186381. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés többlépcsős bepárló folyamatok önműködő vezérlésére,előnyösen timföldgyári lúgbepárlók irányítására

5

186381

6

végzi, s e személyek irányítási döntéseiket viszonylag kisszámú információ birtokában, többnyire tapasztalati úton végzik. Ennél az irányítási módszernél jelentősek az irányítási tevékenység szubjektív elemei.

Különösen jelentősen vetődik fel a probléma timföldgyártásnál. Az egyes szabályozó körök alapjeleinek beállításával a kezelő személyzet szabja meg az elpárlás nagyságát. Az elpárlást 2—4 óránként végzett szakaszos oldatmintavétellel és elemzéssel ellenőrzik. Ugyanakkor nincs megfelelő információjuk a körfolyamatba be-, illetve abból kikerülő vízmennyiségek mérlegéről, ami nélkül az elpárlás nagysága nem hozható összhangba a körfolyamat igényeivel. Emiatt a lúgkoncentráció a körfolyamat minden pontján — az időben — kisebb-nagyobb amplitúdójú ingadozást végez, ami zavarja a termelési folyamatot.

Az irányítási tevékenységben a szubjektív elemek kiküszöbölésének jelentős állomása volt Korcsmáros tanulmánya (Kohászat, 1976.110. évf. 6. sz. p. 276—283.), amely egy Kestner-típusú bepárló matematikai modelljét és szimulációs programját ismerteti. Korcsmáros számítógépes eljárásával tanulmányozni lehetett a Kestner-típusú öttestes bepárlónak a különböző irányítási döntések következtében fellépő stacioner üzemállapotait. Elátránya a modellnek, hogy nem veszi figyelembe a rendszer hő veszteségeit, amelyek pedig a friss gőz felhasználás mintegy 30%-át teszik ki.

Ezen szimulációs vizsgálat nagy érdeme annak a bizonyítása, hogy az üzemviteli körülmények lényeges hatással vannak a bepárlás gazdaságosságára. Ezen elvi szintű vizsgálat azonban a bepárló rendszert és annak környezetét zavarmentesnek, a rendszer állapotát időben állandósultnak tekintette, holott az irányítás bizonyos szintjén éppen a rendszert ért zavarások regisztrálása és a zavar hatásának kiküszöbölése a feladat.

Találmányunk figyelembe veszi, hogy a bepárló rendszerek egyes szabályozási köreit egymással összehangoltan, a gyártási folyamat valós igényeiből levezetve kell működtetni.

Találmányunk olyan rendszer kialakítását teszi lehetővé, amely biztosítja a folyamat felügyelete során a kellő áttekintést, a bepárolt oldat minőségi jellemzőinek a mérését, továbbá a rendszerre jellemző — főleg mennyiségi és hőmérsékleti — adatoknak a mérését, a teljes folyamat elemzése alapján levezetett elvárt értéknek az irányító egységbe alapjelként való bejuttatását, a szabályzó körök, illetve a szabályzó körök funkcióját részben vagy egészben teljesítő számítástechnikai eszközök felhasználásával a bepárló rendszer minimális gőzfelhasználással járó működtetését.

Találmányunk a következőket oldja meg:

— A bepárló rendszer számára egyetlen alapjelet kell kívülről előírni, az elpárlandó oldószer (víz) mennyiségét.

— Találmányunk biztosítja, hogy az oldószer elpárlását a megengedhető maximális sűrűlúgkoncentráció beállításával érjük el, mivel ez előnyös a további műveletek számára. A megengedhető maximális koncentráció elérését a sókiválási pont állandó figyelésével és a betáplált lúgmennyiség ennek megfelelő szabályozásával érjük el.

— A találmány szerinti rendszer a kondenzátor vákuumértékét a meleg hűtővíz hőmérséklete által meghatározott legalacsonyabb értéken tartja, mert ebben az

esetben maximális az elpárlási kapacitás, illetve adott elpárlás esetén legkisebb a rendszer hővesztesége.

— A találmány szerinti rendszer adott elpárlási feladat esetén optimalizálja a gőzfajlagost. Ennek lehetősége azon a felismerésen alapszik, hogy a híg lúg hőmérsékletéhez egyértelműen hozzárendelhető egy megosztási arány a két legkisebb nyomású bepárló test között abból a célból, hogy a rendszer gőzfogyasztása minimális legyen.

Találmányunkat az öt bepárló testet tartalmazó Kestner-típusú lúgbepárló rendszer irányításának példáján mutatjuk be.

A Kestner-bepárló technológiai sémája az 1. ábrán látható. A híg lúg megosztva kerül a bepárló 4 és 5 testekbe. A lúg ellenáramban halad a fűtőgőzzel és fokozatosan töményedik a bepárló 3, 2 és 1 testekben. A bepárló 1 testet 4- 105 Pa nyomású gőzzel fűtik. A lúg ezután expanziós 6, 7 és 8 edényeken kiexpandál és az expanziós gőzöket a megfelelő fokozatokba vezetik. Az egyes bepárló testekben elpárlódott gőzök a soronkövetkező testet fűtik. A belőlük képződött ún. alkalikus kondenzvíz több lépcsőben szintén kiexpandál és fűti a megfelelő bepárló testeket. A legalacsonyabb nyomású bepárló 5 testből a felszabaduló gőz a vizes 9 kondenzátorban a hűtővízbe kondenzál. A 9 kondenzátor és a bepárló 5 test nyomását a hűtővíz hőmérsékletétől függő vákuumértéken kívül a 9 kondenzátorba engedett levegőmennyiség is befolyásolja.

A találmány szerinti irányítási rendszer egy alkalmazási módját a 2. ábra mutatja be.

Itt a Kestner-bepárló jelentősen egyszerűsített vázlatához illeszkedünk. A híg közeg (híg lúg) egy része megosztva kerül a 10 bepárlósorra, a fennmaradó részt a 12 lúgtartályba vezetik. A 10 bepárlósorból a részben besűrített lúg az expanziós 11 sorra kerül, ahol a meleg lúgból gőz expandál ki. A gőzt visszavezetik a 10 bepárlósorba. A kiexpandáltatott lúg képezi a sűrű közeget (sűrű lúgot), amely szintér: a 14 lúgtartályba kerül. Alkalomszerűen friss lúgot is vezetnek ide. A 10 bepárlósorból kilépő gőz a 13 kondenzátorba kerül, ahol hideg hűtővízzel lekondenzálják.

A technológiai rendszer közegáramainak egyes jellemzőit a mutatott példánál a következő készülékek mérik :

— a híg lúg koncentrációjára jellemző paramétert a 20 készülék ;

— a híg lúg hőmérsékletét a 21 készülék ;

— a híg lúg összmennyiségét a 22 készülék ;

— a legalacsonyabb nyomású bepárló 5 testbe vezetett híg lúg mennyiségét a 23 készülék ;

— a friss gőz mennyiségét a 24 készülék ;

— a sűrű lúg koncentrációjára jellemző paramétert a 25 készülék ;

— a friss gőz fojtási viszonyait (nyomás- vagy hőmérsékletkülönbség) a 26 készülék ;

— a 13 kondenzátor vákuummérő műszer a 28 készülék.

Az arányképző 27 egység bemenetére a mennyiségmérő 22 és 23 készülékek csatlakoznak. A 32 alapjeladó a hőmérsékletmérő 21 készülék jeléből képezi az alapjelet, s az kerül a bepárló 5 test híg lúg bemenete elé kapcsolt 44 szelepet működtető szabályozó 33 egység alapjelbemenetére, míg a 33 egység vezetőjelbemenetére az arányképző 27 egység kimenete csatlakozik.

A sűrű lúg koncentr ációját jellemző paramétert mérő

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4