WO2015044403A1 - Use of waste heat - Google Patents

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WO2015044403A1
WO2015044403A1 PCT/EP2014/070735 EP2014070735W WO2015044403A1 WO 2015044403 A1 WO2015044403 A1 WO 2015044403A1 EP 2014070735 W EP2014070735 W EP 2014070735W WO 2015044403 A1 WO2015044403 A1 WO 2015044403A1
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Bernd Wacker
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for using waste heat, in particular in the production of aluminum, and to an apparatus for carrying out such a method. Furthermore, the invention relates to a control device and a system.
  • the production of aluminum from bauxite is a very energy intensive process.
  • the production of alumina from bauxite by the Bayer process and aluminum from alumina by fused-salt electrolysis requires a great deal of electrical energy and heat energy.
  • much heat energy is required in the hydrochemical treatment of the bauxite by the Bayer process.
  • the last step of the Bayer process the calcination of the aluminum hydroxide obtained to alumina, requires a lot of heat energy, with a portion of the heat energy through
  • the Bayer process is used to produce aluminum oxide from the mineral bauxite.
  • the bauxite is ground and mixed with an alkali, in particular sodium hydroxide, and reacted at an elevated temperature and elevated pressure.
  • the insoluble constituents red mud
  • the insoluble constituents red mud
  • aluminum hydroxide Al (OH) 3 is crystallized out.
  • the liquor is reused after increasing the concentration.
  • CN 201803598 U describes the use of waste heat from hot combustion exhaust gases in the production of aluminum. It is an object of the invention to save energy through an improved use of waste heat, especially in the production of aluminum or aluminum oxide.
  • the object is achieved by a method for utilizing waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, wherein the waste heat from at least one source is provided, wherein the waste heat to support at least one high-temperature process and / or at least one low-temperature process is used in which, after the support of a high-temperature process, the support of at least one further high-temperature process and / or the support of at least one further low-temperature process, and wherein the respective further high-temperature process and / or the respective further low-temperature process with the remaining waste heat of the preceding High-temperature process or low-temperature process is supported.
  • the object is further achieved by a device for utilizing waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, wherein a source is provided to provide the waste heat, wherein the waste heat to support at least one high-temperature process and / or provided at least one low-temperature process is, after supporting a high-temperature process, the support of at least one further high-temperature process and / or at least one further low-temperature process is provided, and wherein the respective further high-temperature process and / or the respective further low-temperature process with the remaining waste heat of each preceding high-temperature process or low-temperature process is provided for assistance.
  • control device wherein the control device is provided for controlling and / or regulating and / or monitoring a device according to one of claims 8 to 11.
  • control device is further achieved with a system according to claim 13.
  • a plant for the production of at least one base material.
  • Basic substances are, for example, aluminum oxide, aluminum hydroxide, and / or aluminum.
  • Such a plant, as well as a device described above, can also be used for the production of other basic materials such as non-ferrous metals, metal oxides or mineral products.
  • a control device advantageously serves to control processes and method steps, in particular the temperatures of individual processes or individual process steps, and can be integrated in a control system of a system.
  • a control device possibly together with sensors and control valves for retrofitting an existing system and / or for extending the control of the system, is advantageous.
  • Waste heat occurs in the form of hot exhaust gases, hot pipes that release heat in and / or outside, and cooling processes.
  • the process of calcination is advantageous as a rich source of waste heat.
  • the combustion gases which are produced during the production of steam are advantageously used as another source, whereby heat is withdrawn from the combustion exhaust gases and this again serves as waste heat to support further processes described below (high-temperature processes and low-temperature processes).
  • Another advantageous source is the waste heat in the fused-salt electrolysis of the aluminum oxide. In fused-salt electrolysis, a large amount of heat energy is lost by emission to the environment.
  • the waste heat is advantageously received by means of a heat exchanger.
  • a heat transport medium is passed through the heat exchanger, wherein the heat transport medium absorbs the waste heat via the heat exchanger.
  • the heat transfer medium is transferred through pipelines to a high temperature process or a low temperature process.
  • a heat transport medium is water or water vapor and possibly a liquid metal or a mineral oil product.
  • Water vapor, especially under high pressure, is particularly advantageous because the water vapor can be used directly for the high-temperature processes and low-temperature processes.
  • the pipes are thermally insulated, so that emission of waste heat through the walls of the pipes during transport of the heat transfer medium is reduced.
  • process steps are in particular process steps of the Bayer process for recovering aluminum from bauxite.
  • the treatment of the red mud extends through the filtration until the removal of the remaining liquor, so that the red mud requires less landfill space in subsequent landfill.
  • Caustic soda is used in particular as the lye.
  • potassium hydroxide or another caustic solution is also to be subsumed under the term caustic.
  • a high temperature process is power generation with a turbine and / or use of the steam to assist in a process step, where the steam is also the heat transport medium.
  • the steam is also the heat transport medium.
  • High-temperature processes are processes in a temperature range between about 400 ° C and 2,000 ° C.
  • Low temperature processes are processes and / or process steps that take place at temperatures below about 500 ° C.
  • Low-temperature processes are, for example, the heating of liquor and / or the heating of a lye / bauxite mixture.
  • the filtration of red mud which is obtained in the production of alumina and must be separated from the liquor and the covering of the liquor (the evaporation of water to increase the concentration of the liquor) are also low-temperature processes.
  • the waste heat is first fed to a process, thereby partially consumed and subsequently the remaining waste heat, in particular in the form of the cooled heat transfer medium, fed to at least one further process.
  • an electric energy is generated by means of a turbine.
  • the incoming into the turbine heat transport medium in particular water vapor, has a temperature of at least 1,000 ° C and a pressure of several bar.
  • the steam is called saturated steam.
  • the heat transport medium still has a temperature of at least 450 ° C and is occasionally referred to as wet steam due to the possibly existing water droplets / moisture.
  • the water vapor still has one, for the generation of electrical energy too low temperature or too low pressure.
  • the heat transport medium can be supplied to a further process, in particular a low-temperature process.
  • a low-temperature process serves as a process Step of the Bayer process for the production of aluminum oxide.
  • Another beneficial process after a high temperature process is the support in the production of water vapor.
  • a heat transfer medium of a low pressure and with a temperature below 400 ° C can be used. Additional advantages are provided by the successive supply of the heat transfer medium to a high-temperature process and a low-temperature process, in particular if the subsequent low-temperature process can be assisted by means of a heat transfer medium of a lower temperature / lower pressure.
  • the waste heat is used to support the high-temperature process, the remaining waste heat is split to support another high-temperature process and another low-temperature process, and wherein the remaining waste heat of the further high-temperature process is used to support a further low-temperature process.
  • the generation of electrical energy from water vapor advantageously takes place with two turbines connected in series.
  • the heat transport medium in particular the steam, passes through the first turbine.
  • kinetic and potential energy is removed from the heat transport medium.
  • the second turbine also removes thermal and potential energy from the heat transfer medium and converts the thermal and potential energy into kinetic energy, whereby the kinetic energy is converted into electrical energy by means of a generator.
  • the first and the second turbine are advantageously operated with steam, wherein the steam has a temperature of about 1,000 ° C in the first turbine and above 500 ° C in the second turbine.
  • both processes of energy production from water vapor are referred to as high-temperature processes.
  • the heat transport medium can also be partially fed to another process, in particular a low-temperature process.
  • At least one low-temperature process is supported with a heat transfer medium of a temperature of> 500 ° C.
  • An example of such a low-temperature process between the two high-temperature processes is the generation of water vapor, wherein either the heat transport medium is provided as water vapor for a process or by means of a heat exchanger, the thermal energy of the heat transport medium is used to generate water vapor.
  • the heat transport medium can serve to preheat water, wherein the preheated water is used to generate water vapor.
  • Heating of the water in particular by means of a tube-in-tube heat exchanger, is also referred to as feedwater pre-heating.
  • the water vapor after the passage of the second turbine regularly has a temperature of just about 300 ° C. Water vapor of such a low temperature is not suitable for the effective generation of electrical energy. However, steam at a temperature of about 300 ° C is well-suited for supporting steps of the Bayer process and / or for treating red mud and / or heating purposes of buildings.
  • the waste heat is used to support a high-temperature process, wherein the remaining waste heat of the high-temperature process supports at least one low-temperature process.
  • the heat transport medium is made available to a low temperature process.
  • the temperature and / or the pressure of the heat transfer medium after the support of a high-temperature process is no longer sufficient for another high-temperature process.
  • the steam serving to treat red mud may be fed to further low temperature processes.
  • a treatment of red mud with a heat transport medium relates in particular to the support of the filtering of the red mud or the removal of the remaining water / the residual liquor from the red mud with the aid of the heat transport medium.
  • the heating of the liquor and / or the lye-bauxite mixture can be supported with the aid of the heat transport medium.
  • the essential steps of the Bayer process are carried out at temperatures below 100 ° C to 200 ° C.
  • the steps of the Bayer process in principle by means of the heat transfer medium at a temperature of ⁇ 300 ° C can be supported.
  • the high-temperature process and / or a further high-temperature process is a generation of steam or a generation of electricity.
  • High temperature processes are processes that take place at temperatures above 400 ° C. Such processes are either the production of water vapor, the generation of electrical energy by means of a turbine connected to a generator and / or heating of a reaction mixture or raw material in the production of aluminum.
  • the generation of water vapor is advantageously carried out either by the direct use of the heat transport medium, if the heat transport medium is water vapor, or indirectly by the heating of water and / or water vapor by means of another heat exchanger, through which the heat transport medium is passed.
  • the low-temperature process and / or a further low-temperature process are a process step of the Bayer process and / or support steam generation.
  • Fields of application for the waste heat in the Bayer process are the heating of the reaction mixture, consisting of the lye, the bauxite, the heating of the liquor to increase the concentration of the liquor and to support the filtering of the reaction mixture for the separation of the red mud.
  • the reaction steps of the Bayer process are regularly found at Tempe- temperatures below 300 ° C and are therefore well suited for the use of waste heat.
  • water is preheated by the heat transfer medium in another heat exchanger.
  • the water can be heated from a temperature T equal to 15 ° C to a temperature T equal to 60 ° C and the 60 ° C warm water in a further step to the required temperature of the water vapor.
  • waste heat of a temperature up to 300 ° C can advantageously be used to support the processes of the Bayer process, the heat transport medium, which is no longer suitable for power generation. This saves energy by 4%.
  • the process step of the Bayer process is the filtering of red mud and / or the heating of a mixture of liquor and bauxite and / or to support a filtering and / or treatment of red mud and / or the heating of a liquor ,
  • red mud When filtering red mud, steam is used regularly to separate off the remaining water / to separate off the existing liquor. Furthermore, the steam can be used to dry the red mud. Advantageously, this reduces the volume of the red mud, removes sodium hydroxide or another base material from the red mud and thereby saves landfill space.
  • the heating of the reaction mixture, in particular the lye or the lye / bauxite mixture by the waste heat is advantageous, in particular in an autoclave, advantageous.
  • waste heat especially waste heat
  • the unwanted waste heat is stored in a heat storage.
  • the storage of the waste heat which is not required is possible in an insulated collecting container, the insulated collecting container being provided for receiving heated heat transport medium and / or for storing water vapor.
  • the stored waste heat can be used at a later time to support individual processes of the Bayer process or to generate electricity and / or to heat premises.
  • a step of the Bayer process is provided for utilizing the waste heat.
  • the Bayer process is used, as stated above, for the production of aluminum oxide from bauxite with the aid of lye, in particular of sodium hydroxide solution.
  • the waste heat is conducted from the source by means of pipelines to the reaction steps or reaction vessels, which require heat energy.
  • waste heat of a temperature of below 500 ° C can be used advantageously and thus reduces the use of conventional heat sources, such as a combustion furnace or an electric heater.
  • conventional heat sources such as a combustion furnace or an electric heater.
  • energy is advantageously saved and the manufacturing costs are reduced.
  • generation of electric current by means of a turbine and / or the generation of water vapor as a low-temperature process a step in the Bayer process or support for the production of steam is provided.
  • Power is generated regularly by a generator driven by a turbine.
  • the turbine is by means of the heat transfer medium, wherein the heat transport medium in particular steam at a temperature of up to 1,600 ° C and a pressure of up to 100 bar and possibly even more.
  • the heat transport medium can be used either directly as water vapor for further processes, if the heat transport medium medium water or water vapor. If the transport medium consists, for example, of a petroleum product, the heat transport medium can be used for heating or for evaporating water and thus for generating steam.
  • the device has a control device and optionally further control and regulating devices and control valves and optional sensors, wherein the control valves control the flow of a heat transfer medium, the sensors determine temperatures and / or pressure values, wherein a division of the heat transport medium WTM basis the temperatures and / or pressure values of the heat transfer medium to the high-temperature processes and / or the low-temperature processes is provided, and wherein a control and / or regulation of the distribution of the heat transfer medium WTM using the control device and / or the at least one optional control and Control device is provided.
  • the heat transport medium is routed regularly through pipelines from the source or the sources to the at least one high-temperature process and / or to the at least one low-temperature process.
  • the sensors are used to determine the temperature, the pressure values, and / or the flow velocity. the heat transfer medium within certain areas of the piping.
  • the determined temperatures, pressure values or flow velocities of the heat transport medium at the at least one point are transmitted by the sensors to a control device.
  • the control device controls the control valves which serve to distribute the heat transfer medium to the high-temperature processes or low-temperature processes.
  • control device also serves to log the use of waste heat and can thus advantageously determine the saving of energy.
  • FIG 5 shows an embodiment of the use of waste heat
  • FIG 6 shows a further embodiment of the use of waste heat.
  • FIG. 1 shows a simple scheme of the use of waste heat.
  • the waste heat in a source Ql is transferred to a first high temperature process HTP.
  • a heat transfer medium WTM serves to transport the waste heat.
  • the heat transfer medium WTM has a temperature Tl and a pressure value pl after the output of the source Ql.
  • the waste heat remaining from the high-temperature process HTP is transferred to a first low-temperature process NTP1 and transferred to a second low-temperature process NTP2.
  • the heat transport medium WTM has a temperature T2 and a pressure value p2.
  • Between the high temperature process HTP and the second low temperature process NTP2 is a control valve Sl.
  • the control valve Sl is used to divide the remaining waste heat of the high-temperature process HTP on the first low-temperature process NTP1 and the second low-temperature process NTP2.
  • the control valve Sl is advantageously operated by means of a control device 100, or manually.
  • the source Q 1 is advantageously the calcination or the waste heat of the fused-salt electrolysis in the production of aluminum or aluminum oxide.
  • the high-temperature process HTP is, for example, the generation of electrical energy with at least one turbine and one generator.
  • the kinetic energy that has been provided by means of a turbine can also be used for comminution of the bauxite by means of a turbine-driven mill.
  • the turbine can be designed as a so-called back pressure extraction turbine or as a removal condensation turbine.
  • at an outlet of the turbine steam is taken off via a valve Sl and fed to a low-temperature process NTP1, NTP2.
  • FIG 2 shows another scheme of the use of waste heat.
  • a high-temperature process HTP and a second low-temperature process NTP2 supplied with waste heat from a source Ql.
  • the remaining waste heat of the HTP high-temperature process is used to support the first low-temperature NTP2 process.
  • the heat transport medium WTM which for
  • High-temperature process HPT is passed, has a temperature Tl and a pressure value of pl.
  • the heat transfer medium WTM After the high-temperature process HTP, the heat transfer medium WTM still has a temperature T2 and a pressure value p2 on.
  • the heat transport medium WTM is fed to a first low-temperature process NTP1 after the support of the high-temperature process HTP. After the high-temperature process HTP, the heat transport medium has a temperature T2 and a pressure value of p2.
  • the second low-temperature process NTP2 is, for example, a treatment, in particular a filtering, of red mud.
  • Another option for the use of waste heat is the use of waste heat in a second low-temperature NTP2 process.
  • the second low-temperature process NTP2 is assisted by means of a heat transfer medium WTM of a high temperature, so that rapid heat transfer to another substance, for example the bauxite and / or a bauxite-liquor mixture, advantageously with a further heat exchanger 3 'is made possible ,
  • WTM heat transfer medium
  • the heat transport medium WTM can be condensed again after passing through the low-temperature processes NTP1, NTP2 and reheated in the source.
  • 3 shows a schematic with two sources Q1, Q2.
  • the first source Ql serves to support the high-temperature process HTP and a low-temperature process NTP.
  • the second source Q2, together with the first source Ql, serves to support the low temperature process NTP.
  • the heat transport medium WTM for supporting the high-temperature process HTP has a temperature Tl and a pressure value pl.
  • the waste heat of the first source Ql and the second source Q2 is through a heat transport medium WTM from the sources through, preferably separate, pipelines to the
  • the heat transfer medium WTM which transfers the waste heat from the first source Ql in support of the high-temperature process HTP, has a temperature Tl and a pressure pl.
  • the heat transport medium WTM which transmits the waste heat from the first source Ql to support the low-temperature process NTP, has a temperature Tl 1 and a pressure value pl ⁇ .
  • the heat transfer medium WTM which transmits the waste heat from the second source Q2 in support of the low-temperature process NTP, has a temperature ⁇ 1 and a pressure value pl ⁇ .
  • the remaining waste heat of the high-temperature process HTP serves to support another process HTP, NTPl, either a high-temperature process HTP or a low-temperature process NTPl.
  • the remaining waste heat of the low temperature process NTP serves to support at least one further low temperature process NTP2.
  • the heat transport medium WTM still has a temperature T2 and a pressure value p2, wherein the temperature T2 is regularly smaller than T1.
  • the heat transport medium has a temperature T3 and a pressure value p3.
  • waste heat which is released in the context of the high-temperature process HTP, also serve to support at least one low-temperature process NTP.
  • the high temperature process HTP acts as a source for at least one low temperature process.
  • the waste heat in the power generation by a generator G can be used to heat rooms.
  • waste heat is transferred from a first source Ql to a heat transport medium WTM and sent to a first high-temperature process HTP1.
  • the remaining waste heat of the first high-temperature process HTPl is transferred to a first low-temperature process NTP1 and supports the first low-temperature process NTPl.
  • Waste heat is supplied in the form of the heat transfer medium WTM a second source Q2.
  • the second source Q2 heats the heat transport medium WTM again to a sufficient temperature Tl ⁇ and densifies the heat transport medium if necessary. again to a sufficient pressure value pl ⁇ , so that the heated and possibly.
  • compressed heat transfer medium WTM is again suitable for supporting high-temperature processes HTP1, HTP2 and / or the low-temperature NTP2 process.
  • the heated and possibly compressed heat transport medium WTM is then passed either to support the first high-temperature process HTP1 and / or to support a second high-temperature process HTP2 and / or to the second low-temperature process NTP2.
  • the heat transport medium WTM has after the first source Ql a temperature Tl and a pressure value pl. After the support of the first high temperature process HTP1, the heat transport medium WTM has a temperature of T2 and a pressure value p2.
  • the temperature value Tl or the pressure value pl is regularly lower than the temperature value T2 and / or the pressure value p2.
  • the heat transport medium WTM After the support of the first low temperature process NTP1, the heat transport medium WTM has a temperature T3 and a pressure value p3.
  • the temperature T3 is regularly lower than the temperature Tl and the temperature T2.
  • the heat transport medium After a second source Q2, the heat transport medium has a temperature Tl ⁇ and a pressure value pl ⁇ .
  • the temperature T and optionally the pressure value p increase in the second source Q2.
  • the second source Q2 may be a conventional source of Q2, in which the heat transport medium WTM is heated for example by means of a combustion furnace from the temperature T3 to the temperature Tl. 1
  • the waste heat from another process such as the melt electrolysis, as a source Q2 for heating the heat transfer medium from the temperature T3 to a temperature Tl ⁇ used. If necessary, compression of the heat metransportmediums WTM between the individual processes HTPl, NTP1, HTP2, NTP2 instead.
  • a control device 100 controls the distribution of the heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTPl, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP1, NTP2 by means of control valves S1.
  • the allocation is based on the (Ab) - heat demand of the individual processes NTP1, HTPL, NTP2, NTP2 and the temperature Tl, Tl 1 and / or the pressure value pl, pl ⁇ of the heat transport medium WTM instead.
  • the control device 100 advantageously serves to monitor the processes NTP1, HTPL, NTP2, NTP2, so that the heat transport medium WTM is used as efficiently as possible. This monitoring is indicated by the hatched double arrows.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the device for utilizing waste heat in the production of aluminum oxide A1 2 0 3 .
  • the first source Q1 is a calcining furnace, the calcining furnace for converting aluminum hydroxide
  • Al (OH) 3 to alumina A1 2 0 3 is used.
  • the conversion of aluminum hydroxide Al (OH) 3 to alumina A1 2 0 3 is carried out by heating the aluminum hydroxide Al (OH) 3rd
  • the aluminum hydroxide Al (OH) 3 is the product of the preceding steps of the Bayer process, with individual steps of the Bayer process involving waste heat, in particular as low-temperature processes NTP1,
  • NTP2 can be supported.
  • the heating of the aluminum hydroxide Al (OH) 3 is carried out by means of a combustion furnace 5, which is arranged in the calcination furnace.
  • the unused heat of the calcination ie the waste heat, is transferred to the heat transfer medium WTM with a first heat exchanger 3.
  • heat transfer medium WTM advantageously serves water or water vapor.
  • the calcination furnace serves as the source Ql of the waste heat.
  • the heat transport medium WTM is preheated in another source Q2, by means of combustion exhaust gases.
  • the heat transport medium WTM After passing through the heat exchanger 3 in the calcining furnace, the heat transport medium WTM has a temperature of temperature Tl and a pressure value pl.
  • the heated heat transport medium WTM is passed to a first turbine Rl.
  • the drive of the first turbine Rl by means of the heat transport medium WTM is the first high-temperature process HTP1.
  • the heat transport medium WTM usually water vapor or water, is referred to as saturated steam in front of the entrance to the turbine Rl.
  • saturated steam in front of the entrance to the turbine Rl.
  • the turbine Rl serves the
  • Saturated steam for moving the turbine Rl wherein kinetic energy is transmitted to a generator G and wherein the generator G generates electrical energy from the kinetic energy.
  • the remaining waste heat from the first turbine Rl manifested by the heat transport medium WTM, has a temperature T2 of at least 500 ° C and a pressure p2 of several bar.
  • the heat transport medium is partially transferred to a second turbine R 2 or a first low-temperature process NTP 1.
  • the proportion of the heat transport medium WTM that is transmitted to the first low-temperature process NTP1 is determined by the control valve S1 based on the temperature T2 and / or the pressure value T2 of the control device 100 and / or by a control and regulating device 10.
  • a sensor 9 serves to determine the temperature T2 of the heat transport medium WTM.
  • the sensor 9 is advantageously provided close to the outlet of the first turbine R1 for determining the temperature T2 and / or the pressure value p2 and / or the flow speed of the outgoing heat transfer medium WTM.
  • the sensor 9 and the control valve Sl are connected to the control device 100 and / or a control and regulating device 10.
  • the control device 100 determines the advantageous fraction of the heat transport medium WTM in support of the low-temperature process NTP1, which contributes to the further heat exchange process. Shear 3 'is transferred to the low temperature process NTP1.
  • the heat transport medium After passing through the further heat exchanger 3 ', the heat transport medium has a temperature T3 and a pressure value p3.
  • the temperature T3, pressure value p3 and / or the flow velocity of the heat transport medium WTM is also determined with a sensor 9.
  • the outgoing heat transport medium WTM is used after the first low-temperature process NTP1, if appropriate, for the provision of water vapor and possibly heated once again and / or compressed.
  • the part of the heat transport medium WTM from the first turbine Rl, which does not support the low-temperature process NTP1, is directed into a second turbine R2.
  • the second turbine R2 is advantageously a turbine R2, which is suitable for a wet steam.
  • Wet steam ie steam at a temperature of 400 ° C to 1,000 ° C and a pressure of several bar usually requires a different type of turbine R2 than the first turbine Rl for conversion into kinetic energy.
  • the kinetic energy generated at the turbine R2 is transmitted to a generator G and serves in conjunction with the generator G for generating electrical energy.
  • the power generation by the wet steam is classified as the second high-temperature process HTP2.
  • the remaining waste heat that is to say the heat transport medium WTM which leaves the second turbine R2, advantageously serves to support a second low-temperature process NTP2.
  • the heat transport medium WTM has, after the second turbine R2, a temperature T4 and a pressure value p4.
  • the remaining waste heat is discharged through the further heat exchanger 3 ⁇ to be supported second low-temperature process NTP2 by the heat transfer medium WTM flows through the other heat exchanger 3 '.
  • the heat Transport medium itself be used to support the Bayer process or a treatment of red mud.
  • the heat transport medium After supporting the second low-temperature process NTP2, the heat transport medium still has a temperature of T5 and a pressure value of p5.
  • the heat transport medium WTM is transferred to the high-temperature processes HTP1 , HTP2 and / or the low-temperature processes NTP1, NTP2 distributed.
  • the distribution also depends advantageously on the needs of the process steps to be supported and / or on the (temporal) demand for electrical and / or kinetic energy. The distribution is thereby by a
  • the sensors 9 and the control valve Sl are connected to the control and regulating device 10 and / or the control device 100.
  • the heat transport medium WTM in particular in the case of water vapor, is advantageously fed to a condenser and / or compressor (not shown). After condensation / compression, the heat transport medium WTM is again in liquid form and can be reheated in the source. This closes a cycle of the heat transfer medium WTM.
  • the turbines R1, R2 can be different turbines.
  • the heat transport medium WTM first passes through a high-pressure turbine which is suitable for saturated steam.
  • a medium-pressure turbine R2 which is suitable for wet steam, a further use of the heat transfer medium WTM, which is present after passing through the first turbine Rl usually as wet steam.
  • Some turbines have an outlet opening from which heat transfer medium WTM different temperature T and pressure p can be removed.
  • the removed heat transport medium WTM can then serve to support further processes HTP, NTP, in particular low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. 6 shows a further embodiment of the use of waste heat.
  • a first source Ql is used to absorb the waste heat of exhaust gases, wherein the exhaust gases are generated in the calcination furnace.
  • the waste heat is transferred by means of a heat exchanger 3 to the heat transfer medium WTM.
  • the heat transport medium is then brought to a temperature Tl and a pressure value pl in a heat exchanger 3 of the second source Q2.
  • the second source Ql is the calcination furnace, wherein unused heat is transferred from a heat exchanger 3 to a heat transfer medium WTM.
  • the first source Q1 is advantageously a tube-in-tube heat exchanger 3. Through the tube-in-tube heat exchanger 3, some of the waste heat is removed from the exhaust gases of the incinerator of the calcination furnace.
  • the cooled exhaust gases are then released through a chimney to the environment.
  • the heat transport medium WTM is conducted through pipelines to the high-temperature process HTP and to a first low-temperature process NTP1 and to a second low-temperature process NTP2.
  • the distribution of the heat transport medium WTM to the processes NTP1, HTP1, HTP2 is carried out by control valves Sl.
  • the distribution of the heat transport medium WTM is based on the temperature of the heat transport medium Tl, T2, the pressure values pl, p2 and possibly the flow velocities of the heat transport medium WTM, wherein the temperatures Tl, T2, the pressure values pl, p2, and possibly the flow rates by sensors be determined. Further, the waste heat can also be stored in the form of the heated heat transport medium WTM the temperature Tl and the pressure value pl in a heat storage WS.
  • control valves Sl are controlled by a control device 100, wherein the control means control and
  • Control devices 10 has.
  • the control and regulating devices 10 are advantageously used as interfaces between the control device 100 and the control valves Sl and / or the sensors 9.
  • the sensors 9 are also connected to the control valves S1 and / or to the control and regulating device 10.
  • the control device 100 and / or the control and regulating devices 10 advantageously receive process data from the high-temperature processes HTP1, HTP2, the low-temperature processes NTP 1, NTP2 and / or the heat storage WS. This should be symbolized by the dashed connecting lines.
  • the control unit can also serve to control and / or regulate further processes of the plant, in particular procedural steps of the Bayer process.
  • Low-temperature processes NTP1, NTP2 are understood to mean reaction steps, in particular of the Bayer process, which can be assisted with a heat transfer medium at a temperature below 500 ° C.
  • process steps of the Bayer process and / or the treatment of red mud are advantageously supported with a heat transport medium WTM a temperature of up to 300 ° C.
  • high-temperature processes HTP1, HTP2 is the generation of kinetic energy, for example, to drive a Umisselzmechanismus or for the treatment of bauxite and for converting the kinetic energy into electrical energy with a generator G understood.
  • the heat transfer medium WTM can be used to generate steam or, if the heat transfer medium is water or water vapor, the heat transfer medium can itself also serve to support the processes that require water vapor.
  • the invention relates to the use of waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, for supporting at least one first high-temperature process HTP, HTP1, HTP2 and at least one low-temperature process NTP, NTP1,
  • NTP2 wherein the low-temperature process NTP, NTP1, NTP2 allows a support with a heat transport medium WTM, which has a lower temperature than that of the temperature of a heat transfer medium WTM, which is provided to support a high-temperature process HTP.
  • the waste heat is thereby transferred from at least one source Q, Q1, Q2 with the aid of a heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2.
  • heat transfer medium WTM advantageously serves water vapor.
  • the process steps of the Bayer process are advantageously supported as low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2.
  • a control device 100 and at least one control valve S1 supports the distribution of the heat transport medium WTM to the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 on the basis of temperatures T1, T2, T3, T4 and / or pressure values pl, p2, p3, p and / or flow velocities of the heat transfer medium WTM and based on the needs of the individual processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2.
  • Low-temperature processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 are in particular the provision and / or support in the provision of steam and / or the heating of a substance such as the red mud and / or a reaction mixture.
  • High-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 are in particular the drive of a turbine Rl, R2 and / or the generation and / or provision of steam.
  • the invention relates to the use of waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, to support at least a first high-temperature process HTP, HTP1, HTP2 and at least one low-temperature process NTP, NTP1, NTP2, wherein the low-temperature process support with a heat transport medium WTM allowed, which has a lower temperature T2, T3, T4, than the temperature Tl, ⁇ , T2 of a heat transfer medium WTM, which is provided to support a high-temperature process HTP, HTP1, HTP2.
  • the waste heat is thereby transferred from at least one source Q, Q1, Q2 with the aid of a heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2.
  • heat transfer medium WTM advantageously serves water vapor.
  • the process steps of the Bayer process are advantageously supported as low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2.
  • a control device 100 and at least one control valve S1 supports the distribution of the heat transport medium WTM to the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2.
  • the distribution takes place on the basis of temperatures T 1, T 2, T 3, T 4 and / or pressure values p 1, p 2, p 3, p 4 and / or flow velocities of the heat transport medium WTM.
  • the support of the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 also depends on the current need for heat of the individual processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2.

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Abstract

The invention relates to the use of waste heat, especially during the production of aluminium oxide, for supporting at least one first high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and at least one low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2), wherein the low-temperature process permits a support using a heat transfer medium (WTM) having a lower temperature (T2, T3, T4) than the temperature (T1, T1', T2) of a heat transfer medium (WTM) intended for the support of a high-temperature process (HTP, HPT1, HTP2). The waste heat is transferred from at least one source (Q, Q1, Q2) to the high-temperature processes (HTP, HPT1, HTP2) and/or the low-temperature processes (NTP, NTP1, NTP2), using a heat transfer medium (WTM). Steam is advantageously used as the heat transfer medium (WTM). Especially when producing aluminium oxide from bauxite, the process steps of the Bayer process as low-temperature processes (NTP, NTP1, NTP2) are advantageously supported. A control device 100 and at least one control valve (S1) support the distribution of the heat transfer medium (WTM) among the processes (HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2). Distribution is based on temperatures (T1, T2, T3, T4) and/or pressure values (p1, p2, p3, p4) and/or flow speeds of the heat transfer medium (WTM). Support for the processes (HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2) also takes into consideration the (current) need for heat of the individual processes (HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2).

Description

Beschreibung description
Nutzung von Abwärme Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminium, und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Weiter betrifft die Erfindung eine Kontrolleinrichtung und eine Anlage . The invention relates to a method for using waste heat, in particular in the production of aluminum, and to an apparatus for carrying out such a method. Furthermore, the invention relates to a control device and a system.
Die Herstellung von Aluminium aus Bauxit ist ein sehr energieintensiver Prozess. Bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit mittels dem Bayer-Verfahren und Aluminium aus Aluminiumoxid durch eine Schmelzflusselektrolyse wird sehr viel elektrische Energie und Wärmeenergie benötigt. Insbesondere wird bei der hydrochemisehen Aufbereitung des Bauxits durch das Bayer-Verfahren viel Wärmeenergie benötigt. Insbesondere der letzte Schritt des Bayer-Verfahrens, die Kalzinierung des gewonnenen Aluminiumhydroxids zu Aluminiumoxid, erfordert viel Wärmeenergie, wobei ein Teil der Wärmeenergie durchThe production of aluminum from bauxite is a very energy intensive process. The production of alumina from bauxite by the Bayer process and aluminum from alumina by fused-salt electrolysis requires a great deal of electrical energy and heat energy. In particular, much heat energy is required in the hydrochemical treatment of the bauxite by the Bayer process. In particular, the last step of the Bayer process, the calcination of the aluminum hydroxide obtained to alumina, requires a lot of heat energy, with a portion of the heat energy through
Emission verloren geht. Aufgrund Bestrebungen zum Klimaschutz und zur Kostenvermeidung ist man bestrebt, Energie, insbesondere bei der Herstellung von Aluminium einzusparen. Das Bayer-Verfahren dient zur Herstellung von Aluminiumoxid aus dem Mineral Bauxit. Dabei wird das Bauxit gemahlen und mit einer Lauge, insbesondere Natronlauge, vermengt und bei einer erhöhten Temperatur und erhöhtem Druck umgesetzt. Bei der Umsetzung werden aus dem Reaktionsgemisch die unlöslichen Bestandteile (Rotschlamm) durch Filterung abgetrennt. Aus der verbleibenden Lösung wird Aluminiumhydroxyd AI (OH) 3 auskristallisiert. Die Lauge wird nach einer Erhöhung der Konzentration wiederverwendet. CN 201803598 U beschreibt die Nutzung von Abwärme aus heißen Verbrennungsabgasen bei der Herstellung von Aluminium. Es ist Aufgabe der Erfindung, durch eine verbesserte Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminium oder Aluminiumoxid, Energie einzusparen. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid gelöst, wobei die Abwärme von mindestens einer Quelle bereitgestellt wird, wobei die Abwärme zur Unterstützung mindestens eines Hochtemperatur-Prozesses und/oder mindestens eines Niedertem- peratur-Prozesses dient, wobei nach der Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses die Unterstützung mindestens eines weiteren Hochtemperaturprozesses und/oder die Unterstützung mindestens eines weiteren Niedertemperaturprozesses erfolgt, und wobei der jeweils weitere Hochtemperatur-Prozess und/oder der jeweils weitere Niedertemperatur-Prozess mit der verbleibenden Abwärme des jeweils vorangehenden Hochtemperaturprozesses oder Niedertemperaturprozesses unterstützt wird. Emission is lost. Efforts to protect the climate and avoid costs are making an effort to save energy, especially in the production of aluminum. The Bayer process is used to produce aluminum oxide from the mineral bauxite. The bauxite is ground and mixed with an alkali, in particular sodium hydroxide, and reacted at an elevated temperature and elevated pressure. In the reaction, the insoluble constituents (red mud) are separated from the reaction mixture by filtering. From the remaining solution aluminum hydroxide Al (OH) 3 is crystallized out. The liquor is reused after increasing the concentration. CN 201803598 U describes the use of waste heat from hot combustion exhaust gases in the production of aluminum. It is an object of the invention to save energy through an improved use of waste heat, especially in the production of aluminum or aluminum oxide. The object is achieved by a method for utilizing waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, wherein the waste heat from at least one source is provided, wherein the waste heat to support at least one high-temperature process and / or at least one low-temperature process is used in which, after the support of a high-temperature process, the support of at least one further high-temperature process and / or the support of at least one further low-temperature process, and wherein the respective further high-temperature process and / or the respective further low-temperature process with the remaining waste heat of the preceding High-temperature process or low-temperature process is supported.
Die Aufgabe wird weiter mit einer Vorrichtung zur Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid, gelöst, wobei zur Bereitstellung der Abwärme eine Quelle vorgesehen ist, wobei die Abwärme zur Unterstützung mindestens eines Hochtemperatur-Prozesses und/oder mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses vorgesehen ist, wobei nach der Unter- Stützung eines Hochtemperatur-Prozesses die Unterstützung mindestens eines weiteren Hochtemperaturprozesses und/oder mindestens eines weiteren Niedertemperaturprozesses vorgesehen ist, und wobei der jeweils weitere Hochtemperatur-Prozess und/oder der jeweils weitere Niedertemperatur-Prozess mit der verbleibenden Abwärme des jeweils vorangehenden Hochtemperaturprozesses oder Niedertemperaturprozesses zur Unterstützung vorgesehen ist. The object is further achieved by a device for utilizing waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, wherein a source is provided to provide the waste heat, wherein the waste heat to support at least one high-temperature process and / or provided at least one low-temperature process is, after supporting a high-temperature process, the support of at least one further high-temperature process and / or at least one further low-temperature process is provided, and wherein the respective further high-temperature process and / or the respective further low-temperature process with the remaining waste heat of each preceding high-temperature process or low-temperature process is provided for assistance.
Die Aufgabe wird weiter durch eine Kontrolleinrichtung ge- löst, wobei die Kontrolleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung und/oder Überwachung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 vorgesehen ist. Die Aufgabe wird weiter mit einer Anlage gemäß Anspruch 13 gelöst . The object is further achieved by a control device, wherein the control device is provided for controlling and / or regulating and / or monitoring a device according to one of claims 8 to 11. The object is further achieved with a system according to claim 13.
Unter einer Anlage versteht man in diesem Zusammenhang eine Anlage zur Herstellung mindestens eines Grundstoffes. Grundstoffe sind beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, und/oder Aluminium. Eine solche Anlage, wie auch eine vorstehend ausgeführte Vorrichtung, kann auch zur Herstellung weiterer Grundstoffe wie Nichteisenmetalle, Metalloxide oder mi- neralische Erzeugnisse dienen. Under a plant is understood in this context, a plant for the production of at least one base material. Basic substances are, for example, aluminum oxide, aluminum hydroxide, and / or aluminum. Such a plant, as well as a device described above, can also be used for the production of other basic materials such as non-ferrous metals, metal oxides or mineral products.
Eine Kontrolleinrichtung dient dabei vorteilhaft zur Steuerung von Prozessen und Verfahrensschritten, insbesondere der Temperaturen einzelner Prozesse oder bei einzelnen Verfah- rensschritten, und kann in eine Steuerung einer Anlage integriert sein. Vorteilhaft jedoch ist eine solche Kontrolleinrichtung, ggf. zusammen mit Sensoren und Steuerventilen zur Nachrüstung einer bestehenden Anlage und/oder zur Erweiterung der Steuerung der Anlage dienen. A control device advantageously serves to control processes and method steps, in particular the temperatures of individual processes or individual process steps, and can be integrated in a control system of a system. However, such a control device, possibly together with sensors and control valves for retrofitting an existing system and / or for extending the control of the system, is advantageous.
Die weiteren abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens oder der Vorrichtung dar. The further dependent claims represent advantageous embodiments of the method or the device.
Abwärme tritt in Form von heißen Abgasen, heißen Rohrleitun- gen, die Wärme nach innen und/oder außen abgeben, sowie durch Abkühlungsprozesse auf. Als eine ergiebige Quelle für die Abwärme dient vorteilhaft der Vorgang der Kalzinierung. Als weitere Quelle dienen vorteilhaft die Verbrennungsabgase, die bei der Erzeugung von Dampf entstehen, wobei den Verbren- nungsabgasen Wärme entzogen wird und diese als Abwärme wieder zur Unterstützung weiterer, unten geschilderter, Prozesse (Hochtemperatur-Prozesse sowie Niedertemperatur-Prozesse) dient . Als weitere Quelle dient weiter vorteilhaft die Abwärme bei der Schmelzflusselektrolyse des Aluminiumoxides. Bei der Schmelzflusselektrolyse geht eine große Menge von Wärmeenergie durch Emission an die Umgebung verloren. Die Abwärme wird vorteilhaft mittels eines Wärmetauschers aufgenommen. Vorteilhaft wird durch den Wärmetauscher ein Wärmetransportmedium geleitet, wobei das Wärmetransportmedium die Abwärme über den Wärmetauscher aufnimmt . Waste heat occurs in the form of hot exhaust gases, hot pipes that release heat in and / or outside, and cooling processes. The process of calcination is advantageous as a rich source of waste heat. The combustion gases which are produced during the production of steam are advantageously used as another source, whereby heat is withdrawn from the combustion exhaust gases and this again serves as waste heat to support further processes described below (high-temperature processes and low-temperature processes). Another advantageous source is the waste heat in the fused-salt electrolysis of the aluminum oxide. In fused-salt electrolysis, a large amount of heat energy is lost by emission to the environment. The waste heat is advantageously received by means of a heat exchanger. Advantageously, a heat transport medium is passed through the heat exchanger, wherein the heat transport medium absorbs the waste heat via the heat exchanger.
Das Wärmetransportmedium wird durch Rohrleitungen zu einem Hochtemperatur-Prozess oder einem Niedertemperatur-Prozess übertragen. Als Wärmetransportmedium dient Wasser oder Wasserdampf sowie ggf. ein flüssiges Metall oder ein Mineralöl- erzeugnis. Wasserdampf, insbesondere unter hohem Druck, ist besonders vorteilhaft, da der Wasserdampf direkt für die Hochtemperatur-Prozesse und Niedertemperatur-Prozesse eingesetzt werden kann. Vorteilhaft sind die Rohrleitungen thermisch zu isolieren, so dass eine Emission der Abwärme durch die Wände der Rohrleitungen beim Transport des Wärmetransportmediums vermindert wird . Im Folgenden wird der Begriff Prozess anstelle von Hochtemperatur-Prozess oder von Niedertemperatur-Prozess verwendet, insbesondere falls sowohl ein Niedertemperatur-Prozess und ein Hochtemperatur-Prozess gleichermaßen gemeint ist. Verfahrens-Schritte sind insbesondere Verfahrens-Schritte des Bay- er-Verfahrens zur Gewinnung von Aluminium aus Bauxit. Die Behandlung des Rotschlamms erstreckt sich über die Filterung bis zur Entfernung der restlichen Lauge, so dass der Rotschlamm bei anschließender Deponierung weniger Deponiefläche benötigt. Als Lauge wird insbesondere Natronlauge verwendet. Kalilauge oder eine andere Lauge ist jedoch auch unter dem Begriff Lauge zu subsummieren . The heat transfer medium is transferred through pipelines to a high temperature process or a low temperature process. As a heat transport medium is water or water vapor and possibly a liquid metal or a mineral oil product. Water vapor, especially under high pressure, is particularly advantageous because the water vapor can be used directly for the high-temperature processes and low-temperature processes. Advantageously, the pipes are thermally insulated, so that emission of waste heat through the walls of the pipes during transport of the heat transfer medium is reduced. Hereinafter, the term process is used instead of high temperature process or low temperature process, especially if both a low temperature process and a high temperature process are meant equally. Process steps are in particular process steps of the Bayer process for recovering aluminum from bauxite. The treatment of the red mud extends through the filtration until the removal of the remaining liquor, so that the red mud requires less landfill space in subsequent landfill. Caustic soda is used in particular as the lye. However, potassium hydroxide or another caustic solution is also to be subsumed under the term caustic.
Ein Hochtemperatur-Prozess, insbesondere bei der Herstellung von Aluminium, ist die Stromerzeugung mit einer Turbine und/ oder die Verwendung des Dampfes zur Unterstützung eines Verfahren-Schritts, wobei der Dampf gleichzeitig das Wärmetransportmedium darstellt. Bei der Dampferzeugung kann auch das Wärmetransportmedium mittels eines weiteren Wärmetauschers die Abwärme an das Dampf werdende Wasser abgeben oder zur weiteren Erwärmung von Wasserdampf dienen. Hochtemperatur- Prozesse sind Prozesse bei einem Temperaturbereich zwischen etwa 400°C und 2.000°C. Niedertemperatur-Prozesse sind Pro- zesse und/oder Verfahrensschritte, welche bei Temperaturen unterhalb von etwa 500°C stattfinden. Niedertemperatur-Prozesse sind beispielsweise die Erwärmung von Lauge und/oder die Erwärmung eines Lauge/Bauxit-Gemisches. Die Filterung von Rotschlamm, der bei der Herstellung von Aluminiumoxid anfällt und von der Lauge getrennt werden muss sowie die Eindeckung der Lauge (die Verdampfung von Wasser zur Erhöhung der Konzentration der Lauge) sind ebenfalls Niedertemperatur-Prozesse. Wie vorstehend ausgeführt, wird die Abwärme zunächst einem Prozess zugeleitet, dabei teilweise aufgezehrt und im An- schluss die verbleibende Abwärme, insbesondere in Form des abgekühlten Wärmetransportmediums, zu mindestens einem weiteren Prozess zugeleitet. A high temperature process, particularly in the production of aluminum, is power generation with a turbine and / or use of the steam to assist in a process step, where the steam is also the heat transport medium. In the generation of steam and the heat transport medium by means of another heat exchanger Give off the waste heat to the steam water or serve to further heating of water vapor. High-temperature processes are processes in a temperature range between about 400 ° C and 2,000 ° C. Low temperature processes are processes and / or process steps that take place at temperatures below about 500 ° C. Low-temperature processes are, for example, the heating of liquor and / or the heating of a lye / bauxite mixture. The filtration of red mud, which is obtained in the production of alumina and must be separated from the liquor and the covering of the liquor (the evaporation of water to increase the concentration of the liquor) are also low-temperature processes. As stated above, the waste heat is first fed to a process, thereby partially consumed and subsequently the remaining waste heat, in particular in the form of the cooled heat transfer medium, fed to at least one further process.
Beispielsweise erfolgt als ein erster Hochtemperatur-Prozess eine Erzeugung von elektrischer Energie mittels einer Turbine. Das in die Turbine eingehende Wärmetransportmedium, insbesondere Wasserdampf, weist eine Temperatur von mindestens 1.000°C und einen Druck von mehreren Bar auf. Der Dampf wird als Sattdampf bezeichnet. Nach der Turbine weist das Wärmetransportmedium noch immer eine Temperatur von mindestens 450°C auf und wird aufgrund der ggf. vorhandenen Wassertropfen/Feuchte gelegentlich als Nassdampf bezeichnet. Zur Aufnahme von Nassdampf gibt es speziell dafür ausgelegte Turbinen. Im Anschluss an die Erzeugung von elektrischer Energie durch die Turbinen weist der Wasserdampf noch eine, für die Erzeugung von elektrischer Energie zu geringe Temperatur bzw. einen zu geringen Druck auf . For example, as a first high-temperature process, an electric energy is generated by means of a turbine. The incoming into the turbine heat transport medium, in particular water vapor, has a temperature of at least 1,000 ° C and a pressure of several bar. The steam is called saturated steam. After the turbine, the heat transport medium still has a temperature of at least 450 ° C and is occasionally referred to as wet steam due to the possibly existing water droplets / moisture. There are specially designed turbines for receiving wet steam. Following the generation of electrical energy by the turbines, the water vapor still has one, for the generation of electrical energy too low temperature or too low pressure.
Nach dem Durchlauf beider Turbinen und/oder nach dem Durch- lauf der ersten Turbine kann das Wärmetransportmedium einem weiteren Prozess, insbesondere einem Niedertemperatur-Pro- zess, zugeführt werden. Als Niedertemperatur-Prozess dient in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein Verfahrens- Schritt des Bayer-Verfahrens zur Herstellung von Aluminiumoxid. Als weiterer vorteilhafter Prozess nach einem Hochtemperatur Prozess ist die Unterstützung bei der Herstellung von Wasserdampf . After passing through both turbines and / or after passing through the first turbine, the heat transport medium can be supplied to a further process, in particular a low-temperature process. In a particularly advantageous embodiment, a low-temperature process serves as a process Step of the Bayer process for the production of aluminum oxide. Another beneficial process after a high temperature process is the support in the production of water vapor.
Bei einem Niedertemperatur-Prozess kann auch ein Wärmetransportmedium von einem geringen Druck und mit einer Temperatur unterhalb von 400°C eingesetzt werden. Zusätzliche Vorteile bieten die aufeinander folgende Zuleitung des Wärmetransport- mediums an einen Hochtemperatur-Prozess und einen Niedertemperatur-Prozess, insbesondere dann, falls der nachfolgende Niedertemperatur-Prozess mittels eines Wärmetransportmediums einer geringeren Temperatur / eines geringeren Drucks unterstützt werden kann. In a low-temperature process, a heat transfer medium of a low pressure and with a temperature below 400 ° C can be used. Additional advantages are provided by the successive supply of the heat transfer medium to a high-temperature process and a low-temperature process, in particular if the subsequent low-temperature process can be assisted by means of a heat transfer medium of a lower temperature / lower pressure.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung dient die Abwärme zur Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses, wobei die verbleibende Abwärme zur Unterstützung eines weiteren Hochtemperaturprozesses und eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses aufgeteilt wird, und wobei die verbleibende Abwärme des weiteren Hochtemperaturprozess zur Unterstützung eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses dient . In an advantageous embodiment, the waste heat is used to support the high-temperature process, the remaining waste heat is split to support another high-temperature process and another low-temperature process, and wherein the remaining waste heat of the further high-temperature process is used to support a further low-temperature process.
Die Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserdampf er- folgt vorteilhaft mit zwei nacheinander geschalteten Turbinen. Dabei durchläuft das Wärmetransportmedium, insbesondere der Wasserdampf, die erste Turbine. In der ersten Turbine wird dem Wärmetransportmedium kinetische und potentielle Energie entzogen. Dadurch kühlt sich das Wärmetransportmedium ab und gelangt anschließend mit einer geringeren Temperatur und ggf. einem geringeren Druck in eine weitere Turbine. Auch die zweite Turbine entzieht dem Wärmetransportmedium thermische und potentielle Energie und wandelt die thermische und potentielle Energie in Bewegungsenergie um, wobei die Bewe- gungsenergie mithilfe eines Generators in elektrische Energie umgewandelt wird. Die erste und die zweite Turbine werden vorteilhaft mit Wasserdampf betrieben, wobei der Wasserdampf eine Temperatur von über 1.000°C in der ersten Turbine und oberhalb von 500°C in der zweiten Turbine aufweist. Hier werden beide Prozesse der Energieerzeugung aus dem Wasserdampf als Hochtemperatur-Prozesse bezeichnet. Zwischen den beiden Turbinen kann das Wärmetransportmedium teilweise auch einem weiteren Prozess, insbesondere einem Niedertemperatur- Prozess, zugeführt werden. The generation of electrical energy from water vapor advantageously takes place with two turbines connected in series. The heat transport medium, in particular the steam, passes through the first turbine. In the first turbine kinetic and potential energy is removed from the heat transport medium. As a result, the heat transport medium cools and then passes with a lower temperature and possibly a lower pressure in another turbine. The second turbine also removes thermal and potential energy from the heat transfer medium and converts the thermal and potential energy into kinetic energy, whereby the kinetic energy is converted into electrical energy by means of a generator. The first and the second turbine are advantageously operated with steam, wherein the steam has a temperature of about 1,000 ° C in the first turbine and above 500 ° C in the second turbine. Here both processes of energy production from water vapor are referred to as high-temperature processes. Between the two turbines, the heat transport medium can also be partially fed to another process, in particular a low-temperature process.
Es ist möglich, dass mit einem Wärmetransportmedium einer Temperatur von > 500°C zumindest ein Niedertemperatur-Prozess unterstützt wird. Beispielhaft für einen solchen Niedertemperatur-Prozess zwischen beiden Hochtemperatur-Prozessen ist die Erzeugung von Wasserdampf, wobei entweder das Wärmetransportmedium als Wasserdampf für einen Prozess zur Verfügung gestellt wird oder mittels eines Wärmetauschers die thermi- sehe Energie des Wärmetransportmediums zur Erzeugung von Wasserdampf herangezogen wird. Speziell mit einem Wärmetransportmedium einer geringen Temperatur, insbesondere unterhalb einer Temperatur von 300°C, kann das Wärmetransportmedium zu einer Vor-Erwärmung von Wasser dienen, wobei das vorgewärmte Wasser zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet wird. Die Vor¬It is possible that at least one low-temperature process is supported with a heat transfer medium of a temperature of> 500 ° C. An example of such a low-temperature process between the two high-temperature processes is the generation of water vapor, wherein either the heat transport medium is provided as water vapor for a process or by means of a heat exchanger, the thermal energy of the heat transport medium is used to generate water vapor. Specifically, with a heat transfer medium of a low temperature, in particular below a temperature of 300 ° C, the heat transport medium can serve to preheat water, wherein the preheated water is used to generate water vapor. The Vor¬
Erwärmung des Wassers, insbesondere mit Hilfe eines Rohr- inRohr-Wärmetauschers , wird auch als Speisewasservorwärmung bezeichnet . Der Wasserdampf nach dem Durchlauf der zweiten Turbine weist regelmäßig eine Temperatur von gerade noch etwa 300°C auf. Wasserdampf einer so geringen Temperatur ist zur effektiven Erzeugung elektrischer Energie nicht geeignet. Wasserdampf einer Temperatur von etwa 300°C ist jedoch zur Unterstützung von Schritten des Bayer-Verfahrens und/oder zur Behandlung von Rotschlamm und/oder Heizzwecken von Gebäuden gut geeignet . Heating of the water, in particular by means of a tube-in-tube heat exchanger, is also referred to as feedwater pre-heating. The water vapor after the passage of the second turbine regularly has a temperature of just about 300 ° C. Water vapor of such a low temperature is not suitable for the effective generation of electrical energy. However, steam at a temperature of about 300 ° C is well-suited for supporting steps of the Bayer process and / or for treating red mud and / or heating purposes of buildings.
Grundsätzlich ist es möglich, mittels eines Wärmetransportme- diums, welches sich zur Unterstützung eines Hochtemperatur- Prozesses eignet, auch einen Niedertemperatur-Prozess zu unterstützen. Die Anordnung von Hochtemperatur-Prozessen vor Niedertemperatur-Prozessen bei der gereihten Zuleitung des Wärmetransportmediums dient jedoch der Energieeinsparung, da Prozesse, die bei hohen Temperaturen ablaufen, nicht mit einem Wärmetransportmedium einer geringeren Temperatur unterstützt werden können. In principle, it is possible to support a low-temperature process by means of a heat transfer medium, which is suitable for supporting a high-temperature process. The arrangement of high-temperature processes before low-temperature processes in the tiered supply of the Heat transport medium, however, serves to save energy, since processes that take place at high temperatures can not be supported with a heat transport medium of a lower temperature.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens dient die Abwärme zur Unterstützung eines Hochtemperatur- Prozesses, wobei die verbleibende Abwärme des Hochtemperatur- Prozesses mindestens einen Niedertemperatur-Prozess unter- stützt. In a further advantageous embodiment of the method, the waste heat is used to support a high-temperature process, wherein the remaining waste heat of the high-temperature process supports at least one low-temperature process.
Vorteilhaft wird das Wärmetransportmedium nach der Unterstützung eines Hochtemperaturprozesses einem Niedertemperatur Prozess zur Verfügung gestellt. Regelmäßig reicht die Tempe- ratur und/oder der Druck des Wärmetransportmediums nach der Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses nicht mehr für einen weiteren Hochtemperatur-Prozess aus. Für eine höhere Energieeffizienz, insbesondere bei der Nutzung von Abwärme, ist es daher vorteilhaft, das Wärmetransportmedium auch zur Unterstützung von Niedertemperatur-Prozessen einzusetzen. So kann nach der Erzeugung oder einer Unterstützung bei der Erzeugung von Wasserdampf, wobei der Wasserdampf zu einer Behandlung von Rotschlamm dient, weiteren Niedertemperatur- Prozessen zugeführt werden. Eine Behandlung von Rotschlamm mit einem Wärmetransportmedium betrifft insbesondere die Unterstützung der Filterung des Rotschlamms oder die Entfernung des restlichen Wassers / der restlichen Lauge aus dem Rotschlamm mit Hilfe des Wärmetransportmediums. Weiter kann mit Hilfe des Wärmetransportmediums die Erwärmung der Lauge und/oder des Lauge-Bauxit-Gemisches unterstützt werden. Bei der Erwärmung von Lauge und oder bei der Erwärmung eines Reaktionsgemisches bei der Herstellung von Aluminiumhydroxid erfolgen die wesentlichen Schritte des Bayer-Verfahrens bei Temperaturen unterhalb von 100°C bis 200°C. Somit sind die Schritte des Bayer-Prozesses grundsätzlich mittels des Wärmetransportmediums mit einer Temperatur von < 300°C unterstützbar . Durch die Zuführung des Wärmetransportmediums, insbesondere Wasserdampf, zu einem Schritt des Bayer-Verfahrens ist vorteilhaft auch mit einem Wärmetransportmedium unterstützbar, welches schon zur Erzeugung von Wasserdampf und/oder elektri- scher Energie eingesetzt wurde. So lässt sich die größtmögliche Energieeinsparung verwirklichen. Advantageously, after the support of a high temperature process, the heat transport medium is made available to a low temperature process. Regularly, the temperature and / or the pressure of the heat transfer medium after the support of a high-temperature process is no longer sufficient for another high-temperature process. For a higher energy efficiency, especially when using waste heat, it is therefore advantageous to use the heat transport medium also to support low-temperature processes. Thus, after generation or assisting in the production of steam, the steam serving to treat red mud, may be fed to further low temperature processes. A treatment of red mud with a heat transport medium relates in particular to the support of the filtering of the red mud or the removal of the remaining water / the residual liquor from the red mud with the aid of the heat transport medium. Further, the heating of the liquor and / or the lye-bauxite mixture can be supported with the aid of the heat transport medium. In the heating of liquor and or in the heating of a reaction mixture in the production of aluminum hydroxide, the essential steps of the Bayer process are carried out at temperatures below 100 ° C to 200 ° C. Thus, the steps of the Bayer process in principle by means of the heat transfer medium at a temperature of <300 ° C can be supported. By supplying the heat transport medium, in particular water vapor, to a step of the Bayer process, it is also advantageously possible to assist with a heat transport medium which has already been used to generate steam and / or electrical energy. In this way, the greatest possible energy savings can be realized.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Hochtemperatur-Prozess und/oder eines weiteren Hoch- temperatur-Prozesses eine Erzeugung von Dampf oder eine Erzeugung von Strom. In a further advantageous embodiment of the method, the high-temperature process and / or a further high-temperature process is a generation of steam or a generation of electricity.
Hochtemperaturprozesse sind Prozesse, die bei Temperaturen oberhalb von 400°C stattfinden. Solche Prozesse sind entweder die Erzeugung von Wasserdampf, die Erzeugung von elektrischer Energie mittels einer Turbine, die an einen Generator angeschlossen ist und/oder zur Erwärmung eines Reaktionsgemisches oder Grundstoffes bei der Herstellung von Aluminium. Die Erzeugung von Wasserdampf erfolgt vorteilhaft entweder durch die direkte Verwendung des Wärmetransportmediums, falls das Wärmetransportmedium Wasserdampf ist, oder indirekt durch die Erwärmung von Wasser und/oder Wasserdampf mittels eines weiteren Wärmetauschers, durch den das Wärmetransportmedium geleitet wird. High temperature processes are processes that take place at temperatures above 400 ° C. Such processes are either the production of water vapor, the generation of electrical energy by means of a turbine connected to a generator and / or heating of a reaction mixture or raw material in the production of aluminum. The generation of water vapor is advantageously carried out either by the direct use of the heat transport medium, if the heat transport medium is water vapor, or indirectly by the heating of water and / or water vapor by means of another heat exchanger, through which the heat transport medium is passed.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind der Niedertemperatur-Prozess und/oder ein weiterer Nie- dertemperatur-Prozess ein Prozessschritt des Bayer-Verfahrens und/oder eine Unterstützung der Dampferzeugung . In a further advantageous refinement of the method, the low-temperature process and / or a further low-temperature process are a process step of the Bayer process and / or support steam generation.
Einsatzgebiete für die Abwärme beim Bayer-Verfahren sind die Erwärmung des Reaktionsgemisches, bestehend aus der Lauge den Bauxit, der Erwärmung der Lauge zur Erhöhung der Konzentrati - on der Lauge sowie zur Unterstützung der Filterung des Reaktionsgemisches zur Abtrennung des Rotschlammes. Die Reaktionsschritte des Bayer-Verfahrens finden regelmäßig bei Tempe- raturen unter 300°C statt und sind daher für den Einsatz von Abwärme gut geeignet . Fields of application for the waste heat in the Bayer process are the heating of the reaction mixture, consisting of the lye, the bauxite, the heating of the liquor to increase the concentration of the liquor and to support the filtering of the reaction mixture for the separation of the red mud. The reaction steps of the Bayer process are regularly found at Tempe- temperatures below 300 ° C and are therefore well suited for the use of waste heat.
Zur Unterstützung der Dampferzeugung wird Wasser in einem weiteren Wärmetauscher durch das Wärmetransportmedium vorerwärmt. Beispielsweise kann das Wasser von einer Temperatur T gleich 15°C auf eine Temperatur T gleich 60°C erwärmt werden und das 60°C warme Wasser in einem weiteren Schritt auf die erforderliche Temperatur des Wasserdampfs gebracht werden. To assist steam generation, water is preheated by the heat transfer medium in another heat exchanger. For example, the water can be heated from a temperature T equal to 15 ° C to a temperature T equal to 60 ° C and the 60 ° C warm water in a further step to the required temperature of the water vapor.
Durch die Verwendung von Abwärme einer Temperatur bis zu 300°C kann vorteilhaft das Wärmetransportmedium, welches sich nicht mehr zur Stromerzeugung eignet, zur Unterstützung der Prozesse des Bayer-Verfahrens herangezogen werden. Dadurch ist eine Einsparung der Energie um nochmal 4 % möglich. By using waste heat of a temperature up to 300 ° C can advantageously be used to support the processes of the Bayer process, the heat transport medium, which is no longer suitable for power generation. This saves energy by 4%.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist der Prozessschritt des Bayer-Prozesses die Filterung von Rotschlamm und/oder die Erhitzung eines Gemisches aus Lauge und Bauxit und/oder zur Unterstützung einer Filterung und/ oder zur Behandlung von Rotschlämm und/oder die Erwärmung einer Lauge . In a further advantageous embodiment of the method, the process step of the Bayer process is the filtering of red mud and / or the heating of a mixture of liquor and bauxite and / or to support a filtering and / or treatment of red mud and / or the heating of a liquor ,
Bei der Filterung von Rotschlamm wird regelmäßig Wasserdampf zur Abtrennung des noch vorhandenen Wassers/zur Abtrennung der vorhandenen Lauge eingesetzt. Weiter kann der Wasserdampf zur Trocknung des Rotschlamms eingesetzt werden. Vorteilhaft wird dadurch das Volumen des Rotschlamms verringert, Natriumhydroxid oder ein anderer Grundstoff aus dem Rotschlämm ent- fernt und dadurch Deponieplatz eingespart. Mittels eines weiteren Wärmetauschers ist die Erwärmung des Reaktionsgemisches, insbesondere der Lauge oder dem Lauge/Bauxit-Gemisches durch die Abwärme vorteilhaft, insbesondere in einem Autoklav, vorteilhaft. When filtering red mud, steam is used regularly to separate off the remaining water / to separate off the existing liquor. Furthermore, the steam can be used to dry the red mud. Advantageously, this reduces the volume of the red mud, removes sodium hydroxide or another base material from the red mud and thereby saves landfill space. By means of a further heat exchanger, the heating of the reaction mixture, in particular the lye or the lye / bauxite mixture by the waste heat is advantageous, in particular in an autoclave, advantageous.
Durch den Einsatz von Abwärme, insbesondere von Abwärme By using waste heat, especially waste heat
Temperatur unterhalb von 300°C, kann durch den Einsatz der Verwendung von Abwärme erhebliche Mengen Energie eingespart werden. Temperature below 300 ° C, can through the use The use of waste heat saves considerable amounts of energy.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die nicht benötigte Abwärme in einem Wärmespeicher gespeichert . In a further advantageous embodiment of the method, the unwanted waste heat is stored in a heat storage.
Die Speicherung der nicht benötigten Abwärme ist in einem isolierten Sammelbehälter möglich, wobei der isolierte Sam- melbehälter zur Aufnahme von erhitztem Wärmetransportmedium und/oder zur Speicherung von Wasserdampf vorgesehen ist. Die gespeicherte Abwärme kann zu einem späteren Zeitpunkt zur Unterstützung einzelner Prozesse des Bayer-Verfahrens oder zur Stromerzeugung und/oder zur Heizung von Räumlichkeiten ver- wendet werden. The storage of the waste heat which is not required is possible in an insulated collecting container, the insulated collecting container being provided for receiving heated heat transport medium and / or for storing water vapor. The stored waste heat can be used at a later time to support individual processes of the Bayer process or to generate electricity and / or to heat premises.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist zur Nutzung der Abwärme ein Schritt des Bayer-Verfahrens vorgesehen . In an advantageous embodiment of the device, a step of the Bayer process is provided for utilizing the waste heat.
Das Bayer-Verfahren dient, wie vorstehend ausgeführt, zur Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit mit Hilfe von Lauge, insbesondere von Natronlauge. Bei der beanspruchten Vorrichtung wird die Abwärme von der Quelle mittels Rohrleitungen zu den Reaktionsschritten bzw. Reaktionsgefäßen geleitet, die Wärmenergie benötigen. The Bayer process is used, as stated above, for the production of aluminum oxide from bauxite with the aid of lye, in particular of sodium hydroxide solution. In the claimed device, the waste heat is conducted from the source by means of pipelines to the reaction steps or reaction vessels, which require heat energy.
Durch eine solche Vorrichtung lässt sich insbesondere Abwärme einer Temperatur von unterhalb 500°C vorteilhaft einsetzen und vermindert so den Einsatz konventioneller Wärmequellen, wie ein Verbrennungsofen oder eine elektrische Heizung. Somit wird vorteilhaft Energie eingespart und die Herstellungskosten vermindert . In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind als Hochtemperatur-Prozesse eine Erzeugung von elektrischem Strom mittels einer Turbine und/oder die Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen, wobei als Niedertemperatur-Prozess ein Schritt des Bayer-Prozesses oder eine Unterstützung der Erzeugung von Dampf vorgesehen ist. By such a device, in particular waste heat of a temperature of below 500 ° C can be used advantageously and thus reduces the use of conventional heat sources, such as a combustion furnace or an electric heater. Thus, energy is advantageously saved and the manufacturing costs are reduced. In a further advantageous embodiment of the device are provided as high-temperature processes, generation of electric current by means of a turbine and / or the generation of water vapor, as a low-temperature process a step in the Bayer process or support for the production of steam is provided.
Die Erzeugung von Strom erfolgt regelmäßig durch einen Gene- rator, der von einer Turbine angetrieben wird. Die Turbine wird mittels des Wärmetransportmediums, wobei das Wärmetransportmedium insbesondere Wasserdampf einer Temperatur von bis zu 1.600°C und einen Druck von bis zu 100 bar und ggf. noch darüber ist. Bei der Erzeugung von Wasserdampf kann das Wär- metransportmedium entweder direkt als Wasserdampf für weitere Prozesse eingesetzt werden, falls das Wärmetransport Medium Wasser bzw. Wasserdampf ist. Falls das Transportmedium beispielsweise aus einem Mineralölerzeugnis besteht, so kann das Wärmetransportmedium zur Erwärmung oder zur Verdampfung von Wasser und damit zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet werden . Power is generated regularly by a generator driven by a turbine. The turbine is by means of the heat transfer medium, wherein the heat transport medium in particular steam at a temperature of up to 1,600 ° C and a pressure of up to 100 bar and possibly even more. In the production of water vapor, the heat transport medium can be used either directly as water vapor for further processes, if the heat transport medium medium water or water vapor. If the transport medium consists, for example, of a petroleum product, the heat transport medium can be used for heating or for evaporating water and thus for generating steam.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Kontrolleinrichtung sowie optional weitere Steuer- und Regeleinrichtungen sowie Steuerventile und optional Sensoren auf, wobei die Steuerventile den Fluss eines Wärmetransportmediums steuern, wobei die Sensoren Temperaturen und/oder Druckwerte ermitteln, wobei eine Aufteilung des Wärmetransportmediums WTM anhand der Temperaturen und/oder Druckwerten des Wärmetransportmediums auf die Hochtemperatur- Prozesse und/oder die Niedertemperatur-Prozesse vorgesehen ist, und wobei eine Steuerung und/oder Regelung der Aufteilung des Wärmetransportmediums WTM mit Hilfe der Kontrolleinrichtung und/oder der mindestens einen optionalen Steuer- und Regeleinrichtung vorgesehen ist. In a further advantageous embodiment, the device has a control device and optionally further control and regulating devices and control valves and optional sensors, wherein the control valves control the flow of a heat transfer medium, the sensors determine temperatures and / or pressure values, wherein a division of the heat transport medium WTM basis the temperatures and / or pressure values of the heat transfer medium to the high-temperature processes and / or the low-temperature processes is provided, and wherein a control and / or regulation of the distribution of the heat transfer medium WTM using the control device and / or the at least one optional control and Control device is provided.
Zur Verteilung der Abwärme mittels des Wärmetransportmediums wird das Wärmetransportmedium regelmäßig durch Rohrleitungen von der Quelle oder den Quellen zu dem mindestens einen Hoch- temperatur-Prozess und/oder zu dem mindestens einen Nieder- temperatur-Prozess geleitet. Vorteilhaft befinden sich in den Rohrleitungen Sensoren. Die Sensoren dienen zur Ermittlung der Temperatur, der Druckwerte, und/oder der Flussgeschwin- digkeit des Wärmetransportmediums innerhalb bestimmter Bereiche der Rohrleitungen. Die ermittelten Temperaturen, Druckwerte oder Flussgeschwindigkeiten des Wärmetransportmediums an der mindestens einen Stelle werden von den Sensoren zu ei- ner Kontrolleinrichtung übertragen. Die Kontrolleinrichtung steuert anhand der Temperaturen, der Druckwerte und/oder der Flussgeschwindigkeit des Wärmetransportmediums die Steuerventile, die zur Verteilung des Wärmetransportmediums auf die Hochtemperatur-Prozesse oder Niedertemperatur-Prozesse die- nen. To distribute the waste heat by means of the heat transport medium, the heat transport medium is routed regularly through pipelines from the source or the sources to the at least one high-temperature process and / or to the at least one low-temperature process. Advantageously located in the piping sensors. The sensors are used to determine the temperature, the pressure values, and / or the flow velocity. the heat transfer medium within certain areas of the piping. The determined temperatures, pressure values or flow velocities of the heat transport medium at the at least one point are transmitted by the sensors to a control device. On the basis of the temperatures, the pressure values and / or the flow velocity of the heat transfer medium, the control device controls the control valves which serve to distribute the heat transfer medium to the high-temperature processes or low-temperature processes.
Vorteilhaft dient die Kontrolle Einrichtung auch zur Protokollierung des Einsatzes von Abwärme und kann so vorteilhaft die Einsparung von Energie ermitteln. Advantageously, the control device also serves to log the use of waste heat and can thus advantageously determine the saving of energy.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben und erläutert . Es zeigen The invention will be described and explained in more detail below with reference to FIGS. Show it
FIG 1 ein einfaches Schema einer Nutzung von Abwärme, 1 shows a simple scheme of using waste heat,
FIG 2 ein weiteres einfaches Schema, 2 shows another simple scheme,
FIG 3 ein Schema mit zwei Quellen,  3 shows a scheme with two sources,
FIG 4 die Nutzung von Abwärme mit einer Rückführung des Wärmetransportmediums ,  4 shows the use of waste heat with a return of the heat transport medium,
FIG 5 eine Ausgestaltung der Nutzung von Abwärme, sowie FIG 6 eine weitere Ausgestaltung der Nutzung von Abwärme.  5 shows an embodiment of the use of waste heat, and FIG 6 shows a further embodiment of the use of waste heat.
FIG 1 zeigt ein einfaches Schema der Nutzung von Abwärme. Bei diesem Schema wird die Abwärme in einer Quelle Ql zu einem ersten Hochtemperatur-Prozess HTP übertragen. Zum Transport der Abwärme dient ein Wärmetransportmedium WTM. Das Wärme- transportmedium WTM weist nach dem Ausgang der Quelle Ql eine Temperatur Tl und einen Druckwert pl auf. Die vom Hochtemperatur-Prozess HTP verbleibende Abwärme wird an einen ersten Niedertemperatur-Prozess NTP1 übertragen und zu einem zweiten Niedertemperatur-Prozess NTP2 übertragen. Nach dem Hochtemperatur-Prozess weist das Wärmetransportmedium WTM eine Temperatur T2 und einen Druckwert p2 auf. Zwischen dem Hochtemperatur-Prozess HTP und dem zweiten Niedertemperatur-Prozess NTP2 befindet sich ein Steuerventil Sl . Das Steuerventil Sl dient zur Aufteilung der verbleibenden Abwärme des Hochtemperatur-Prozesses HTP auf den ersten Niedertemperatur-Prozess NTP1 und den zweiten Niedertemperatur-Prozess NTP2. Das Steu- erventil Sl wird vorteilhaft mittels einer Kontrolleinrichtung 100, oder manuell bedient. Vorteilhaft wird die Aufteilung anhand der Temperatur T2 , des Druckwertes p2 und/oder der Flussgeschwindigkeit des Wärmetransportmediums WTM sowie anhand des Wärmebedarfs der Niedertemperatur-Prozesse NTP1, NTP2 auf die Niedertemperatur-Prozesse NTP1, NTP2 verteilt. 1 shows a simple scheme of the use of waste heat. In this scheme, the waste heat in a source Ql is transferred to a first high temperature process HTP. A heat transfer medium WTM serves to transport the waste heat. The heat transfer medium WTM has a temperature Tl and a pressure value pl after the output of the source Ql. The waste heat remaining from the high-temperature process HTP is transferred to a first low-temperature process NTP1 and transferred to a second low-temperature process NTP2. After the high temperature process, the heat transport medium WTM has a temperature T2 and a pressure value p2. Between the high temperature process HTP and the second low temperature process NTP2 is a control valve Sl. The control valve Sl is used to divide the remaining waste heat of the high-temperature process HTP on the first low-temperature process NTP1 and the second low-temperature process NTP2. The control valve Sl is advantageously operated by means of a control device 100, or manually. Advantageously, the distribution based on the temperature T2, the pressure value p2 and / or the flow rate of the heat transport medium WTM and based on the heat demand of the low-temperature processes NTP1, NTP2 distributed to the low-temperature processes NTP1, NTP2.
Als Quelle Ql dient vorteilhaft die Kalzinierung oder die Abwärme der Schmelzflusselektrolyse bei der Herstellung von Aluminium bzw. Aluminiumoxid. Der Hochtemperatur-Prozess HTP ist beispielsweise die Erzeugung von elektrischer Energie mit mindestens einer Turbine und einem Generator. Die kinetische Energie, die mittels einer Turbine bereitgestellt worden ist, kann auch zur Zerkleinerung von dem Bauxit mittels einer, von der Turbine angetriebenen, Mühle dienen. Die Turbine kann als so genannte Gegendruck-Entnahmeturbine oder als Entnahme-Kondensationsturbine ausgeführt sein. Vorteilhaft kann an einem Auslass der Turbine Dampf über ein Ventil Sl entnommen und einem Niedertemperatur-Prozess NTP1, NTP2 zugeführt werden. FIG 2 zeigt ein weiteres Schema der Nutzung von Abwärme. Hier wird ein Hochtemperatur-Prozess HTP sowie ein zweiter Niedertemperatur-Prozess NTP2 mit Abwärme von einer Quelle Ql versorgt. Die verbleibende Abwärme des Hochtemperatur-Prozesses HTP dient zur Unterstützung des ersten Niedertemperatur- Prozesses NTP2. Das Wärmetransportmedium WTM, welches zumThe source Q 1 is advantageously the calcination or the waste heat of the fused-salt electrolysis in the production of aluminum or aluminum oxide. The high-temperature process HTP is, for example, the generation of electrical energy with at least one turbine and one generator. The kinetic energy that has been provided by means of a turbine can also be used for comminution of the bauxite by means of a turbine-driven mill. The turbine can be designed as a so-called back pressure extraction turbine or as a removal condensation turbine. Advantageously, at an outlet of the turbine steam is taken off via a valve Sl and fed to a low-temperature process NTP1, NTP2. FIG 2 shows another scheme of the use of waste heat. Here, a high-temperature process HTP and a second low-temperature process NTP2 supplied with waste heat from a source Ql. The remaining waste heat of the HTP high-temperature process is used to support the first low-temperature NTP2 process. The heat transport medium WTM, which for
Hochtemperatur-Prozess HPT geleitet wird, weist eine Temperatur Tl sowie einen Druckwert von pl auf. Der Anteil des Wärmetransportmediums WTM, das den zweiten Niedertemperatur- Prozess NTP2 unterstützt, weist eine Temperatur Tl1 und einen Druck-Wert pl λ auf. High-temperature process HPT is passed, has a temperature Tl and a pressure value of pl. The portion of the heat transport medium WTM, which supports the second low-temperature process NTP2, has a temperature Tl 1 and a pressure value pl λ .
Nach dem Hochtemperatur-Prozess HTP weist das Wärmetransport- medium WTM noch eine Temperatur T2 und einen Druckwert p2 auf. Das Warmetransportmedium WTM wird nach der Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses HTP einem ersten Niedertempera- tur-Prozess NTP1 zugeleitet. Nach dem Hochtemperatur-Prozess HTP weist das Warmetransportmedium eine Temperatur T2 und ei- nen Druckwert von p2 auf . After the high-temperature process HTP, the heat transfer medium WTM still has a temperature T2 and a pressure value p2 on. The heat transport medium WTM is fed to a first low-temperature process NTP1 after the support of the high-temperature process HTP. After the high-temperature process HTP, the heat transport medium has a temperature T2 and a pressure value of p2.
Der zweite Niedertemperatur-Prozess NTP2 ist beispielsweise eine Behandlung, insbesondere eine Filterung, von Rotschlamm. Eine weitere Möglichkeit für die Nutzung von Abwärme ist die Nutzung von Abwärme bei einem zweiten Niedertemperatur-Prozess NTP2. Der zweite Niedertemperatur-Prozess NTP2 wird mittels eines Wärmetransportmediums WTM einer hohen Temperatur unterstützt, so dass eine schnelle Wärmeübertragung an einen anderen Stoff, beispielsweise dem Bauxit und/oder einem Bau- xit-Lauge-Gemische, vorteilhaft mit einem weiteren Wärmetauscher 3' ermöglicht wird. So kann ein schnelles und effektives Aufheizen eines Reaktionsgemisches im Bayer-Verfahren und somit eine erhöhte Ausbeute an dem jeweiligen Produkt sowie einen erhöhten Wirkungsgrad realisiert werden. The second low-temperature process NTP2 is, for example, a treatment, in particular a filtering, of red mud. Another option for the use of waste heat is the use of waste heat in a second low-temperature NTP2 process. The second low-temperature process NTP2 is assisted by means of a heat transfer medium WTM of a high temperature, so that rapid heat transfer to another substance, for example the bauxite and / or a bauxite-liquor mixture, advantageously with a further heat exchanger 3 'is made possible , Thus, a fast and effective heating of a reaction mixture in the Bayer process and thus an increased yield of the respective product and an increased efficiency can be realized.
Allgemein kann das Wärmetransportmedium WTM nach Durchlauf der Niedertemperatur-Prozesse NTP1, NTP2 wieder kondensiert werden und in der Quelle wieder erwärmt werden. FIG 3 zeigt ein Schema mit zwei Quellen Ql, Q2. Die erste Quelle Ql dient zur Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses HTP sowie eines Niedertemperatur-Prozesses NTP. Die zweite Quelle Q2 dient zusammen mit der ersten Quelle Ql zur Unterstützung des Niedertemperatur-Prozesses NTP. In general, the heat transport medium WTM can be condensed again after passing through the low-temperature processes NTP1, NTP2 and reheated in the source. 3 shows a schematic with two sources Q1, Q2. The first source Ql serves to support the high-temperature process HTP and a low-temperature process NTP. The second source Q2, together with the first source Ql, serves to support the low temperature process NTP.
Das Wärmetransportmedium WTM zur Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses HTP weist eine Temperatur Tl und einen Druckwert pl auf. Die Abwärme der ersten Quelle Ql und der zweiten Quelle Q2 wird durch ein Wärmetransportmedium WTM von den Quellen durch, vorteilhaft separate, Rohrleitungen zu denThe heat transport medium WTM for supporting the high-temperature process HTP has a temperature Tl and a pressure value pl. The waste heat of the first source Ql and the second source Q2 is through a heat transport medium WTM from the sources through, preferably separate, pipelines to the
Prozessen HTP, NTP übertragen. Das Wärmetransportmedium WTM, das die Abwärme von der ersten Quelle Ql zur Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses HTP überträgt, weist eine Tempe- ratur Tl und einen Druckwert pl auf . Das Wärmetransportmedium WTM, das die Abwärme von der ersten Quelle Ql zur Unterstützung des Niedertemperatur-Prozesses NTP überträgt, weist eine Temperatur Tl1 und einen Druckwert pl λ auf. Das Wärmetrans- portmedium WTM, das die Abwärme von der zweiten Quelle Q2 zur Unterstützung des Niedertemperatur-Prozesses NTP überträgt, weist eine Temperatur ΤΓ 1 und einen Druckwert pl λ auf. Processes HTP, NTP transfer. The heat transfer medium WTM, which transfers the waste heat from the first source Ql in support of the high-temperature process HTP, has a temperature Tl and a pressure pl. The heat transport medium WTM, which transmits the waste heat from the first source Ql to support the low-temperature process NTP, has a temperature Tl 1 and a pressure value pl λ . The heat transfer medium WTM, which transmits the waste heat from the second source Q2 in support of the low-temperature process NTP, has a temperature ΤΓ 1 and a pressure value pl λ .
Die verbleibende Abwärme des Hochtemperaturprozesses HTP dient zur Unterstützung eines weiteren Prozesses HTP, NTPl, entweder ein Hochtemperatur-Prozess HTP oder ein Niedertemperatur-Prozess NTPl. Die verbleibende Abwärme des Niedertemperatur-Prozesses NTP dient zur Unterstützung mindestens eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses NTP2. Nach dem Hochtempe- ratur-Prozess HTP weist das Wärmetransportmedium WTM noch eine Temperatur T2 und einen Druckwertp2 auf, wobei die Temperatur T2 regelmäßig kleiner als Tl ist. Nach dem Niedertemperatur-Prozess NTP weist das Wärmetransportmedium eine Temperatur T3 und einen Druckwert p3 auf . The remaining waste heat of the high-temperature process HTP serves to support another process HTP, NTPl, either a high-temperature process HTP or a low-temperature process NTPl. The remaining waste heat of the low temperature process NTP serves to support at least one further low temperature process NTP2. After the high-temperature process HTP, the heat transport medium WTM still has a temperature T2 and a pressure value p2, wherein the temperature T2 is regularly smaller than T1. After the low-temperature process NTP, the heat transport medium has a temperature T3 and a pressure value p3.
Gegebenenfalls kann Abwärme, die im Rahmen des Hochtemperatur-Prozesses HTP frei wird, auch zur Unterstützung mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses NTP dienen. Dies ist durch den gestrichelten Pfeil zwischen den Hochtemperatur- Prozess HTP und dem Niedertemperatur-Prozess NTP symbolisiert. Somit wirkt der Hochtemperatur-Prozess HTP wie eine Quelle für mindestens einen Niedertemperatur-Prozess. Beispielsweise kann die Abwärme bei der Stromerzeugung durch einen Generator G zur Heizung von Räumen dienen. Optionally, waste heat, which is released in the context of the high-temperature process HTP, also serve to support at least one low-temperature process NTP. This is symbolized by the dashed arrow between the high temperature process HTP and the low temperature process NTP. Thus, the high temperature process HTP acts as a source for at least one low temperature process. For example, the waste heat in the power generation by a generator G can be used to heat rooms.
FIG 4 zeigt eine Nutzung von Abwärme mit einer Rückführung des Wärmetransportmediums WTM. Die Abwärme wird von einer ersten Quelle Ql an ein Wärmetransportmedium WTM übertragen und zu einem ersten Hochtemperatur-Prozess HTPl geleitet. Die verbleibende Abwärme des ersten Hochtemperatur-Prozesses HTPl wird zu einem ersten Niedertemperatur-Prozess NTPl übertragen und unterstützt den ersten Niedertemperatur-Prozess NTPl. Die nach dem ersten Niedertemperatur-Prozess NTPl verbleibende Abwärme wird in Form des Wärmetransportmediums WTM einer zweiten Quelle Q2 zugeführt. Die zweite Quelle Q2 erwärmt das Wärmetransportmedium WTM wieder auf eine ausreichende Temperatur Tl λ und verdichtet das Wärmetransportmedium ggf . wieder auf einen ausreichenden Druckwert pl λ , so dass das erwärmte und ggf . verdichtete Wärmetransportmedium WTM wieder zur Unterstützung von Hochtemperatur-Prozessen HTP1, HTP2 und/oder des Niedertemperatur-Prozesses NTP2 geeignet ist. Das erwärmte und ggf. verdichtete Wärmetransportmedium WTM wird dann entweder zur Unterstützung des ersten Hochtemperatur-Prozesses HTP1 und/oder zur Unterstützung eines zweiten Hochtemperatur-Prozesses HTP2 und/oder zum zweiten Niedertemperatur- Prozess NTP2 geleitet. Das Wärmetransportmedium WTM weist nach der ersten Quelle Ql eine Temperatur Tl und einen Druckwert pl auf . Nach der Unterstützung des ersten Hochtemperatur-Prozesses HTP1 weist das Wärmetransportmedium WTM eine Temperatur von T2 und einen Druckwert p2 auf. Regelmäßig ist der Temperaturwert Tl bzw. der Druckwert pl geringer als der Temperaturwert T2 und/oder der Druckwert p2. Nach der Unterstützung des ersten Niedertemperatur-Prozesses NTP1 weist das Wärmetransportmedium WTM eine Temperatur T3 und einen Druckwert p3 auf . Die Temperatur T3 ist regelmäßig geringer als die Temperatur Tl und die Tem- peratur T2. Nach einer zweiten Quelle Q2 weist das Wärmetransportmedium eine Temperatur Tl λ und einen Druckwert pl λ auf. Die Temperatur T und gegebenenfalls der Druckwert p steigen in der zweiten Quelle Q2 an. Die zweite Quelle Q2 kann eine konventionelle Quelle Q2 sein, bei der das Wärmetransportmedium WTM beispielsweise mit Hilfe eines Verbrennungsofens von der Temperatur T3 auf die Temperatur Tl1 erwärmt wird. Besonders vorteilhaft wird jedoch die Abwärme eines anderen Prozesses, beispielsweise der Schmelz- flusselektrolyse , als Quelle Q2 zur Erwärmung des Wärmetransportmediums von der Temperatur T3 auf eine Temperatur Tl λ verwendet. Bei Bedarf findet auch eine Komprimierung des Wär- metransportmediums WTM zwischen den einzelnen Prozessen HTPl, NTP1, HTP2 , NTP2 statt. 4 shows a use of waste heat with a return of the heat transfer medium WTM. The waste heat is transferred from a first source Ql to a heat transport medium WTM and sent to a first high-temperature process HTP1. The remaining waste heat of the first high-temperature process HTPl is transferred to a first low-temperature process NTP1 and supports the first low-temperature process NTPl. The remaining after the first low-temperature process NTPl Waste heat is supplied in the form of the heat transfer medium WTM a second source Q2. The second source Q2 heats the heat transport medium WTM again to a sufficient temperature Tl λ and densifies the heat transport medium if necessary. again to a sufficient pressure value pl λ , so that the heated and possibly. compressed heat transfer medium WTM is again suitable for supporting high-temperature processes HTP1, HTP2 and / or the low-temperature NTP2 process. The heated and possibly compressed heat transport medium WTM is then passed either to support the first high-temperature process HTP1 and / or to support a second high-temperature process HTP2 and / or to the second low-temperature process NTP2. The heat transport medium WTM has after the first source Ql a temperature Tl and a pressure value pl. After the support of the first high temperature process HTP1, the heat transport medium WTM has a temperature of T2 and a pressure value p2. The temperature value Tl or the pressure value pl is regularly lower than the temperature value T2 and / or the pressure value p2. After the support of the first low temperature process NTP1, the heat transport medium WTM has a temperature T3 and a pressure value p3. The temperature T3 is regularly lower than the temperature Tl and the temperature T2. After a second source Q2, the heat transport medium has a temperature Tl λ and a pressure value pl λ . The temperature T and optionally the pressure value p increase in the second source Q2. The second source Q2 may be a conventional source of Q2, in which the heat transport medium WTM is heated for example by means of a combustion furnace from the temperature T3 to the temperature Tl. 1 However, particularly advantageous is the waste heat from another process, such as the melt electrolysis, as a source Q2 for heating the heat transfer medium from the temperature T3 to a temperature Tl λ used. If necessary, compression of the heat metransportmediums WTM between the individual processes HTPl, NTP1, HTP2, NTP2 instead.
Eine Kontrolleinrichtung 100 steuert mittels Steuerventilen Sl die Verteilung des Wärmetransportmediums WTM auf die Hochtemperatur-Prozesse HTPl, HTP2 und/oder die Niedertemperatur- Prozesse NTP1, NTP2. Die Zuteilung findet anhand des (Ab) - Wärmebedarfs der einzelnen Prozesse NTP1, HTPl, NTP2 , NTP2 und der Temperatur Tl, Tl1 und/oder des Druckwertes pl, pl λ des Wärmetransportmediums WTM statt. Weiter dient die Kontrolleinrichtung 100 vorteilhaft zur Überwachung der Prozesse NTP1, HTPl, NTP2, NTP2 , so dass das Wärmetransportmedium WTM möglichst effizient eingesetzt wird. Diese Überwachung ist mit den schraffierten Doppelpfeilen angedeutet. A control device 100 controls the distribution of the heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTPl, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP1, NTP2 by means of control valves S1. The allocation is based on the (Ab) - heat demand of the individual processes NTP1, HTPL, NTP2, NTP2 and the temperature Tl, Tl 1 and / or the pressure value pl, pl λ of the heat transport medium WTM instead. Furthermore, the control device 100 advantageously serves to monitor the processes NTP1, HTPL, NTP2, NTP2, so that the heat transport medium WTM is used as efficiently as possible. This monitoring is indicated by the hatched double arrows.
FIG 5 zeigt eine Ausgestaltung der Vorrichtung zur Nutzung von Abwärme bei der Herstellung von Aluminiumoxid A1203. Als erste Quelle Ql dient dabei ein Kalzinierungsofen, wobei der Kalzinierungsofen zur Umwandlung von Aluminiumhydroxid FIG. 5 shows an embodiment of the device for utilizing waste heat in the production of aluminum oxide A1 2 0 3 . The first source Q1 is a calcining furnace, the calcining furnace for converting aluminum hydroxide
AI (OH) 3 zu Aluminiumoxid A1203 dient. Die Umwandlung von Aluminiumhydroxid AI (OH) 3 zu Aluminiumoxid A1203 erfolgt durch Erwärmung des Aluminiumhydroxids Al(OH)3. Das Aluminiumhydroxid AI (OH) 3 ist das Produkt vorangehender Schritte des Bayer- Verfahrens, wobei einzelne Schritte des Bayer-Verfahrens mit Abwärme, insbesondere als Niedertemperatur-Prozesse NTP1,Al (OH) 3 to alumina A1 2 0 3 is used. The conversion of aluminum hydroxide Al (OH) 3 to alumina A1 2 0 3 is carried out by heating the aluminum hydroxide Al (OH) 3rd The aluminum hydroxide Al (OH) 3 is the product of the preceding steps of the Bayer process, with individual steps of the Bayer process involving waste heat, in particular as low-temperature processes NTP1,
NTP2 unterstützt werden können. Die Erwärmung des Aluminiumhydroxids AI (OH) 3 erfolgt mittels eines Verbrennungsofens 5, der bei dem Kalzinierungsofen angeordnet ist. In einem Bereich wird die nicht verbrauchte Wärme der Kalzinierung, also die Abwärme, mit einem ersten Wärmetauscher 3 an das Wärmetransportmedium WTM übertragen. NTP2 can be supported. The heating of the aluminum hydroxide Al (OH) 3 is carried out by means of a combustion furnace 5, which is arranged in the calcination furnace. In one area, the unused heat of the calcination, ie the waste heat, is transferred to the heat transfer medium WTM with a first heat exchanger 3.
Als Wärmetransportmedium WTM dient vorteilhaft Wasser oder Wasserdampf. Der Kalzinierungsofen dient dabei als Quelle Ql der Abwärme. Gegebenenfalls wird das Wärmetransportmedium WTM in einer weiteren Quelle Q2 , mittels Verbrennungsabgasen vorgeheizt. Das Wärmetransportmedium WTM weist nach dem Durchlauf durch den Wärmetauscher 3 im Kalzinierungsofen eine Tem- peratur Tl und einen Druckwert pl auf. Durch eine Rohrleitung wird das erwärmte Wärmetransportmedium WTM zu einer ersten Turbine Rl geleitet. Der Antrieb der ersten Turbine Rl mittels des Wärmetransportmediums WTM ist der erste Hochtempera- turprozess HTP1. Vorteilhaft weist das Wärmetransportmedium WTM beim Eintritt in die Turbine Rl eine Temperatur Tl = 1.200°C bis Tl = 1.600°C sowie einen Druck pl von beispielsweise 20 bar auf. Das Wärmetransportmedium WTM, im Regelfall Wasserdampf oder Wasser, wird vor dem Eingang die erst Turbi- ne Rl als Sattdampf bezeichnet. In der Turbine Rl dient derAs heat transfer medium WTM advantageously serves water or water vapor. The calcination furnace serves as the source Ql of the waste heat. Optionally, the heat transport medium WTM is preheated in another source Q2, by means of combustion exhaust gases. After passing through the heat exchanger 3 in the calcining furnace, the heat transport medium WTM has a temperature of temperature Tl and a pressure value pl. Through a pipeline, the heated heat transport medium WTM is passed to a first turbine Rl. The drive of the first turbine Rl by means of the heat transport medium WTM is the first high-temperature process HTP1. Advantageously, the heat transport medium WTM on entering the turbine Rl has a temperature Tl = 1.200 ° C to Tl = 1.600 ° C and a pressure pl of, for example, 20 bar. The heat transport medium WTM, usually water vapor or water, is referred to as saturated steam in front of the entrance to the turbine Rl. In the turbine Rl serves the
Sattdampf zur Bewegung der Turbine Rl , wobei kinetische Energie an einen Generator G übertragen wird und wobei der Generator G aus der kinetischen Energie elektrische Energie erzeugt. Die verbleibende Abwärme aus der ersten Turbine Rl , manifestiert durch das Wärmetransportmedium WTM, weist eine Temperatur T2 von mindestens 500 °C und einen Druck p2 von mehreren Bar auf . Saturated steam for moving the turbine Rl, wherein kinetic energy is transmitted to a generator G and wherein the generator G generates electrical energy from the kinetic energy. The remaining waste heat from the first turbine Rl, manifested by the heat transport medium WTM, has a temperature T2 of at least 500 ° C and a pressure p2 of several bar.
Nach der ersten Turbine Rl wird das Wärmetransportmedium teilweise zu einer zweiten Turbine R2 oder einem ersten Nie- dertemperatur-Prozess NTP1 übertragen. Der Anteil des Wärmetransportmediums WTM, der an den ersten Niedertemperatur-Pro- zess NTP1 übertragen wird, wird mittels des Steuerventils Sl anhand der Temperatur T2 und/oder des Druckwertes T2 von der Kontrolleinrichtung 100 und/oder durch eine Steuer- und Regeleinrichtung 10 bestimmt. Zur Bestimmung der Temperatur T2 des Wärmetransportmediums WTM dient ein Sensor 9. Der Sensor 9 ist vorteilhaft nahe am Ausgang der ersten Turbine Rl zur Bestimmung der Temperatur T2 und oder dem Druckwert p2 und/ oder der Flussgeschwindigkeit des ausgehenden Wärmetransport- mediums WTM vorgesehen. Der Sensor 9 und das Steuerventil Sl sind mit der Kontrolleinrichtung 100 und/oder einer Steuer- und Regeleinrichtung 10 verbunden. Die Kontrolleinrichtung 100 ermittelt den vorteilhaften Anteil des Wärmetransportmediums WTM zur Unterstützung des Niedertemperatur-Prozesses NTP1, das zu dem weiteren Wärmetau- scher 3' an den Niedertemperatur-Prozess NTP1 übertragen wird . After the first turbine R 1, the heat transport medium is partially transferred to a second turbine R 2 or a first low-temperature process NTP 1. The proportion of the heat transport medium WTM that is transmitted to the first low-temperature process NTP1 is determined by the control valve S1 based on the temperature T2 and / or the pressure value T2 of the control device 100 and / or by a control and regulating device 10. A sensor 9 serves to determine the temperature T2 of the heat transport medium WTM. The sensor 9 is advantageously provided close to the outlet of the first turbine R1 for determining the temperature T2 and / or the pressure value p2 and / or the flow speed of the outgoing heat transfer medium WTM. The sensor 9 and the control valve Sl are connected to the control device 100 and / or a control and regulating device 10. The control device 100 determines the advantageous fraction of the heat transport medium WTM in support of the low-temperature process NTP1, which contributes to the further heat exchange process. shear 3 'is transferred to the low temperature process NTP1.
Nach Durchlauf des weiteren Wärmetauschers 3' weist das Wär- metransportmedium eine Temperatur T3 und einen Druckwert p3 auf. Auch die Temperatur T3 , Druckwert p3 und/oder die Flussgeschwindigkeit des Warmetransportmediums WTM wird mit einem Sensor 9 ermittelt. Vorteilhaft wird das ausgehende Wärmetransportmedium WTM nach dem ersten Niedertemperatur-Prozess NTP1, bei Eignung, zur Bereitstellung von Wasserdampf eingesetzt und dabei ggf. noch einmal erhitzt und/oder verdichtet. After passing through the further heat exchanger 3 ', the heat transport medium has a temperature T3 and a pressure value p3. The temperature T3, pressure value p3 and / or the flow velocity of the heat transport medium WTM is also determined with a sensor 9. Advantageously, the outgoing heat transport medium WTM is used after the first low-temperature process NTP1, if appropriate, for the provision of water vapor and possibly heated once again and / or compressed.
Der Teil des Wärmetransportmediums WTM aus der ersten Turbine Rl , der nicht den Niedertemperatur-Prozess NTP1 unterstützt, wird in eine zweite Turbine R2 geleitet. Die zweite Turbine R2 ist vorteilhaft eine Turbine R2 , welche für einen Nassdampf geeignet ist. Nassdampf, also Wasserdampf einer Temperatur von 400°C bis 1.000°C und einem Druck von mehreren Bar bedarf zur Umsetzung in kinetische Energie meist eine andere Art von Turbine R2 als die erste Turbine Rl . Die an der Turbine R2 entstehende kinetische Energie wird zu einem Generator G übertragen und dient in Verbindung mit dem Generator G zur Erzeugung von elektrischer Energie. Die Stromerzeugung durch den Nassdampf wird als zweiter Hoch- temperatur-Prozess HTP2 klassifiziert. The part of the heat transport medium WTM from the first turbine Rl, which does not support the low-temperature process NTP1, is directed into a second turbine R2. The second turbine R2 is advantageously a turbine R2, which is suitable for a wet steam. Wet steam, ie steam at a temperature of 400 ° C to 1,000 ° C and a pressure of several bar usually requires a different type of turbine R2 than the first turbine Rl for conversion into kinetic energy. The kinetic energy generated at the turbine R2 is transmitted to a generator G and serves in conjunction with the generator G for generating electrical energy. The power generation by the wet steam is classified as the second high-temperature process HTP2.
Die verbleibende Abwärme, also das Wärmetransportmedium WTM, das die zweite Turbine R2 verlässt, dient vorteilhaft zur Un- terstützung eines zweiten Niedertemperatur-Prozesses NTP2. Das Wärmetransportmedium WTM weist nach der zweiten Turbine R2 eine Temperatur T4 und einen Druckwert p4 auf . Die noch verbleibende Abwärme wird durch den weiteren Wärmetauscher 3 λ an den zu unterstützenden zweiten Niedertemperatur-Prozess NTP2 abgegeben, indem das Wärmetransportmedium WTM durch den weiteren Wärmetauscher 3' fließt. Anstelle des weiteren Wärmetauschers 3' oder nach dem Durchlauf des Wärmetransportmediums WTM durch den weiteren Wärmetauscher 3' kann das Wärme- transportmedium selbst zur Unterstützung des Bayer-Verfahrens oder einer Behandlung des Rotschlamms herangezogen werden. Nach Unterstützung des zweiten Niedertemperatur-Prozesses NTP2 weist das Wärmetransportmedium noch eine Temperatur von T5 und einen Druckwert von p5 auf . The remaining waste heat, that is to say the heat transport medium WTM which leaves the second turbine R2, advantageously serves to support a second low-temperature process NTP2. The heat transport medium WTM has, after the second turbine R2, a temperature T4 and a pressure value p4. The remaining waste heat is discharged through the further heat exchanger 3 λ to be supported second low-temperature process NTP2 by the heat transfer medium WTM flows through the other heat exchanger 3 '. Instead of the further heat exchanger 3 'or after the passage of the heat transfer medium WTM through the further heat exchanger 3', the heat Transport medium itself be used to support the Bayer process or a treatment of red mud. After supporting the second low-temperature process NTP2, the heat transport medium still has a temperature of T5 and a pressure value of p5.
Anhand der Temperaturen Tl, T2 , T3 , T4 , T5 und/oder anhand der Druckwerte l, p2 , p3 , p4 , p5 und ggf. anhand von Fluss- geschwindigkeiten des Wärmetransportmediums WTM wird das Wär- metransportmedium WTM auf die Hochtemperatur-Prozesse HTP1, HTP2 und/oder die Niedertemperatur-Prozesse NTP1, NTP2 verteilt. Die Verteilung richtet sich auch vorteilhaft nach den Bedürfnissen der zu unterstützenden Verfahrensschritte und/ oder nach dem (zeitlichen) Bedarf an elektrischer und/oder kinetischer Energie. Die Verteilung wird dabei durch eineOn the basis of the temperatures T1, T2, T3, T4, T5 and / or on the basis of the pressure values I, P2, P3, P4, P5 and, if appropriate, based on flow velocities of the heat transport medium WTM, the heat transport medium WTM is transferred to the high-temperature processes HTP1 , HTP2 and / or the low-temperature processes NTP1, NTP2 distributed. The distribution also depends advantageously on the needs of the process steps to be supported and / or on the (temporal) demand for electrical and / or kinetic energy. The distribution is thereby by a
Kontrolleinrichtung 100 und Steuer- und Regeleinrichtungen 10 angeleitet. Dabei sind die Sensoren 9 und das Steuerventil Sl mit der Steuer- und Regeleinrichtung 10 und/oder der Kontrolleinrichtung 100 verbunden. Control device 100 and control devices 10 instructed. The sensors 9 and the control valve Sl are connected to the control and regulating device 10 and / or the control device 100.
Das Wärmetransportmedium WTM, insbesondere falls es sich um Wasserdampf handelt, wird vorteilhaft einem (nicht gezeigten) Kondensator und/oder Verdichter zugeführt. Nach der Kondensation/Verdichtung liegt das Wärmetransportmedium WTM wieder in flüssiger Form vor und kann wieder in der Quelle erwärmt werden. So schließt sich ein Kreislauf des Wärmetransportmediums WTM. The heat transport medium WTM, in particular in the case of water vapor, is advantageously fed to a condenser and / or compressor (not shown). After condensation / compression, the heat transport medium WTM is again in liquid form and can be reheated in the source. This closes a cycle of the heat transfer medium WTM.
Bei den Turbinen Rl , R2 kann es sich um unterschiedliche Tur- binen handeln. Vorteilhaft durchläuft das Wärmetransportmedium WTM zuerst eine Hochdruckturbine, die für Sattdampf geeignet ist. Im Anschluss an die erste Turbine dient eine Mitteldruckturbine R2 , die für Nassdampf geeignet ist, einer weiteren Nutzung des Wärmetransportmediums WTM, das nach Durchlauf der ersten Turbine Rl meist als Nassdampf vorliegt. Einige Turbinen weisen eine Auslass- Öffnung auf, aus denen Wärmetransportmedium WTM unterschiedlicher Temperatur T und Druck p entnommen werden kann. Das entnommene Wärmetransportmedium WTM kann dann zur Unterstützung weiterer Prozesse HTP, NTP, insbesondere Niedertemperatur-Prozesse NTP, NTP1, NTP2 dienen . FIG 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Nutzung von Abwärme. Eine erste Quelle Ql dient zur Aufnahme der Abwärme von Abgasen, wobei die Abgase im Kalzinierungsofen erzeugt werden. Die Abwärme wird mittels eines Wärmetauschers 3 an das Wärmetransportmedium WTM übertragen. Das Wärmetransportmedium wird dann in einem Wärmetauscher 3 der zweiten Quelle Q2 auf eine Temperatur Tl und einem Druckwert pl gebracht. Als zweite Quelle Ql dient der Kalzinierungsofen, wobei nicht genutzte Wärme von einem Wärmetauscher 3 an ein Wärmetransportmedium WTM übertragen wird. Als erste Quelle Ql dient vorteilhaft ein Rohr- in-Rohr-Wärmetauscher 3. Durch den Rohr- in-Rohr- Wärmetauscher 3 wird den Abgasen des Verbrennungsofens des Kalzinierungsofens ein Teil der Abwärme entzogen. Die abgekühlten Abgase werden dann durch einen Schornstein an die Umwelt abgegeben. Das Wärmetransportmedium WTM wird durch Rohr- leitungen zu dem Hochtemperatur-Prozess HTP und zu einem ersten Niedertemperatur-Prozess NTP1 sowie zu einem zweiten Nie- dertemperatur-Prozess NTP2 geleitet. Die Aufteilung des Wärmetransportmediums WTM an die Prozesse NTP1, HTP1, HTP2 erfolgt durch Steuerventile Sl . The turbines R1, R2 can be different turbines. Advantageously, the heat transport medium WTM first passes through a high-pressure turbine which is suitable for saturated steam. Following the first turbine is a medium-pressure turbine R2, which is suitable for wet steam, a further use of the heat transfer medium WTM, which is present after passing through the first turbine Rl usually as wet steam. Some turbines have an outlet opening from which heat transfer medium WTM different temperature T and pressure p can be removed. The removed heat transport medium WTM can then serve to support further processes HTP, NTP, in particular low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. 6 shows a further embodiment of the use of waste heat. A first source Ql is used to absorb the waste heat of exhaust gases, wherein the exhaust gases are generated in the calcination furnace. The waste heat is transferred by means of a heat exchanger 3 to the heat transfer medium WTM. The heat transport medium is then brought to a temperature Tl and a pressure value pl in a heat exchanger 3 of the second source Q2. As the second source Ql is the calcination furnace, wherein unused heat is transferred from a heat exchanger 3 to a heat transfer medium WTM. The first source Q1 is advantageously a tube-in-tube heat exchanger 3. Through the tube-in-tube heat exchanger 3, some of the waste heat is removed from the exhaust gases of the incinerator of the calcination furnace. The cooled exhaust gases are then released through a chimney to the environment. The heat transport medium WTM is conducted through pipelines to the high-temperature process HTP and to a first low-temperature process NTP1 and to a second low-temperature process NTP2. The distribution of the heat transport medium WTM to the processes NTP1, HTP1, HTP2 is carried out by control valves Sl.
Die Aufteilung des Wärmetransportmediums WTM erfolgt anhand der Temperatur des Wärmetransportmediums Tl, T2 , den Druckwerten pl, p2 und ggf. den Flussgeschwindigkeiten des Wärmetransportmediums WTM, wobei die Temperaturen Tl, T2 , die Druckwerte pl, p2 , sowie ggf. die Flussgeschwindigkeiten durch Sensoren 9 ermittelt werden. Weiter kann die Abwärme auch in Form des erwärmten Wärmetransportmediums WTM der Temperatur Tl und dem Druckwert pl in einem Wärmespeicher WS gespeichert werden. The distribution of the heat transport medium WTM is based on the temperature of the heat transport medium Tl, T2, the pressure values pl, p2 and possibly the flow velocities of the heat transport medium WTM, wherein the temperatures Tl, T2, the pressure values pl, p2, and possibly the flow rates by sensors be determined. Further, the waste heat can also be stored in the form of the heated heat transport medium WTM the temperature Tl and the pressure value pl in a heat storage WS.
Gelegentlich kommt es zu einem Überangebot von Abwärme, d.h., es ist ein Überschuss an Wärmetransportmedium WTP einer Temperatur Tl vorhanden. Bei einem solchen Überangebot wird das Wärmetransportmedium WTM in einem Wärmespeicher WS gespeichert. Bei einem Mangel an Abwärme, beispielsweise bei einem Ausfall einer Quelle Ql, Q2 der Abwärme werden die Hochtemperatur-Prozesse HTP1, HTP2 und/oder die Niedertemperatur-Pro- zesse NTP1, NTP2 mit Abwärme aus dem Wärmespeicher WS, also mit Wärmetransportmedium WTM aus dem Wärmespeicher versorgt. Die Zuteilung erfolgt mittels der Steuerventile Sl . Occasionally there is a surplus of waste heat, ie, there is an excess of heat transfer medium WTP a temperature Tl available. With such a Überangebot becomes the Heat transfer medium WTM stored in a heat storage WS. In the case of a lack of waste heat, for example in the event of a failure of a source Q1, Q2 of the waste heat, the high-temperature processes HTP1, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP1, NTP2 with waste heat from the heat storage WS, ie with heat transport medium WTM, become Heat storage supplies. The allocation is carried out by means of the control valves Sl.
Die Steuerventile Sl werden durch eine Kontrolleinrichtung 100 angesteuert, wobei die Kontrolleinrichtung Steuer- undThe control valves Sl are controlled by a control device 100, wherein the control means control and
Regeleinrichtungen 10 aufweist. Die Steuer- und Regeleinrichtungen 10 dienen vorteilhaft als Schnittstellen zwischen der Kontrolleinrichtung 100 und den Steuerventilen Sl und/oder den Sensoren 9. Die Sensoren 9 sind dabei auch mit den Steu- erventilen Sl und/oder mit der Steuer- und Regeleinrichtung 10 verbunden. Control devices 10 has. The control and regulating devices 10 are advantageously used as interfaces between the control device 100 and the control valves Sl and / or the sensors 9. The sensors 9 are also connected to the control valves S1 and / or to the control and regulating device 10.
Die Kontrolleinrichtung 100 und/oder die Steuer- und Regeleinrichtungen 10 erhalten vorteilhaft Prozessdaten aus den Hochtemperatur-Prozessen HTP1, HTP2 , den Niedertemperatur- Prozessen NTP 1, NTP2 und/oder dem Wärmespeicher WS. Dies soll mit den gestrichelten Verbindungslinien symbolisiert werden. Die Kontrolleinheit kann auch zur Steuerung und/oder Regelung weiterer Prozesse der Anlage, insbesondere Verfah- rensschritte des Bayer-Verfahrens dienen. The control device 100 and / or the control and regulating devices 10 advantageously receive process data from the high-temperature processes HTP1, HTP2, the low-temperature processes NTP 1, NTP2 and / or the heat storage WS. This should be symbolized by the dashed connecting lines. The control unit can also serve to control and / or regulate further processes of the plant, in particular procedural steps of the Bayer process.
Als Niedertemperatur-Prozesse NTP1, NTP2 werden Reaktionsschritte, insbesondere des Bayer-Verfahrens verstanden, die mit einem Wärmetransportmedium einer Temperatur unterhalb von 500°C unterstützt werden können. Insbesondere Verfahrensschritte des Bayer-Verfahrens und/oder die Behandlung von Rotschlamm sind vorteilhaft mit einem Wärmetransportmedium WTM einer Temperatur von bis zu 300°C unterstützbar. Als Hochtemperatur-Prozesse HTP1, HTP2 wird die Erzeugung von kinetischer Energie, beispielsweise zum Antrieb eines Umwälzmechanismus oder für die Behandlung von Bauxit sowie zur Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische Energie mit einem Generator G verstanden. Weiter kann das Wärmetransport- medium WTM zur Dampferzeugung dienen oder, falls das Wärme- transportmedium Wasser oder Wasserdampf ist, kann das Wärmetransportmedium auch selbst zur Unterstützung der Prozesse dienen, die Wasserdampf benötigen. Low-temperature processes NTP1, NTP2 are understood to mean reaction steps, in particular of the Bayer process, which can be assisted with a heat transfer medium at a temperature below 500 ° C. In particular, process steps of the Bayer process and / or the treatment of red mud are advantageously supported with a heat transport medium WTM a temperature of up to 300 ° C. As high-temperature processes HTP1, HTP2 is the generation of kinetic energy, for example, to drive a Umwälzmechanismus or for the treatment of bauxite and for converting the kinetic energy into electrical energy with a generator G understood. Furthermore, the heat transfer medium WTM can be used to generate steam or, if the heat transfer medium is water or water vapor, the heat transfer medium can itself also serve to support the processes that require water vapor.
Die Erfindung betrifft die Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid, zur Unterstützung mindestens eines ersten Hochtemperatur-Prozesses HTP, HTP1, HTP2 und mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses NTP, NTP1,The invention relates to the use of waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, for supporting at least one first high-temperature process HTP, HTP1, HTP2 and at least one low-temperature process NTP, NTP1,
NTP2, wobei der Niedertemperatur-Prozess NTP, NTP1, NTP2 eine Unterstützung mit einem Wärmetransportmedium WTM erlaubt, der eine geringere Temperatur aufweist, als das die Temperatur eines Wärmetransportmediums WTM, das zur Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses HTP vorgesehen ist. Die Abwärme wird dabei von mindestens einer Quelle Q, Ql, Q2 mit Hilfe eines Wärmetransportmediums WTM zu den Hochtemperatur-Prozessen HTP, HTP1, HTP2 und/oder der Niedertemperatur-Prozesse NTP, NTP1, NTP2 übertragen. Als Wärmetransportmedium WTM dient vorteilhaft Wasserdampf. NTP2, wherein the low-temperature process NTP, NTP1, NTP2 allows a support with a heat transport medium WTM, which has a lower temperature than that of the temperature of a heat transfer medium WTM, which is provided to support a high-temperature process HTP. The waste heat is thereby transferred from at least one source Q, Q1, Q2 with the aid of a heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. As heat transfer medium WTM advantageously serves water vapor.
Insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit werden die Verfahrens-Schritte des Bayer-Verfahrens als Niedertemperatur-Prozesse NTP, NTP1, NTP2 vorteilhaft unter- stützt. Eine Kontrolleinrichtung 100 und mindestens ein Steuerventil Sl unterstützt die Verteilung des Wärmetransportmediums WTM auf die Prozesse HTP, HTP1, HTP2 , NTP, NTP1, NTP2 anhand von Temperaturen Tl, T2 , T3 , T4 und/oder Druckwerten pl, p2 , p3 , p und/oder Flussgeschwindigkeiten des Wärmetrans- portmediums WTM und anhand der Bedürfnisse der einzelnen Prozesse HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1 , NTP2. Niedertemperatur- Prozesse HTP, HTP1, HTP2 , NTP, NTP1, NTP2 sind insbesondere die Bereitstellung und/oder die Unterstützung bei der Bereitstellung von Wasserdampf und/oder die Erwärmung einer Sub- stanz wie dem Rotschlamm und/oder eines Reaktionsgemisches.In particular in the production of aluminum oxide from bauxite, the process steps of the Bayer process are advantageously supported as low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. A control device 100 and at least one control valve S1 supports the distribution of the heat transport medium WTM to the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 on the basis of temperatures T1, T2, T3, T4 and / or pressure values pl, p2, p3, p and / or flow velocities of the heat transfer medium WTM and based on the needs of the individual processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2. Low-temperature processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 are in particular the provision and / or support in the provision of steam and / or the heating of a substance such as the red mud and / or a reaction mixture.
Hochtemperatur-Prozesse HTP, HTP1, HTP2 sind insbesondere der Antrieb einer Turbine Rl , R2 und/oder die Erzeugung und/oder Bereitstellung von Dampf. Die Erfindung betrifft die Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid, zur Unterstützung mindestens eines ersten Hochtemperatur-Prozesses HTP, HTP1, HTP2 und mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses NTP, NTP1, NTP2 , wobei der Niedertemperatur-Prozess eine Unterstützung mit einem Wärmetransportmedium WTM erlaubt, welches eine geringere Temperatur T2 , T3 , T4 aufweist, als die Temperatur Tl, ΤΓ , T2 eines Wärmetransportmediums WTM, welches zur Un- terstützung eines Hochtemperatur-Prozesses HTP, HTP1, HTP2 vorgesehen ist. Die Abwärme wird dabei von mindestens einer Quelle Q, Ql, Q2 mit Hilfe eines Wärmetransportmediums WTM zu den Hochtemperatur-Prozessen HTP, HTP1, HTP2 und/oder der Niedertemperatur-Prozesse NTP, NTP1, NTP2 übertragen. Als Wärmetransportmedium WTM dient vorteilhaft Wasserdampf. Insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid aus Bauxit werden die Verfahrens-Schritte des Bayer-Verfahrens als Niedertemperatur-Prozesse NTP, NTP1, NTP2 vorteilhaft unterstützt. Eine Kontrolleinrichtung 100 und mindestens ein Steu- erventil Sl unterstützt die Verteilung des Wärmetransportmediums WTM auf die Prozesse HTP, HTP1, HTP2 , NTP, NTP1, NTP2. Die Verteilung erfolgt anhand von Temperaturen Tl, T2 , T3 , T4 und/oder Druckwerten pl, p2 , p3 , p4 und/oder Flussgeschwindigkeiten des Wärmetransportmediums WTM. Die Unterstützung der Prozesse HTP, HTP1, HTP2 , NTP, NTP1, NTP2 richtet sich dabei auch nach dem momentanen Bedürfnis nach Wärme der einzelnen Prozesse HTP, HTP1, HTP2 , NTP, NTP1, NTP2. High-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 are in particular the drive of a turbine Rl, R2 and / or the generation and / or provision of steam. The invention relates to the use of waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, to support at least a first high-temperature process HTP, HTP1, HTP2 and at least one low-temperature process NTP, NTP1, NTP2, wherein the low-temperature process support with a heat transport medium WTM allowed, which has a lower temperature T2, T3, T4, than the temperature Tl, ΤΓ, T2 of a heat transfer medium WTM, which is provided to support a high-temperature process HTP, HTP1, HTP2. The waste heat is thereby transferred from at least one source Q, Q1, Q2 with the aid of a heat transport medium WTM to the high-temperature processes HTP, HTP1, HTP2 and / or the low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. As heat transfer medium WTM advantageously serves water vapor. Particularly in the production of alumina from bauxite, the process steps of the Bayer process are advantageously supported as low-temperature processes NTP, NTP1, NTP2. A control device 100 and at least one control valve S1 supports the distribution of the heat transport medium WTM to the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2. The distribution takes place on the basis of temperatures T 1, T 2, T 3, T 4 and / or pressure values p 1, p 2, p 3, p 4 and / or flow velocities of the heat transport medium WTM. The support of the processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2 also depends on the current need for heat of the individual processes HTP, HTP1, HTP2, NTP, NTP1, NTP2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid, wobei die Abwärme von mindes- tens einer Quelle (Q, Ql, Q2) bereitgestellt wird, wobei die Abwärme zur Unterstützung mindestens eines Hochtemperatur- Prozesses (HTP, HTP1, HTP2) und/oder mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) dient, wobei nach der Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses (HTP, HTP1, HTP2) die Unterstützung mindestens eines weiteren Hochtemperaturprozesses (HTP, HTP1, HTP2) und/oder die Unterstützung mindestens eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) erfolgt, und wobei der jeweils weitere Hochtempe- ratur-Prozess (HTP, HTP1, HTP2) und/oder der jeweils weitere Niedertemperatur-Prozess (NTP, NTP1, NTP2) mit der verbleibenden Abwärme des jeweils vorangehenden Hochtemperaturprozesses (HTP, HTP1, HTP2) oder Niedertemperaturprozesses (NTP, NTP1, NTP2) unterstützt wird. 1. A method for utilizing waste heat, in particular in the production of alumina, wherein the waste heat from at least one source (Q, Ql, Q2) is provided, wherein the waste heat to support at least one high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2 ) and / or at least one low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is used, wherein after the support of a high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2), the support of at least one further high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and / or Support of at least one further low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) takes place, and wherein the respective further high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and / or the respectively further low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) the remaining waste heat of the respective preceding high temperature process (HTP, HTP1, HTP2) or low temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is supported.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abwärme zur Unterstützung des Hochtemperatur-Prozesses (HTP, HTP1, HTP2) dient, wobei die verbleibende Abwärme zur Unterstützung eines weiteren Hochtemperaturprozesses (HTP, HTP1, HTP2) und eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) aufge- teilt wird, und wobei die verbleibende Abwärme des weiteren2. The method of claim 1, wherein the waste heat to support the high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) is used, the remaining waste heat to support another high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and another low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2), and where the remaining waste heat is further
Hochtemperaturprozess (HTP, HTP1, HTP2) zur Unterstützung eines weiteren Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) dient . High-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) to support another low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is used.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abwärme zur Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses (HTP, HTP1, HTP2) dient und die verbleibende Abwärme des Hochtemperatur- Prozesses (HTP, HTP1, HTP2) mindestens einen Niedertemperatur-Prozess (NTP, NTP1, NTP2) unterstützt. 3. The method of claim 1, wherein the waste heat to support a high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and the remaining waste heat of the high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) at least one low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2 ) supported.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Hochtemperatur-Prozess (HTP, HTP1, HTP2) und/oder ein weiterer Hochtemperatur-Prozess (HTP, HTP1, HTP2) eine Erzeugung von Dampf oder eine Erzeugung von Strom ist. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and / or a Another high temperature process (HTP, HTP1, HTP2) is a generation of steam or a generation of electricity.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Niedertemperatur-Prozess und/oder ein weiterer Niedertemperatur-Prozess ein Prozessschritt des Bayer-Verfahrens ist und/oder eine Dampferzeugung unterstützt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the low-temperature process and / or another low-temperature process is a process step of the Bayer process and / or a steam generation is supported.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Prozessschritt des Bayer-Prozesses die Filterung von Rotschlamm und/oder die Erhitzung eines Gemisches aus Lauge und Bauxit und/oder zur Unterstützung einer Filterung und/oder zur Behandlung von Rotschlamm und/oder die Erwärmung einer Lauge ist. 6. The method of claim 5, wherein the process step of the Bayer process comprises filtering red mud and / or heating a mixture of liquor and bauxite and / or to aid in filtering and / or treating red mud and / or heating a liquor is.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nicht benötigte Abwärme in einem Wärmespeicher (WS) gespeichert wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein unneeded waste heat in a heat storage (WS) is stored.
8. Vorrichtung zur Nutzung von Abwärme, insbesondere bei der Herstellung von Aluminiumoxid, wobei zur Bereitstellung einer der Abwärme eine Quelle (Q, Ql, Q2) vorgesehen ist, wobei die Abwärme zur Unterstützung mindestens eines Hochtemperatur- Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) und/oder mindestens eines Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) vorgesehen ist, wobei nach der Unterstützung eines Hochtemperatur-Prozesses (HTP,8. Apparatus for utilizing waste heat, in particular in the production of aluminum oxide, wherein a source (Q, Q1, Q2) is provided for providing one of the waste heat, the waste heat being used to support at least one high-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) and / or at least one low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is provided, whereby after the support of a high-temperature process (HTP,
HTP1, HTP2) die Unterstützung mindestens eines weiteren Hochtemperaturprozesses (HTP, HTP1, HTP2) und/oder mindestens eines weiteren Niedertemperaturprozesses (NTP, NTP1, NTP2) vorgesehen ist, und wobei der jeweils weitere Hochtemperatur- Prozess und/oder der jeweils weitere Niedertemperatur-Prozess (NTP, NTP1, NTP2) mit der verbleibenden Abwärme des jeweils vorangehenden Hochtemperaturprozesses (HTP, HTP1, HTP2) oder Niedertemperatur-Prozesses (NTP, NTP1, NTP2) zur Unterstützung vorgesehen ist. HTP1, HTP2) the support of at least one further high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) and / or at least one further low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is provided, and wherein the respectively further high-temperature process and / or the respective further low-temperature process Process (NTP, NTP1, NTP2) with the remaining waste heat of the respective preceding high-temperature process (HTP, HTP1, HTP2) or low-temperature process (NTP, NTP1, NTP2) is provided for support.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei zur Nutzung der Abwärme ein Schritt des Bayer-Verfahrens vorgesehen ist. 9. Device according to claim 8, wherein a step of the Bayer process is provided for utilizing the waste heat.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei als Hochtemperatur-Prozesse (HTP, HTP1, HTP2) eine Erzeugung von elektrischem Strom mittels einer Turbine (Rl, R2) und/oder die Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen sind, wobei als Niedertem- peratur-Prozesse (NTP, NTP1, NTP2) ein Schritt des Bayer- Verfahrens und/oder eine Unterstützung der Erzeugung von Dampf vorgesehen sind. 10. Apparatus according to claim 8 or 9, wherein as high-temperature processes (HTP, HTP1, HTP2) a generation of electric current by means of a turbine (Rl, R2) and / or the generation of water vapor are provided, wherein as low temperature Processes (NTP, NTP1, NTP2) a step of the Bayer process and / or support the generation of steam are provided.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Vorrichtung eine Kontrolleinrichtung (100) , optional weitere11. Device according to one of claims 8 to 10, wherein the device comprises a control device (100), optionally further
Steuer- und Regeleinrichtungen (10) sowie Steuerventile (Sl) und optional Sensoren (9) aufweist, wobei die Steuerventile (Sl) den Fluss eines Wärmetransportmediums (WTM) steuern, wobei die Sensoren (9) Temperaturen (Tl, T2 , T3 , T4) und/oder Druckwerte (pl, p2 , P3 , p4) ermitteln, wobei eine Aufteilung des Wärmetransportmediums (WTM) anhand der Temperaturen (Tl, T2, T3, T4) und/oder Druckwerten (pl, p2 , p3 , p4) des Wärmetransportmediums (WTM) auf die Hochtemperatur-Prozesse (HTP, HTP1, HTP2) und/oder die Niedertemperatur-Prozesse (NTP, NTP1, NTP2) vorgesehen ist, und wobei eine Steuerung und/oder Regelung der Aufteilung des Wärmetransportmediums (WTM) mit Hilfe der Kontrolleinrichtung (100) und/oder der mindestens einen optionalen Steuer- und Regeleinrichtung (10) vorgesehen ist . Control and regulating devices (10) and control valves (Sl) and optional sensors (9), wherein the control valves (Sl) control the flow of a heat transfer medium (WTM), the sensors (9) temperatures (Tl, T2, T3, T4 ) and / or pressure values (pl, p2, P3, p4), wherein a division of the heat transport medium (WTM) based on the temperatures (Tl, T2, T3, T4) and / or pressure values (pl, p2, p3, p4) of Heat transport medium (WTM) on the high-temperature processes (HTP, HTP1, HTP2) and / or the low-temperature processes (NTP, NTP1, NTP2) is provided, and wherein a control and / or regulation of the distribution of the heat transfer medium (WTM) using the control device (100) and / or the at least one optional control and regulating device (10) is provided.
12. Kontrolleinrichtung (100), wobei die Kontrolleinrichtung (100) zur Steuerung und/ oder Regelung und/oder Überwachung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 vorgesehen ist. 12. Control device (100), wherein the control device (100) for controlling and / or regulating and / or monitoring a device according to one of claims 8 to 11 is provided.
13. Anlage, insbesondere zur Herstellung von Aluminium und/oder Aluminiumoxid, aufweisend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 und/oder eine Kontrolleinrichtung (100) gemäß Anspruch 12. 13. Plant, in particular for the production of aluminum and / or alumina, comprising a device according to one of claims 8 to 11 and / or a control device (100) according to claim 12.
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