DE102008051161B4 - Wirbelschichtreaktor sowie Einsatz für einen solchen Wirbelschichtreaktor - Google Patents

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Abstract

Wirbelschichtreaktor mit einem Reaktorbehälter (2), der eine Behälterwand (4) aufweist, einer im Reaktorbehälter (2) angeordneten Brennkammer (10), in welcher eine mittels Fluidisierungsmittel fluidisierbare Wirbelschicht (12) erzeugbar ist, und einem Einsatz (34), der aufweist: einen die Brennkammer (10) umschließenden Mantel (36) aus Metall, der wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) für das Fluidisierungsmittel aufweist, wobei der Metallmantel (36) mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) aus mittels Laser verschweißten und hydraulisch verformten Blechen (42, 44, 66) besteht, wobei der wenigstens eine Strömungskanal (46, 48) zwischen den Blechen (42, 44, 66) des Mantels durch hydraulisches Verformen der durch Laserschweißnähte erzeugten Pfade ausgebildet wird, wenigstens einem aus dem Reaktorbehälter (2) heraus geführten Einlass (62, 64) zur Zuführung von Fluidisierungsmittel in den wenigstens einen Strömungskanal (46, 48), und wenigstens einem mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) verbundenen Auslass (52, 58, 60), der in die Brennkammer (10) mündet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, der einen die Wirbelschicht umschließenden Einsatz zur Zuführung von Fluidisierungsmittel und Kühlung des Reaktorbehälters aufweist, sowie einen solchen Einsatz nach Anspruch 18.
  • In Reaktorbehältern mit einer Wirbelschicht, in denen chemische Reaktionen ablaufen, insbesondere in Brennkammern mit Wirbelschichtfeuerung und in Wirbelschichten zur Erzeugung von Brenngas durch allotherme Wasserdampfvergasungen von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen, entstehen sehr hohe Temperaturen im Bereich von 900°C. Damit die Reaktorbehälter diesen hohen Temperaturen auf Dauer standhalten, werden die Innenwände der Brennkammer mit feuerfesten Materialien, insbesondere Schamotte ausgekleidet. Dies erhöht nennenswert die thermischen Massen und geometrischen Abmessungen der Brennkammer. Alternativ erlauben Stahlmäntel oder Stahlhüllen als Reaktorbehälter eine kompaktere Bauweise, machen aber wegen der hohen Temperaturen eine Kühlung des Reaktorbehälters notwendig. Diese Kühlung erfolgt üblicherweise mit Wasser oder Dampf und bedeutet einen erhöhten Aufwand.
  • Aus der EP 1 187 892 B1 ist ein solcher Wirbelschichtreaktor zum Erzeugen von Brenngas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen bekannt, bei der in einer Druck aufgeladenen Wirbelschichtvergasungskammer durch allotherme Wasserdampfvergasung Brenngas aus den zu vergasenden Einsatzstoffen erzeugt wird. Die hierfür notwendige Wärme wird aus einer Wirbelschichtfeuerung mittels einer Wärmeleitrohranordnung zugeführt.
  • Aus der DE 197 50 475 C1 ist ein Wirbelschichtreaktor bekannt, bei dem kalte Verbrennungsluft den Reaktorbehälter außen in einem den Reaktorbehälter umgebenden Kühlmantel umströmt, den Reaktorbehälter dadurch kühlt und selbst vorgewärmt wird. Die vorgewärmte Verbrennungsluft wird oben aus dem Kühlmantel abgezogen und über eine externe Leitung als Heißluft der Wirbelschicht von unten als Verbrennungsluft und Fluidisierungsmittel zugeführt. Durch die externe Führung der Heißluft entstehen erhebliche Wärmeverluste. Durch den lediglich als Hülle den Reaktorbehälter umgebenden Kühlmantel wird keine gleichmäßige Kühlung des Reaktorbehälters gewährleistet.
  • Aus der US 1 803 306 A ist ein Reaktor mit einem Reaktorbehälter bekannt. Der Reaktorbehälter weist einen auswechselbaren Einsatz mit einem Mantel aus Metall auf. Im unteren Bereich des Einsatzes wird der Mantel in radialer Richtung von Bohrungen durchsetzt, die in einen Gassammelraum unter einem Lochboden münden. Der Einsatz wird außen von dem Gas umströmt, bevor es durch die Bohrungen in dem Mantel in den Gassammelraum gelangt. Sofern im Innern des Einsatzes eine exotherme Reaktion abläuft wird auf diese Weise das Gas vorgewärmt und der Einsatz gekühlt. Durch das ungeführte Umströmen des Einsatzes wird keine gleichmäßige Kühlung erreicht.
  • Aus der DE 44 32 340 C1 und der DE 10 2006 029 821 B3 sind Wärmetauscher bekannt, die aus wenigstens zwei miteinander verschweißten Platten bestehen, in denen mittels Hydroforming Strömungskanäle für ein Wärmetauschermittel gebildet werden.
  • Ausgehend von der EP 1 187 892 B1 ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wirbelschichtreaktor mit höherer Leistungsdichte anzugeben. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung einen auswechselbaren Einsatz für einen solchen Wirbelschichtreaktor anzugeben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Wirbelschichtreaktor gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Einsatz für einen solchen Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 18.
  • Durch den vorzugsweise auswechselbaren Einsatz in dem Wirbelschichtreaktor gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Zufuhr und Vorwärmung des Fluidisierungsmittels, insbesondere Luft, in die Wirbelschicht mit der Kühlung der Reaktorbehälterwand kombiniert. Das „kalte” Fluidisierungsmittel wird in wenigstens einem Strömungskanal in dem die Wirbelschicht umschließenden Mantel aus Metall geführt und dort vorgewärmt und dann an geeigneter Stelle in die Wirbelschicht eingeführt. Durch die Vorwärmung des Fluidisierungsmittels wird die Reaktorbehälterwand gekühlt. Durch geeignete Auswahl der Parameter Länge und Volumen der Strömungskanäle in dem Einsatz und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsmittels in den Strömungskanälen können die gewünschten und notwendigen Werte für die Kühlung des Reaktorbehälters und die gewünschte Vorwärmung des Fluidisierungsmittels eingestellt werden. Dadurch, dass der Einsatz sowohl zur Zuführung von Fluidisierungsmittel als auch zur Kühlung des Reaktorbehälters dient, entfällt eine separate Kühleinrichtung für den Reaktorbehälter bzw. es erübrigt sich die Auskleidung des Reaktorbehälters mit Schamotte. Hierdurch wird ein Reaktorbehälter mit geringen thermischen Massen, kompakter Bauweise und erhöhter Leistungsdichte ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß besteht der Mantel des Einsatzes aus mittels Laser verschweißten und hydraulisch verformten Blechen (Hydroforming). Die Kanalführung des wenigstens einen Strömungskanal lässt sich durch das Laserschweißen völlig frei gestalten und durch das anschließende Hydroforming entsteht ein ausreichend schmaler Luftspalt, so dass ein ausreichender Wärmeübergang Gas-Gas gewährleistet ist. Der so erzeugte Mantel weist keinerlei Leckagen auf und die Spaltweite lässt sich durch das Hydroforming in gewünschter Weise einstellen. Durch die Laserschweißnähte können beliebige Luftpfade zwischen den Blechen des Mantels erzeugt werden. Die geringen Spaltweiten und periodische Umlenkungen z. B. an Schweißpunkten erzeugen hohe Wärmeübergangszahlen zwischen dem in den Strömungskanälen geführten Fluidisierungsmittel, insbesondere Luft, und der Wirbelschicht.
  • Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ist der Einsatz auswechselbar und kann daher als Verschleißteil auf einfache Weise ausgebaut und ersetzt werden.
  • Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen nach Anspruch 3 bis 4 ist der Einsatz rohrförmig und ist der Form des säulenförmigen Reaktorbehälters angepasst. Durch diese Anpassung wird die Kühlung der Reaktorbehälterwand optimiert.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 wird der Einsatz gleichmäßig über seinen Querschnitt thermisch belastet. Verformungen aufgrund unterschiedlicher thermischer Belastung werden dadurch vermieden.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 bzw. 21 lässt sich das Fluidisierungsmittel in mehreren Strömungskanälen im Einsatz vorwärmen und gleichzeitig damit die Reaktorbehälterwand kühlen und an mehreren Stellen über den Umfang des Einsatzes verteilt in definierter Weise in die Wirbelschicht zur Fluididsierung derselben, sowie in den Freiraum oberhalb der Wirbelschicht zur vollständigen Verbrennung zuführen.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 7 bzw. 22 lassen sich eine Mehrzahl von getrennten Strömungskanälen mit weniger Schweißnähten in dem Einsatz bilden.
  • Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 ist zwischen der tragenden Reaktorbehälterwand und dem Einsatz einer thermischen Isolation vorgesehen, die zusätzlich die thermische Belastung der Reaktorbehälterwand und Wärmeverluste vermindert.
  • Durch die vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 8, 9, und 10 bzw. 23 und 24 verringert sich die notwendige Kühlleistung, die durch das im Einsatz strömende Fluidisierungsmittel erbracht werden muss. Damit kann die Temperatur des Fluidisierungsmittels leichter hinsichtlich seiner eigentlichen Funktion der Fluidisierung der Wirbelschicht optimiert werden. Zusätzlich verringert sich die thermische Belastung des Einsatzes, was zu einer längeren Standzeit führt.
  • Die Ausgestaltungen der Erfindung nach den Ansprüchen 11 bis 13 stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar, da bei Wirbelschichtfeuerungen und bei Wirbelschichtvergasungskammern zur Erzeugung von Brenngas die thermischen Belastungen sehr hoch sind.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 14 wird die thermische Belastung der Reaktorbehälterwand sowohl von der Wirbelschichtbrennkammer als auch von der Wirbelschichtvergasungskammer abgeschirmt.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 15 ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise für den Reaktor.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 16 wird die im Rauchgas aus der Wirbelschichtfeuerung enthaltene Abwärme zur Vorwärmung des Fluidisierungsmittels genutzt.
  • Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 17 wird sowohl Primärluft als auch Sekundärluft bzw. Fluidisierungsmittel in geeigneter Weise in dem Metallmantel des Einsatzes vorgewärmt und an einer geeigneten Stelle in die Wirbelschicht eingeführt. Hierdurch kann die Wirbelschicht gezielt beeinflusst werden.
  • Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen.
  • Es zeigt:
  • 1 eine Längsschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in Form eines sogenannten Heatpipe-Reformers,
  • 2 ein mit B bezeichnetes Detail aus 1 in Vergrößerung;
  • 3 eine Querschnittdarstellung entlang der Linie A-A in 1;
  • 4 die ebene Abwicklung des kreisrohrförmigen Einsatzes mit vier gleichen Strömungskanalmustern,
  • 5 einen Abschnitt der Abwicklung nach 4 mit dem sich wiederholenden Strömungskanalmuster in Vergrößerung,
  • 6 eine Längsschnittdarstellung des auswechselbaren Einsatzes entlang der Linien D-D und C-C in 5,
  • 7 eine Längsschnittdarstellung des auswechselbaren Einsatzes entlang der Linien D-D und E-E in 5, und
  • 8 eine alternative Ausgestaltung des Einsatzes.
  • 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Heatpipe-Reformer mit einem kreiszylindrischen Reaktorbehälter 2, der einen Reaktormantel 4, eine Bodenplatte 6 und eine Deckplatte 8 aufweist. Der Reaktorbehälter 2 besteht aus Stahl. Im unteren Teil des Reaktorbehälters 2 ist eine Brennkammer 10 mit einer Wirbelschichtfeuerung 12 angeordnet. Im oberen Teil des Reaktorbehälters 2 ist eine Wirbelschichtvergasungskammer 14 mit einer Vergasungswirbelschicht 16 angeordnet. In der Vergasungswirbelschicht 16 wird aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung bei Temperaturen um 800°C Brenngas erzeugt.
  • Die Wirbelschichtvergasungskammer 14 umfasst einen kreiszylindrischen Reformerdruckbehälter 18, der durch die Deckplatte 8 verschlossen wird. Im Inneren des Reformerdruckbehälters 18 ist ein oben offener topförmiger Wirbelschichtbehälter 20 angeordnet in der die Vergasungswirbelschicht 16 ausgebildet ist. Von oben durch die Deckplatte 8 führt eine Zuführungseinrichtung 22 in den Bodenbereich des Wirbelschichtbehälters 20. Durch die Zuführungseinrichtung 22 lassen sich kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe in die Vergasungswirbelschicht 16 einbringen. Durch die Deckplatte 8 mündet ein Brenngasauslass 24 aus dem Reformerdruckbehälter 18 heraus. Über eine Brennstoffzuführung 28 wird Brennstoff in die Brennkammer 10 bzw. die Wirbeischichtfeuerung 12 zugeführt. Das Rauchgas aus der Wirbelschichtfeuerung 12 wird über einen Ringspalt 29 zwischen dem Mantel 36 und dem Reformerdruckbehälter 18 einem Rauchgasabzug 30 zugeführt. Über den Rauchgasabzug 30 werden die Abgase der Wirbelschichtfeuerung 12 aus der Brennkammer 10 in dem Reaktorbehälter 2 nach außen abgeführt. Die in der Wirbelschichtfeuerung 12 erzeugte Wärme wird mittels einer Wärmerohranordnung 32 in die Wirbelschichtvergasungskammer 14 bzw. in die Vergasungswirbelschicht 16 übertragen. Auf diese Weise wird die notwendige Energie für die Brenngaserzeugung in die Vergasungswirbelschicht 16 eingekoppelt.
  • Entlang des Reaktormantels 4 erstreckt sich ein topförmiger Einsatz 34, der einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist, wie dies in 1 und 3 und aus der Detaildarstellung in 2 zu ersehen ist. Der topfförmige Einsatz 34 umfasst einen Mantel 36 mit kreisringförmigem Querschnitt – siehe 3 – und einen kreisrunden Bodenbereich 38. Der untere Bereich des topförmigen Einsatzes 34 bildet die Brennkammer 10, in der die Wirbelschichtfeuerung 12 ausgebildet wird. Der Mantel 36 erstreckt sich nach oben bis zum Rauchgasabzug 30, so dass auch der Reformerdruckbehälter 18 zu etwa 2/3 seiner Höhe von dem Mantel 36 umschlossen wird. Zwischen dem Reaktormantel 4 und dem Mantel 36 des Einsatzes 34 ist eine Wärmeisolierung 39, z. B. in Form von mikro- poröser Kieselsäure angeordnet. Der Einsatz 34 umfasst einen auf der Innenseite des Mantels 36 angeordneten Hitzeschild 26 in Form eines Bleches aus hitzebeständigem Stahl. Der Einsatz 34 besitzt eine Doppelfunktion und dient zum einen zum Vorwärmen des Fluidisierungsmittels Luft für die Verbrennungswirbelschicht 16 und gleichzeitig zur Kühlung des Reaktorbehälters 4.
  • Der Mantel 36 des Einsatzes 34 besteht aus vier gleichen Mantelabschnitten 40-1 bis 40-4, wie dies in 4 dargestellt ist. 4 zeigt die ebene, rechteckige Abwicklung des Mantels 36. Einer der vier identischen Mantelabschnitte 40 aus 4 ist in 5 vergrößert dargestellt. Jeder der vier Mantelabschnitte 40 weist zwei laserverschweißte Bleche, ein äußeres Blech 42 und ein inneres Blech 44 auf. Zwischen den beiden Blechen 42 und 44 ist mittels Hydroforming ein erster Strömungskanal 46 für Primärluft und ein zweiter Strömungskanal 48 für Sekundärluft ausgebildet. Das innere Blech 44 ist dicker als das äußere Blech 42. Dadurch beult sich durch das Hydroforming vor allem das äußere, dünnere Blech 42 aus, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist.
  • Wie in 5 schematisch dargestellt ist, umfasst der erste Strömungskanal 46 für Primärluft einen linken und einen rechten Strömungskanalabschnitt 46-1, 46-2. Der linke Strömungskanalabschnitt 46-1 mündet am unteren Rand des Mantelabschnitts 40 in einen Primärluftverteiler 50. Der linke Strömungskanalabschnitt 46-1 führt an der linken Seite des Mantelabschnitts 40 nach oben und geht in den der rechten Strömungskanalabschnitt 46-2 über, der an der gegenüberliegenden rechten Seite des Mantelabschnitts 40 wieder nach unten führt und dort in einem Primärluftauslass 52 endet. Der Primärluftauslass 52 mündet in den unteren Bereich der Wirbelschichtfeuerung 12.
  • Zwischen den beiden Strömungskanalabschnitten 46-1 und 46-2 des ersten Strömungskanals 46 ist der zweite Strömungskanal 48 für Sekundärluft angeordnet. Der zweite Strömungskanal 48 erstreckt sich von dem unteren Rand des Mantelabschnitts 40 geradlinig nach oben bis zu etwa 2/3 der Höhe des Mantelabschnitts 40. Der zweite Strömungskanal 48 mündet am unteren Rand des Mantelabschnitts 40 in einen Sekundärluftverteiler 56 und umfasst in etwa 2/3 seiner Höhe einen mittleren Sekundärluftauslass 58 und am oberen Ende einen oberen Sekundärluftauslass 60. Beide Sekundärluftauslässe 58 und 60 münden übereinander in den oberen Bereich der Wirbelschichtfeuerung 12.
  • In beiden Strömungskanälen 46, 48 sind über die Länge der Kanäle verteilt Luftumlenkschweißpunkte 54 – siehe 2 – angeordnet, die zur Verwirbelung der in den beiden Strömungskanälen 46, 48 geführten Luft führen. Hierdurch wird der Wärmeübergang verbessert.
  • Die linke Seite in 6 stellt einen Längsschnitt durch den Einsatz 34 entlang der gestrichelten Linie D-D in 5 und die rechte Seite in 6 stellt einen Längsschnitt entlang der gestrichelten Linie C-C in 5 dar. Die linke Seite in 7 stellt ebenfalls den Längsschnitt entlang der gestrichelten Linie D-D und die rechte Seite in 7 stellt einen Längsschnitt entlang der gestrichelten Linie E-E in 5 dar. Wie aus den 1, 6 und 7 zu ersehen ist, ist der Primärluftverteiler 50 über dem Sekundärluftverteiler 56 im Bodenbereich 38 des Einsatzes 34 ausgebildet. In den Primärluftverteiler 50 mündet ein Primärlufteinlass 62 über den Primärluft zugeführt wird. in den Sekundärluftverteiler 56 mündet ein Sekundärlufteinlass 64 über den Sekundärluftluft zugeführt wird.
  • 8 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Einsatzes 34, bei der zwischen dem inneren und dem äußeren Blech 44, 42 ein mittleres, drittes Blech 66 angeordnet ist. D. h. es werden drei Bleche 42, 44 und 66 miteinander verschweißt, so dass mittels Hydroforming zwischen dem inneren Blech 44 und dem mittleren Blech 66 und zwischen dem mittleren Blech 66 und dem äußeren Blech 42 erste und zweite Strömungskanäle 46, 48 gebildet werden können. Die ersten Strömungskanäle 46 umfassen jeweils einen äußeren Strömungskanalabschnitt 46-1, der zwischen dem äußeren Blech 42 und dem mittleren Blech 66 geführt ist, und einen inneren Strömungskanalabschnitt 46-2, der zwischen dem inneren Blech 44 und dem mittleren Blech 66 geführt ist. Der zweite Strömungskanal 48 für die Sekundärluft umfasst ebenfalls einen äußeren Strömungskanalabschnitt 48-1, der zwischen dem äußeren Blech 42 und dem mittleren Blech 66 verläuft, und einen inneren Strömungskanalabschnitt 48-2, der zwischen dem mittleren Blech 66 und dem inneren Blech 44 verläuft. Dadurch, dass der Einsatz aus drei statt aus zwei miteinander verschweißten Blechen besteht, erhöhen sich die Freiheitsgrade für die Führung der ersten und zweiten Strömungskanäle.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Reaktorbehälter
    4
    Reaktormantel,
    6
    Bodenplatte
    8
    Deckplatte
    10
    Brennkammer
    12
    Wirbelschichtfeuerung
    14
    Wirbelschichtvergasungskammer
    16
    Vergasungswirbelschicht
    18
    Reformerdruckbehälter
    20
    Wirbelschichtbehälter
    22
    Zuführungseinrichtung für kohlenstoffhaltge Einsatzstoffe
    24
    Brenngasauslass
    26
    Hitzeschild
    28
    Brennstoffzuführung
    29
    Ringspalt
    30
    Rauchgasabzug
    32
    Wärmerohranordnung
    34
    Einsatz
    36
    Mantel des Einsatzes 34
    38
    Bodenbereich des Einsatzes 34
    39
    Wärmeisolierung
    40-i
    Mantelabschnitte
    42
    äußeres Blech von 36
    44
    inneres Blech von 36
    46
    erste Strömungskanäle (für Primärluft)
    46-1
    linker Strömungskanalabschnitt von 46
    46-2
    rechter Strömungskanalabschnitt von 46
    48
    zweite Strömungskanäle (für Sekundärluft)
    48-1
    linker Strömungskanalabschnitt von 48
    48-2
    rechter Strömungskanalabschnitt von 48
    50
    Primärluftverteiler
    52
    Primärluftauslass
    54
    Luftumlenkschweißpunkte
    56
    Sekundärluftverteiler
    58
    mittlerer Sekundärluftauslass
    60
    oberer Sekundärluftauslass
    62
    Primärlufteinlass
    64
    Sekundärlufteinlass
    66
    mittleres, drittes Blech von 36

Claims (25)

  1. Wirbelschichtreaktor mit einem Reaktorbehälter (2), der eine Behälterwand (4) aufweist, einer im Reaktorbehälter (2) angeordneten Brennkammer (10), in welcher eine mittels Fluidisierungsmittel fluidisierbare Wirbelschicht (12) erzeugbar ist, und einem Einsatz (34), der aufweist: einen die Brennkammer (10) umschließenden Mantel (36) aus Metall, der wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) für das Fluidisierungsmittel aufweist, wobei der Metallmantel (36) mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) aus mittels Laser verschweißten und hydraulisch verformten Blechen (42, 44, 66) besteht, wobei der wenigstens eine Strömungskanal (46, 48) zwischen den Blechen (42, 44, 66) des Mantels durch hydraulisches Verformen der durch Laserschweißnähte erzeugten Pfade ausgebildet wird, wenigstens einem aus dem Reaktorbehälter (2) heraus geführten Einlass (62, 64) zur Zuführung von Fluidisierungsmittel in den wenigstens einen Strömungskanal (46, 48), und wenigstens einem mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) verbundenen Auslass (52, 58, 60), der in die Brennkammer (10) mündet.
  2. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) auswechselbar ist.
  3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) säulenförmig mit einer mantelförmigen Behälterwand (4) ist.
  4. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) rohrförmig ist.
  5. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) und der Einsatz (34) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweisen.
  6. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (36) aus wenigstens zwei Abschnitten (40-i) mit gleichem Strömungskanalmuster besteht.
  7. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (36) wenigstens aus drei miteinander verschweißten Blechen (42, 44, 66) mit dazwischen ausgebildeten Strömungskanälen (46, 48) besteht.
  8. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) aus Stahl besteht und dass zwischen Reaktorbehälterwand (4) und Einsatz (34) eine thermische Isolation (39) angeordnet ist.
  9. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Einsatzes (34) ein Hitzeschild (26) angeordnet ist.
  10. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (26) ein Hitzeschutzblech aus hitzebeständigem Stahl ist.
  11. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wirbelschichtvergasungskammer (14) zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung, die eine Schleuse (22) zur Aufgabe der zu vergasenden Einsatzstoffe aufweist.
  12. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Wärmetransporteinrichtung (32), die Wärme aus der Brennkammer (10) in die Wirbelschichtvergasungskammer (14) transportiert.
  13. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransporteinrichtung (32) eine Wärmeleitrohranordnung umfasst.
  14. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) sowohl die Brennkammer (10) als auch die Wirbelschichtvergasungskammer (14) umschließt.
  15. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschichtvergasungskammer (14) über der Brennkammer (10) angeordnet ist.
  16. Wirbelschichtreaktor einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas aus der Brennkammer (10) in einem Ringspalt (29) zwischen dem Einsatz (34) und der Außenseite des Reformerdruckbehälters (18) geführt ist.
  17. Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) einen ersten Strömungskanal (46) aufweist, dessen Auslass (52) in einen unteren Bereich der Brennkammer (10) mündet und dass der Einsatz (34) einen zweiten Strömungskanal (48) aufweist, dessen wenigstens ein Auslass (58, 60) in einen mittleren Bereich der Brennkammer (10) mündet.
  18. Auswechselbarer Einsatz (34) für einen Wirbelschichtreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Brennkammer (10) umschließenden Mantel (36) aus Metall, der wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) für ein Fluidisierungsmittel aufweist, wobei der Metallmantel (36) mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) aus mittels Laser verschweißten und hydraulisch verformten Blechen (42, 44, 66) besteht, wobei der wenigstens eine Strömungskanal (46, 48) zwischen den Blechen (42, 44, 66) des Mantels durch hydraulisches Verformen der durch Laserschweißnähte erzeugten Pfade ausgebildet wird, wenigstens einem Verteiler (50, 56) zur Zuführung von Fluidisierungsmittel in den wenigstens einen Strömungskanal (46, 48), und wenigstens einem mit dem wenigstens einen Strömungskanal (46, 48) verbundenen Auslass (52, 58, 60), der in die Brennkammer (10) mündet.
  19. Einsatz (34) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) rohrförmig ist.
  20. Einsatz (34) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (34) eine kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  21. Einsatz (34) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (36) aus wenigstens zwei Abschnitten (40-i) mit gleichem Strömungskanalmuster besteht.
  22. Einsatz (34) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallmantel (36) wenigstens aus drei Blechen (42, 44, 66) mit dazwischen ausgebildeten Strömungskanälen (46, 48) besteht.
  23. Einsatz (34) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Einsatzes (34) ein Hitzeschild (26) angeordnet ist.
  24. Einsatz (34) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeschild (26) ein Hitzeschutzblech aus hitzebeständigem Stahl ist.
  25. Einsatz (34) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verteiler (50, 56) für Fluidisierungsmittel im Bodenbereich des Einsatzes (34) vorgesehen ist.
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