201977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és automatikus szabályozó berendezés a Hall-Herolut eljárással történő alumínium előállításánál a keletkező gázok elszívásának szabályozására
HU 201977 B hőmérsékletváltozást figyeljük, hanem a hőmérsékletgradienst, azazadT/dt-t, és annak alapján végezzük el az átkapcsolást. Azt követően, hogy a normál elszívásról fokozott elszívásra kapcsolt át a rendszer, a találmány szerint egy sor olyan műveletet is meg lehet valósítani, amely a modern nagyteljesítményű elektrolizáló kemencékkel kapcsolatos. Amellett, hogy a kapcsolóval a rendszert a fokozott elszívásra kapcsoltuk és az a tény, hogy a t hőmérséklet bármelyik csővezeték i-k csővezetékében meghaladta a ti(i) és a t’i(i) hőmérsékletet, még bekapcsolható egy figyelmezhetető lámpa és/vagy egy hangjelzést adó berendezés is az adott kemencénél, továbbá kijelezhető a rendszerben az is, hogy melyik fedél van zárva, melyik nyitva. Abban az esetben például, ha 150 kemence van sorosan kapcsolva, és a megfelelő elszívó berendezés úgy van kialakítva, hogy 30 kemence tartozik egy elszívó berendezéshez, majd ezek vannak a fő elszívó csőhöz csatlakoztatva, azt tapasztalták, hogy ha egy 30 kemencés csoporton belül több mint négy fedél egyszerre van nyitva a fokozott elszívásra való átkapcsolás nem eredményez teljesen kielégítő hatást. Adott esetben pl. célszerű ezt az eljárást egy vészjelzőre kapcsolni és kijelezni, hogy várni kell egy további ötödik ajtó vagy fedél kinyitásával. Természetesen az adott rendszer határozza meg, hogy egyszerre hány ajtó vagy fedél lehet nyitva, így a vészjelzőt annak megfelelően az előre beállított n-ik ajtó kinyitásához kell időzíteni. Egy további lehetséges kiegészítő szerkezet lehet, amikor azt is jelezzük, hogy melyik az a fedél vagy ajtó, amelyet bezártunk ugyan, de nem zár tökéletesen vagy éppen nyitva lett felejtve. Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy egy megfelelően kialakított központi vezérlő állomással lehetőség van arra, hogy jelezzük, hogy melyik fedél van nyitva, mennyi ideig van nyitva, stb. Az a jel, amely a hőelemes mérés során a rendelkezésünkre áll, minden tekintetben jól felhasználható, az előbbieken kívül arra is, hogy számítógépes adatfeldolgozóhoz vagy akár számítógépes vezérlő rendszerhez is csatlakoztassuk. A találmány szerinti eljárás és berendezés által elért előnyök a következők:- Igen nagy az energiamegtakarítás, mivel valóban csak akkor kapcsolunk át fokozott elszívásra, amikor azt a technológia igényli. Egy általánosan ismert kemence, amelynek a szívóhatása 3 m3/s kemence egy tonna alumínium előállításánál 300 kWh energiát fogyaszt. Ha figyelembe vesszük, hogy 12500-13500 103 kg között van egy adott helyen az Al-előállítás, akkor ez az energia nem kevés. A találmány szerinti eljárást és berendezést alkalmazva az elszívási sebességgel le lehetett menni 2 m3/sec kemence értékre és csak a fokozott elszívásnál alkalmaztunk 3 m3/sec kemence értéket. Ekkor a megtakarítás energiában mért értéke 60- 90 kWh 103 kg Al.- Sokkal kedvezőbb volt az elszívás során elvezetett szennyezőanyag-mennyiség- Lényegesen lecsökkent a visszamaradó fluor- Lecsökkent a környezetre és személyzetre kifejtett szennyező hatás éppen a hatásosabb elszí7 vással történő szennyezőanyag összegyűjtés miatt- Kisebbek és kevésbé robosztusabbak az alkalmazott berendezések és mivel a gáz sebességét és gáz hőmérsékletét ismerjük, a gázból kilépő termikus teljesítmény is meghatározható- Könnyen kézbentartható a kemencék termikus egyensúlya- Lehetőség van arra, hogy a fedeleket és ajtókat elektromechanikus vagy mechanikus kapcsolók nélkül működtessük, ami az egész berendezés megbízhatóságát növeli. A találmány szerinti eljárást és berendezést tűzelelektrolizis alumíniumgyártásnál próbáltuk ki, alkalmazható azonban tetszőleges olyan rendszereknél, ahol gázjellegű anyagokat kell elszívással eltávolítani és ahol a hőmérsékletváltozás jellemzőként figyelhető. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás Hall-Heroult eljárással történő alumínium előállításnál a keletkező gázok elszívásának szabályozására, ahol az alumíniumot nyitható fedelekkel vagy ajtókkal ellátott elektrolizáló kemencében állítják elő, ahol elektrolizáló kádak fölött elszívó berendezéshez csatlakoztatott elszívó csővezeték van, azzal jellemezve, hogy legalább az egyik csővezetékben folyamatosan mérjük a gáz hőmérsékletét (t) és a mért hőmérsékletet előre megadott alapjel hőmérséklettel felső küszöbérték hőmérséklettel (ti) és alsó küszöbérték hőmérséklettel (t’i) folyamatosan összehasonlítjuk, ahol a felső küszöbérték hőmérsékletet (ti) és az alsó küszöbérték hőmérsékletet (t’i) az alapjel hőmérsékletnél alacsonyabbra választjuk, és ha a hőmérséklet a felső küszöbérték hőmérséklet (ti) alá csökken, az elszívó berendezést fokozott elszívásra állítjuk, és ha a hőmérséklet az alsó küszöbérték hőmérsékletet (t’i) elérte, az elszívó berendezést normál elszívásra állítjuk vissza. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a normál elszívásnál a gáz áramlási sebességét kisebbre állítjuk, mint a fokozott elszívásnál. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fokozott elszívásnál az áramlási sebességet 1,2-4, előnyösen 1,5-3-szorosára állítjuk, mint a normál elszívás sebessége. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hőmérsékletet célszerűen hőelemmel mérjük, és ha a mért hőmérséklet a küszöbérték hőmérsékletet eléri, fény és hangjelző elemet működtetünk. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogya mért hőmérsékletet egy számítógépes folyamatszabályozóhoz csatlakoztatjuk, és segítségével a működést szimuláljuk, számoljuk és létrehozzuk a vészjelzéshez tartozó adatokat. 6. Automatikus szabályozó berendezés az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítására, azzal jellemezve, hogy tartlmaz a gáz hőmérsékletét mérő hőmérsékletérzékelőket, amelyek egy, a mért hőmérsékletet előre beállított alsó és felső küszöbérték hőmérséklettel (ti; t’i) összeha-8 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
