172751. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés, anyagok előmelegítésére és folyadékok, előnyösen zagyok lehűtésére
3 172751 4 továbbfűtés után expandáltatnak, tehát a hőcserélő sor és az expanziós sor igen szoros kapcsolatban van egymással (mennyiség, hőmérséklet), és a rendszer bármely pontján bekövetkező változás az egész rendszer működésére kihat. Ezek a változások olyanok is lehetnek, hogy egymás hatását kompenzálják és a teljes rendszer összhangja meg sem változik. Ilyenkor az egyedi szabályozás nem kielégítő, mivel egy expanziós fokozaton belül, a kompenzálást el sem lehet végezni. A különböző feladatok maradéktalan megoldása érdekében az expanziós rendszert különböző szempontok alapján kell szabályozni. A timföldiparban a zagy feltárásánál alkalmazzák az expanziós hőrekuperációt. Itt a hőrekuperáció fő célja a maximális zagyhőmérséklet elérése. Ugyanakkor biztosítani kell, hogy az expanzió véghőmérséklete egy, a technológiában előírt minimális érték alá ne süllyedjen, hogy az expanziós edényekben a folyadék szintje közel állandó maradjon, vagyis se folyadékkal való feltelés, se leürülés ne következzen be, és hogy a felszabaduló gőzök kondenzátumát a hőcserélő, illetve autokláv sorból el tudják vezetni. Mindezeket változó üzemviszonyok esetén is biztosítani kell, ami azt jelenti, hogy az átáramló zagy térfogatsebességében, az egyes hőcserélők hőátadási tényezőjében és a rendszer különböző pontjain mért zagyhőmérsékletekben bekövetkező változásokat szabályozással tudni kell kompenzálni. Az eddig alkalmazott szabályozási megoldások közös hátránya, hogy minden expanziós edényhez, tehát minden expanziós fokozathoz külön szabályozási kör szükséges, ami amellett, hogy jelentős beruházási, üzemeltetési és karbantartási költséget jelent, üzemközben gyakran kézi beavatkozást is igényel. A találmány ezeknek a problémáknak a megoldását adja az említett hátrányok nélkül, azzal, hogy az expanziós edényeket és a hozzájuk tartozó hőcserélőket rendszerként kezeli, a rendszer egyensúlyát széles határok között, változó üzemviszonyok esetében is biztosítja, mivel az expanziós soron belül maximális lehetőséget nyújt az önszabályozás kialakulására, ugyanis az expanziós sor elején és végén az induló és végparamétereket rögzíti azzal, hogy egyedül a rendszerbe tartozó utolsó expanziós edényről közvetlenül vagy közvetve vett jel alapján (folyadékszint, folyadék, illetve gőzhőmérséklet, gőznyomás) szabályozza közvetlenül vagy közvetve a rendszerbe tartozó első expanziós edény paramétereit (gőz, fűtőgőz) illetve az egyéb befolyásoló paramétereket (felmelegitendő anyag, illetve lehűtendő folyadék mennyiségét, hőmérsékletét) és így minden időpillanatban biztosítja az expanziós sor és a hozzá tartozó hőcserélő sor egyensúlyi állapotát. A találmány kapcsolási elrendezés anyagok előmelegítésére és folyadékok, előnyösen zagyok lehűtésére, mely folyadékoldalon szabályozatlan fojtóelemek közbeiktatásával ismert módon sorbakötött legalább három expanziós edényből és a hozzájuk tartozó hőcserélőkből áll, melynek a rendszer utolsó expanziós edényének folyadékszintjéről vagy folyadékhőmérsékletéről vagy gőzhőmérsékletéről vagy gőznyomásáról származó jel alapján, vagy a rendszer utolsó expanziós edényének gőzvezetékébe beépített, ezen utolsó expanziós edény fenti négy paraméterének egyikéről értéktartó szabályozási körrel működtetett szabályozó szelep előtti és utáni nyomások különbségéből származó jel alapján, a rendszer első expanziós edényének gőzvezetékében levő rendszerszabályozó szelepet és/vagy a fűtőgőz szabályozó armatúrát és/vagy az anyagszabályozó elemet és/vagy a folyadékszabályozó armatúrát és/vagy közbenső expanziós edény vagy edények gőzvezetékében levő szabályozószelepet és/vagy az utolsó expanziós edény gőzvezetékében levő szabályozószelepet folyamatosan vagy szakaszosan, közvetlenül vagy közvetve működtetett értéktartó rendszerszabályozási köre van, vagy pedig a rendszer első expanziós edényének gőzvezetékében levő fentebb már említett rendszerszabályozó szelep előtti és utáni nyomások különbségéből származtatott jel alapján a fűtőgőz szabályozó armatúrával és/vagy az anyagszabályozó elemmel és/vagy a folyadék szabályozó armatúrával és/vagy közbenső expanziós edény vagy edények gőzvezetékében levő szabályozószeleppel folyamatosan vagy szakaszosan működő értéktartó segédszabályozási köre van. A találmány az ipar számos területén alkalmazható, példaképpen; timföldipari alkalmazását ismertetjük, ahol a felmelegítendő anyag a feltárásra kerülő zagy, a lehűtendő folyadék a feltárás utáni zagy. A példaképpeni alkalmazást ábrák segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán bemutatjuk a kapcsolási elrendezést és annak általános szabályozását. A 2. ábrán bemutatjuk a kapcsolási elrendezés szabályozásának speciális lehetőségeit. A timföldgyártásnál — mint ismeretes - a feltárásra kerülő zagy pl. 90 C° hőmérsékleten áll rendelkezésre a bekeverés és az esetleges kovasavtalanítás után. Ezt a zagyot kell az alkalmazott technológia követelményeinek megfelelően hőrekuperációval pl. 180 C°, majd friss gőzzel pl. 250 C° hőmérsékletre melegíteni. Bizonyos hőntartás után le kell hűteni pl. 120 C°-ra, mely hőmérsékleten a zagy elhagyja a hőrekuperációs feltáró rendszert. Mivel fenti hőmérséklettartomány nagy része magasabb az atmoszférikus nyomásnak megfeleld forráspontnál, ami HOC0 körül van, a zagy az egész rendszerben túlnyomás alatt halad előre, a túlnyomást az ábrákon fel nem tüntetett zagyszivattyú állítja elő, és az a felhevítés és hőntartás szakaszában gyakorlatilag állandó, az expandálási szakaszban pedig természetesen fokozatosan csökken. Az ábrákon bemutatott kapcsolási elrendezés általános működése a következő: A felmelegítendő anyag az 1 anyagvezetéken át folyamatosan áramlik be a 2n hőcserélőbe, melyben a lOn |őzvezetéken érkező expanziós gőz felmelegíti pl. 90 C -ról 105 C°-ra. Mivel az 1 anyagvezeték sorba köti a 2n ... 2b és 2a hőcserélőket és a 3 autoldávot is, az anyag végigáramlik az egész hőcserélő soron és az utolsó 2a hőcserélő után a hőmérséklete déri pl. a 180C°-t. Az előírt feltárási hőmérsékletre, azaz példaképpen 250 C°-ra a 13 fűtőgőzvezetéken érkező gőzzel fűtött 3 autoklávban vagy autoklávsorban melegszik fel az anyag. Több fűtött és nem fűtött 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
