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Die
Erfindung bezieht sich auf einen zirkulierenden Wirbelschichtreaktor,
insbesondere zur Verfeuerung von Brennstoffen sowie auf ein Verfahren zum
Betreiben eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktors.
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Derartige
Wirbelschichtreaktoren finden unter anderem in der Energie- bzw.
Kraftwerkstechnik Anwendung. Dabei werden im Wirbelschichtbett der Reaktor-
bzw. Brennkammer Kohle oder andere brennbare Stoffe, beispielsweise
Abfall oder Biomasse, verbrannt. Zur Abscheidung und Abkühlung der/des
bei der Verbrennung des Brennstoffes entstandenen Asche bzw. Feststoffes
ist der untere Bereich der Brennkammer mit einem Asche- bzw. Feststoffkühler verbunden.
Als Feststoffkühler
sind mechanische Kühler
wie Kühlschnecken,
Kühlschwingrinnen
etc. sowie Kühler
mit stationären
Wirbelschichten wie Wirbelschichtkühler, Aschesichter, Stripper-cooler
etc. bekannt.
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Derartige
Wirbelschicht- bzw. Feststoffkühler zur
Kühlung
der überschüssigen Asche
von zirkulierenden Wirbelschichtreaktoren können entweder direkt am unteren
Bereich des Wirbelschichtreaktors installiert sein oder davon getrennt
einzeln angeordnet sein und mit den entsprechenden Leitungen mit der
Brennkammer verbunden sein. Die abzuziehende Asche wird am unteren
Teil der Brennkammer durch eine Abzugsöffnung, die mit einem Sperr-
bzw. Regelorgan ausgebildet ist, und über eine Zuleitung dem Feststoffkühler zugeführt. In
dem Feststoffkühler,
der mit einer oder mit mehreren Kammern ausgebildet ist und die
von unten zur Erzielung einer Wirbelschicht mit Fluidisierungsgas
beaufschlagt werden, wird das fließfähige Gut bzw. die fließfähige Asche
von der Eintrittsseite in einem Horizontalstrom durch die eine oder
mehrere Kammer(n) zur, der Eintrittsseite gegenüberliegenden, Austrittsseite
bewegt und dort ausgeschleust und abgeführt. Die Abkühlung des
Feststoffes erfolgt zum einen mittels des Fluidisierungsgases auf
direktem und zum anderen mittels in die Feststoffwirbelschicht eintauchende
und ein Kühlmedium,
z.B. Wasser, führende
Rohrbündelwärmetauscher
auf indirektem Wege, d.h. es findet ein direkter sowie ein indirekter
Wärmetausch
zwischen dem Feststoff und den beiden Kühlmedien statt, die jeweils
getrennt zu und abgeführt
werden. Das durch das Feststoff-Wirbelschichtbett
hindurch geleitete Fluidisierungsgas tritt oberhalb des Wirbelschichtbettes in
einen Freiraum des Kühlers
aus und gelangt von dort über
eine Rückführleitung
zurück
in die Brennkammer des Wirbelschichtreaktors.
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Beim
Betrieb vorgenannter Wirbelschichtreaktoren mit Wirbelschicht- bzw.
Feststoffkühler
hat sich gezeigt, dass ausreichend hohe Fluidisierungsgeschwindigkeiten
von ca. 1 m/s erforderlich sind, um grobe Feststoffpartikel innerhalb
des Kühlers
in der Schwebe zu halten. Ansonsten kommt es zu Ablagerungsbildung
von grobem Feststoff, was zu einem Verstopfen des gesamten Feststoffkühlers führen kann.
Durch die einerseits erforderliche hohe Fluidisierungsgeschwindigkeit
wird in nachteiliger Weise der Feinanteil des zu kühlenden
Feststoffes mit dem Fluidisierungsgas mitgetragen bzw. weggeblasen und
es kommt zu einer Verarmung des Kühler-Wirbelschichtbettes an
Feinmaterial. Infolge des fehlenden Feinmaterials wird eine sich
negativ auswirkende Reduzierung des Wärmetausches innerhalb des Kühlers bewirkt.
Die Folge ist ein größer werdender Kühler mit
mehr Wärmetauscher-Heizfläche und
mit einem erhöhten
Bedarf an Fluidisierungsmedium. Hieraus resultiert wiederum ein
erhöhter
Kraftbedarf des Fluidisierungsgasgebläses, was zu einer Verringerung
des Anlagenwirkungsgrades führt.
Da das mit dem Fluidisierungsgasstrom mitgetragene Feinmaterial
wieder in die Wirbelschichtbrennkammer zurückgeführt wird und nach kurzer Zeit
erneut in den Feststoffkühler
gelangt, wird in nachteiliger Weise der Feststoffkühler mit
Feinmaterial überfrachtet
und das Feinmaterial mehrfach abgekühlt, bevor es tatsächlich ausgeschleust
wird. Durch die Überfrachtung
besteht bei Kühlern
mit mehreren Kühlkammern
die Gefahr, dass ein Teil des Feststoffstroms im Bypass zu den Kühlkammern
läuft und
dadurch in nachteiliger Weise die Kühlleistung verringert wird,
da die Verweilzeit des Feststoffstroms nicht mehr ausreichend ist.
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Aus
der Druckschrift
EP
0 801 592 B1 ist ein gattungsgemäßer Wirbelschichtreaktor bekannt
geworden. Dieser bekannte Wirbelschichtreaktor weist einen Wirbelschichtkühler mit
drei Kammern auf, der direkt, d.h. ohne Leitungen bzw. Kanäle, und
nur mit Verbindungsöffnungen
mit der Brennkammer des Reaktors verbunden ist und der von aus der
Brennkammer abgezogenen Feststoffpartikeln waagrecht durchströmt ist.
Jede der drei mit Fluidisierungsgas beschickten Kammern ist mit
einem zur Kühlung
des abgezogenen Feststoffes eingesetzten Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet.
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Aus
der Druckschrift DE OS 19 09 039 ist ein Wirbelschichtkühler mit
mehreren Kammern, im vorliegenden Fall sechs Kammern bekannt geworden, die
jeweils durch Stauwände
getrennt sind und von unten mit Fluidisierungsgas zur Erzeugung
einer Wirbelschicht in den Kammern beaufschlagt werden. Das fließfähige Gut,
das an der einen Seite des Kühlers
zugegeben wird, durchströmt
mit Hilfe der Wirbelschicht den Kühler waagrecht, d.h. das fließfähige Gut
bzw. der Feststoff überwindet
chargenweise und kontinuierlich jeweils eine Stauwand und gelangt
auf diese Weise von der ersten bis zur letzten Kammer, um zuletzt
auf der dem Eintritt gegenüberliegenden Seite
des Kühlers
auszutreten. Die Kühlung
selbst erfolgt dabei zum einen direkt mittels des von unten zugeführten und
durch den Feststoff hindurchtretenden Fluidisierungsgases und zum
anderen indirekt mittels der in die Wirbelschicht eingetauchten
Rohrbündel, die
ein Kühlmedium
im indirekten Wärmetausch durch
die Feststoffwirbelschicht führen.
Die sowohl zur direkten als auch zur indirekten Kühlung benutzen
Medien werden jeweils getrennt ein- und abgeführt.
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Es
ist somit Aufgabe dieser Erfindung, einen zirkulierenden Wirbelschichtreaktor
zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden bzw.
trotz vorhandener grober Feststoffpartikel im Feststoffkühler die
Rezirkulation von Feinmaterial mittels Fluidisierungsgas in die
Brennkammer geringstmöglich
gehalten bzw. verhindert wird. Es ist ferner die Aufgabe dieser
Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen zirkulierenden
Wirbelschichtreaktors aufzuzeigen.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe wird hinsichtlich des zirkulierenden
Wirbelschichtreaktors durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches
1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruches
11 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung wird ein
zirkulierender Wirbelschichtreaktor sowie ein Verfahren zum Betreiben
eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktors geschaffen, der bzw.
das die nachfolgenden Vorteile aufweist:
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Verbesserung des Feststoffkühler-Wirkungsgrades,
- – Ermöglichung,
dass trotz erhöhter
Fluidisierungsgeschwindigkeit im Feststoffkühler auch sehr feine Aschepartikel
mittels eines Feststoffkühlers
aus der Wirbelschichtreaktor-Brennkammer
abgezogen werden kann,
- – Verhindert
einen Bypass heißen,
d.h. größtenteils
nicht abgekühlten,
Feststoffs bei Feststoffkühlern
mit mehreren Kammern,
- – Kompaktere
Bauhöhe,
weil die Freiraumhöhe (Freeboard) über dem
Wirbelbett des Feststoffkühlers
reduziert werden kann,
- – Nachträgliche Installation
des Abscheiders in vorhandene Feststoffkühler möglich,
- – Sehr
kostengünstig.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Abscheider
als Fangrinnenabscheider ausgebildet ist, der im wesentlichen aus einem
oder mehreren U- bzw.
V- bzw. W-Profilen bzw. einseitig offenen trapezförmigen Profilen
besteht und deren Profilöffnungen
im wesentlichen gegen den Fluidisierungsgasstrom gerichtet sind.
Mittels der Verwendung von derartigen offenen Kastenprofilen kann
einerseits eine sehr kostengünstige aber
andererseits eine sehr wirksame Abscheidervariante genutzt werden.
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In
besonders vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist der Abscheider
mit mindestens einer Reihe von Fangrinnenabscheider ausgebildet,
wobei die Fangrinnenabscheider einer jeden Reihe nebeneinander und
voneinander beabstandet angeordnet sind und die Fangrinnenabscheiderreihe(n)
im wesentlichen senkrecht zum Fluidisierungsgasstrom und bei mehreren
vorhandenen Reihen in Richtung des Fluidisierungsgasstroms gesehen
hintereinander angeordnet sind. Eine zweckmäßige Ausbildung sieht hierbei
noch vor, die Fangrinnenabscheider einer Reihe in Strömungsrichtung
des Fluidisierungsgasstromes gesehen jeweils versetzt zu denen einer stromaufwärts und/oder
stromabwärts
gelegenen Reihe anzuordnen. Durch diese Maßnahmen wird die Abscheidung
von Feinmaterial aus dem Fluidisierungsgasstrom optimiert.
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Es
ist zweckmäßig, die
Länge der
Fangrinnenabscheider mit mindestens dem 0,4-fachen der Freiraumhöhe HF auszubilden und/oder die Fangrinnenabscheider
bzw. offenen Kastenprofile innerhalb eines Winkels α von +/– 60° zur Vertikalen
anzuordnen. Durch diese konstruktiven Maßnahmen kann auf die Wirkungsweise
der Abscheider positiv eingewirkt werden.
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Der
Abscheider kann in vorteilhafter Weise derart ausgebildet werden,
dass die Abscheideleistung während
des Betriebes verändert
bzw. geregelt wird, indem beispielsweise der Anstellwinkel β (Winkel
zwischen der Vertikalen und der Abscheiderflanke) verändert oder
die Fangrinnenabscheider bzw. Reihen mit Fangrinnenabscheider seitlich
verschoben oder der Abscheider vertikal verschoben wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die vertikale
Fluidisierungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases in den Kammern
zwischen 0.2 m/s und 1.8 m/s und die horizontale Geschwindigkeit
des Fluidisierungsgases im Freiraum zwischen 1 m/s und 5 m/s beträgt. Durch diese
Maßnahme
wird optimal erreicht, dass selbst gröbere Feststoffpartikel im Wirbelschichtbett
in Schwebe gehalten werden können,
dadurch abgekühlt
und ausgetragen werden können,
während
feine Feststoffpartikel durch den Abscheider aus dem Fluidisierungsgasstrom
separiert und dem Wirbelschichtbett zurückgeführt werden können.
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Nachstehend
sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung an Hand der Zeichnung und der Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 einen
zirkulierenden Wirbelschichtreaktor mit Feststoffkühler, schematisch
dargestellt im Längsschnitt,
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2 einen
aus drei Kammern bestehenden Feststoffkühler, schematisch dargestellt
im Längsschnitt,
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3 einen
Detail-Längsschnitt
durch den Feststoffkühler,
wobei der Abscheider in Form von zwei U-Profilreihen schematisch
dargestellt ist,
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4 einen
Detail-Querschnitt durch den Abscheider des Feststoffkühlers gemäß Schnitt
A-A in 3, schematisch dargestellt, Schnitt um 90° gedreht,
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5 wie 3,
jedoch U-Profilreihen des Abscheiders ausgestattet mit einem Drehmechanismus,
U-Profile vertikal stehend,
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6 wie 5,
jedoch mit um eine Drehachse gedrehten U-Profilreihen,
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7 wie 3,
jedoch U-Profilreihen des Abscheiders ausgestattet mit einem vertikalen
Verschiebemechanismus, U-Profile vertikal nicht verschoben,
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8 wie 7,
jedoch mit vertikal verschobenen U-Profilreihen,
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9 wie 4,
jedoch U-Profilreihen des Abscheiders ausgestattet mit einem horizontalen Verschiebemechanismus,
U-Profilreihen versetzt zueinander,
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10 wie 9,
jedoch mit horizontal verschobenen U-Profilreihen, U-Profile fluchtend
hintereinander liegend,
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11 wie 4,
jedoch U-Profilreihen konzentrisch zu einer Auslassöffnung angeordnet.
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1 zeigt
schematisch dargestellt einen zirkulierenden Wirbelschichtreaktor 1,
der eine Reaktor- bzw. Brennkammer 2 aufweist, in der ein
fester, stückiger
Brennstoff, wie beispielsweise Kohle, Abfall, Biomasse etc. in der
Wirbelschicht verbrannt wird sowie einen mit der Brennkammer 2 verbundenen Wirbelschicht-
bzw. Feststoffkühler 3.
Die bei der Verbrennung entstehende Asche 13 sammelt sich
zum größten Teil
am Boden der Brennkammer 2 an und der überschüssige Teil der Asche 13 wird
aus der Brennkammer 2 ausgeschleust und über den
Wirbelschichtkühler 3 abgeführt. Die
Ausschleusung der Asche 13 aus der Brennkammer 2 erfolgt über eine Kühler-Befüllleitung 18,
die die Brennkammer 2 über eine
Feststoffeinlassöffnung 15 mit
dem Kühler 3 verbindet.
Am Austritt aus der Brennkammer 2 ist eine Ascheregelarmatur 17 zur
Regulierung des ausgeschleusten Feststoffstroms 13 in den
Kühler 3 vorgesehen.
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Zur
Abkühlung
der Asche bzw. des Feststoffes 13 werden Wirbelschichtkühler 3 mit
einer oder mehreren Wirbelkammern 4, 5, 6 eingesetzt,
wobei 2 beispielhaft einen Kühler 3 mit drei Wirbelkammern 4, 5, 6 zeigt.
Zur Kühlung
des Feststoffes 13 sowie zur Erzeugung eines Wirbelschichtbettes 35 innerhalb
der Kammern 4, 5, 6 wird Fluidisierungsgas 12,
in den meisten Fällen
Luft, in den unteren Teil 10 des Kühlers 3 eingebracht,
indem Fluidisierungsgas 12 von unten über einen Fluidisierungsboden 20 eingedüst und verteilt
wird. Die gleichmäßige Verteilung des
Fluidisierungsgases 12 erfolgt üblicherweise über Fluidisierungsgasdüsen 21,
die zudem verhindern, dass der Feststoff 13 in die Gas-
bzw. Luftkammern 22 unterhalb des Fluidisierungsgasbodens 20 gelangen
kann.
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Der
durch die Einlassöffnung 15 in
den Kühler 3 eintretende
Feststoff 13 gelangt in die erste Wirbelkammer 4,
vermischt sich dort mit dem bereits vorhandenen Feststoff 13 und
wird durch das Fluidisierungsgas 12 abgekühlt. Die
weitere Abkühlung
des Feststoffs 13 erfolgt in den der ersten Kammer 4 nachfolgenden
Wirbelkammern 5, 6, wobei durch die Horizontal-
bzw. Querströmung
des fluidisierten Feststoffes 13 jeweils an den die Kammern 4, 5, 6 teilweise
trennenden Stauwänden
bzw. Wehren 7, 8 ein Feststoffteilstrom 24, 25 in
die nachfolgende Kammer 5, 6 gelangt. Um die Kühlung des
Feststoffs 13 zu erhöhen
bzw. zu optimieren, können
die Kammern 4, 5, 6 zusätzliche
Wärmetauscherrohrbündel 23 enthalten, über die
ein Teil der Wärme
dem Feststoff 13 entzogen wird und auf ein anderes Wärmeträgermedium (Kühlwasser,
Kondensat, Speisewasser etc.) übertragen
wird, das im Wärmetauscherrohrbündel 23 zirkuliert.
Der Großteil
des Feststoffs 13 verlässt,
nachdem er auf die geforderte Temperatur abgekühlt ist, als Feststoffteilstrom 26 den
Aschekühler 3 über den Auslass 16,
dem eine Wand bzw. ein Wehr 9 vorgeschaltet ist. Weitere
Feststoffabzüge 27, 28, 29 können am
Boden der Wirbelkammern 4, 5, 6 angeordnet
sein. Über
diese werden insbesondere gröbere Feststoffpartikel
abgezogen, die die Wehre 7, 8, 9 infolge
der Horizontalströmung
des Feststoffgutes 13 innerhalb des Kühlers 3 und ihres
im Vergleich zu kleineren Feststoffpartikel höheren Eigengewichtes nicht überqueren
kann.
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Der
zu kühlende
Feststoff 13 setzt sich üblicherweise aus einem Körnungsspektrum
an Partikel zwischen 0,05 mm bis maximal ca. 20 mm zusammen. Um
zu verhindern, dass sich größere Feststoffpartikel
auf den Fluidisierungsdüsen 21 ablagern,
ist eine Mindest-Fluidisierungsgeschwindigkeit
durch Einstellen des zugeführten
Fluidisierungsgasstromes 12 erforderlich. Je höher der
Grobanteil an Feststoff 13 ist, desto höher muss die Fluidisierungsgeschwindigkeit
gewählt
werden. Mit zunehmender Fluidisierungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases 12 werden
aus den Kammern 4, 5, 6 verstärkt feine Feststoffpartikel
in den Freiraum 11 oberhalb des Kühlerwirbelschichtbettes 35 ausgetragen.
Diese feine Feststoffpartikel enthaltenden Fluidisierungsgasteilströme 12.1, 12.2, 12.3 gelangen
aus den einzelnen Kammern 4, 5, 6 größtenteils über eine
oder mehrere Rückführleitungen 19 zurück in die
Brennkammer 2. Sofern dieser in die Brennkammer 2 zurückgeleitete
feine Feststoff 13 nicht über einen anderen Weg die Brennkammer 2 verlässt, wird
er nach geraumer Zeit wieder in den Aschekühler 3 eingetragen,
wo sich der gleiche Rücksichtungsvorgang
wiederholt. Durch diese mehrfache Umwälzung von feinem Feststoff 13 durch
den Aschekühler 3 wird
die Abzugskapazität
des Aschekühlers 3 vermindert.
Zudem erhöht
sich die Wärmemenge
an das in dem Wärmetauscherrohrbündel 23 zirkulierende
Wärmeträgermedium,
die allgemein einen Verlust darstellt.
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Zur
weitestgehenden Vermeidung bzw. zur Verminderung der Rücksichtung
von feinkörnigem Feststoff 13 in
die Brennkammer 2 wird bzw. werden erfindungsgemäß ein oder
mehrere Abscheider 30 im Freiraum 11 des Kühlers 3 angeordnet.
Der Abscheider 30 ist dabei bevorzugt als Fangrinnenabscheider
ausgebildet, der im wesentlichen und beispielhaft aus mehreren U-förmigen Profilen 31 besteht
und deren U-Profilöffnung 32 im
wesentlichen gegen den Fluidisierungsgasstrom 12 gerichtet
sind, der im Freiraum 11 im wesentlichen horizontal ausgerichtet
ist. Anstelle der beispielhaft U-förmigen Profile 31 können auch
V- bzw. W-förmige
bzw. offene trapezförmige
Profile 31 als Fangrinnenabscheider eingesetzt werden.
Die aus den jeweiligen Kammern 4, 5, 6 austretenden
und mit feinen Feststoffpartikel angereicherten Fluidisierungsgasteilströme 12.1, 12.2, 12.3 werden
gegen die zweckmäßigerweise
stromaufwärts
der Auslassöffnung 14 angeordneten U-Profile 31 geleitet
und dabei die Feststoffpartikel in den Innen- bzw. Mittelbereich 32 der
U-Profile 31 eingetragen, während die Fluidisierungsgasteilströme 12.1, 12.2, 12.3 zwischen
den U-Profilen 31 hindurch strömen. Innerhalb der U-Profile 31 fallen
die Feststoffpartikel infolge ihrer eigenen Schwerkraft in das Wirbelschichtbett 35 der
Wirbelkammern 4, 5, 6 zurück. Die
Länge der
Fangrinnenabscheider bzw. U-Profile 31 ist hierbei so bemessen,
dass die Feststoffpartikel bis vor das Wirbelbett 35 bzw.
sogar direkt ins Wirbelbett 35 der jeweiligen Kammern 4, 5, 6 eingetragen
werden. Durch die Abscheidung von Feststoff 13 mittels
der als Fangrinnenabscheider ausgebildeten Abscheidern 30 und
dessen Rückführung in
die Wirbelkammern 4, 5, 6 wird es ermöglicht, dass
auch feine Feststoffpartikel über
die Bodenabzüge 27, 28, 29 bzw.
den Auslass 16 den Aschekühler 3 verlassen.
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Der
Feststoffkühler 3 des
erfindungsgemäßen zirkulierenden
Wirbelschichtreaktors 1 wird vorzugsweise mit einer vertikalen
Fluidisierungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases 12 in
den Wirbelkammern 4, 5, 6 zwischen 0,2
m/s und 1,8 m/s und mit einer horizontalen Geschwindigkeit des Fluidisierungsgases 12 im
Freiraum 11 zwischen 1 m/s und 5 m/s betrieben.
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Ein
positiver Nebeneffekt der erfindungsgemäßen Abscheidung und Rückführung von
feinen Asche- bzw. Feststoffpartikeln ist, dass hierdurch das Feststoffinventar
in den Wirbelkammern 4, 5, 6 des Feststoffkühlers 3 feinkörniger wird.
Weil sich feinkörnigeres
Material besser fluidisieren lässt,
wird eine Anreicherung und Ablagerungsbildung von Feststoff-Grobpartikeln
am Fluidisierungsboden 20 unterbunden.
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Die
Abscheider 30 sind wie in den 2 bis 4 dargestellt üblicherweise
fest angeordnet, d.h. stationär
innerhalb des Freiraums 11 des Kühlers 3 angeordnet
bzw. montiert. Die Abscheider 30 können dabei oberhalb des Kühler-Wirbelschichtbettes 35 bzw.
eines Wärmetauscherrohrbündels 23 oder
oberhalb einer Stauwand bzw. eines Wehres 7, 8,
angeordnet sein. Sie können
dabei, wie in 2 dargestellt, vertikal oder
unter einem Winkel α,
bevorzugt unter einem Winkel α von
+/– 60° zur Vertikalen,
und in Strömungsrichtung
des Fluidisierungsgases 12 gesehen stromaufwärts der
gasseitigen Kühler-Auslassöffnung 14 angeordnet
sein.
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3 und 4 zeigen
zwei Reihen 36, 37 fest angeordnete Abscheider 30 in
einem Längs-
sowie Querschnitt durch den Kühler 3.
Die U-Profile 31 des Abscheiders 30 weisen eine
Länge L,
eine Breite B und eine Tiefe T auf. Dabei sind die U-Profile 31 der jeweiligen
Reihen 36, 37 nebeneinander liegend in einem Teilungsabstand
tB voneinander beabstandet, wobei der Abstand
tB vorzugsweise das 1,4- bis 3,0-fache der
Breite B des U-Profiles 31 beträgt, um ausreichend Durchtrittsquerschnitt
für die
in Richtung Auslassöffnung 14 strömenden Fluidisierungsgasteilströme 12.1, 12.2, 12.3 zu
bieten. Die zweite oder ggf. weitere in Strömungsrichtung des Fluidisierungsgases 12 gesehen
hinter der ersten U-Profilreihe 36 angeordnete U-Profilreihe 37 ist
vorzugsweise mit einem Abstand tT gleich
dem 1,4- bis 3,0-fachen der Tiefe T des U-Profils 31 von
der ersten Reihe 36 bzw. einer weiteren Reihe beabstandet.
Zur Erhöhung
der Abscheideleistung sind die U-Profile 31 der zweiten oder
weiterer Reihen 37 jeweils um eine halbe Teilung tB versetzt, so dass die U-Profile 31 der
zweiten oder einer weiteren Reihe 37 immer mittig auf den Durchgang
zwischen den U-Profilen 31 der ersten bzw. einer davor
liegenden Reihe 36 zu liegen kommt. Die Länge L der
U-Profile 31 kann über
die gesamte Höhe
HF des Freiraums 11 oberhalb des Feststoffkühler-Wirbelschichtbettes 35 reichen.
Um eine wirksame Abscheidung zu erzielen ist es vorteilhaft, die
Länge L
der U-Profile 31 mindestens mit dem 0,4-fachen der Freiraumhöhe HF auszubilden. In den 3 bis 10 sind
jeweils zwei U-Profilreihen 36, 37 dargestellt,
die im wesentlichen senkrecht zum Fluidisierungsgasstrom und in
Richtung des Fluidisierungsgasstroms gesehen hintereinander angeordnet
sind.
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Die 5 bis 10 zeigen
Regelungsmöglichkeiten
der Abscheideleistung des Abscheiders 30 auf. Der Abscheider 30 gemäß der 5 und 6 ist
mit einer gemeinsamen Drehvorrichtung 33 ausgebildet, mittels
dem die zwei Reihen 36, 37 aus der Vertikalen
unter einen Winkel β bis
beinahe in die Horizontale gedreht werden kann. 5 zeigt
die Abscheider 30 in vertikaler Position und bei voller
Abscheideleistung, wogegen in 6 die Abscheider 30 aus
der vertikalen in eine Winkelstellung β gebracht wurde und dabei wesentlich
weniger Feinkorn aus dem Fluidisierungsgasstrom 12 abscheidet.
In 7 und 8 wird dargestellt, wie die
Abscheideleistung durch vertikales Verschieben der Abscheider 30 mittels
einer nicht näher
dargestellten Vorrichtung 34 zum vertikalen bzw. horizontalen
bzw. seitlichen Verschieben der Abscheider 30 verändert bzw.
geregelt werden kann. Dadurch, dass die U-Profile 31 aus dem
Freiraum 11 in vertikaler Richtung um ein Maß V ver-
bzw. rausgeschoben werden – dies
kann nach unten gemäß der 8 oder
auch nach oben geschehen – kann
die Abscheideleistung verändert
und geregelt werden. Eine Veränderung
und Regelung der Abscheideleistung ist auch durch horizontales, seitliches
Verschieben der zweiten oder weiterer U-Profilreihen 37 mittels
einer nicht näher
dargestellten Vorrichtung 34 zum vertikalen bzw. horizontalen bzw.
seitlichen Verschieben der Abscheider 30 möglich, wie
in 9 und 10 dargestellt. Die größte Verringerung
der Abscheideleistung ergibt sich, wenn, wie in 10 dargestellt,
die U-Profile 31 der zweiten Reihe 37 sich mit
denen der ersten Reihe 36 überdecken bzw. bündig sind.
Gleich große
U-Profile 31 und
eine gleichbleibende Kühler-Querschnittsbreite
vorausgesetzt werden dann die U-Profile 31 der zweiten
Reihe 37 oder weiterer Reihen um die Hälfte der Teilung tB seitlich
verschoben.
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11 zeigt
eine Anordnungsvariante der Abscheider 30, bei der die
Abscheiderreihen 36, 37 der U-Profile bzw. einseitig
offenen Trapezprofile 31 konzentrisch zu einer Auslassöffnung 14 angeordnet sind.
Die U-Profile 31 der radial gesehen äußeren Reihe 36 sind
dabei wie bei den hintereinander angeordneten Reihen versetzt zu
den U-Profilen 31 der radial gesehen inneren Reihe 37 angeordnet.
Hierdurch kann vor dem Ausströmen
des Fluidisierungsgasstromes 12 aus dem Kühler 3 eine
wirkungsvolle Abscheidung von feinen Feststoffpartikeln erzielt werden,
wobei der mit Feinkorn befrachtete Fluidisierungsgasstrom 12 aus
jedweder Richtung kommend von Feinkorn weitestgehend bereinigt wird.
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- 1
- Zirkulierender
Wirbelschichtreaktor
- 2
- Reaktor-
bzw. Brennkammer
- 3
- Feststoff-
bzw. Asche- bzw. Wirbelschichtkühler
- 4
- Wirbelkammer
- 5
- Wirbelkammer
- 6
- Wirbelkammer
- 7
- Stauwand
bzw. Wehr
- 8
- Stauwand
bzw. Wehr
- 9
- Wand
bzw. Wehr am Austritt aus dem Feststoffkühler
- 10
- Unterer
Teil der Wirbelkammer
- 11
- Freiraum
oberhalb des Kühlerwirbelschichtbettes
- 12
- Fluidisierungsgas
- 12.1
- Fluidisierungsgasteilstrom
- 12.2
- Fluidisierungsgasteilstrom
- 12.3
- Fluidisierungsgasteilstrom
- 13
- Feststoff
bzw. Asche
- 14
- Auslassöffnung für Fluidisierungsgas
- 15
- Einlassöffnung für Feststoff
- 16
- Auslassöffnung für Feststoff
- 17
- Ascheregelarmatur
- 18
- Befüllleitung
des Kühlers
- 19
- Rückführleitung
des Kühlers
zur Brennkammer
- 20
- Fluidisierungsboden
- 21
- Fluidisierungsdüsen
- 22
- Gas-
bzw. Luftkammer (-plenum)
- 23
- Wärmetauscherrohrbündel
- 24
- Feststoffteilstrom
am Überlauf
- 25
- Feststoffteilstrom
am Überlauf
- 26
- Feststoffteilstrom
am Überlauf
- 27
- Feststoffabzug
am Boden
- 28
- Feststoffabzug
am Boden
- 29
- Feststoffabzug
am Boden
- 30
- Abscheider
- 31
- U-
bzw. V- bzw. W-förmiges
bzw. einseitig offenes trapezförmigen
Profil
- 32
- U-
bzw. V- bzw. W-förmige
bzw. trapezförmige
Profilöffnung
- 33
- Drehvorrichtung
- 34
- Vorrichtung
zum vertikalen und/oder horizontalen und/oder seitlichen Verschieben
-
- des
Abscheiders
- 35
- Feststoffkühler-Wirbelschichtbett
- 36
- Abscheiderreihe 1
- 37
- Abscheiderreihe 2
- 38
-
- 39
-
- 40
-