DE1189523B - Wirbelschichtreaktor - Google Patents

Description

• Wirbelschichtreaktor Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung eines durch einen aufwärts gerichteten Gas- oder Luftstrom in einen flüssigkeitsartigen Zustand versetzten Bettes aus feinverteilten Feststoffteilchen, welches oberhalb einer mit von Gas oder Luft durchströmten Düsen versehenen Platte erzeugt wird.
• Bei derartigen Wirbelschichtreaktoren verwendet man zum Einblasen der Gase in die aufzuwirbelnde, meist körnige Masse an Stelle von beliebigen Öffnungen im Reaktorboden Düsen, um insbesondere während des Betriebes ein Durchfallen vonFeststoffteilchen durch die Öffnungen in den unter der Wirbelschicht befindlichen Raum zu verhindern. Es ist dabei auch bekanntgeworden, die Düsen nach oben zu derart abzudecken, daß der Gasaustritt seitlich erfolgt.
• Nun hat sich jedoch herausgestellt, daß auch bei solchen Düsen noch während des Betriebes Feststoffteilchen durch die Düsen hindurch nach unten gelangen, obwohl Menge und Geschwindigkeiten des von unten nach oben durch die Düsen geblasenen Gasstromes dies an und für sich unmöglich machen sollten. Die für dieses Phänomen verantwortliche Erscheinung besteht jedoch dann, daß die aufgewirbelte Schicht im Reaktor sich mechanisch etwa so verhält wie kochendes Wasser, was sich darin äußerst, daß sich die Schicht pulsierend hebt und senkt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese pulsierende Bewegung der Wirbelschicht auf die Gasströmung zurückwirkt, die dann ebenfalls zu pulsieren beginnt. Es treten dann beim Betrieb jedenfalls kurze Zeitabschnitte auf, während denen das Gas, mindestens an verschiedenen Düsen, mit so geringer Geschwindigkeit strömt oder gar seine Strömungsrichtung im Laufe dieser pulsierenden Bewegung umdreht, daß Feststoffteilchen nach unten durch die Düsen hindurchfallen oder sogar vermöge des kurzzeitig auftretenden nach unten gerichteten Soges in unerwünschter Weise in den Raum unterhalb des mit den Düsen versehenen Rostes gezogen werden.
• In Unkenntnis der Tatsache, daß sogar eine nach unten gerichtete Saugwirkung an verschiedenen Düsen während des Betriebs auftritt, hat man versucht, dem Übel durch Anbringen von ventilartigen Kappen über den Düsenöffnungen zu begegnen.
• Dieser Maßnahme konnte natürlich kein Erfolg beschieden sein, da durch die Saugwirkung selbstverständlich auch auf dem nunmehr umgelenkten Weg Feststoffteilchen in falscher Richtung durch die Düsen gesaugt wurden.
• Ebenfalls ist es bereits bekanntgeworden, die Einblasöffnungen in Form von langgestreckten Röhren auszubilden, was natürlich auch nicht zum gewünschten Erfolg führen konnte, da auch hier eine auftretende Saugwirkung Feststoffteilchen in die als Röhren ausgebildeten Düsen einziehen kann.
• Mit Hilfe der Erfindung ist es nun gelungen, dieses Problem restlos zu beseitigen, d. h. das Auftreten des für diese unangenehme Erscheinung verantwortlichen Soges zu verhindern. Nach der Erfindung wird dies durch eine solche Ausbildung des eingangs beschriebenen Wirbelschichtreaktors erreicht, daß die Düsen aus einem unteren konvergierenden eingangsseitigen Teil und einem oberen zylindrischen Teil bestehen, wobei der zylindrische Teil mindestens doppelt so lang ist, wie er im Durchmesser mißt.
• Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Wirbelschichtreaktor, mit nach der Erfindung ausgebildeten Düsen im Rost, Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch die in F i g. 1 dargestellte Stützplatte in vergrößertem Maßstab, Fig.3 einen der Fig.2 entsprechenden Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung und F i g. 4 einen Schnitt auf der Linie 4-4 in Fig. 3.
• Wie F i g. 1 zeigt, besteht die Vorrichtung zur Erzeugung eines in einen flüssigkeitsartigen Zustand versetzten Bettes aus feinverteilten Feststoffteilchen aus einem Gehäuse 10, das durch eine Stützplatte 11 in eine obere, 12, und eine untere Kammer 13 unterteilt ist. Die untere Kammer ist bei 14 seitlich verlängert und bildet eine Verbrennungskammer 15.
• Die untere Kammer ist mit einer feuerfesten Auskleidung 16 versehen. Die zur Verbrennung des Brennstoffs in der Kammer 15 erforderliche Luft wird durch eine Leitung 17 zugeführt, in der ein Regelventil 18 vorgesehen ist. Weitere Luft oder weiteres Gas wird mit hoher Geschwindigkeit durch eine Leitung 19 eingeblasen, in der ebenfalls ein Regelventil 21 eingebaut ist.
• Die Stützplatte 11 ist mit Düsenöffnungen 22 ausgestattet, durch die die in der Kammer 15 entstandenen Verbrennungsprodukte und die Luft oder das Gas aus der Leitung 19 in nach aufwärts gerichtetem Strom hindurchfließen. Die Öffnungen 22 sind über die gesamte Fläche der Platte 11 verteilt und dicht nebeneinander angeordnet. Aus kleinen Teilen bestehendes Material in fester Form wird durch einen waagerecht verlaufenden Zuführungskanal 23 mit Hilfe einer Förderschnecke 24 in die obere Kammer 12 gebracht. Die nach oben durch die Stützplatte hindurchgehenden Gase werden durch die Leitung 25 vorzugsweise zu einem Staubabscheider abgeleitet. Auf einer Seite der oberen Kammer 12 ist eine Austragsvorrichtung 26 angeordnet, die über die unmittelbar über der Platte 1 angeordnete Öffnung 27 mit der Kammer 12 in Verbindung steht und die mit einem Überlauf 28 und einem Austrag 29 versehen ist, welch letzterer auf der der Öffnung 27 abgewandten Seite des Überlaufs 28 liegt.
• Das in die obere Kammerl2 vom Kanal 23 aus eingebrachte Material bildet auf der Stützplatte 11 ein Bett, welches durch die nach oben durch die Düsenöffnungen 22 hindurchtretenden Gase in einem flüssigkeitsartigen Zustand gehalten wird und wobei das durch die Öffnung 27 und über den Überlauf 28 fließende Material bei 29 ausgetragen wird. Auf Grund des flüssigkeitsähnlichen Zustandes des Bettes, das sich in vieler Hinsicht wie eine kochende Flüssigkeit verhält, bestimmt die Stellung des Überlaufs 28 die Höhe des Bettes.
• In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die Form der Düsenöffnungen 22 dargestellt. Jede der Düsenöffnungen 22 besteht aus einem unteren eingangsseitigen Teil 32, der sich nach oben zur Ausgangsseite hin verengt und dort in einen zylindrischen Teil 33 übergeht, dessen Länge dem doppelten Durchmesser des zylindrischen Teils 33 entspricht oder welcher in seiner Längsrichtung mehr als das Doppelte des Durchmessers im zylindrischen Teil mißt.
• Eine weitere Maßnahme, durch die ein Übertritt von feinverteiltem Feststoff aus der oberen Kammer durch die Düsenöffnungen 22 in die untere Kammer verhindert wird, kann in der Anbringung von Abdeckungen 34 bestehen, die an den oberen Enden der Düsenöffnungen angeordnet sind, wie dies die F i g. 3 und 4 zeigen. Die Abdeckungen 34 sind kreisförmig ausgebildet und mit einem Abstand oberhalb der oberen Enden der Düsenöffnungen 22 auf Stützringen 35 befestigt, die mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen 36 ausgestattet sind.
• Es hat sich gezeigt, daß bei Ausbildung der Düsenöffnungen in der im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Weise die Feststoffteilchen oberhalb der Stützplatte mit einer viel geringeren Gasgeschwindigkeit gehalten werden können, als dies bei Verwendung der bekannten Düsen der Fall ist. Es ist anzunehmen, daß für diese verbesserte Wirkungsweise die Tatsache bestimmend ist, daß die Zeitspannen mit geringer oder in umgekehrter Richtung verlaufender Gasströmung sehr kurz sind und hierdurch die Feststoffteilchen keine Gelegenheit finden, nach unten durch den zylindrischen Teil der Düsenöffnungen hindurchzutreten, weil sich bereits vorher die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wieder auf ihren normalen Betrag erhöht hat und die betreffenden Teilchen wieder nach oben in das Bett hinein mitnimmt.
• Die Form des unteren konvergierenden Teils 32 der Düsenöffnungen 22 kann der in den F i g. 3 und 2 gezeigten Art entsprechen. Die Größe der in der Abbildung dargestellten Düsen entspricht einer Standard-18-A-Düse nach dem British Standard Code 1042: 1943. Der konvergierende Teil der Düse kann jedoch auch konisch oder auf andere Art ausgebildet sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung eines durch einen aufwärts gerichteten Gas- oder Luftstrom in einen flüssigkeitsartigen Zustand versetzten Bettes aus feinverteilten Feststoffteilchen, welches oberhalb einer mit von Gas oder Luft durchströmten Düsen versehenen Platte erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (22) aus einem unteren konvergierenden eingangsseitigen Teil (32) und einem oberen zylindrischen Teil (33) bestehen, wobei der zylindrische Teil (33) mindestens doppelt so lang ist, wie er im Durchmesser (d) mißt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 927 926; britische Patentschrift Nr. 590 244; französische Patentschrift Nr. 1 086 447; Chemie-Ing. Technik, 1952, S. 95.