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Verfahren zur Ausnutzung der Briiden von Verdampfapparaten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung der Brüden von Verdampfapparaten unter Anwendung einer Gegendruckmasehine mit einer hohen Anfangsspannung von mindestens 25 Atm., wobei der Brüden der Verdampfungskörper mit einer Spannung, die höher als der atmosphärische Druck liegt, in einen Wärmespeicher gelangt, dessen Dampf als Betriebsdampf einer weitere Kraft liefernden Kondensationsmaschine dienen kann.
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Gegenstand eine Verbesserung dieses Verfahrens für den Fall der Verdampfung von Sulfitlauge und andern säurehaltigen Laugen in Zellstoffabriken. Hier geht seit langem das Bestreben dahin, die für die Gewässer so schädliche Endlauge durch Verwertung unschädlich zu machen, entweder durch Weiterverarbeitung zu wertvollen Extrakten oder durch Umwandlung in Brennstoff für die Kesselbeheizung. Erstere Verfahren sind noch in der Entwicklung begriffen, während von letzteren wegen seiner Einfachheit und der verhältnismässig geringen Anlagekosten vorerst dasjenige am leichtesten durchführbar erscheint, bei dem die eingedickte Endlauge zu einer Art Pech getrocknet und als Zusatzbrennstoff in der Kesselfeuerung mitverfeuert wird.
Gemäss vorliegender Erfindung wird nun, um die Vorteile der angegebenen Verfahren zu vereinigen, der Dampf des Wärmespeichers nicht in eine Kondensationsmaschine geleitet, sondern in seiner dritten Druckstufe teils für die zweite Stufe, die Trockenstufe des Endlaugebehandlungsverfahrens, teils für die Wärmeausnutzungsanlage des Betriebes verwendet, indem er als Heizdampf mit seinem in dieser Druckstufe vorhandenen Druck von 3-4 Atm. teils in die Trockner, z. B. die Trommeln der Walzentroekner für die eingedickte Lauge, teils in die Zellstofftrockner und in andere Wärmeaustauschkörper des Betriebes geleitet wird.
Diese Verwendung des Speicherdampfes ist in dem vorliegenden Anwendungsfall auch deshalb vorteilhaft, weil die Arbeitsleistung des durch die Gegendruckmaschine gehenden hochgespannten Dampfes für den Kraftbedarf des Betriebes reichlich genügt, so dass die nachgeschaltete Kondensationsmaschine gespart werden kann.
An Stelle des unbeheizten Wärmespeichers kann auch ein Kessel für den angenähert gleichen Dampfdruck verwendet werden, dessen Wasser mittelbar durch den Brüdendampf beheizt wird. In diesem Falle braucht der Brüdendampf nicht neutralisiert zu werden, wie im Falle der unmittelbaren Weiterverwendung des Speicherdampfes. Wird die Hochdruck-Gegendruckmaschine für den Gegendruck von 8-10 Atm. gebaut, entsprechend der Dampftemperatur im ersten Verdampfer des Mehrfachverdampfers, so kann den Zellstoffkochern eine zweite Gegendruckmaschine mit geringerem Gegendruck von 6-7 Atm. vorgeschaltet werden, oder aber es wird nur die eine Hochdruck-Gegendruckmaschine für den geringeren Gegendruck, aber als Anzapfmasehine gebaut, welcher der Dampf mit der für die Laugenverdampfung erforderlichen höheren Spannung von 8-10 Atm.
als Zwischendampf vor der Endstufe entnommen wird.
Es sind bereits Verfahren bekannt, die in der heissen Sulfitablauge sowie in den Gasen und Dämpfen der Kocher und Öfen enthaltene Abwärme zur Vorwärmung von Frisehwasser und frischer Sulfitlauge auszunutzen. Demgegenüber bildet das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ein stufenweises Verfahren zur wirtschaftlichen Umwandlung der heissen, für die Gewässer so überaus schädlichen Ablauge zu festen Brennstoffen.
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Das vorliegende Verfahren erzielt für die Zellstoffabriken den erheblichen Vorteil einer günstigen
Laugenverbrennung unter Verringerung der Brennstoffkosten für Heiz-und Kraftbetrieb, so dass die durch die Anschaffung des Hochdruckkessels und der Laugentrockner bedingten Mehrkosten in kurzer Zeit ausgeglichen sind.
Die Zeichnung zeigt schematisch zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Dampferzeuger zur Erzeugung von sehr hoch gespanntem Dampf von 25-100 Atm., welcher durch eine Leitung 2 in eine Gegendruckmaschine 3, nach dem gezeichneten
Beispiel eine Kolbendampfmasehine, geleitet wird, die mit einem Gegendruck von 8-10 Atm. arbeitet.
Der Abdampf mit diesem Druck gelangt durch die Leitung 4 in den Heizkörper des ersten Verdampfer- körpers 5 eines Mehrfachverdampfers 5-6-7. Das Kondensat dieses Dampfes gelangt durch die Leitung 25, Pumpe 26 und Leitung 27 als Speisewasser in den Dampferzeuger 1 zurück. Der Brüden aus dem ersten Laugenverdampfer 5 gelangt durch einen Neutralisator 8 in den zweiten Verdampferkörper 6, von diesem durch einen Neutralisator 9 in den dritten Verdampferkörper 7 und von diesem durch einen Neutralisator 10 mittels der Leitung 11 in den Wärmespeicher 12.
Hiebei sinkt die Spannung der Brüden des letzten Verdampfers auf etwa 3-4 Atm. Ein Teil der Brüden von dieser Spannung gelangt aus dem Wärmespeicher durch die Leitung 13 und die zwei Leitungen 14 und 15 als Heizdampf in das Innere der Walzen 16 und 17 des Laugentrockners, während das Kondensat durch Leitung 21 in einen Behälter 22 geht. Ein anderer Teil der Brüden aus dem Wärmespeicher 12 gelangt durch die Leitung 18 in die Zellstoff trockner 19 und andere Heizkörper 20 des Betriebes. Das Kondensat aus diesen Trocknern und Heizkörpern fliesst ebenfalls in den Behälter 22, aus dem das warme Wasser für Waschzwecke und andere Gebrauchszweck des Betriebes verwendet werden kann.
Die Sulfitlauge gelangt als-Dünnlauge aus dem Zellstoffkocher 28 in den Behälter 29, aus dem sie durch eine nicht dargestellte Pumpe durch Dampfdruck oder in anderer Weise mittels der Leitung 30 in den ersten Verdampferkörper 5 gedrückt wird-Die schon etwas eingedampfte Lauge fliesst durch die Leitung 31 in den zweiten Verdampferkörper 6, aus- welchem die weiter eingedampfte Lauge durch die Leitung 32 in den dritten Verdampferkörper 7 gelangt. Aus diesem gelangt die eingedickte Sulfitlange mittels der Leitung 33 in den Kasten 34 des Walzentrockners, aus dem sie in bekannter Weise durch den Umfang der Walzen 16 und 17 mitgenommen und nach Trocknung durch Messer in den Behälter 35 abgestreift wird.
Das Kondensat des Heizkörpers des zweiten Verdampferkörpers 6 wird durch die Leitung 36 dem Kondensat des dritten Verdampferkörpers 7 zugeführt, aus welchem das vereinigte Kondensat durch die Leitung 37 in einen Sammelbehälter 38 gelangt. Dem Zellstoffkoeher 28 ist in Verbindung mit einem Dampfspeicher 81 eine zweite Gegendruckmaschine 82 vorgeschaltet, welche den hochgespannten Frischdampf aus der Leitung 2 erhält und mit einem niedrigeren, für die Zellstoffkocher geeigneten Gegendruck von 6-7 Atm. arbeitet. Der Abdampf dieser Maschine gelangt durch die Leitung 83 nach den 1 Zellstoffkochern 28 und nach einem Dampfspeicher 81.
Eine Verbindungsleitung 84 ermöglicht, im Bedarfsfalle zusätzlichen Abdampf aus der Leitung 40 für den höher gespannten Abdampf der anderen Maschine in die Zellstoffkocher einzulassen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist 41 der Hochdruekdampferzeuger, dessen hochgespannter Dampf durch die Leitung 42 in eine Gegendruckmaschine, nach dem dargestellten Beispiel in eine Dampfturbine 43, gelangt, die mit einem Gegendruck von 6-7 Atm. arbeitet, wie er der im Zellstoffkocher 65 gewünschten Temperatur entspricht. Diese Gegendruckturbine ist als Anzapfturbine gebaut, welcher Zwischendampf der höheren Spannung von 8-10 Atm., wie sie in den Laugenverdampfern gewünscht wird, aus einer Stufe vor der Endstufe durch die Leitung 44 entnommen wird. Dieser Dampf gelangt durch die Leitung 45 in den Heizkörper des ersten Laugenverdampfers 46. Das Kondensat wird mittels einer Pumpe 77 wieder in den Hochdruekdampferzeuger 41 gespeist.
Die Dünnlauge fliesst aus dem Zellstoffkocher 65 in den Dünnlaugenbehälter 66, aus dem sie durch die Leitung 67 in den ersten Verdampferkörper 46 gedrückt wird. Die Brüden gelangen durch Leitung 49 in den zweiten Verdampfer- körper 47, aus diesem durch die Leitung 50 in-den dritten Verdampferkörper 48 und die Brüden des letzteren Apparates durch Leitung 51 in die Heizschlange eines Niederdruckkessels 52, worauf das Kondensat dieser Brüden durch Leitung 71 und 73 in den Behälter 72 gelangt, der als Neutralisator ausgebildet sein kann.
Die schon etwas eingedampfte zurückbleibende Lauge aus dem ersten Verdampfer 46 fliesst durch Leitung 68 in den zweiten Verdampfer, dessen weiter eingedampfte Lauge durch Leitung 69 in den dritten Verdampfer 48, aus dem die eingedickte Endlauge in den Kasten 78 der Walzentrockner 54 und 55 gelangt, um nach dem Trocknen in den Behälter 56 abgestreift zu werden.
Der im Niederdruckkessel 52 entwickelte Wasserdampf von 3-4 Atm, Spannung gelangt teilweise durch die Leitung 53 als Heizdampf in das Innere der Walzen 54 und 55 des Laugentroekners und teilweise durch die Leitung 57 in die Zellstoff trockner 58 und andere Heizkörper 59 des Betriebes.
Das Kondensat aus den Walzen des Laugentrockners gelangt durch die Leitung 60, die in die Leitung 61 für das Kondensat aus den Zellstofftrocknern 58 und Heizkörpern 59 mündet, nach einer Pumpe 62, durch welche es, nachdem es beispielsweise durch einen Rauchgasvorwärmer 63 gegangen ist, mittels der Leitung 64 als Speisewasser in den Hoehdruekdampferzeuger 41 gelangt Der Abdampf der Gegen-
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druckturbine 43 von 6-7 Atm. gelangt durch die Leitungen 74 und 75 in den Zellstoffkocher 65 und einen Dampfspeicher 76.
Von der Hochdruckdampfleitung 42 geht vorteilhaft eine Zweigleitung 77 in den Niederdruckkessel 52 und bildet in seinem Wasser eine zweite Heizschlange, um dieses zusätzlich auch mit Hochdruckdampf mittelbar beheizen zu können. Das Kondensat wird durch Leitung 78 und Heisswasserpumpe 79 in den Kessel 41 zurückgespeist. Zu Zeiten starken Koch-und Heizdampfverbrauches aus dem Niederdruckkessel 52 bei gleichem oder verringertem Kraftbedarf und umgekehrt wirkt diese zusätzliche Hochdruckdampfbeheizung des Kessels 52 somit als Ausgleiehregler für den Hochdruckkessel 41 und die Kraftmaschine 43.
Wie ersichtlich, unterscheiden sich die beiden Ausführungsbeispiele nach der Fig. 1 und nach der Fig. 2 dadurch, dass im ersteren Falle der Heizdampf für die Laugentroekner, die Zellstofftrockner und Heizkörper unmittelbar dem Wärmespeicher 12 entnommen wird und daher die Einschaltung der Neutralisatoren 8, 9 und 10 erforderlich ist, während im zweiten Falle der nicht neutralisierte Brüdendampf zur mittelbaren Beheizung des Wassers des Niederdruekkessels 5. 2 dient, so dass die Neutralatoren fortfallen können.
Ferner sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwei Hochdruck-Gegendruckmaschinen vorhanden, während bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Dampf von höherer Spannung nicht als Abdampf, sondern als Zwischendampf einer vorhergehenden Stufe aus der einzigen Gegendruckturbine 43 entnommen wird. Weiter kommt bei Fig. 2 die zusätzliche Hochdruckdampfbeheizung des Niederdruckkessels 52 hinzu. Selbstverständlich kann die Anlage auch so getroffen werden, dass in einer Maschine gemäss Fig. 2 und mit Neutralisator gemäss Fig. 1 gearbeitet wird, und umgekehrt mit zwei Maschinen nach Fig. 1 und einem Niederdruckkessel mit mittelbarer Beheizung durch Brüden mit oder ohne Zusatzbeheizung nach Fig. 2.
Ebenso könnte auch bei Fig. 1 eine zusätzliche mittelbare Beheizung des Brüdenwassers des Wärmespeiehers 12 durch Hochdruckdampf aus der Leitung 2 vorgesehen sein.
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schädlichen Eudlaugen bei hoher Wirtschaftlichkeit des Betriebes, indem die hohe Anfangsspannung des Dampferzeugers trotz günstigem hohem Druckgefälle für die Kraftleistung einen hohen Gegendruck und damit ein grosses Wärmegefälle des Heizdampfes ermöglicht, welches die zwei-oder mehrstufige Verwendung für die Wärmeausnutzung gestattet unter Fortfall der bisher üblichen Kondensation mit ihrem erheblichen Wärmeverlust im Kühlwasser.
Das Verfahren ist in seiner Anwendung nicht auf die Verdampfung von Sulfitlauge beschränkt, sondern ergibt die gleichen Vorteile auch für andere chemische Betriebe, wo es sieh um die Verdampfung, Eindickung und Trocknung säurehaltiger Laugen handelt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Ausnutzung der Brüden von Verdampfapparaten bei Sulfitlauge und anderen säurehaltigen Laugen unter Anwendung einer Gegendruekmasehine von einer hohen Anfangsspannung von mindestens 25 Atm., bei welcher der Brüden der Verdampfungskörper mit einer Spannung von höherem als atmosphärischem Druck in einen Wärmespeicher gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus vorher neutralisiertem Brüden gewonnene Speieherdampf als Heizdampf ausser für die Zellstofftrockner und andere Heizkörper des Betriebes für Trockner verwendet wird, die die Lauge in als Brennstoff verwendbares Pech verwandeln.