JPS6323701A - 遠心薄膜蒸発器の洗浄方法 - 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） 本発明は遠心薄膜蒸発器の洗浄方法に係り、特に原子力
発電所において発生する放射性廃液を濃縮乾燥した後に
おける蒸発器内部の洗浄を効率的に行なう遠心薄膜蒸発
器の洗浄方法に関する。

（従来の技術） 原子力発電所で発生する放射性廃液としては、溶液状態
のものと懸濁状態のものとに大別される。

前者の例としては、硫酸ナトリウムを主成分とし不純物
として海水成分、腐食生成物などを含有する原液を蒸発
濃縮した濃縮廃液があり、一方接者の例としては、粉状
または粒状の樹脂スラリー、セルロースを主成分とする
フィルタ助剤スラリーなどの各種の懸濁液がある。

従来、これらの放射性廃液のうち、濃縮廃液は、固形分
濃度を２０ｗｔ％程度に処理された後にドラム缶内でセ
メントと混合して固形化し、一方、懸濁液は不銹ｔ１４
製タンクに貯蔵するなどの形態で発電所構内に保管され
る。しかし、原廃液の累積貯蔵ｍの増加に伴い、その貯
蔵場所および貯蔵空間の不足が深刻化し問題となってい
る。

そのため、近年これらの原廃液の容積をより効率よく減
少させる手段として、遠心薄膜蒸発器が多用化され、効
果を上げている。

ここで、遠心薄膜蒸発器の構造例を第３図および第４図
に基づいて説明する。蒸発器本体１を構成する円筒形の
伝熱１１（２の外側には加熱ジャケット３が設けられ、
この加熱ジャケット３に熱媒入口４および熱媒出口５が
取付けられる。伝熱１）Ｊ　２の内部には、下部軸受箱
６と下部軸受箱７によって支持される駆動軸８が取付け
られ、この駆動軸８の外周に放射状に設けられた回転翼
９は駆動ブ一り１０によって伝熱用２内周面に沿って回
転する。伝熱用２上部には、給液入口ノズル１１、給液
分配器１２および蒸発物出口１３が設けられ、下部には
粉体出口１４が設けられる。

発電所内で発生した原廃液は、給液入口ノズル１１より
伝熱用２内に供給され、液分配器１２により円周方向に
均一に分散され、さらに重力により伝熱ｔ１２の内周面
を流下し、回転翼９の回転による遠心力の作用によって
伝熱用２の内周面に展延される。こうして、伝熱用２の
内周面には原廃液の薄膜が形成される。？ｌ状に形成さ
れた原廃液は、伝熱用２の外側に設けた加熱ジせケラト
３を流れる蒸気等の熱媒体により加熱され、揮発成分が
蒸発して濃縮されながら重力によってさらに流下する。

この作用によって原廃液は最終的に乾燥粉体となって粉
体出口１４から排出される。−方、伝熱用２の内部で蒸
発した蒸発物は、蒸発物出口１３より排出され、図示し
ない蒸発物処理装置によって処理される。この遠心薄膜
蒸発器によって原廃液は乾燥した粉体状に処理され、最
小の容積となって貯蔵保管される。

ところが、従来廃液処理途中において、蒸発器内部に原
廃液の溶解成分が析出して准清し、処理効率が低下する
問題があった。

すなわち、伝熱１）１２内周面に展延された原廃液中の
揮発成分が蒸発することによって、溶解成分がスケール
として析出し、伝熱面に付着する。このスケールが付着
する領域は、第５図に示Ｔように蒸発に必要な伝熱面積
から決定される伝熱１シ（２の高さＨ５の中火のほぼ１
／３にあたる中央ｆｆｊ　１４Ｈが多い。上部領域１−
Ｉ　Ａにおいては、原廃液は蒸発により濃縮されるが、
溶解部分の飽和１度よで達していないので、溶解成分の
析出によるスケール２９の付着はない。中央領域ト１８
では、析出した溶解成分の一部が初めはわずかずつであ
るが伝熱面に付着する。この付着によって中央領域Ｈ８
の熱伝導率が低下し、中央領域［」８は長時間の運転に
よって徐々に拡大される。下部領域１」。

では、濃縮廃液は半固体状から乾燥粉体となり、固形物
の付着はほとんど見られない。下端領域Ｈ，は伝熱部の
余裕であり、完全な乾燥粉体領域であるからスケールの
付着はない。実用的には上記のように蒸発能力に充分余
裕をもたせて伝熱部２の全高１−ＩＦが設計されている
。

一方、蒸発器本体内部には、伝熱部２の内周面上を常に
回転翼９が摺動しており、この回転翼９の先端における
掻取り作用によって付着物がスケールとして成長するこ
とを防止している。

ところが、長期間にわたる運転によって発生した微母の
スケールは、次第に強固な固着状態となって回転翼９お
よび駆動軸８の表面に厚く堆積し回転翼９の円滑な動き
が阻害され、７７Ｑ膜形成機能が喪失してしまう。また
、伝熱面における蒸発能ノコが大幅に低下し、原廃液を
良好に乾燥した粉体に処理することができない問題があ
った。

ざらに、スケールの付着量の増加は、必然的に放射線レ
ベルの上昇につながるおそれがあった。

したがって、蒸発能力を良好に維持し、また放射性物質
の蓄積による弊害を防止廿るために、定期的に蒸発器本
体１内面全体を洗浄していた。

第６図は従来の洗浄方法の工程を示すグラフである。

原廃液供給ｆｆ１Ｑ　　、駆動軸回転数Ｎ１という運転
条件で時間ｔ１の間、乾燥工程を継続してきた遠心薄膜
蒸発器を洗浄する場合は、まず原廃液の供給を止め、同
時に給液入口ノズル１１から洗浄液を伝熱１ｉ１２内に
送給する。洗浄液の供給ｆｆ１Ｑ２は、原廃液の供給ｆ
ｌｌＱ１の半分程度とする。このとき駆動軸は停止する
ことなく、乾燥工程における回転数Ｎ　の１／２程度の
回転数Ｎ２で回転している。

この状態で所定時間ｔ２の間、洗浄運転を行なって、給
液入口ノズル１１付近および伝熱用２内面に付着し成長
したスケールを洗い流す。

次に、蒸発器本体上部に設けた洗浄液ノズル１５から大
量の洗浄液（洗浄液量Ｑ３）を供給して、伝熱用２内部
に洗浄液を満たし、同時に駆動軸８を回転させて撹拌し
、伝熱部２、駆動軸８および回転翼９を洗浄していた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の従来方法によると乾燥工程から洗浄工
程へ連続的に工程が続くため、回転翼や蒸発器本体内に
生成していた乾燥粉体や途中まで乾燥された濃縮廃液の
スラリーなどが洗浄液とともに多聞に流出する問題点が
あった。

すなわち、伝熱部２内壁や回転翼９に付着した粉体を一
旦外部に排出する工程を設けることなく、連続的に洗浄
工程に移るため、洗浄操作の負荷が大きく、また粉体の
多くは洗浄液と共に流出する。

その結果、洗浄廃液中の粉体濃度を高め、また長時間の
洗浄工程を必要とするため蒸発器の稼動率を実質的に低
下せしめ、さらに人聞の洗浄廃液を排出するため、その
二次処理装置の負荷を増大させていた。

本発明は上記問題点を解決するために発案されたもので
あり、原廃液の乾燥処理後に蒸発器本体内に付着・残留
した粉体およびスケールを効率よく除去し、短時間の洗
浄が可能であり、さらに、蒸発器の稼動率を向上し、併
せて廃液処理全体の処理効率を向上できる遠心薄膜蒸発
器の洗浄方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る遠心薄膜蒸発器の洗浄方法は、下記の４つ
のステップから構成されている。ずなわち、 （ｉ）原廃液の供給を停止して蒸発器本体内に既に供給
された原廃液の乾燥を完結せしめ、粉体化する第１ステ
ップと、 （ｉ１〉蒸発器本体内に配設した駆動軸を一時的に停止
し、その間に回転翼の先端部に付着する粉体および蒸発
器本体内に浮遊する粉体を粉体出口方向に落下せしめ排
出する第２ステップと、（ｉｎ　）駆動軸を起動し、同
時に洗浄液を窯元器本体内に注入して付着物の除去、洗
浄を行なう第３ステップと、 （ｉｖ）駆動軸を瞬時起動して、慣性力による艮械的な
衝撃を回転翼に与えることにより、回転製先端部および
蒸発器本体内部に付着した粉体を剥離脱落せしめる第４
ステップ とから構成されている。

（作用） 上記構成の洗浄方法では、乾燥工程の終了と同時に原廃
液の供給が停止される。そして、既に供給された原廃液
を完全に乾燥せしめるステップを設けているため、未乾
燥状態の濃縮廃液量および粉体の付着量が少ない。

また、第２ステップとして駆動軸を一時的に停止し、付
着粉体および浮遊粉体を落下させ系外へ排出せしめるス
テップを設けているので、蒸発器本体内における粉体の
残存ａが少なく、次のステップにおいて洗浄液に同伴さ
れて流出する粉体けも少ない。

次に、駆動軸を起動して同時に洗浄液を蒸発器本体内に
注入して付着物の除去洗浄を所定時間実施する。このと
き、付着した一部のスケールは、洗浄液に再度溶解して
除去される。ざらに洗浄液を供給しながら、駆動軸を瞬
間的に起動し、また停止することによって、付着物に対
して機械的な衝撃を与え、付着物の剥離脱落を促進し、
洗浄効果を増強する。すなわち、伝熱胴２内面、駆動軸
８表面および回転翼９の先端部に強固に固着したスケー
ル等に対し、回転（２）９の揺動力を作用させ、その鏝
械的な衝撃によってスケール等の剥離が容易になる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係る洗浄方法を適用する遠心Ｉｇ膜
蒸発器の構成を示す系統図である。

なお、従来例と同一部品要素には同一の符号を付して説
明は省略する。

給液タンク１６に一時貯留されていた原廃液は給液ポン
プ１７から給液入口弁１８、給液入口ノズル１１を通り
蒸発器本体１内に供給される。−方、スチームなどの熱
媒配管１９が熱媒入口弁２０を介して熱媒入口４に接続
されている。

また、洗浄液配管２１は給液入口洗浄弁２２、洗浄液ノ
ズル弁２３を介してそれぞれ給液入口ノズル１１、洗浄
液ノズル１５に接続されている。

蒸発器本体１には放射能検出器２４が設けられ、この放
射能検出器２４は、蒸発器本体１内に付着残留するスケ
ールや粉体などの放射性物質の是を検出し、その検出信
号を制御器２５に伝送する。

制ｔｉ器２５は、乾燥工程、洗浄工程の切替え、洗浄水
の供給経路の切替えおよび駆動軸８を駆動する電ｆ、Ｉ
Ｊ機２６を制御する。

蒸発器本体１内に導入された原廃液は、熱媒によって蒸
発乾燥処理されて粉体となり、その粉体は、切替弁２７
を経由して粉体ホッパ２８に一時的に貯留される。洗浄
工程においては、Ｉ、Ｉ］替弁２７が切替わり、粉体出
口１４は、洗浄液ドレン配管３０と連通する。

乾燥工程を継続した結果、蒸発器本体内、特に伝熱）１
２内面に多聞の粉体またはスケールが付着し、伝熱性能
が低下した時点で洗浄工程に移る。

本発明に係る洗浄方法の工程は第２図のグラフで示すよ
うに４つのステップから構成されている。

〈第１ステップ〉 乾燥工程の終了と同時に原廃液の供給は停止する。しか
し、既に供給された原廃液を完全に乾燥するために、駆
動軸８は所定時間Ｔ１の間、回転を続ける。時間Ｔ１は
供給された原廃液を乾燥するために要する時間である。

〈第２ステップ〉 次に、駆動軸を短時間Ｔ２の間、停止し、第１ステップ
で生成した乾燥粉体および蒸発器本体内部の浮遊粉体を
沈降せしめ粉体出口１４より排出する。この操作により
乾燥した粉体、剥離したスケール等は、洗浄液によって
洗浄される前に粉体ホッパ２８に移送される。

〈第３ステップ〉 次に、駆動軸を起動し、同時に洗浄液を蒸発器本体内に
導入し、付着した粉体を洗浄液に溶解せしめて付着面か
ら除去する。なお洗浄液は、まず給液入口ノズル１１を
経由して流入せしめ配管旬ｊ１機器の洗浄を所定時間実
施した後に、次に蒸発器本体上部に設けた洗浄液ノズル
１５から供給し、蒸発器本体内部全体を洗浄する。

〈第４ステップ〉 次に、洗浄液を供給しながら駆動軸８を瞬間的に起動さ
せ、そして停止する。この駆動停止操作によって回転ｍ
９に慣性力が働き、回転翼９は大きく傾動し、駆動軸８
に衝突する。このとき、回転翼９の先端部、駆動＠８外
周面および伝熱用２内周面に付着したスケールに機械的
な衝撃力が作用しスケールを剥離脱落せしめる。

なお、この起動−停止操作は、スケールの付着強度に応
じて適宜繰り返して実施するように構成してもよい。

原廃液が原子力発電プラントから排出される放射性物質
を含有する原廃液の場合は、第１図に示すように、蒸発
器本体に付設した放射能検出器２４によって蒸発器本体
内に残留するスケールおよび粉体量を検出し、その検出
値を所定レベル以下になるまでの洗浄時間を自動的に制
御するように構成してもよい。

上記実施例においては、洗浄液による洗浄操作に移行す
る前に乾燥粉体は系外に排出され、さらに洗浄液による
物理化学的な洗浄に加え、駆動軸の起動停止操作を繰り
返して機械的な洗浄作用を加えているため、スケールお
よび粉体の残留訂が少ない。したがって、従来の洗浄方
法と比較して、洗浄時間および洗浄木組を大幅に低減す
ることができる。

ちなみに洗浄液の汚れの指標となる電気型導度で比較す
ると、同一の電気型導度を得るまでに要する洗浄時間は
従来方法の洗浄時間の約５０％に低下することが実証さ
れている。

このように本実施例による洗浄方法によれば、洗浄効果
を向上させ、また洗浄廃液量の発生も低減できる上に蒸
発器の稼動率も向上できるなど優れた効果を有する。

〔発明の効果〕

本発明の洗浄方法によれば、乾燥粉体は洗浄水で洗浄さ
れる前に、充分に乾燥処理され、多くは系外に排出され
る。さらに付着した粉体に対しては駆動軸の起動停止を
交互に繰り返して１械的な衝撃が加えられるため、粉体
の剥離脱落が容易である。したがって、蒸発器本体内の
付着残留物が少なく、洗浄時間も短縮化される。また、
洗浄水とともに流出する付着物の開が少なく、洗浄廃液
口も少ないため、洗浄廃液処理装置の負荷が低減できる
。また、洗浄時間の短縮化により遠心薄膜蒸発器の稼動
率も大幅に向上するなど多くの効用を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を適用する遠心薄膜蒸発器の構成を
示す系統図、第２図は本発明に係る洗浄方法の工程を示
すグラフ、第３図は遠心薄膜蒸発器の構造を示す縦断面
図、第４図は第３図におけるＩＶ−ＩＶ矢視断面図、第
５図は蒸発器本体内周壁面に付着するスケールの領域を
示す縦断面図、第６図は従来の洗浄方法の工程を示すグ
ラフである。 １・・・蒸発器本体、２・・・伝熱胴、３・・・加熱ジ
ャケット、４・・・熱媒入口、５・・・熱媒出口、６・
・・上部軸受箱、７・・・下部軸受箱、８・・・駆動軸
、９・・・回転翼、１０・・・駆動プーリ、１１・・・
給液入口ノズル、１２・・・給液分配器、１３・・・蒸
発物出口、１４・・・粉体出口、１５・・・洗浄液ノズ
ル、１６・・・給液タンク、１７・・・給液ポンプ、１
８・・・給液人口弁、１９・・・熱媒配管、２０・・・
熱媒入口弁、２１・・・洗浄液配管、２２・・・給液入
口洗浄弁、２３・・・洗浄液ノズル弁、２４・・・放射
能検出器、２５・・・制御器、２６・・・電動機、２７
・・・切換弁、２８・・・粉体ホッパ、２９・・・スケ
ール、３０・・・洗浄液ドレン配管。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久茶４匡 ＋！！索僚−≦−畠回醤縫 味（４）９准＊４−ｂ Ω　　　　　　　　　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発器本体内に供給された原廃液を乾燥処理する乾
   燥工程と、洗浄液を導入して蒸発器本体内部を洗浄処理
   する洗浄工程とを交互に繰り返して原廃液を処理する遠
   心薄膜蒸発器の洗浄工程が、（ｉ）原廃液の供給を停止
   して蒸発器本体内に既に供給された原廃液の乾燥を完結
   せしめ、粉体化する第１ステップと、 （ｉｉ）蒸発器本体内に配設した駆動軸を一時的に停止
   し、その間に回転翼の先端部に付着する粉体および蒸発
   器本体内に浮遊する粉体を粉体出口方向に落下せしめ排
   出する第２ステップと、（ｉｉｉ）駆動軸を起動し、同
   時に洗浄液を蒸発器本体内に注入して付着物の除去、洗
   浄を行なう第３ステップと、 （ｉｖ）駆動軸を瞬時起動して、慣性力による機械的な
   衝撃を回転翼に与えることにより、回転翼先端部および
   蒸発器本体内部に付着した粉体を剥離脱落せしめる第４
   ステップ とから成ることを特徴とする遠心薄膜蒸発器の洗浄方法
   。 ２、第４ステップはさらに、蒸発器本体内部における付
   着粉体量が所定値以下に低下するまで、駆動軸を起動停
   止する操作を交互に繰り返して付着粉体を剥離脱落せし
   めるステップを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の遠心薄膜蒸発器の洗浄方法。 ３、洗浄液は、給液ノズルを経由して蒸発器本体へ供給
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の遠
   心薄膜蒸発器の洗浄方法。 ４、洗浄液は、蒸発器頂部に設けた洗浄液ノズルを経由
   して蒸発器本体へ供給されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の遠心薄膜蒸発器の洗浄方法。 ５、原廃液が放射性物質を含有する場合において、蒸発
   器内部における付着粉体量は、蒸発器に付設した放射能
   検出器によって検出され、その検出値によって蒸発器内
   部の洗浄度を判定し洗浄時間を制御することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の遠心薄膜蒸発器の洗浄方
   法。