DE102009046301A1

DE102009046301A1 - Reaktor mit Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE102009046301A1
Application number: DE200910046301
Authority: DE
Inventors: Georg Gallmetzer; Matthias Hofmeister; Michael Hofmeister; Martin Dr. Kröner
Original assignee: Highterm Research GmbH
Current assignee: Highterm Research GmbH
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Ein Reaktor (200) zur Durchführung einer chemischen Reaktion bei hohen Temperaturen umfasst einen Reaktorbehälter (202), der eine Behälterwand (203, 205, 104) aufweist, und eine Kühleinrichtung (209) zur Kühlung der Behälterwand (203, 205, 104) mittels eines Kühlmittels, wobei die Kühleinrichtung (209) wenigstens ein fest mit der Behälterwand (203, 205, 104) verbundenes Profilelement (209a) umfasst, und zwischen dem wenigstens einen Profilelement (209a) und der Behälterwand (203, 205, 104) wenigstens ein Strömungskanal für das Kühlmittel ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung einer chemischen Reaktion bei hohen Temperaturen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung, der einen solchen Reaktor enthält.
Die Behälterwände eines Reaktorbehälters eines gattungsgemäßen Reaktors sind durch die genannten chemischen Reaktionen, die in Ihnen stattfinden, inneren Temperaturen von bis zu 900°C und zudem hohen Drücken ausgesetzt. Ragt ein solcher Reaktor ferner in eine Wirbelschichtbrennkammer hinein, die wie er selbst Teil eines größeren Wirbelschichtreaktors ist, so werden die Behälterwände zusätzlich mit Rauchgasen umströmt, die eine Temperatur von bis zu 1000°C besitzen. Die thermischen und mechanischen Belastungen sind somit außerordentlichen. Üblicherweise werden die Brennkammern solcher Reaktorbehälter mit feuerfesten Materialien (Schamotte) ausgekleidet. Dies erhöht jedoch die thermischen Massen und vergrößert die Abmessungen der Brennkammer beträchtlich. Alternativ erlauben Stahlmantel oder Stahlhüllen als Reaktorbehälter eine kompaktere Bauweise, machen jedoch eine Kühlung des Reaktorbehälters erforderlich, insbesondere wenn man aus Kostengründen auf hoch legierte Werkstoffe verzichten möchte, die diesen Temperaturen standhalten könnten. Die Kühlung erfolgt üblicherweise mit Wasser oder Dampf. Durch die Verwendung einer Kühlungseinrichtung können nicht nur andere, preiswertere Materialien eingesetzt, sondern darüber hinaus die Dicke der Behälterwände reduziert werden, was insbesondere in der Summe die Lebensdauer des Reaktorbehälters erheblich verlängert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reaktor mit einer effizienten und kostengünstigen Kühleinrichtung sowie einen Wirbelschichtreaktor, der diesen Reaktor enthält, bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 14 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung (Anspruch 1) umfasst eine Kühleinrichtung zur Kühlung einer Behälterwand eines Reaktorbehälters wenigstens ein fest mit der Behälterwand verbundenes Profilelement, wobei zwischen dem wenigstens einen Profilelement und der Behälterwand wenigstens ein Strömungskanal für ein Kühlmittel ausgebildet ist. Die Kühleinrichtung und der Reaktorbehälter sind also keine separaten Einrichtungen, sondern bilden eine Einheit. Größe, Verlauf und Anzahl der Strömungskanäle können beliebig ausgelegt und so für den jeweiligen Verwendungszweck des Reaktors optimiert werden. Zum Beispiel kann der Verlauf jedes Strömungskanals so festgelegt sein, dass seine Länge pro zu kühlender Oberflächeneinheit (Kanaldichte) der Behälterwand entlang des Strömungskanals zunimmt, um so dem Umstand Rechnung zu tragen, dass das Kühlmittel entlang des Strömungskanals an Kühlwirkung verliert. Alternativ kann die Kanaldichte dem Temperaturprofil der Behälterwand angepasst sein. Das Kühlmittel kann grundsätzlich sowohl gasförmig als auch flüssig sein. Querschnitt, Kurven etc. des Strömungskanals sind in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Kühlmittels wie etwa Strömungsgeschwindigkeit und Wärmekapazität angepasst.
Gemäß einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist das wenigstens eine Profilelement mit der Behälterwand verschweißt. Durch die Verschweißung kann auf einfache Weise eine feste, dauerhafte und dichte Verbindung zwischen dem Profilelement und der Behälterwand hergestellt werden.
Die Verwendung von Metall (Blech) als Material für das Profilelement gemäß Anspruch 3 ist vorteilhaft, da es problemlos zu handhaben, aufgrund seiner geringen Dicke (Blech) gut formbar und – da eine Kühlung vorgesehen ist, die hoch legierte Stähle nicht erforderlich macht – kostengünstig ist, insbesondere können ohne Schwierigkeiten die verschiedenartigsten Profile und Formen erzeugt werden. Im einfachsten Fall ist das Profilelement ein in seiner Querrichtung gewölbter Blechstreifen, der an seinen Längsrändern zum Beispiel durch Laserschweißen mit der Behälterwand dicht verschweißt ist. Diese Wölbung oder ganz allgemein die Formgebung des Blechelements – und vorteilhafterweise komplementär auch die der Behälterwand – erfolgt gemäß Anspruch 3 durch hydraulische Verformung, so genanntes ,Hydroforming' oder ;Sheet-Hydroforming', wobei Drücke von bis zu 3000 bar mit Hilfe eines Wirkmediums, z. B. einer Wasser-Öl-Emulsion, auf das Blechelement übertragen werden. Alternativ kann das Profil auch durch Kaltwalzen erzeugt werden. Eine exakte und somit dichte Anpassung des so erzeugten Profilelements an die Form des Reaktorbehälters kann nachträglich erfolgen.
Der einfachste Reaktorbehälter besitzt gemäß Anspruch 4 die Form eines Zylinders, idealerweise eines geraden Zylinders, mit einem zylindrischen Bereich oder Mantel sowie einem Boden- und einem Deckenbereich, die jeweils vorzugsweise kreisförmig sind (Kreiszylinder). Der eine Strömungskanal kann ausschließlich entlang des zylindrischen Bereichs oder, wie es in Anspruch 5 definiert ist, sowohl entlang des zylindrischen Bereichs als auch entlang des Bodenbereichs verlaufen. Der Vorteil im ersten Fall, in dem sich der Strömungskanal nur über einen einzigen Bereich (z. B. den zylindrischen Bereich) erstreckt, besteht darin, dass die Beeinträchtigung der Anordnung weiterer Anschlüsse in dem weiteren Bereich (z. B. dem Bodenbereich) verringert ist. Der Vorteil im zweiten Fall besteht in der besseren Kühlwirkung. Durch geschickte Auslegung sind jedoch beide Vorteile vereinbar.
Der Strömungskanal kann gemäß Anspruch 6 auf der Innenseite oder gemäß Anspruch 7 auf der Außenseite angeordnet sein. Die Anordnung auf der Innenseite hat gegenüber der Anordnung auf der Außenseite den Vorteil, dass die äußeren Abmessungen des Reaktorbehälters verringert werden können, und den weiteren Vorteil, dass schon die Innenseite der Behälterwand gekühlt und somit die im anderen Fall dort auftretenden hohen Temperaturen gar nicht erst erreicht werden. Die Anordnung auf der Außenseite hat demgegenüber herstellungs- und reparaturtechnische Vorteile.
Wenn, wie es in Anspruch 8 definiert ist, der Reaktor ein Wirbelschichtreaktor ist, so kann vorteilhafterweise, wie es in Anspruch 9 definiert ist, das Kühlmittel gleichzeitig als Fluidisierungsmittel zur Fluidisierung der Wirbelschicht des Wirbelschichtreaktors verwendet werden, indem der oben genannte Strömungskanal in die Wirbelschicht des Wirbelschichtreaktors mündet. Damit erübrigt sich nicht nur eine separate Kühlmittelquelle, es entsteht auch ein synergetischer Effekt: Die an der Behälterwand zu deren Kühlung abgeführte Wärme wird, da diese das Fluidisierungs-/Kühlmittel erwärmt, in die Wirbelschicht zurücktransportiert und unterstützt so die dort stattfindenden chemischen Reaktion; es findet also eine Vorwärmung des Fluidisierungsmittels statt. Auf diese Weise wird ein Wärmekreislauf erzeugt, der Wärme von dort abführt, wo sie nicht erwünscht ist (Behälterwand) und dorthin transportiert, wo sie erwünscht ist (ins Innere des Reaktorbehälters).
Die Anordnung eines oben offenen, topfförmigen Einsatzes zur Aufnahme der Wirbelschicht gemäß Anspruch 10 dergestalt, dass zwischen der Behälterwand und dem Einsatz ein Spaltraum gebildet ist, hat den Vorteil, dass der wenigstens eine Strömungskanal bei einer innenseitigen Anordnung gemäß Anspruch 6 raumsparend innerhalb des Spaltraums des Reaktorbehälters angeordnet ist. Der Spalt dient zudem und eigentlich der Aufnahme von bei den in dem Reaktorbehälter ablaufenden chemischen Reaktion anfallenden Abfallprodukten, zum Beispiel Pyrolyseresten im Falle der oben genannten allothermen Wasserdampfvergasung. Doch auch bei einer außenseitigen Anordnung gemäß Anspruch 7 ist die Anordnung des Einsatzes vorteilhaft, da dann der Strömungskanal durch die heißen Abfallprodukte führt und vor Eintritt in die Wirbelschicht weiter erwärmt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung (Anspruch 14) ist der Reaktor nach einem der Ansprüche 8 bis 13 Teil eines Wirbelschichtreaktors, dessen Brennkammer (Anspruch 15) die in Anspruch 12 noch allgemein definierte Wärmequelle ist, deren Wärme durch eine Wärmetransporteinrichtung gemäß Anspruch 12 in die Wirbelschicht transportiert wird. Gemäß Anspruch 12 befindet sich eine von dem Reaktorbehälter abstehende Rohrschlaufe des Strömungskanals vorteilhafterweise in Kontakt mit der Wärmequelle, im konkreten Fall beispielsweise der Brennkammer. Alternativ kann die Rohrschlaufe auch mit einer Kältequelle in Kontakt sein, um so – angeordnet zwischen dem Abschnitt des Strömungskanals, der den zylindrischen Bereich kühlt und dem Abschnitt des Strömungskanals, der den Bodenbereich kühlt – die bei der Kühlung des zylindrischen Bereichs aufgenommene Wärme wieder abzugeben und dann effizient den Bodenbereich zu kühlen. Vorteilhafterweise lässt sich zwischen Kühlung und Erwärmung der Rohrschlaufe in Abhängigkeit von den in dem Reaktor stattfindenden Prozessen umschalten und so die Temperatur im Reaktor regulieren.
Das Fluidisierungsmittel kann somit erfindungsgemäß in drei Bereichen Wärme aufnehmen, der Behälterwand, der Rohrschlaufe und den Reaktionsrückständen (wenn der Strömungskanal bei außenseitiger Anordnung gemäß Anspruch 7 den Spaltraum durchsetzt). Vorteilhafterweise ist die Rohrschlaufe, wenn das Fluidisierungsmittel auch zur Kühlung des Bodens eingesetzt wird, hinter dem entsprechenden Kühlabschnitt angeordnet, da sonst die Kühlwirkung des Fluidisierungs-/Kühlungsmittels durch Wärmeaufnahme aus der Wärmequelle herabgesetzt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ersichtlich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen ist:
1A eine schematische Schnittansicht eines Wirbelschichtreaktors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der einen Reaktor, gemäß dieser Ausführungsform ebenfalls ein Wirbelschichtreaktor, zur Durchführung einer allothermen Wasserstoffvergasung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
1B eine vergrößerte Ansicht des Reaktors des Wirbelschichtreaktors von 1;
2 eine Schnittansichten einer weiteren Ausgestaltung oder Variante des Reaktors des Wirbelschichtreaktors der 1A (2A).
1A zeigt einen Wirbelschichtreaktor 100 zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der wiederum einen Wirbelschichtreaktor 200 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Der Wirbelschichtreaktor 100 entspricht bis auf die unten beschriebene Kühleinrichtung im Wesentlichen dem in 1 der in der Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 102008051161.7 derselben Anmelderin, auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen ist, gezeigten Wirbelschichtreaktor.
Der Wirbelschichtreaktor 100 ist aus einem äußeren Reaktorbehälter 102 mit kreiszylindrischen Mantel 103, der oben durch eine Deckelplatte 104 und unten durch eine Bodenplatte 106 abgeschlossen ist, gebildet. Oberhalb der Bodenplatte 106 und parallel zu dieser sind in einem unteren Abschnitt des äußeren Reaktorbehälters 102 ein Zwischenboden 108 und darüber ein Plenum 110 angeordnet. Ein Primärlufteinlass 112 zur Einleitung von Primärluft durchsetzt dicht die Bodenplatte 106 und den Zwischenboden 108 und mündet in einem zwischen dem Zwischenboden 108 und dem Plenum 110 gebildeten, hier als Primärluftverteiler 114 bezeichneten Raum. Ein Sekundärlufteinlass 116 zur Einleitung von Primärluft durchsetzt dicht nur den Boden 108 und mündet in einem zwischen dem Boden 106 und dem Zwischenboden 108 gebildeten, hier als Sekundärluftverteiler 118 bezeichneten Raum. Primär- und Sekundärluft bilden zusammen ein erstes Fluidisierungsmittel.
Konzentrisch zu dem äußeren Reaktorbehälter 102 und in diesem angeordnet ist ein kreiszylindrischer äußerer Einsatz 120, der sich von der Bodenplatte 106 bis zu einem Rauchgasabzug 122 erstreckt und in einem unteren Abschnitt und vorteilhafterweise gleichmäßig entlang seines Umfangs verteilt Primärluftauslässe 123 und Sekundärluftauslasse 124 aufweist. Primär- und Sekundärluft werden aus dem Primär- bzw. Sekundärluftverteiler 118, 114 in dem äußeren Einsatz 120 nach oben geleitet. Zwischen dem äußeren Einsatz 120 und dem Mantel 103 befindet sich ein Ringspalt, in dem eine Wärmeisolierung angeordnet ist.
Auf dem Plenum 110, das möglichst gleichmäßig über seine Oberfläche verteilte Durchströmungsöffnungen (nicht gezeigt) aufweist, befindet sich eine erste Festbettschüttung (126), deren Partikel größer als der Durchmesser der Durchströmungsöffnungen sind und somit von dem Plenum 110 zurückgehalten werden und die im Betrieb durch Einströmen der Primärluft durch den Primärlufteinlass 112 in den Zustand einer ersten Wirbelschicht 128 mit größerem Gesamtvolumen versetzt wird. Die Festbettschüttung 126 und die Wirbelschicht 128 sind nachfolgend subsumierend als Schüttung 126, 128 bezeichnet. Die erste Wirbelschicht 128 erstreckt sich bis zu einer Brennstoffzuführung 130, wie es in 1A gezeigt ist. Über die Brennstoffzuführung 130 wird ein Brennstoff in den Wirbelschichtreaktor 100, genauer in einen die Schüttung 126, 128 aufnehmenden und als Brennkammer 132 dienenden unteren Abschnitt des Wirbelschichtreaktors 100, eingebracht. Der Brennstoff wird in der Brennkammer 132 im Zustand der Wirbelschicht 128 und unter Zufuhr von Sauerstoff, der in dem ersten Fluidisierungsmittel enthalten ist, verbrannt. Die hierbei entstehenden Rauchgase werden über den Rauchgasabzug 122 nach außen abgeführt.
Der Reaktor 200 umfasst einen (inneren) Reaktorbehälter 202 mit einem kreiszylindrischen Bereich (Mantel) 203, der entlang eines Umfangsrandes eines oberen, offenen Endes einen Flansch 204 aufweist, der zwischen der Deckelplatte 104, die einen Deckenbereich des Reaktors 200 bildet, und einem oberen Flansch 134 des äußeren Reaktorbehälters 102 auf einer ringförmigen Fläche dicht abschließend derart gehalten wird, dass er konzentrisch zu dem äußeren Reaktorbehälters 102 innerhalb des äußeren Einsatzes 120 angeordnet ist. Wie es in 1A gezeigt ist, existiert ein Abstand zwischen der oberen Oberfläche der Wirbelschicht 128 und dem unteren Ende des Reaktorbehälters 202. Der Reaktorbehälter 202 ist topfförmig ausgebildet und besitzt ein durch einen Bodenbereich 205 abgeschlossenes unteres Ende, so dass er – abgesehen von dem Flansch 202 – im Querschnitt allgemein u-förmig ist. Der Reaktor 200 umfasst ferner einen ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildeten (inneren) Einsatz 206, der derart konzentrisch zu dem Reaktorbehälter 202 angeordnet ist, dass zwischen dem Einsatz 206 und dem Reaktorbehälter 202 ein im Querschnitt u-förmiger Ringraum 208 gebildet ist. Wie es in 1A gezeigt ist, erstreckt sich der Einsatz 206 nicht bis zu dem oberen Rand des Reaktorbehälters 202, d. h. zwischen einem oberen Rand des Einsatzes 206 und der Deckplatte 104 existiert ein vorbestimmter Abstand, der einen Überlauf von Verbrennungsprodukten in den Ringraum 208 ermöglicht. In dem Einsatz 206 ist eine zweite Festbettschüttung (eine zweite Wirbelschicht) 222 aufgenommen, in der über eine Zuführungseinrichtung 226 zugeführte kohlenstoffhaltige Einsatzstoffe umgesetzt werden. Das bei der Umsetzung erzeugte Produktgas wird über einen Produktgasauslass 228 durch die Deckplatte 104 aus dem Wirbelschichtreaktor 100 abgeführt.
Der Wirbelschichtreaktor 100 umfasst ferner eine Wärmerohranordnung 136, die mit einem unteren Ende in die erste Wirbelschicht 128 und mit einem oberen Ende in die zweite Wirbelschicht 222 mündet und so die in der Brennkammer 132 erzeugte Wärme in die zweite Wirbelschicht 222 transportiert. Gemäß der Ausführungsform umfasst die Wärmerohranordnung 136 mehrere Wärmeleitrohren, so genannte Heatpipes.
Der Reaktor 200 umfasst ferner eine Kühl- und Fluidisierungseinrichtung 209, die ein Profilelement 209a, das sich entlang des Reaktorbehälters 202 erstreckt, umfasst und nachfolgend mit Bezug auf 1B, die eine vergrößerte Ansicht des Reaktors der 1 zeigt, und im Vergleich zu zwei Varianten davon, die in den 2A und 2B gezeigt sind, beschrieben ist.
Die Kühl- und Fluidisierungseinrichtung 209 umfasst mehrere, um eine Symmetrieachse S in gleichen Winkelabständen angeordnete Strömungskanäle, von denen in 1A nur zwei gezeigt sind und die jeweils einen als Einlass ausgebildeten ersten Abschnitt 210 zur Zuführung eines zweiten Fluidisierungsmittels, das gleichzeitig als Kühlmittel dient, einen zweiten Abschnitt 212, der entlang des zylindrischen Bereichs 203 verläuft, einen dritten Abschnitt 214, der als Schlaufe ausgebildet ist und sich von dem Bodenbereich 205 nach unten erstreckt, wie es in 1A gezeigt ist, einen vierten Abschnitt 216, der entlang des Bodenbereichs 205 verläuft, und einen als Auslass ausgebildeten fünften Abschnitt 218, der den Bodenbereich 205 des Reaktorbehälters, den Ringraum 208 und einen Boden 220 des Einsatzes 206 durchsetzt und in einer zweiten Wirbelschicht 222 mündet. Wie es in 1B gezeigt ist, sind die Strömungskanäle entlang des Bodenbereichs 205 miteinander verbunden, so dass die vierten Abschnitte 216 aller Strömungskanäle einen Verbindungsabschnitt bilden, von dem sich der fünfte Abschnitt 218, der gemäß der Ausführungsform mehrere Stichleitungen umfasst, erstrecken. Die Schlaufen 214 des Strömungskanals ragen, wie es in 1 gezeigt ist, in den Bereich zwischen dem Reaktor 200 und der Wirbelschicht 128, so dass sie unmittelbar über der Brennkammer 132 angeordnet sind. Der Reaktor 200 umfasst eine Verbrennrückständeabführung 224, durch die Verbrennungsrückstände, z. B. Pyrolysereste, die sich in dem Ringraum 208 angesammelt haben, nach unten aus dem Wirbelschichtreaktor 100 abgeführt werden können.
2 ist eine alternative Ausgestaltung der Kühl- und Fluidisierungseinrichtung 209. Im Unterschied zu der oben beschriebenen Variante verläuft die Kühl- und Fluidisierungseinrichtung 209 hier auf der Innenseite des Reaktorbehälters 202; es fehlen daher die Rohrschlaufen 214. Obgleich die einzelnen Strömungskanäle hier nicht entlang des Bodenbereichs 205 miteinander verbunden sind, ist dies – ebenso wie in 1A/1B – möglich, ja sogar vorteilhafter. Jeder Strömungskanal umfasst mehrere Auslässe 218, die in die zweite Wirbelschicht 222 münden.
Bezugszeichenliste

100: Wirbelschichtreaktor
102: äußerer Reaktorbehälter
103: kreiszylindrischer Mantel
104: Deckelplatte
106: Bodenplatte
108: Zwischenboden
110: Plenum
112: Primärlufteinlass
114: Primärluftverteiler
116: Sekundärlufteinlass
118: Sekundärluftverteiler
120: äußerer Einsatz
122: Rauchgasabzug
123: Primärluftauslässe
124: Sekundärluftauslässe
126: Festbettschüttung
128: erste Wirbelschicht
130: Brennstoffzuführung
132: Brennkammer
134: oberer Flansch
136: Wärmerohranordnung
200: Reaktor
202: Reaktorbehälter
203: zylindrischer Bereich (Mantel)
204: Flansch von 202
205: Bodenbereich
206: Einsatz
208: Ringraum
209: Kühl- und Fluidisierungseinrichtung
209a: Profilelement
210: erster Abschnitt (Einlass) von 209
212: zweiter Abschnitt von 209
214: dritter Abschnitt von 209
216: vierter Abschnitt von 209
218: fünfter Abschnitt (Auslass) von 209
220: Boden von 206
222: zweite Festbettschüttung (zweite Wirbelschicht)
224: Verbrennungsrückständeabführung
226: Zuführungseinrichtung
228: Produktgasauslass

Claims

Reaktor (200) zur Durchführung einer chemischen Reaktion bei hohen Temperaturen, mit einem Reaktorbehälter (202), der eine Behälterwand (203, 205, 104) aufweist, und einer Kühleinrichtung (209) zur Kühlung der Behälterwand (203, 205, 104) mittels eines Kühlmittels, wobei die Kühleinrichtung (209) wenigstens ein fest mit der Behälterwand (203, 205, 104) verbundenes Profilelement (209a) umfasst, und zwischen dem wenigstens einen Profilelement (209a) und der Behälterwand (203, 205, 104) wenigstens ein Strömungskanal für das Kühlmittel ausgebildet ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilelement (209a) mit der Behälterwand (203, 205, 104) verschweißt ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Profilelement (209a) ein Blechelement ist und dass der wenigstens eine Strömungskanal zwischen dem Blechelement und der Behälterwand (203, 205, 104) durch hydraulische Verformung des Blechelements gebildet ist.
Reaktor (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälterwand (203, 205, 104) aus einem zylindrischen Bereich (203), einem Bodenbereich (205) und einem Deckenbereich (104) gebildet ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungskanal entlang des zylindrischen Bereichs (203) und des Bodenbereich (205) verläuft.
Reaktor (200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungskanal auf der Innenseite des Reaktorbehälters (202) angeordnet ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungskanal auf der Außenseite des Reaktorbehälters (202) angeordnet ist.
Reaktor (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor ein Wirbeischichtreaktor ist und dass im Inneren des Reaktorbehälters (202) eine mittels eines Fluidisierungsmittels fluidisierten Wirbelschicht (222) ausgebildet ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (209) wenigstens einen aus dem Reaktorbehälter (202) herausgeführten Einlass (210) zur Zuführung des Kühlmittels als das Fluidisierungsmittel in den wenigstens einen Strömungskanal und wenigstens einen mit dem wenigstens einen Strömungskanal verbundenen Auslass (218) aufweist, der in die Wirbelschicht (222) mündet.
Reaktor (200) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reaktorbehälter (202) ein oben offener, topfförmiger Einsatz (206) zur Aufnahme der Wirbelschicht (222) angeordnet ist, und dass zwischen der Behälterwand (203) und dem topfförmigen Einsatz (206) ein Ringraum (208) vorgesehen ist.
Reaktor (200) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Wirbelschicht mündende Auslass (218) einen Boden (220) des topfförmigen Einsatzes (206) und bei einer Anordnung des Strömungskanals gemäß Anspruch 7 zusätzlich den Bodenbereich (205) der Behälterwand durchsetzt.
Reaktor (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wärmetransporteinrichtung (136) umfasst, die Wärme aus einer außerhalb des Reaktorbehälters (202) angeordneten Wärmequelle (132) in den Reaktorbehälter (202) transportiert, und dass der wenigstens eine Strömungskanal beim Übergang von dem zylindrischen Bereich (203) zu dem Bodenbereich (205) wenigstens eine von dem Reaktorbehälter (202) abstehende Rohrschlaufe (214) umfasst, die sich in thermischem Kontakt mit der Wärmequelle (132) befindet.
Reaktor (200) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransporteinrichtung (136) eine Wärmeleitrohranordnung umfasst.
Wirbelschichtreaktor (100) zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung, mit einem Reaktor (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, der eine Schleuse zur Aufgabe der zu vergasenden Einsatzstoffen umfasst.
Wirbelschichtreaktor (100) nach Anspruch 14 mit einer Wärmequelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle eine Brennkammer mit einer Wirbelschichtfeuerung umfasst.
Wirbelschichtreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle (132) in einem gemeinsamen Reaktorbehälter (102) angeordnet ist, in dem auch der Reaktor (200) zur allothermen Wasserdampfvergasung angeordnet ist.