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Rost für Hochtemperatur- Wirbelschichtreaktoren
Die Erfindung betrifft einen Rost für Hochtemperatur-Wirbelschichtreaktoren zum Betriebe bei Temperaturen bis etwa 16000 C.
Bisher bekannte Rostkonstruktionen ermöglichen die Zuführung nur eines Gases oder Gasgemisches in die Wirbelschicht. Bestand die Notwendigkeit zur getrennten Zuführung mehrerer Gase, so konnte bei den bisherigen Konstruktionen nur eines dieser Gase oder Gasgemische durch den Rost der Wirbel- schicht zugeführt werden, während die restlichen Gase mittels geeigneter Hilfsvorrichtungen durch die Reaktorwand hindurch oberhalb des Rostes in den Reaktionsraum geleitet wurden. Rostkonstruktionen dieser Art sind hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, die besonders stark bei grossen Dimensionen des Reaktors und bei hohen Temperaturen (über 5000 C) der Wirbelschicht deutlich werden. Dadurch ist die Lebensdauer derartiger Roste relativ kurz.
Ausserdem ist eine befriedigende Durchmischung und vollkommene Verbrennung der Gase nicht gewährleistet oder nur mit hohem technischen Aufwand erreichbar.
Bei Zuführung zündfähiger Gasgemische durch den Rost besteht die Gefahr des Flammenrück- schlages.
Die Erfindung hat den Zweck, durch eine neue Wirbelschichtrostkonstruktion den Durchmischungeffekt der Gase zu vervollkommen, Flammenrückschläge auszuschliessen, die Lebensdauer und Fläche des Rostes zu erhöhen und den Anwendungsbereich der Wirbelschichttechnik auf Hochtemperaturverfahren bis zu zirka 1600 C zu erweitern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die getrennte Zuführung mehrerer Gase, z. B. Luft und Heizgas, in die Wirbelschicht zu ermöglichen, wobei deren Durchmischung erst oberhalb des Rostes stattfindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Rost zwei oder mehr übereinander liegende, voneinander getrennte Verteilerkammern für zwei oder mehr verschiedene Gase aufweist, die voneinander gesondert durch an sich bekannte Zuführungseinrichtungen, z. B. Rohre und aufgesetzte haubenförmige Verteilerköpfe, abwechselnd mit der Wirbelschicht verbunden sind. Die oberste Gasverteilerkammer kann dabei von einer Wärmeisolationsschicht aus feuerfestem Material, z. B. aus Feuerbeton, der vorzugsweise bis dicht unter die Gasaustrittsöffnungen der Gasverteilerköpfe reicht, abgedeckt sein.
Die Beherrschung hoher Wirbelschichttemperaturen (bis etwa 1600 C) wird dadurch erreicht, dass die kalt zugeführten Gase erst über dem Rost gezündet und verbrannt werden, wobei sie gleichzeitig die den hohen Temperaturen ausgesetzten Verteilerköpfe beim Durchströmen kühlen. Einen zusätzlichen thermischen Schutz erhaben die Metallteile des Rostes durch die die oberste Gasverteilungskammer bedeckende Wärmeisolationsschicht aus feuerfestem Material.
Art, Zahl und Dimensionen der einzelnen Zuführungseinrichtungen sind von den Einsatzbedingungen abhängig und von Fall zu Fall zu berücksichtigen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin, dass durch die getrennte Zuführung der Verbrennungsgase die gesamte Verbrennung über dem Rost in der Wirbelschicht erfolgt, ohne dass die Gefahr des Flammenrückschlages besteht. Da die temperaturempfindlichen Teile des Rostes teils durch die hindurchströmenden Kaltgase gekühlt und teils durch eine Wärmeisolationsschicht geschützt sind, können in der Wirbelschicht auch Hochtemperaturreaktionen bis zu zirka 1600 C bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer des Rostes durchgeführt werden.
Damit wird das Anwendungsgebiet der Wirbelschichttechnik wesentlich erweitert, da nunmehr auch besonders endotherme Prozesse in Wirbelschichtöfen durchführbar sind. Auf Grund der einwandfreien Durchmischung der Verbrennungsgase und durch den einfachen Rostaufbau ist der erfindungsgemässe
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Rost für alle in der Wirbelschichttechnik vorkommenden Dimensionen von Reaktoren einsetzbar. Auch lässt sich die Zahl der Verteilerkammern entsprechend der Anzahl der notwendigen Gasarten erweitern.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden. Die für einen Hochtemperatur-Wirbelschichtprozess benötigten Gase, z. B. Luft und Heizgas, werden mit Hilfe geeigneter Verdichter getrennt in eine Gasverteilerkammer für Luft 1 und eine Gasverteilerkammer für Heizgas 2 gefördert, die übereinander gasdicht angeordnet sind, so dass eine Vermischung der Gase unterhalb des Rostes nicht stattfinden kann. Aus jeder Gasverteilerkammer gelangen die Gase durch mit diesen Kammern gasdicht verbundene Zuführungsrohre 3, und von dort in gasdicht aufgeschraubte Verteilerköpfe 4 bekannter Bauart sowie über seitlich angebrachte Schrägbohrungen in die Wirbelschicht 6, in der die Zündung der Gase und ihre Verbrennung erfolgt.
Zur Erzielung eines optimalen Durchmischungseffektes sind die für die einzelnen Gase (Luft und Heizgas) vorgesehenen Gaszuführungseinrichtungen 3 ; 4 im Wechsel angeordnet. Die den hohen Temperaturen (bis 16000 C) ausgesetzten Gasverteilerköpfe 4 werden einmal durch die kalt zugeführten Gase (Luft bzw. Heizgas) beim Durchströmen gekühlt, zum andern erhalten die Metallteile des Rostes einen zusätzlichen thermischen Schutz durch eine die oberste Gasverteilerkammer 1 bedeckende Wärmeisolations-
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PATENTANSPRÜCHE :
1. Rost für Hochtemperatur-Wirbelschichtreaktoren zum Betriebe bei Temperaturen bis etwa 1600 C, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei oder mehr übereinander liegende, voneinander getrennte Verteilerkammern (l ; 2) für zwei oder mehr verschiedene Gase aufweist, die von einander gesondert durch an sich bekannte Zuführungseinrichtungen (3), z. B. Rohre, und aufgesetzte haubenförmige Verteilerköpfe (4) abwechselnd mit der Wirbelschicht (6) verbunden sind.
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