191575. lajstromszámú szabadalom • Eljárás forró folyadékoszlopon áthaladó és felmelegedő, főleg a cukorgyári szénsavazókból távozó forró nedves telített gázok hőtartalmának hasznosítására
1 191 575 2 A találmány tárgya olyan eljárás, mellyel vegyi és élelmiszeripari üzemekben, főleg cukorgyárakban egyes technológiai berendezésekből, előnyösen a cukorgyári szénsavazókból viszonylag magas hőmérsékleten távozó, vízgőzzel telített gázok hőtnrlnlmánnk jelentős része hasznosítható a technológiai folyamatban, vagy azon kívüli egyéb területen is melegítési igények kielégítésére. A cukoripari gyártástechnológiában a szénsavazás célja a cukrot és nemeukor-anyagokat tartalmazó meszes cukoroldatban — a derített lében — levő mész oldhatatlan és szűrhető csapadék formájában történő kiválasztása. Erre a célra tisztítás és hűtés után a mészkemence torokgáza — szénsavazó gáz - használatos, melyet gázszivattyúk a derített forró levet tartalmazó szénsavazó készülékbe nyomnak, ahol — ellenáramban haladva a lével — a gázban levő széndioxid az oldott meszet jól szűrhető, kristályos szerkezetű kalciumkarbonáttá alakítja. E műveletet — melyben a kémiai reakció exoterm folyamat — a lé hatásosabb tisztíthatósága végett két lépésben és különböző hőmérsékleten végzik. A létisztító hatás és a szűrhetőség szempontjából legkedvezőbb hőmérséklet az I. (első) szénsavazásnál 86 ± 2 °C, a II. (második) szénsavazásnál — az alkalmazott technológiától függően •- 92— I00°C. A szénsavazás műveleténél, mivel a megkívánt kémiai reakciókhoz meghatározott mennyiségű széndioxid kell, az pedig a szénsavazó gázban levő egyéb kisérőgázokkal együtt - 60-67 % N2, 1-2 % 02 és 1 % alatti CO — kerül bevezetésre, azonkívül a bevezetett széndioxid mennyiségének is csak egy része hasznosul, a kémiai reakció lefolyása közben jelentős mennyiségű gáz távozik a kiszellőző vezetéken keresztül a környezetbe. Ez a gáz, keresztül áramolva a készülékben levő folyadékoszlopon, közben közel a belépő lé hőmérsékletére felmelegedik és vízgőzzel telítődik, így megnövekedett hőtartalommal távozik a rendszerből. Az ily módon eltávozott hőmennyiség a léből vonódik el és így ennek hőmérsékletét csökkenti. A szénsavazók hőmérlegéből megállapítható, hogy ez a hőmennyiség a lé hűléséből származó hőveszteségből, a kémiai reakció következtében keletkező és a szénsavazókba szénsavgázzal bevitt hőmenynyiségből tevődik össze. Nagysága pedig egyenesen arányos a kalciumkarbonáttá átalakítandó kalciumoxid mennyiségével, továbbá a nedves telített gáz entalpiájával a kilépés hőmérsékletén és fordítva arányos a szénsavgáz széndioxid koncentrációjával, valamint a széndioxid gázkihasználds tényezőjével. A rendszerből kilépő nedves telített gáz entalpiája a hőmérséklettel nő, ez pedig a szénsavazókba belépő lé hőmérsékle(emelkedésével növekszik. A technológiai követelmények célszerű megválasztásával a hőveszteségek csökkenthetők, de még a legkedvezőbb esetben is jelentékeny hőmennyiség távozik a rendszerből a mintegy 84 °C ill. 94 °C hőmérsékletű telített nedves gázzal. A hőveszteség nagyságát a jelenlegi technológiai paraméterek mellett az alábbi gyakorlati példa szemlélteti. Legyen a cukorgyári létisztításban hazai viszonylatban a répára számított átlagos kalciumoxid felhasználása 2,37 %, ebből répára számítva az 1. (első) szénsavazóban 2,28 %, a II. (második) szénsavazóban pedig 0,07 % kerül átalakításra kalciumkarboiiáltá. További adatok: gázkihasználás az 1. szénsavazóban 70 %, a II. szénsavazóban 65 %, a szénsav-gáz C02 koncentrációja 30 térf.%: a szénsavazókba belépő szénsavgáz hőmérséklete 40 °(\ az eltávozó gáz hőmérséklete az I. széusavnzónál 84 °(\ a II. szénsavazónál pedig 94 °C. Az előbbi adatokból a szensavazásnál 9154 kJ, a II. szénsavazásnál 1016 kJ, összesen 10 170 kJ 100 kg répára. A hőveszteség mértéke évente 3000 t cukorrépa/nap kapacitású cukorgyárban 100 napos kampány esetében 30,5 TJ/11385 t 2680 kJ /kg hőtartalmú normálgőz. Ez a jelenlegi hőveszteseg a legkedvezőbb körülmények között is legfeljebb a felére csökken tbc tő, viszont ennek elérése jelentős ráfordítást igényelne. Ezért vált szükségessé olyan új megoldások kidolgozása, melyekkel a szénsavazókban keletkező hulladékhő mennyisége mérsékelhető, illetve hőtarlalma hasznosítható. A cukoripar a hőenergia-igényes iparágak közé tartozik. Hőenergia szükséges a cukorgyártás hŐ- igényének — a technológia különböző szakaszaiban szükséges melegítések, vízelpárlások — kielégítésére, továbbá a melléktermékként keletkező répaszelet szárítására. Az ezen igények kielégítésére felhasznált primer energiahordozó felhasználás csökkenthető a cukorgyári energiaátnlakílással kapcsolatban, valamint a technológiai folyamatban keletkező hulladékhő hőtartalmának a hasznosításával. Hulladékhőt tartlamaznak a kazánok, szárítók füstgázai, a technológiai folyamatban a cukorkristályosítókból és a bepárló-állomás utolsó fokozatából a kondenzátorra menő páragőzök, a különféle hőcserélőkből eltávozó forró kondenzvizek, a barometrikus kondenzátor ejtővize és a szénsavazó készülékekből eltávozó nedves, viszonylag magas hőmérsékletű gázok. A felsorolt hulladékhők közül a kazánokból és a szárítókból távozó füstgázok hőtartalmának hasznosítására több megoldás ismert és bevezetett a gyakorlatban. A kondenzátorra menő alacsony nyomású párák, valamint a hőcserélőkből lefolyó forró kondenzvizek hőtartalmának gazdaságos mértékig történő hasznosítása felületi hőcserélőkkel a lémclegílő vonalban ugyancsak megoldott és a gyakorlatban bevezetésre került. Ismert továbbá több olyan cukoriparri hőséma kialakítása is, mellyel az alacsony nyomású párák hőtartalma mechanikai energia befektetése árán újból hasznosítható. A barometrikus kondenzátor ejtővizének hőtartalma felületi hőcsere útján - a technológiai folyamatokon kívüli területeken (pl. kertészet) hasznosítható. Az ismertetett hulladékhő hasznosítás elvei, a megvalósítás különféle módjai és lehetőségei többek között az alábbi szakirodalomban találhatók: Oplatka: „Energiagazdálkodás az élelmiszeriparban” c. könyv (Élelmiszeripari és Begyűjtést Könyv- és Lapkiadóvállalat, Bp. 1954, 261-262,455.oldal), továbbá Wertán: „Cukoripari energiagazdálkodás és műszaki hőtan” c. könyv (Tankönyvkiadó, Bp., 1977. 85. oldal) szerint a kazánokból távozó füstgá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
