も計画値（目標値）となっている。
次に例えば、何らかの理由により供給液含水率が９３％
から９５％に変化すれば、徐々に缶内液位監視が６５％
から７５％に向かって変化し始め、同時に缶内液粘度が
低下する為、スパイラル式熱交換器４ａの回転駆動負荷
が減少し、電動機４ｄの駆動電流値が徐々に低下してい
く。これは第３図及び第４図に示すように、一般に粘度
〜含水率の相関が負の相関となっている為である。
から９５％に変化すれば、徐々に缶内液位監視が６５％
から７５％に向かって変化し始め、同時に缶内液粘度が
低下する為、スパイラル式熱交換器４ａの回転駆動負荷
が減少し、電動機４ｄの駆動電流値が徐々に低下してい
く。これは第３図及び第４図に示すように、一般に粘度
〜含水率の相関が負の相関となっている為である。
即ち、含水率が大きくなれば、粘度が低くなり、スパイ
ラル熱交換器の駆動動力値が減少していく為である。
ラル熱交換器の駆動動力値が減少していく為である。
この時缶内液含水率を目標値（６５％）に維持する為に
は、濃縮倍率を５倍から７倍に変更する必要がある。こ
こで装置の１発能力は１５０ｋｇ／Ｉ−１と変わらない
為、供給ポンプ２、排出ポンプ７の吐出量を各々 １７
５ｋｇ／Ｈ１２５ｋｇ／Ｈに調整すれば、缶内液量を一
定に保ち、かつ含水率６５％（？ａ度３５％）の濃縮液
を得る事が可能である。しかし現実的にはポンプ吐出量
の正確な調整は困難であって、汀、内液位が変動し、そ
の為熱交換器駆動動力値も変動するので、缶内にレベル
センサー１２を設け、その信月に基づい”で缶内液位が
一定となる様にポンプ２及び７の吐出量を調整（この調
整にはポンプを停止して吐出量を０とする操作も含まれ
る）する。
は、濃縮倍率を５倍から７倍に変更する必要がある。こ
こで装置の１発能力は１５０ｋｇ／Ｉ−１と変わらない
為、供給ポンプ２、排出ポンプ７の吐出量を各々 １７
５ｋｇ／Ｈ１２５ｋｇ／Ｈに調整すれば、缶内液量を一
定に保ち、かつ含水率６５％（？ａ度３５％）の濃縮液
を得る事が可能である。しかし現実的にはポンプ吐出量
の正確な調整は困難であって、汀、内液位が変動し、そ
の為熱交換器駆動動力値も変動するので、缶内にレベル
センサー１２を設け、その信月に基づい”で缶内液位が
一定となる様にポンプ２及び７の吐出量を調整（この調
整にはポンプを停止して吐出量を０とする操作も含まれ
る）する。
例えば、何らかの原因により缶内濃度が低下して、熱交
換器駆動動力が減少した場合は、排出ポンプ７を停止（
又は吐出量低下）させた状態で、駆動動力が一定となる
よ・うに、供給ポンプ吐出量の調整を行なう。更にこの
時缶内液位が設定値から外れないように供給ポンプ吐出
量（又は供給ポンプ、排出ポンプの吐出量）を調整する
。ごの操作により缶内液濃度を短時間で設定値まで回復
させる事が可能である。
換器駆動動力が減少した場合は、排出ポンプ７を停止（
又は吐出量低下）させた状態で、駆動動力が一定となる
よ・うに、供給ポンプ吐出量の調整を行なう。更にこの
時缶内液位が設定値から外れないように供給ポンプ吐出
量（又は供給ポンプ、排出ポンプの吐出量）を調整する
。ごの操作により缶内液濃度を短時間で設定値まで回復
させる事が可能である。
また何らかの原因により缶内濃度が増加し、熱交換器駆
動動力が増加した場合は、排出ポンプの吐出量を定常状
態（３７，５ｋｇ／ Ｈ）よりもｉ）！ｌ ＪＪＩＩさ
せた状態で、駆動動力が設定値となるように供給ポンプ
吐出量の調整を行なう。この時併せて缶内液位が設定値
となるように、供給ポンプ吐出量（又は供給ポンプ、排
出ポンプ吐出Ｍ）を調整する。この操作により缶内液濃
度を設定値まで減少させる事が可能である。なお、電流
値や缶内液位監視、ポンプ吐出量調整の周期、或いは調
整量などは系応答性と濃度制御に要求される精度により
適宜決定する。
動動力が増加した場合は、排出ポンプの吐出量を定常状
態（３７，５ｋｇ／ Ｈ）よりもｉ）！ｌ ＪＪＩＩさ
せた状態で、駆動動力が設定値となるように供給ポンプ
吐出量の調整を行なう。この時併せて缶内液位が設定値
となるように、供給ポンプ吐出量（又は供給ポンプ、排
出ポンプ吐出Ｍ）を調整する。この操作により缶内液濃
度を設定値まで減少させる事が可能である。なお、電流
値や缶内液位監視、ポンプ吐出量調整の周期、或いは調
整量などは系応答性と濃度制御に要求される精度により
適宜決定する。
（発明の効果）
以」二の様に本発明によれば、缶内液粘度、換言すれば
濃度をフィードバックし、そのイ直が一定となるように
ポンプ吐出量を調整するごとにより、外乱が入っても缶
内液濃度と一定（設定値）に制御する事が可能である。
濃度をフィードバックし、そのイ直が一定となるように
ポンプ吐出量を調整するごとにより、外乱が入っても缶
内液濃度と一定（設定値）に制御する事が可能である。
更に本発明の濃度制御システ１、を応用すれば、濃縮装
置の起動、立上り、定常運転から停止に至るまでの一連
の運転を自動化する事も可能である。
置の起動、立上り、定常運転から停止に至るまでの一連
の運転を自動化する事も可能である。
従って本発明によれば、イｂ内液粘度、即ら濃度をフィ
ードバックして制御するので、一定濃度の濃縮液を得る
事ができる。また缶内液粘度検知の手段として従来から
あるスパイラル熱交換器の駆動すＪ力値をし１盛として
いる為、特に粘度計測センサーを使用する必要が無く、
従来の方法に比べ安価なシステムとする事ができる。
ードバックして制御するので、一定濃度の濃縮液を得る
事ができる。また缶内液粘度検知の手段として従来から
あるスパイラル熱交換器の駆動すＪ力値をし１盛として
いる為、特に粘度計測センサーを使用する必要が無く、
従来の方法に比べ安価なシステムとする事ができる。
第１し１は本発明の蒸発濃縮装置の実施例を示すシステ
ム回、第２図は第１図で使用する蒸発缶及びスパイラル
式熱交換器の１例を示す断面図、第３図は対象とする高
含水廃液の含水率と粘度の関係を示す線図、第４図は缶
内液粘度とスパイラル式熱交換器の回転駆動動力の関係
を示す線図である。 ］ ０ 図の主要部分の説明 被濃縮液（原液）タンク 供給ポンプ 蒸気圧縮機 蒸発缶 スパイラル式熱交換器 蒸気出口 スパイラル残熱交換器駆動動力伝達ベルトスパイラル式
熱交換器駆動用電動機 蒸気圧縮機駆動機 凝縮水タンク 排出ポンプ 濃縮液タンク 電流信号変換装置 制御装置 電源
ム回、第２図は第１図で使用する蒸発缶及びスパイラル
式熱交換器の１例を示す断面図、第３図は対象とする高
含水廃液の含水率と粘度の関係を示す線図、第４図は缶
内液粘度とスパイラル式熱交換器の回転駆動動力の関係
を示す線図である。 ］ ０ 図の主要部分の説明 被濃縮液（原液）タンク 供給ポンプ 蒸気圧縮機 蒸発缶 スパイラル式熱交換器 蒸気出口 スパイラル残熱交換器駆動動力伝達ベルトスパイラル式
熱交換器駆動用電動機 蒸気圧縮機駆動機 凝縮水タンク 排出ポンプ 濃縮液タンク 電流信号変換装置 制御装置 電源
Claims (1)
- 蒸発缶と、内部に熱媒体の通路を形成し、水平又は傾斜
した状態で前記蒸発缶内に設置され、その一部分が蒸発
缶内の被加熱液の液面下にあるスクリュ形のスパイラル
式熱交換器と、スクリュ軸回りに前記スパイラル式熱交
換器を回転させる駆動装置とを備えた蒸発濃縮装置にお
いて、前記スパイラル状熱交換器を回転させる駆動動力
を計測し、その駆動動力が一定となるように給液、排液
ポンプの吐出量を調節することにより、缶内濃縮液濃度
を一定に制御することを特徴とする蒸発濃縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15490590A JPH0445801A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸発濃縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15490590A JPH0445801A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸発濃縮装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0445801A true JPH0445801A (ja) | 1992-02-14 |
Family
ID=15594526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15490590A Pending JPH0445801A (ja) | 1990-06-13 | 1990-06-13 | 蒸発濃縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0445801A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105251223A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-01-20 | 武汉纽威晨创科技发展股份有限公司 | 一种连续牵引式网膜微波蒸发方法及装置 |
| JP2020127912A (ja) * | 2019-02-07 | 2020-08-27 | 大阪瓦斯株式会社 | 廃液濃縮装置及び廃液濃縮方法 |
-
1990
- 1990-06-13 JP JP15490590A patent/JPH0445801A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105251223A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-01-20 | 武汉纽威晨创科技发展股份有限公司 | 一种连续牵引式网膜微波蒸发方法及装置 |
| JP2020127912A (ja) * | 2019-02-07 | 2020-08-27 | 大阪瓦斯株式会社 | 廃液濃縮装置及び廃液濃縮方法 |
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