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JP2011033241A - Centrifugal type thin film dryer - Google Patents

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JP2011033241A
JP2011033241A JP2009178273A JP2009178273A JP2011033241A JP 2011033241 A JP2011033241 A JP 2011033241A JP 2009178273 A JP2009178273 A JP 2009178273A JP 2009178273 A JP2009178273 A JP 2009178273A JP 2011033241 A JP2011033241 A JP 2011033241A
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JP
Japan
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thin film
heat transfer
waste liquid
centrifugal thin
film dryer
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Pending
Application number
JP2009178273A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Sayano
顕生 佐谷野
Shohei Kawano
昌平 川野
Hajime Okamura
肇 岡村
Tatsuaki Sato
龍明 佐藤
Yuichi Shoji
裕一 東海林
Takashi Aisaka
貴司 相坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Industrial Technology Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009178273A priority Critical patent/JP2011033241A/en
Publication of JP2011033241A publication Critical patent/JP2011033241A/en
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Abstract

【課題】給液用配管表面における廃液の乾燥固化に伴う閉塞を抑制することができる遠心式薄膜乾燥機を提供する。
【解決手段】処理液を加熱する伝熱面を備えた中空状の伝熱胴11と、伝熱胴11内に処理液を導入する処理液入口16と、伝熱胴11の軸心位置に配置された回転軸と、回転軸に放射状に設けられ、濃縮および乾燥により伝熱面に生成される処理液の粉体を掻き落とすブレードとを備え、処理液入口16には、その表面に撥水性皮膜41が形成されている。
【選択図】 図2
A centrifugal thin film dryer capable of suppressing clogging associated with drying and solidification of waste liquid on the surface of a liquid supply pipe.
SOLUTION: A hollow heat transfer cylinder 11 having a heat transfer surface for heating a process liquid, a process liquid inlet 16 for introducing the process liquid into the heat transfer cylinder 11, and an axial center position of the heat transfer cylinder 11. A rotating shaft disposed on the rotating shaft, and a blade that radiates on the rotating shaft and scrapes off the powder of the processing liquid generated on the heat transfer surface by concentration and drying. An aqueous film 41 is formed.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、廃液処理設備などに適用する遠心式薄膜乾燥機に係り、特に凝結物による給液配管の閉塞を好適に抑制する遠心式薄膜乾燥機に関する。   The present invention relates to a centrifugal thin film dryer applied to a waste liquid treatment facility and the like, and more particularly to a centrifugal thin film dryer that suitably suppresses blockage of a supply pipe due to a condensed matter.

廃液処理設備においては、廃液物量の減容を測ることが主要目的の一つとされている。特に、敷地内の廃棄物貯蔵スペースが問題となる原子力発電プラントにおいては、乾燥機を用いることにより発生する濃縮廃液の水分を蒸発させて得られた残さ固形分の粉体化が行われる。この粉体化された濃縮廃液は、セメントと混合されて固化されたり、プラスチックと混合されて固化されたり、造粒、ペレット化された後センメントやプラスチックで固化されたりして廃棄される。   One of the main purposes of waste liquid treatment equipment is to measure volume reduction of waste liquid. In particular, in a nuclear power plant where the waste storage space in the premises is a problem, the residual solid content obtained by evaporating the water of the concentrated waste liquid generated by using a dryer is pulverized. The powdered concentrated waste liquid is mixed with cement, solidified, mixed with plastic, solidified, granulated, pelletized, then solidified with sentiment or plastic, and discarded.

また、原子炉の復水や廃水を浄化する粒状イオン交換樹脂や粉末イオン交換樹脂、ろ過助剤などの小粒径の固体廃棄物は、脱水や乾燥処理後、セメントおよびプラスチックと混合されて固化処理されて廃棄される。   In addition, solid particle wastes such as granular ion exchange resins, powder ion exchange resins, and filter aids that purify reactor condensate and wastewater are solidified by dehydration and drying, and then mixed with cement and plastic. Processed and discarded.

廃液の乾燥処理は、体積を1/10程度に減少できるため、廃棄物の減容という観点から非常に有用な単位操作である。従来、これらの乾燥処理には遠心式薄膜乾燥機が多く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。   The waste liquid drying treatment is a very useful unit operation from the viewpoint of volume reduction of waste because the volume can be reduced to about 1/10. Conventionally, many centrifugal thin-film dryers are used for these drying processes (for example, refer patent document 1).

この遠心式薄膜乾燥機は、主に廃液の水分を蒸発・乾燥させる伝熱面を供えた縦長円筒状の伝熱胴、および固形化して伝熱面に付着した廃液を掻き落とす回転ブレードを備えた回転シャフトを備える。また、伝熱胴上部には、廃液を給液するための給液用配管が設けられる。廃液は、給液用配管から遠心式薄膜乾燥機内に供給された後、所定温度に過熱された伝熱面に触れ、水分の蒸発・乾燥が進行するに連れて固形化される。回転ブレードは、伝熱面上で固形化した廃液を掻き取ることで粉体化して剥離させ、下方に落下させる。粉体化された廃液は、最終的には機体下方に設けられた排出口より排出される。   This centrifugal thin film dryer mainly has a vertically long cylindrical heat transfer drum with a heat transfer surface that evaporates and dries the water in the waste liquid, and a rotating blade that scrapes off the waste liquid that has solidified and adheres to the heat transfer surface. With a rotating shaft. In addition, a liquid supply pipe for supplying waste liquid is provided at the upper portion of the heat transfer cylinder. After the waste liquid is supplied into the centrifugal thin film dryer from the liquid supply pipe, it touches the heat transfer surface heated to a predetermined temperature, and is solidified as the evaporation and drying of water proceeds. The rotating blade scrapes off the solidified waste liquid on the heat transfer surface, pulverizes and separates it, and drops it downward. The pulverized waste liquid is finally discharged from an outlet provided below the machine body.

従来、この遠心式薄膜乾燥機の伝熱胴内面に発生する汚泥のスケーリングを防ぎ、伝熱効率の低下を回避する技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known that prevents scaling of sludge generated on the inner surface of a heat transfer drum of this centrifugal thin film dryer and avoids a decrease in heat transfer efficiency (see, for example, Patent Document 2).

特開昭64−30601号公報JP-A 64-30601 特開平11−248353号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-248353

廃液は給液用配管を経由して遠心式薄膜乾燥機内に供給される。この給液用配管は、伝熱胴上部に設けられているため、廃液を乾燥固化するための伝熱面からの熱により温度が上昇してしまう。このため、廃液が伝熱胴内へ供給される前に、給液用配管の内部で廃液が乾燥固化し、給液用配管が閉塞する可能性があるという課題があった。   The waste liquid is supplied into the centrifugal thin film dryer via a liquid supply pipe. Since this liquid supply pipe is provided in the upper part of the heat transfer cylinder, the temperature rises due to heat from the heat transfer surface for drying and solidifying the waste liquid. For this reason, before the waste liquid was supplied into the heat transfer cylinder, there was a problem that the waste liquid might dry and solidify inside the liquid supply pipe and the liquid supply pipe might be blocked.

この課題に対し、廃液に添加物を添加するなどして改質を行い、給液用配管内面に対する廃液の付着を抑制することが考えられる。また、給液配管の形状を工夫して、廃液が乾燥固化しにくい構造とすることも考えられる。   In order to solve this problem, it is conceivable to modify the waste liquid by adding an additive or the like to suppress the adhesion of the waste liquid to the inner surface of the liquid supply pipe. It is also conceivable to devise the shape of the liquid supply piping so that the waste liquid is difficult to dry and solidify.

しかし、現段階では廃液の改質や給液用配管の形状変更では十分な効果が得られず、現実的な解決方法が得られないという実状があった。   However, at the present stage, there has been a situation that a sufficient solution cannot be obtained by reforming the waste liquid or changing the shape of the supply pipe, and a practical solution cannot be obtained.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、給液用配管表面における廃液の乾燥固化に伴う閉塞を抑制することができる遠心式薄膜乾燥機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a centrifugal thin film dryer capable of suppressing clogging associated with drying and solidification of waste liquid on the surface of the liquid supply pipe.

本発明に係る遠心式薄膜乾燥機は、処理液を加熱する伝熱面を備えた中空状の伝熱胴と、前記伝熱胴内に前記処理液を導入する処理液入口と、前記伝熱胴の軸心位置に配置された回転軸と、前記回転軸に放射状に設けられ、濃縮および乾燥により前記伝熱面に生成される前記処理液の粉体を掻き落とすブレードとを備え、前記処理液入口には、その表面に撥水性皮膜が形成されていることを特徴とする。   The centrifugal thin film dryer according to the present invention includes a hollow heat transfer cylinder having a heat transfer surface for heating the process liquid, a process liquid inlet for introducing the process liquid into the heat transfer cylinder, and the heat transfer. A rotary shaft disposed at the axial center of the cylinder, and a blade provided radially on the rotary shaft and scraping off the powder of the processing liquid generated on the heat transfer surface by concentration and drying. A water repellent film is formed on the surface of the liquid inlet.

本発明に係る遠心式薄膜乾燥機によれば、給液用配管表面における廃液の乾燥固化に伴う閉塞を抑制し、乾燥効率を向上させることができる。   According to the centrifugal thin film dryer according to the present invention, it is possible to suppress clogging accompanying the drying and solidification of the waste liquid on the surface of the liquid supply pipe and to improve the drying efficiency.

本実施形態における遠心式薄膜乾燥機の全体的な構成を示す部分縦断面図。The fragmentary longitudinal cross-section which shows the whole structure of the centrifugal thin film dryer in this embodiment. 図1の遠心式薄膜乾燥機の領域IIの拡大図。The enlarged view of the area | region II of the centrifugal thin film dryer of FIG. 純水に対する接触角の定義を説明するための図。The figure for demonstrating the definition of the contact angle with respect to a pure water.

本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明に係る遠心式薄膜乾燥機を原子力発電プラントの稼働中に生成された放射性廃液を薄膜状に乾燥させ、粉体化させる乾燥処理を行う場合に用いられる例を適用して説明する。なお、この遠心式薄膜乾燥機は、原子力発電プラント以外の産業廃棄物処理施設などのプラント施設から発生する各種廃液処理についても適用することができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the centrifugal thin film dryer according to the present invention is applied to an example used when performing a drying process in which radioactive waste liquid generated during operation of a nuclear power plant is dried into a thin film and pulverized. To explain. This centrifugal thin film dryer can also be applied to various waste liquid treatments generated from plant facilities such as industrial waste treatment facilities other than nuclear power plants.

図1は、本実施形態における遠心式薄膜乾燥機の全体的な構成を示す部分縦断面図である。   FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an overall configuration of a centrifugal thin film dryer in the present embodiment.

遠心式薄膜乾燥機1は、中空状の円筒形を有する伝熱胴11を備える。また、伝熱胴11の外側には、加熱ジャケット12が設けられる。この加熱ジャケット12には、外部に突出した加熱蒸気入口13が上部位置に、外部に突出した蒸発ドレン排出口14が下部位置に設けられる。   The centrifugal thin film dryer 1 includes a heat transfer drum 11 having a hollow cylindrical shape. A heating jacket 12 is provided outside the heat transfer cylinder 11. The heating jacket 12 is provided with a heating steam inlet 13 protruding outside at an upper position and an evaporation drain discharge port 14 protruding outside at a lower position.

伝熱胴11の内表面は、所定温度に加熱される伝熱面15として機能する。伝熱面15は、加熱蒸気入口13から供給された加熱蒸気が供給されることにより、所定温度(例えば約170度)に加熱される。   The inner surface of the heat transfer cylinder 11 functions as a heat transfer surface 15 that is heated to a predetermined temperature. The heat transfer surface 15 is heated to a predetermined temperature (for example, about 170 degrees) by supplying the heating steam supplied from the heating steam inlet 13.

伝熱胴11には、廃液入口16および蒸発蒸気出口17が上部位置に設けられる。廃液入口16は、廃液を伝熱胴11の内部に導入するための給液口としての配管である。蒸発蒸気出口17は、放射性廃液(廃液)の一部である蒸発した蒸気を排出させる排出口としての配管である。また、伝熱胴11には、廃液乾燥粉体排出口18が下端位置に設けられる。この廃液乾燥粉体排出口18は、円錐コーン状で構成され、廃液の乾燥によって生じる廃液乾燥粉体を排出するための排出口である。   The heat transfer cylinder 11 is provided with a waste liquid inlet 16 and an evaporating vapor outlet 17 at an upper position. The waste liquid inlet 16 is a pipe as a liquid supply port for introducing the waste liquid into the heat transfer cylinder 11. The evaporating vapor outlet 17 is a pipe serving as a discharge port for discharging evaporated vapor that is a part of the radioactive waste liquid (waste liquid). The heat transfer drum 11 is provided with a waste liquid dry powder discharge port 18 at the lower end position. The waste liquid dry powder discharge port 18 is configured as a conical cone and is a discharge port for discharging waste liquid dry powder generated by drying the waste liquid.

伝熱胴11の中空部には、回転シャフト19が配置される。回転シャフト19は、図示上下方向に伸びた軸状に構成され、伝熱胴11の軸心位置に配置される。回転シャフト19は、図示しない駆動モータによって回転自在に構成される。   A rotating shaft 19 is disposed in the hollow portion of the heat transfer cylinder 11. The rotary shaft 19 is configured in a shaft shape extending in the vertical direction in the figure, and is disposed at the axial center position of the heat transfer cylinder 11. The rotating shaft 19 is configured to be rotatable by a drive motor (not shown).

回転シャフト19には、回転ブレード20および分散環21が設けられる。   The rotating shaft 19 is provided with a rotating blade 20 and a dispersion ring 21.

回転ブレード20は、回転ブレード取付座22を介して回動自在に取り付けられる。また、回転ブレード20は、回転シャフト19の軸方向および周方向に放射状に整列されて配置される。回転ブレード20の先端部は、それぞれ伝熱胴11内面の伝熱面15に対してわずかな間隙をあけて対向配置される。分散環21は、廃液入口16に対して外周面を対向させて配置され、回転シャフト19と一体回転可能に設けられる。分散環21は、廃液入口16から供給される廃液を円環状の外周面で反射させ、伝熱面15に遠心方向に分散させるようになっている。   The rotating blade 20 is rotatably mounted via a rotating blade mounting seat 22. The rotating blades 20 are arranged radially aligned in the axial direction and the circumferential direction of the rotating shaft 19. The tip of the rotary blade 20 is disposed opposite to the heat transfer surface 15 on the inner surface of the heat transfer drum 11 with a slight gap. The dispersion ring 21 is disposed so that the outer peripheral surface thereof faces the waste liquid inlet 16 and is provided so as to be rotatable integrally with the rotary shaft 19. The dispersion ring 21 reflects the waste liquid supplied from the waste liquid inlet 16 on the annular outer peripheral surface and disperses it on the heat transfer surface 15 in the centrifugal direction.

図2は、図1の遠心式薄膜乾燥機1の領域IIの拡大図である。   FIG. 2 is an enlarged view of region II of the centrifugal thin film dryer 1 of FIG.

遠心式薄膜乾燥機1の廃液入口16は、廃液入口管台31およびこの廃液入口管台31に内挿される内挿管としての伸長管32で構成される。廃液入口管台31は、伝熱胴11に対して溶接などにより接合されて一体形成される。廃液入口管台31は、伝熱胴11から外部に向かって突出した先端部に入口管台フランジ部31aを備える。この入口管台フランジ部31aには、廃液を供給するための外部配管33の外部配管フランジ部33aが、ボルト35およびナット36により着脱可能に連結される。   The waste liquid inlet 16 of the centrifugal thin film dryer 1 includes a waste liquid inlet nozzle 31 and an extension pipe 32 as an intubation tube inserted into the waste liquid inlet nozzle 31. The waste liquid inlet nozzle 31 is integrally formed with the heat transfer cylinder 11 by welding or the like. The waste liquid inlet nozzle 31 is provided with an inlet nozzle flange 31a at the tip protruding outward from the heat transfer cylinder 11. An external piping flange portion 33a of an external piping 33 for supplying waste liquid is detachably connected to the inlet nozzle flange portion 31a by a bolt 35 and a nut 36.

伸長管32は、両端部が開口し、外部配管33側から供給された廃液を伝熱胴11側に供給するための構成を有する。また、伸長管32は、外部配管33側に開口した端部32bに伸長管フランジ部32aを有する。この伸長管フランジ部32aは、入口管台フランジ部31aと外部配管フランジ部33aとの接合面部に狭持固定される。狭持固定された伸長管フランジ部32aは、廃液入口管台31内に液密かつ強固に固定される。   The extension pipe 32 is open at both ends, and has a configuration for supplying waste liquid supplied from the external pipe 33 side to the heat transfer cylinder 11 side. In addition, the extension pipe 32 has an extension pipe flange part 32a at an end part 32b opened to the external pipe 33 side. The elongated pipe flange portion 32a is nipped and fixed to the joint surface portion between the inlet nozzle flange portion 31a and the external piping flange portion 33a. The elongated pipe flange portion 32 a that is nipped and fixed is liquid-tightly and firmly fixed in the waste liquid inlet nozzle base 31.

伸長管32は、廃液入口管台31よりも小さい所定径を有する配管である。伸長管32は、廃液入口管台31に着脱自在となっている。伸長管32の径は、伸長管32を通流する廃液の性状、流量を含む特性に対応して設定される。このため、伸長管32は、遠心式薄膜乾燥機1で取り扱う廃液に応じて、適切な形状を有する配管に取替え自在に構成される。伸長管32を取替え可能とすることで、遠心式薄膜乾燥機1内には廃液の特性に応じた廃液の供給を可能とし、乾燥効率をより高めることができる。また、廃液入口管台31の内径は、廃液に対応した各種の外径を有する伸長管32が収容可能なように設定され、例えば従来の廃液入口管台31の内径よりも大径とされる。   The extension pipe 32 is a pipe having a predetermined diameter smaller than that of the waste liquid inlet nozzle 31. The extension pipe 32 is detachably attached to the waste liquid inlet nozzle 31. The diameter of the extension pipe 32 is set in accordance with characteristics including the properties and flow rate of the waste liquid flowing through the extension pipe 32. Therefore, the extension pipe 32 is configured to be replaced with a pipe having an appropriate shape according to the waste liquid handled by the centrifugal thin film dryer 1. By making the extension tube 32 replaceable, it is possible to supply waste liquid in the centrifugal thin film dryer 1 according to the characteristics of the waste liquid, and to further increase the drying efficiency. In addition, the inner diameter of the waste liquid inlet nozzle 31 is set so that the extension pipe 32 having various outer diameters corresponding to the waste liquid can be accommodated, for example, larger than the inner diameter of the conventional waste liquid inlet nozzle 31. .

伸長管32の内表面には撥水性を有する材料により皮膜41が形成される。皮膜41は、膜厚が1μm以上100μm以下とするのが好ましい。皮膜41の膜厚を1μm以上とすることで、皮膜41により伸長管32表面を均一に覆うことができ、伸長管32表面の部分的な露出に伴う撥水性の急激な低下を抑制することができる。また、皮膜41の膜厚を100μm以下とすることで、伸長管32表面に対する皮膜41の密着強度を維持し、皮膜41のき裂の発生に伴う耐酸化性の低下や、皮膜41の剥離の発生を抑制することができる。   A coating 41 is formed on the inner surface of the extension tube 32 from a material having water repellency. The film 41 preferably has a film thickness of 1 μm or more and 100 μm or less. By setting the film thickness of the film 41 to 1 μm or more, the surface of the elongated tube 32 can be uniformly covered by the film 41, and a rapid decrease in water repellency associated with partial exposure of the surface of the elongated tube 32 can be suppressed. it can. In addition, by setting the film thickness of the film 41 to 100 μm or less, the adhesion strength of the film 41 to the surface of the elongated tube 32 is maintained, and the oxidation resistance is reduced due to the occurrence of cracks in the film 41, and the film 41 is peeled off. Occurrence can be suppressed.

皮膜41を構成する材料は、少なくともフッ素樹脂を含むことが好ましい。フッ素樹脂は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン―エチレン共重合体)などを適用することができる。特に耐熱性や撥水性の観点から、皮膜41を構成するフッ素樹脂材料にはPTFEが好適である。   The material constituting the film 41 preferably includes at least a fluororesin. Examples of the fluororesin include PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene). Copolymer) and the like can be applied. In particular, from the viewpoint of heat resistance and water repellency, PTFE is suitable for the fluororesin material constituting the film 41.

また、皮膜41を構成する材料は、フッ素樹脂に加えて金属粉末が混合された混合体からなる材料であるのが好ましい。金属粉末には、例えばニッケル金属粉末を適用するのが好ましい。ニッケル金属粉末は、耐食性、耐熱性に加え、フッ素樹脂との相互作用の点で皮膜41の材料に適しているためである。   Moreover, it is preferable that the material which comprises the membrane | film | coat 41 is a material which consists of a mixture with which metal powder was mixed in addition to the fluororesin. For example, nickel metal powder is preferably used as the metal powder. This is because the nickel metal powder is suitable for the material of the film 41 in terms of interaction with the fluororesin in addition to corrosion resistance and heat resistance.

皮膜41は、金属粉末を20体積%以上80体積%以下含み、残部をフッ素樹脂で構成することが好ましい。皮膜41の混合体材料における金属粉末の割合を20体積%以上とすることで、対磨耗特性や寸法安定性を十分に得ることができる。また、皮膜41の材料における金属粉末の割合を80体積%以下とすることで、撥水性の低下および皮膜41の密着強度の低下を抑制し、剥がれなどの現象を防止して実用的な皮膜41を形成することができる。   The coating 41 preferably contains 20% by volume or more and 80% by volume or less of metal powder, and the remainder is made of a fluororesin. By setting the ratio of the metal powder in the mixture material of the film 41 to 20% by volume or more, it is possible to sufficiently obtain wear characteristics and dimensional stability. Moreover, by setting the ratio of the metal powder in the material of the film 41 to 80% by volume or less, a decrease in water repellency and a decrease in the adhesion strength of the film 41 are suppressed, and a phenomenon such as peeling is prevented and a practical film 41 is obtained. Can be formed.

さらに、伸長管32の皮膜41は、純水に対する接触角が90度以上であることが好ましい。ここで、図3は、純水に対する接触角の定義を説明するための図である。接触角は、液滴の接線と皮膜表面とのなす角度θで定義される。具体的には、接触角は以下の式により定義される値である。なお、上記式におけるhは液滴の高さ、2rは図3中における皮膜表面に接する液滴の辺の長さを表わす。
[数1]
θ=2tan−1(h/r)
Further, the coating 41 of the elongated tube 32 preferably has a contact angle with respect to pure water of 90 degrees or more. Here, FIG. 3 is a figure for demonstrating the definition of the contact angle with respect to a pure water. The contact angle is defined by an angle θ formed between the tangent of the droplet and the film surface. Specifically, the contact angle is a value defined by the following formula. In the above formula, h represents the height of the droplet, and 2r represents the length of the side of the droplet in contact with the coating surface in FIG.
[Equation 1]
θ = 2 tan −1 (h / r)

皮膜41の純水に対する接触角を90度以上としたのは、乾燥固化した廃液の固形分の付着抑制効果を得るのに好適な値であるためである。   The reason why the contact angle of the film 41 with respect to pure water is 90 degrees or more is that it is a value suitable for obtaining the effect of suppressing the solid content of the dried and solidified waste liquid.

次に、本実施形態における遠心式薄膜乾燥機1の乾燥処理運転時における作用について説明する。   Next, the effect | action at the time of the drying process driving | operation of the centrifugal thin film dryer 1 in this embodiment is demonstrated.

原子力発電プラントの稼動中に生成され、図示しない廃液貯蔵タンクに貯蔵された放射性廃液は、廃液入口16から一定流量で伝熱胴11内部に供給される。このとき、回転シャフト19は図示しない駆動モータによって回転している。また、伝熱胴11は、加熱ジャケット12への蒸気供給により例えば170度に加熱されている。   Radioactive waste liquid generated during operation of the nuclear power plant and stored in a waste liquid storage tank (not shown) is supplied from the waste liquid inlet 16 into the heat transfer cylinder 11 at a constant flow rate. At this time, the rotary shaft 19 is rotated by a drive motor (not shown). Further, the heat transfer drum 11 is heated to, for example, 170 degrees by supplying steam to the heating jacket 12.

本実施形態において遠心式薄膜乾燥機1に供給される放射性廃液は、例えば、ホウ酸廃液を水酸化ナトリウムで中和して生成したホウ酸ナトリウム系水溶液である。なお、本実施形態における遠心式薄膜乾燥機1に供給される放射性廃液は、ホウ酸ナトリウムを主成分とする廃液に限らず、他の溶解性および不溶解性を持った成分を主成分とするものであっても適用可能である。   In the present embodiment, the radioactive waste liquid supplied to the centrifugal thin film dryer 1 is, for example, a sodium borate-based aqueous solution generated by neutralizing boric acid waste liquid with sodium hydroxide. In addition, the radioactive waste liquid supplied to the centrifugal thin film dryer 1 in the present embodiment is not limited to the waste liquid mainly composed of sodium borate, but has other soluble and insoluble components as the main component. Even if it is a thing, it is applicable.

伝熱胴11内部に導かれた放射性廃液は、回転シャフト19の上部位置であって、廃液入口16の近傍に設けられた分散環21に付着し、遠心力によって伝熱面15に分散される。   The radioactive waste liquid introduced into the heat transfer cylinder 11 is attached to the dispersion ring 21 provided at the upper position of the rotary shaft 19 and in the vicinity of the waste liquid inlet 16, and is dispersed on the heat transfer surface 15 by centrifugal force. .

伝熱面15に飛散した放射性廃液は、重力によって伝熱面15を流下する。このため、伝熱面15には、放射性廃液の薄膜が形成される。薄膜状に形成された放射性廃液は、加熱蒸気入口13から供給され、伝熱胴11の外側に設けられた加熱ジャケット12を流れる蒸気によって加熱される。放射性廃液は、揮発成分の蒸発により濃縮されながら重力によってさらに流下する。   The radioactive waste liquid scattered on the heat transfer surface 15 flows down the heat transfer surface 15 by gravity. For this reason, a thin film of radioactive waste liquid is formed on the heat transfer surface 15. The radioactive liquid waste formed in a thin film is supplied from the heating steam inlet 13 and heated by the steam flowing through the heating jacket 12 provided outside the heat transfer cylinder 11. The radioactive liquid waste further flows down by gravity while being concentrated by evaporation of volatile components.

放射性廃液由来の蒸発蒸気は、蒸発蒸気出口17から排出され、図示しない蒸発蒸気処理装置によって処理される。また、蒸発蒸気により発生するドレンは、蒸発ドレン排出口14から排出される。   The evaporating vapor derived from the radioactive liquid waste is discharged from the evaporating vapor outlet 17 and processed by an evaporating vapor processing apparatus (not shown). Further, the drain generated by the evaporated vapor is discharged from the evaporated drain discharge port 14.

回転シャフト19に取り付けられた回転ブレード20の先端部は、伝熱胴11とわずかな間隙(例えば0.5mm程度)を有して回転する。伝熱胴11に薄膜状に付着した放射性廃液は、回転ブレード20の先端部により掻き落とされて乾燥粉体となり、遠心式薄膜乾燥機1内を降下して廃液乾燥粉体排出口18から排出される。   The tip of the rotary blade 20 attached to the rotary shaft 19 rotates with a slight gap (for example, about 0.5 mm) from the heat transfer drum 11. The radioactive waste liquid adhering to the heat transfer drum 11 in a thin film is scraped off by the tip of the rotary blade 20 to become dry powder, descends in the centrifugal thin film dryer 1 and is discharged from the waste liquid dry powder discharge port 18. Is done.

ここで、遠心式薄膜乾燥機においては、蒸気により加熱された伝熱胴の温度上昇に伴い、廃液入口を構成する給液用配管までもが温度上昇される。また、廃液が伝熱胴に供給される前に、廃液が給液用配管の熱により配管内で乾燥固化してしまうという現象が発生する。これに伴い、給液用配管内部は乾燥固化した廃液により閉塞され、十分な流量の廃液を伝熱胴内部に供給することができない。ひいては、遠心式薄膜乾燥機の乾燥効率の低下につながる。   Here, in the centrifugal thin film dryer, as the temperature of the heat transfer cylinder heated by the steam rises, the temperature of the liquid supply pipe constituting the waste liquid inlet is also raised. In addition, before the waste liquid is supplied to the heat transfer cylinder, a phenomenon occurs in which the waste liquid is dried and solidified in the pipe due to the heat of the liquid supply pipe. Along with this, the inside of the liquid supply pipe is blocked by the dried and solidified waste liquid, and a sufficient amount of waste liquid cannot be supplied into the heat transfer cylinder. As a result, the drying efficiency of the centrifugal thin film dryer is reduced.

これに対し、本実施形態における遠心式薄膜乾燥機1は、上述した問題点の発生を防止するため、廃液入口16を構成する廃液入口管台31に内挿された伸長管32の内表面に皮膜処理を施し、供給された放射性廃棄物が給液用配管内に凝結物として付着することを好適に抑制し、廃液を効率よく伝熱胴11内部へ供給することができる。   On the other hand, the centrifugal thin film dryer 1 in the present embodiment is provided on the inner surface of the extension pipe 32 inserted in the waste liquid inlet nozzle 31 constituting the waste liquid inlet 16 in order to prevent the occurrence of the above-mentioned problems. It is possible to appropriately prevent the supplied radioactive waste from adhering as a condensate in the liquid supply pipe by performing a film treatment, and to efficiently supply the waste liquid into the heat transfer cylinder 11.

ここで、廃液入口16として廃液入口管台31に内挿された伸長管32の内表面に皮膜処理を施したことによる廃液の付着抑制効果を確認するため、フッ素樹脂としてのPTFEと金属粉末としてのニッケル金属粉末の混合体からなる材料を下記表1の割合および膜厚を用いて伸長管32の内表面に皮膜処理を施して試験を行った。なお、各実施例および比較例においては、廃液としてホウ酸ナトリウム系水溶液を用いた。また、各実施例および比較例においては、遠心式薄膜乾燥機1は8時間の連続運転を行った。

Figure 2011033241
Here, in order to confirm the effect of suppressing the adhesion of the waste liquid by applying the film treatment to the inner surface of the elongated pipe 32 inserted into the waste liquid inlet nozzle 31 as the waste liquid inlet 16, PTFE as a fluororesin and a metal powder are used. A material composed of a mixture of nickel metal powders was subjected to a coating treatment on the inner surface of the elongated tube 32 using the ratio and film thickness shown in Table 1 below and tested. In each example and comparative example, a sodium borate aqueous solution was used as a waste liquid. In each example and comparative example, the centrifugal thin film dryer 1 was operated continuously for 8 hours.
Figure 2011033241

この結果、比較例1〜4に示す混合体の体積比および膜厚を用いた遠心式薄膜乾燥機1の伸長管32においては、廃液の乾燥固化による閉塞が見られた。これに対し、実施例1〜5に示す混合体の体積比および膜厚を用いた遠心式薄膜乾燥機1の伸長管32においては、廃液の乾燥固化による閉塞は見られず、良好な乾燥処理を行うことができた。   As a result, in the extension pipe 32 of the centrifugal thin film dryer 1 using the volume ratio and the film thickness of the mixtures shown in Comparative Examples 1 to 4, clogging due to drying and solidification of the waste liquid was observed. On the other hand, in the extension pipe 32 of the centrifugal thin film dryer 1 using the volume ratio and the film thickness of the mixture shown in Examples 1 to 5, no clogging due to drying and solidification of the waste liquid is observed, and a favorable drying process is performed. Was able to do.

すなわち、皮膜41の混合体材料は、ニッケル金属粉末(金属粉末)を20体積%以上80体積%以下含み、残部をPTFE(フッ素樹脂)で構成することが好ましい。さらに、皮膜41は、膜厚が1μm以上100μm以下とするのが好ましい。上述のように皮膜41を構成することで、供給用配管内の乾燥固化を好適に抑制することができた。   That is, it is preferable that the mixture material of the film 41 contains nickel metal powder (metal powder) in an amount of 20% by volume to 80% by volume, and the remainder is made of PTFE (fluororesin). Furthermore, the film 41 preferably has a film thickness of 1 μm or more and 100 μm or less. By configuring the film 41 as described above, drying and solidification in the supply pipe could be suitably suppressed.

この遠心式薄膜乾燥機1によれば、遠心式薄膜乾燥機1に廃液を供給する廃液入口16を構成する給液用配管内表面に撥水性の皮膜を形成することにより、廃液入口16の温度上昇に伴う廃液の乾燥固化を好適に抑制することができる。このため、遠心式薄膜乾燥機1は、乾燥効率を低下させることなく、好適に廃液の乾燥処理を行うことができる。   According to this centrifugal thin film dryer 1, the temperature of the waste liquid inlet 16 is formed by forming a water-repellent film on the inner surface of the liquid supply pipe constituting the waste liquid inlet 16 that supplies the waste liquid to the centrifugal thin film dryer 1. Dry solidification of the waste liquid accompanying the rise can be suitably suppressed. For this reason, the centrifugal thin film dryer 1 can suitably perform the waste liquid drying process without reducing the drying efficiency.

また、配管に対する皮膜41の形成により閉塞を抑制することができ、廃液の改質や給液用配管の形状変更などに比べて簡便に効率よく効果を得ることができる。   Further, the clogging can be suppressed by forming the coating 41 on the pipe, and the effect can be obtained simply and efficiently compared to the modification of the waste liquid or the change of the shape of the liquid supply pipe.

なお、本実施形態における遠心式薄膜乾燥機1は、廃液入口16の給液用配管(廃液入口管台31)内側に廃液の特性に応じて取り替え可能な伸長管32を内挿することで二重の配管を構成し、この伸長管32の内表面に皮膜41を形成する例を説明した。しかし、皮膜41が形成される配管は伸長管32に限らず、伸長管32を有しない単管で構成された給液用配管の場合にはその給液用配管の内表面に皮膜を形成してもよい。   The centrifugal thin film dryer 1 according to the present embodiment is configured such that an extension pipe 32 that can be replaced according to the characteristics of the waste liquid is inserted inside the liquid supply pipe (waste liquid inlet nozzle 31) of the waste liquid inlet 16. An example in which a heavy pipe is formed and the coating 41 is formed on the inner surface of the elongated pipe 32 has been described. However, the pipe on which the film 41 is formed is not limited to the extension pipe 32, and in the case of a liquid supply pipe constituted by a single pipe without the extension pipe 32, a film is formed on the inner surface of the liquid supply pipe. May be.

また、上記伸長管32を内挿する場合において、伸長管32の内表面に限らず、伸長管32の外表面、廃液入口管台31の内表面に皮膜41を形成することによって、伸長管32から回り込んだ廃液の廃液入口管台31への付着、堆積を防止することができる。   Further, when the extension tube 32 is inserted, the extension tube 32 is formed not only on the inner surface of the extension tube 32 but also on the outer surface of the extension tube 32 and the inner surface of the waste liquid inlet nozzle 31. It is possible to prevent the waste liquid that has circulated from the liquid from adhering and depositing on the waste liquid inlet nozzle 31.

1 遠心式薄膜乾燥機
11 伝熱胴
12 加熱ジャケット
13 加熱蒸気入口
14 蒸発ドレン排出口
15 伝熱面
16 廃液入口
17 蒸発蒸気出口
18 廃液乾燥粉体排出口
19 回転シャフト
20 回転ブレード
21 分散環
22 回転ブレード取付座
31 廃液入口管台
31a 入口管台フランジ部
32 伸長管
32a 伸長管フランジ部
32b 端部
33 外部配管
33a 外部配管フランジ部
35 ボルト
36 ナット
41 皮膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal thin film dryer 11 Heat transfer drum 12 Heating jacket 13 Heating steam inlet 14 Evaporating drain outlet 15 Heat transfer surface 16 Waste liquid inlet 17 Evaporating steam outlet 18 Waste liquid dry powder outlet 19 Rotating shaft 20 Rotating blade 21 Dispersion ring 22 Rotating blade mounting seat 31 Waste liquid inlet nozzle 31a Inlet nozzle flange 32 Extension pipe 32a Extension pipe flange 32b End 33 External piping 33a External piping flange 35 Bolt 36 Nut 41 Film

Claims (11)

処理液を加熱する伝熱面を備えた中空状の伝熱胴と、
前記伝熱胴内に前記処理液を導入する処理液入口と、
前記伝熱胴の軸心位置に配置された回転軸と、
前記回転軸に放射状に設けられ、濃縮および乾燥により前記伝熱面に生成される前記処理液の粉体を掻き落とすブレードとを備え、
前記処理液入口には、その表面に撥水性皮膜が形成されていることを特徴とする遠心式薄膜乾燥機。
A hollow heat transfer cylinder having a heat transfer surface for heating the treatment liquid;
A treatment liquid inlet for introducing the treatment liquid into the heat transfer cylinder;
A rotating shaft disposed at the axial center of the heat transfer cylinder;
A blade provided radially on the rotating shaft, and scraping off the powder of the treatment liquid generated on the heat transfer surface by concentration and drying;
A centrifugal thin film dryer, wherein a water-repellent film is formed on the surface of the treatment liquid inlet.
前記処理液入口は、前記伝熱胴と一体形成された管台と、前記管台に対して着脱可能に内挿された内挿管であり、
前記撥水性皮膜は、前記内挿管の内表面に形成された請求項1記載の遠心式薄膜乾燥機。
The treatment liquid inlet is a tube base formed integrally with the heat transfer cylinder, and an internal tube inserted in a removable manner with respect to the tube base.
The centrifugal thin film dryer according to claim 1, wherein the water repellent film is formed on an inner surface of the inner tube.
前記処理液入口は、前記伝熱胴と一体形成された管台と、前記管台に対して着脱可能に内挿された内挿管であり、
前記撥水性皮膜は、前記内挿管の内表面、外表面および前記管台の内表面に形成された請求項1記載の遠心式薄膜乾燥機。
The treatment liquid inlet is a tube base formed integrally with the heat transfer cylinder, and an internal tube inserted in a removable manner with respect to the tube base.
2. The centrifugal thin film dryer according to claim 1, wherein the water-repellent coating is formed on an inner surface and an outer surface of the inner tube and an inner surface of the nozzle.
前記撥水性皮膜は、純水に対する接触角が90度以上である請求項1〜3のいずれか一項記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to any one of claims 1 to 3, wherein the water repellent coating has a contact angle with respect to pure water of 90 degrees or more. 前記撥水性皮膜は、少なくともフッ素樹脂を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to any one of claims 1 to 4, wherein the water repellent coating includes at least a fluororesin. 前記フッ素樹脂は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)である請求項5記載の遠心式薄膜乾燥機。 6. The centrifugal thin film dryer according to claim 5, wherein the fluororesin is PTFE (polytetrafluoroethylene). 前記撥水性皮膜は、さらに金属粉末を含む請求項5記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to claim 5, wherein the water repellent film further contains a metal powder. 前記撥水性皮膜は、20体積%以上80体積%以下を前記金属粉末で構成され、残部をフッ素樹脂で構成された請求項7記載の遠心式薄膜乾燥機。 8. The centrifugal thin film dryer according to claim 7, wherein the water repellent coating is composed of 20% by volume or more and 80% by volume or less of the metal powder, and the rest is composed of a fluororesin. 前記金属粉末は、ニッケル金属粉末である請求項7または8記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to claim 7 or 8, wherein the metal powder is nickel metal powder. 前記撥水性皮膜は、1μm以上100μm以下の膜厚を有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to any one of claims 1 to 9, wherein the water-repellent coating has a film thickness of 1 µm to 100 µm. 前記処理液は、原子力発電プラントで発生する放射性廃液である請求項1〜10のいずれか一項に記載の遠心式薄膜乾燥機。 The centrifugal thin film dryer according to any one of claims 1 to 10, wherein the treatment liquid is a radioactive waste liquid generated in a nuclear power plant.
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