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Verfahren zum Ausnutzen der Brüden von Verdampfapparaten Zusatz zum
Patent So 5I2 Durch das Hauptpatent ist ein Verfahren geschützt, eine Verdampfungs-
und Trocknungsanlage mit einer Gegendruckmaschine von sehr hoher Anfangsspannung
(25 bis IOO at und darüber) zu kuppeln, die trotz hohen (; egendruckes und damit
hoher Abdampftemperatur des Heizmittels für die Verdampfung eine hohe liraftleistung
ohne wirtschaftlichen WIehraufwand an Brennstoff liefert. Die Brüden werden hierbei
über einen Reiniger ohne Luftbeimischung in einen Heißwasserwärmespeicher geführt,
dessen Dampf als Betriebsdampf einer weitere Kraft liefernden Kondensationsmaschine
dient. Wenngleich sich das Verfahren in dieser Form für zahlreiche Arten von Betrieben
eignet, gibt es Fälle, wo es der Abänderung bedarf.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche Abänderung für den
Fall der Verdampfung der Sulfitlauge 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 mit verfeuert wird.
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Um mit den Vorteilen dieses Verfahrens die des Verfahrens nach dem
Hauptpatent zu vereinigen, wird gemäß vorliegender Erfindung 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 bis 4 at teils in die Trockner,
z. B. die Trommeln der Walzentrockner für die eingedickte Lauge, teils in die Zellstofftrockner
und in andere Wärmeaustauschkörper des Betriebes geleitet wird. Diese Verurendung
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.
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An Stelle des unbeheizten Wärmespeidlers kann auch ein Kessel für
den angenähert gleichen Dampfdruck verwendet werden, dessen Wasser mittelbar durch
den Brüdendampf beheizt wird.
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In diesem Falle braucht der Brüdendampf nicht neutralisiert zu werden
wie im Falle der unmittelbaren Weiterverwendung des Speicherdampfes. Wird die Hochdruckgegendruckmaschine
für den Gegendruck von 8 bis 10 at gebaut entsprechend der Dampftemperatur im ersten
Verdampfer des Mehrfachverdampfers, so kann den Zellstoffkochern eine zweite Gegendruckmaschine
mit geringerem Gegendruck von 6 bis 7 at vorgeschaltet werden, oder aber es wird
nur die eine Hochdruckgegendruckmaschine für den geringeren Gegendruck, aber als
Anzapfmaschine gebaut, welcher der Dampf mit der für die Laugenverdampfung erforderlichen
höheren Spannung von 8 bis 10 at als Zwischendampf vor der Endstufe entnommen wird.
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Das vorliegende Verfahren erzielt für die Zdlstoffabriken 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.
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Die Zeichnung zeigt schematisch zwei beispielsweise Ausführungsformen
einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
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In Fig. I bezeichnet I einen Dampferzeuger zur Erzeugung von sehr
hoch gespanntem Dampf von 25 bis Ioo at, welcher durch eine Leitung 2 in eine Gegendruckmaschine
3, nach dem gezeichneten Beispiel eine Kolbendampfmaschine, geleitet wird, die mit
einem Gegendruck von 8 bis 10 at gearbeitet. Der Abdampf mit diesem Druck gelangt
durch die Leitung 4 in den Heizkörper des ersten Verdampferkörpers 5 eines Mehrfadwerdampfers
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 Verdampferkörper6,
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
I2. Hierbei sinkt die Spannung der Brüden des letzten Verdampfers auf etwa 3 bis
4 at. 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 I7 des Laugentrockners, während das Kondensat durch Leitung 2I in
einen Behälter 22 geht. Ein anderer Teil der Brüden aus dem Wärmespeicher 12 gelangt
durch die Leitung I8 in die Zellstofftrockner 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 Gebrauchszwecke des Betriebes
verwendet werden kann.
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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 3I 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
Sulfitlauge mittels der Leitung 33 in den Kasten 34 des Walzentrockners, aus dem
sie in bekannter U'eise durch den Umfang der Walzen r6 und I7 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 Zellstoffkocher 28 ist in Verbindung
mit einem Dampfspeicher 8I 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 bis 7 at arbeitet. Der Abdampf
dieser Maschine gelangt durch die Leitung 83 nach den Zellstoffkochern 28 und nach
einem Dampfspeicher 8I.
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Eine Verbindungsleitung 84 ermöglicht, im Bedarfsfalle zusätzlichen
Abdampf aus der Leitung 40 für den höher gespannten Abdampf der anderen Maschine
in die Zellstoffkocher einzulassen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist 41 der Hochdruckdampferzeuger,
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 bis 7 at arbeitet, wie er der im Zellstoffkocher 65 gewünschten Temperatur
entspricht. Diese Gegendruckturbine ist als Anzapfturbine gebaut, welcher Zwischendampf
der höheren Spannung von 8 bis 10 at, wie sie in den Laugenverdampfern gewünscht
wird, aus einer Stufe vor der Endstufe durch die Leitung 44 entnommen wird.
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Dieser Dampf gelangt durch die Leitung 45 in den Heizkörper des ersten
Laugenverdampfers 46. Das Kondensat wird mittels einer Pumpe 77 wieder in den Hochdruckdampferzeuger
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 Verdampferkörper
47, aus diesem durch die Leitung 50 in den dritten Verdampferkörper 48 und die Brüden
des letzteren Apparates durch Leitung 5I 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
5+ und 55 gelangt, um nach dem Trockneu in den Behälter 56 abgestreift zu werden.
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Der im Niederdruckkessel 52 entwickelte Wasse-rdampf von 3 bis 4
at Spannung gelangt teilweise durch die Leitung 53 als Heizdampf in das Innere der
Walzen 5+ und 55 des Laugentrockners und teilweise durch die Leitung 57 in die Zellstofftrockner
58 und andere Heizkörper 59 des Betriebes. Das Kondensat aus den Walzen des Laugentrockners
gelangt durch die Leitung60, die in die Leitung 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 Hochdruckdampferzeuger 41 gelangt. Der Abdampf der Gegendruckturbine 43 von
6 bis 7 at gelangt durch die Leitungen 74 und 75 in den Zellstoffkocher 65 und einen
Dampfspeicher 76.
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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'iederdruckkessel 57 bei gleichem
oder verringertem Eraftbedarf, und umgekehrt, wirkt diese zusätzliche Hochdruckdampfbeheizung
des Kessels 52 somit als Ausgleichregler für den Hochdruckkessel und die Kraftmaschine
43.
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Wie ersichtlich, unterscheiden sich die beiden Ausführungsbeispiele
nach der Fig. I und nach der Fig. 2 dadurch, daß im ersteren Falle der Heizdampf
für die Laugentrockner. 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 5'iederdruckkessels 52 dient, so daß die Neutralisatoren
fortfallen können. Ferner sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zwei Hochdruckgegendruckmaschinen
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
mjt Neutralisator gemäß Fig. 1 gearbeitet wird und umgekehrt mit zwei Maschinen
nach Fig. I und einem Niederdruckkessel mit mittelbarer Beheizung durch Brüden mit
oder ohne Zusatzbeheizung nach Fig. 2. Ebenso könnte auch bei Fig. I eine zusätzliche
mittelbare Beheizung des Brüdenwassers des Wärmespeichers 12 durch Hochdruckdampf
aus der Leitung 2 vorgesehen sein.
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In allen Fällen ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung die
vollständige Beseitigung der schädlichen Endlaugen bei hoher Wirtschaftlichkeit
des Betriebes, indem die hohe Anfangsspannung des Dampferzeugers trotz günstigem
hohen Druckgefälle für die Eraftleistung 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 Sühlwasser.
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Das Verfahren ist in seiner Anwendung nicht auf die Verdampfung von
Sulfitlauge beschränkt, sondern ergibt die gleichen Vorteile auch für andere chemischen
Betriebe, wo es sich um die Verdampfung, Eindickung und Trocknung säurehaltiger
Laugen handelt.
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Als Beispiel für solche analogen Anwendungsfälle seien benannt: Anlagen
zur Sterilisation und Eindampfung wasserhaltiger Fäkalien von Städten oder größeren
Anstalten sowie Erdöldestillationsanlagen, bei denen gleichfalls mit zwei Dampfdrücken
gearbeitet wird und der einzudickenden Flüssigkeit Säure zugesetzt wird.