186381. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés többlépcsős bepárló folyamatok önműködő vezérlésére,előnyösen timföldgyári lúgbepárlók irányítására
3 186381 4 A találmány tárgya eljárás többlépcsős bepárló folyamatok önműködő vezérlésére, mely folyamat során a párologtató hőt szolgáltató gőzt bevezetik a bepárlósor első bepárló testébe, s az egyes bepárló testekben keletkező gőzt a mindenkor soronkövetkező bepárló testbe vezetik és a bepárlósorból kilépő besűrített közeget expanziós sorra adják, onnan pedig a közegből expandált gőzt visszavezetik a bepárlósor gőzáramába. A találmány szerint a szabályozási művelet független változójaként a kívánt elpárologtatási mértéket választjuk ; előállítjuk a kívánt elpárlási mértéket reprezentáló — célszerűen villamos — alapjelet, önmagában ismert mérési és jelfeldolgozási műveletek alkalmazásával előállítjuk a — pillanatnyi, illetve előírt mintavételi időszakra átlagolt — tényleges elpárlási mértéket reprezentáló vezetőjelet és az alapjelet és a vezetőjelet önmagában ismert módon összehasonlítva, ezek különbségi jelével vagy abból leszármaztatott jellel vezéreljük a bepárlósor friss gőz bemenetét képező szelep működtető szervét. Előnyösen a vezetőjelet három mért mennyiség függvényében állítjuk elő, melyek : az expanziós sorból kilépő besűrített közeg koncentrációja, a bepárlósorba belépő híg közeg koncentrációja és a bepárlósorba belépő híg közeg összmennyisége. Célszerűen előállítunk továbbá a bepárlósorba belépő híg közeg hőmérsékletével arányos első jelet, a bepárlósorba belépő híg közeg összmennyiségével arányos második jelet és a belépő híg közegből a legalacsonyabb njomású bepárló testbe áramló híg közeg mennyiségével arányos harmadik jelet, önmagában ismert módon képezzük a második és a harmadik jel arányát reprezentáló további vezetőjelet és — az első jel függvényében — a kívánt arányt reprezentáló további alapjelet és a további vezetőjel és a további alapjel különbsége függvényében vezéreljük a legalacsonyabb nyomású bepárló testre csatlakozó közegszállító vezetékbe beiktatott szelep működtető szervét. A találmány tárgya továbbá berendezés az eljárás foganatosítására, mely rendelkezik a tényleges elpárlási mértékkel arányos jelet szolgáltató vezetőjelképző egységgel, beállítható alapjeladóval és ezek kimeneteivel csatolt szabályozó egységgel, melynek kimenete a bepárlósor friss gőz bemenete elé iktatott szelep működtető szervére csatlakozik. Előnyösen a vezetőjelképző egység egy-egy bemenetére csatlakozik a bepárlósorhoz híg közeget szállító vezetéknél elrendezett koncentrációmérő készülék és mennyiségmérő készülék, valamint az expanziós sor kimenetéről a besűrített közeget továbbszállító vezetéknél elrendezett koncentrációmérő készülék. Célszerűen a berendezés rendelkezik további szabályozó egységgel, melynek kimenetére a legalacsonyabb nyomású bepárló test bemenetére csatlakozó közegszállító vezetékbe beiktatott további szelep működtető szerve csatlakozik, egyik bemenetére további vezetőjelképző egység, másik bemenetére további alapjeladó csatlakozik és a további vezetőjelképző egység bemenetére a legalacsonyabb nyomású bepárló test bemenetére csatlakozó közegszállító vezetéknél elrendezett mennyiségmérő készülék, másik bemenetére a bepárlósorhoz a híg közeget szállító vezetéknél elrendezett mennyiségmérő készülék csatlakozik. A bepárlósorhoz a híg közeget szállító vezetékben elrendezett bemeneti szelep működtető szervére előnyösen vezérlő egység kimenete csatlakozik, s annak bemenetére jelfeldolgozó egység, melynek egyik bemenetére a bepárlósor felé a híg közeget szállító vezetéknél elrendezett, a szállított közeg kitüntetett — pl. sóképző — komponenséinek koncentrációját meghatározó mérőkészülék, másik bemenetére az expanziós sor kimenetétől a besűrített közeget továbbszállító vezetéknél elrendezett koncentrációmérő készülék csatlakozik. A továbbiakban a találmányt részletesebben a timföldgyári lúgbepárlókkal kapcsolatban ismertetjük. A találmány szerinti eljárás és berendezés ugyanakkor egyéb bepárlási folyamatoknál is alkalmazható, ezért az ismertetés során a konkrétan tárgyalt esetben is néha általánosabb kifejezést használunk, pl. híg lúg helyett híg közegre, besűrített lúg helyett besűrített közegre utalunk stb. A leírásban az „elpárlás” kifejezésen azt a súlycsökkenést értjük, melyet az oldóközeg csökkenése folytán a bepárlási folyamat időegység alatt okoz, dimenziója pl. t/h. A bepárlási folyamat során a rendszerbe bevitt friss gőz mennyiségének és az elpárlás mértékének hányadosát e leírásban „gőzfajlagos”-nak nevezzük, mely dimenzió nélküli viszonyszám. A bepárlás az iparban (timföldgyártás, cukorgyártás, kristályosítás előtti oldattöményítés stb.) a leggyakrabban alkalmazott műveletek közé tartozik. A bepárlandó oldatot rendszerint csöves hőcserélőn gőzzel felmelegítik és elpárolják az oldószer egy részét. A felmelegítési és elpárlási műveletet gyakran egy készülékben, a bepárló testben végzik. A gőzenergiával való takarékosság miatt az elpárolt gőzt más bepárló testek fűtésére használják fel, s így több bepárló test sorbakapcsolásával többtestes bepárló rendszert alkalmaznak. A többtestes bepárlók bonyolult kapcsolású, sok elemet (bepárló testek, hőcserélők, kondenzedények, kondenzátor hűtők, vákuumszivattyúk, szelepek stb.) tartalmazó rendszerek, ezért különösen fontos az összehangolt, energetikailag optimalizált irányítás megoldása. A bepárló rendszerek egyik legjellegzetesebb felhasználója a timföldipar, ahol a timföldgyártási körfolyamat vízmérleg egyensúlyának biztosítására alkalmazzák a lúgbepárlást. A körfolyamatba ugyanis a vörösiszap mosása és egyéb technológiai műveletek során jelentős mennyiségű víz kerül. A lúgba került vízmennyiség egy része a bauxit feltárását követő zagyexpanzió, a timföldhidrát kristályosítása és a vörösiszapnak a tároló medencébe való kínyomatása során kikerül ugyan a körfolyamatból, de az alkalmazott technológiától függően a timföldgyárak túlnyomó többségénél további 2—5 t vizet kell elpárolni 1 t timföldre számítva. A timföldgyári lúgbepárlókra is jellemző, hogy több test sorbakapcsolásával többfokozatú bepárlórendszert alakítanak ki. Vogelbusch típusú bepárlóknál négy, Kestner típusúnál öt fokozat alkalmazása a jellemző. További fontos üzemeltetési körülmény az, hogy gyakran több bepárló rendszer működik párhuzamosan. A bepárlórendszerek irányítása során általában értéktartó szabá lyozást alkalmaznak ; szabályozzák a bepárló testekbe vitt oldat mennyiségét, a testek és a rendszerhez tartozó tartályok szintjét, valamint a fűtésre használt gőz mennyiségét. Az egyes anyagáramok mennyiségének szabályozása meghatározó módon befolyásolja a besűrített oldat minőségét és a bepárló rendszer energiamérlegét, így a gazdasági szempontból fontos gőzfajlagost is. Ugyanakkor a technika állása szerint az egyes szabályozási körök gyakorlatilag egymástól függetlenül működnek, összehangolásukat az irányító személyzet 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
