191750. lajstromszámú szabadalom • Autokláv legalább két különböző paraméterű hőenergia hasznosítására, elsősorban bayer-rendszerű timföldgyártásban
1 A találmány tárgya autokláv legalább két különböző paraméterű hőenergia hasznosítására, elsősorban Bayer-cendszerŰ timföldgyártásban. Ismeretes, hogy a bauxit lúgos feltárása napjainkban többnyire folyamatos, sorbakötött autoklávokban valósul meg. A sorbakapcsolt autokláv-egységben fejeződik be a bauxit-lúg zagykeveréknek felfűtése az előírt feltárási hőmérsékletre. Az autoklávsor első szakaszát gyakran használják rekuperációs energia hasznosítására, majd a felfűtés a rekuperáció befejezését követően frissgőz felhasználásával a kívánt hőmérsékleten fejeződik be. Az autoklávsor utolsó tagjai az úgynevezett tartózkodási időt biztosítják, hogy a bauxit A1203 tartalmának feltáródása a kívánt hatásfok mellett végbe menjen. Az autoklávsorba belépő bauxit-lúg zagykeverék kezdő hőmérséklete általában 100 °C alatt van, és a rekuperádó végén eléri a 175-180 °C-ot. A kívánt kb. 235-245 °C véghőmérsékletre való felfűtést általában 60—70 bar nyomású túlhevített frissgőzzel végzik. Ez az energiamennyiség a gyártástechnológia magas nyomású gőzfogyasztása. Korszerű gyártástechnológiával és tedmikával rendelkező üzemeknél az energiafelhasználás csökkentése egyre nagyobb műszaki fejlesztési, beruházási ráfordítással a meglévő berendezések többszörösével érhető el. A találmány célja olyan autokláv kialakítása legalább két különböző paraméterű hőenergia hasznosítására, elsősorban a Bayer-rendszerű timföldgyártásban, amely feleslegessé teszi az autoklávok többszörözését, biztosítja a magasabb termelési szintet és a jobb energiahasznosítást. A találmány szerinti autoklávnak zárt térben egymástól termodinamikailag elválasztva elhelyezett legalább két hőcserélő felülete van, amelyek közös keverőszerkezettel rendelkeznek. Előnyösen a zárt tér termodinamikai elválasztó eleme a zárt teret térrészekre felosztó, és a keverőszerkezet tengelyéhez rögzített lemez, amely úgy van kiképezve,hogy a zárt térben az egyik térrészből a másik térrészbe irányuló anyagáram számára az autokláv belső palástfelülete mentén nyílás van. A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra: a találmány szerinti autokláv hosszmetszete vázlatosan, és a 2. ábra: a találmány szerinti autoklávot tartalmazó autoklávsor vázlata. Az 1. ábrán látható találmány szerinti 8 autokláv zárt terében egymástól termodinamikailag elválasztva az Fl, F2 hőcserélő felületek vannak elrendezve,amelyek a közös K keverőszerkezettel vannak ellátva. A 8 autokláv zárt terét térrészekre felosztó termodinamikai A elválasztóelem a K keverőszerkezet tengelyéhez rögzített,azzal együtt forgó lemezként van kiképezve. Az A elválasztóelem pereme és a 8 autokláv belső palástfelülete között hézag van a zárt térben az egyik térrészből a másik térrészbe irányuló anyagáram számára. A 8 autokláv egy másik előnyös kiviteli alakjánál az A elválasztóelem a 8 autokláv belső palástfelületéhez van rögzítve, és a zárt térben az egyik térrészből a másik térrészbe irányuló anyagáram számára a K keverőszerkezet tengelye mentái van nyílással ellátva. A 8 autokláv a bauxit-lúg zagykeverék számára a Cl bevezető- és C2 elvezetőcsonkkal, az FI 2 hőcserélő felületet fűtő gőz számára a G1 bevezetőcsonkkal és a kondenzvizet elvezető VI elvezetőcsonkkal továbbá az F2 hőcserélő felületet fűtő gőz, ill. az onnan eltávozó kondenzvíz számára a G2 bevezető- és V2 elvezetőcsonkkal van ellátva. A 2. ábrán látható példaként! autoklávsor a sorbakapcsolt 1-11 autoklávokat - köztük a találmány szerinti 8 autoklávot továbbá a magasnyomású kondenzvíz hőjét hasznosító, automatikus szintszabályozóval ellátott 12, 14 kondenzedényeket és 13 kigőzölögtetőt tartalmazza. A rajzokon feltüntetett kiviteli példában az 1—7 autoklávokat a szokásos módon rekuperádós energiával fűtjük. Az első 1 autoklávba 96 °C-os, a találmány szerinti nyolcadik 8 autoklávba pedig 176 °C-os zagy lép be a Cl bevezetőcsonkon át. A 8 autokláv FI hőcserélő felületébe a G1 bevezetőcsonkon át a 13 kigőzölögtetőből a magasnyomású gőz kondenzvíz hőenergiájának expanzió útján felszabadult 30— —35 bar nyomású gőzt vezetjük be fűtés céljára, amely a felfütendő zagyot 176 °C-ról 184 °C-ra melegíti fel a K keverőszerkezettel végzett folyamatos intenzív keverés mellett. Az FI fűtőfelületből a VI elvezetőcsonkon át kilépő kondenzvíz a 14 kondenzedénybe kerül. A 8 autokláv Ft hőcserélő felületével felmelegített zagy az A elválasztóelem külső pereménél, a 8 autóké belső palástfelülete mentén folyamatosan áramlik a 8 autokláv alsó térrészébe, amelybe az F2 futófelület van beépítve. Az F2 fütőfelületet a G2 bevezetőcsonkon át 70 bar nyomású túlhevített frissgőzzel fűtjük. Az F2 fűtőfelületet elhagyó kondenzvíz a V2 elvezetőcsonkon át a 12 kondenzedénybe kerül. A fűtés hatására a 8 autokláv alsó térrészében a zagy hőmérséklete 184 °C-ról 232 °C-ra emelkedik,és a zagy ezzel a hőmérséklettel lép át a következő 9 autoklávba. ahol szintén 70 bar nyomású túlhevített frisslevegőfűtéssel érjük el a kívánt 240 °C-os feltárási hőmérsékletet. A 10 és 11 autoklávok a kívánt feltárási hatásfok eléréséhez szükséges tartózkodási időt biztosítják. A hagyományos kiviteli módnál nem lehetett hasznosítani a magasnyomású gőz kondenzvizének hőenergiáját, ami azt jelentette, hogy a példakénti esetben 176 °C-ról 240 °C-ra kellett volna a zagyot frissgőzzel felmelegíteni. A frissgőz felhasználás a 1'76 °C-ről 240 C-ra való felfűtésnél 60 °C-nak megfelelő hőenergia mennyiséggel jellemezhető. A találmány szerint viszont a frissgőz 184 °C-ról 240 “C-ra, azaz csak 56 °C-kal történő felfűtéshez szükséges , ami 12 ,5% megtakarítást jelent. A találmány szerinti 8 autokláv folytonos üzemű technológiában alkalmazható, és kialakításától függően alkalmas egyidőben két, vagy több energiaszintű gőz hasznosítására. Az áramló közeg irányából nézve a 8 autoklávba való belépésnél elhelyezkedő térrészben a zagyot mindig az alacsonyabb értékű (nyomású) gőz fűti, a kilépő oldalon lévő térrészben pedig a magasabb értékű gőzenergiát hasznosítjuk. A találmány szerinti megoldás lehetővé .teszi a fűtőfelületek növelését is. A két vagy több térrészben a felmelegítésre, fűtésre kerülő zagykeverék két vagy több különböző hőmérsékleten tartózkodik, köztük hőkiegyenlítődés gyakorlatilag csak a berendezés hővezetése útján lehetséges. A találmány segítségével a meglévő berendezések 191.750 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 2
