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Lochplatte eines Wirbelreaktors Für die Behandlung von Feststoffen
mit Gasen in einer Wirbelschicht werden die Gase durch gasdurchlässige Platten,
durchbohrte Platten oder aus einzelnen Stäben bestehende Roste in die Wirbelschicht
eingeleitet.
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Gasdurchlässige Platten haben zwar den Vorteil, daß durch ihre Poren
praktilsch kein Feststoff in den unter der Wirbelschicht befindlichen Windkessel
gelangen kann, hauben aber dafür den Nachteil, daß beim Durchleiten von Gasen in
den gewünschten Geschwindigkeitsbereichen hohe Druckverluste entstehen.
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Diesen Nachtiel zeigen Lochplatten nicht. Sie besitzen in technischen
Anlagen einige hundert Löcher mit einer lichten Weite von 2 bis 25 mm, während die
in der Wirbelschicht befindlichen Feststoffe meist einen kleineren Durchmesser aufweisen.
Es läßt sich daher bei Verwendung von Lochplatten unter Einhaltung einer Gasgeschwindigkeit
in den Löchern der Platte, die mit Rücksicht auf einen möglichst kleinen Abrieb
des Katalysators in der Wirbelschiicht nicht zu groß sein darf, nicht vermeiden,
daß Feststoffe während des Betriebes des Reaktors in den unterhalb der Lochplatte
befindlichen Gasraum gelangen. In diesem werden die Feststoffe durch das eingeführte
Gas ähnlich einem Sandstrahlgebläse laufend gegen die Wandungen oder die Einbauten
geschleudert, so daß diese im Laufe der Zeit einer starken Erosion unterliegen.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekanntgeworden, mit denen ein Durchfallen
von Festgut durch durchbohrte Platten verhindert werden soll.
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So ist es bekannt, zu diesem Zweck oberhalb der Löcher Abdeckhauben
anzuordnen. Hiermit gelingt es, das Durchfallen von Staub in den Gasraum zu verringern.
Diese Abdeckhauben haben den Nachteil, daß keine gleichmäßige Gasverteilung über
den gesamten Querschnitt des Reaktionsraumes erreicht wird, da die Abdeckhauben
einen verhältnismäßig großen Abstand der einzelnen Gadturchtrittsöffnungen voneinander
zur Voraussetzung haben.
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Gemäß einem weiteren bekannten Vorschlag soll ein Durchfallen von
Festgut bei einem Rost aus parallel angeordneten vollen Roststäben dadurch verhindert
werden, daß die Roststäbe jeweils laus einem weiteren, in der Höhe gegenüber der
Breite bevorzugt ausgebildeten Teil und aus einem dachförmigen Aufbau mit einem
über den als Gasdurchtrittsöffnung dienenden Spalt zwischen dem unteren Teil eines
Roststabes und dem unteren Teil des ihm benachbarten Roststabes hinausgreifenden
Querschnitt bestehen. Der zwischen je zwei mit einem dachförmi-
gen Aufbau versehenen
Roststäben befindliche Roststab trägt keinen dachförmigen Aufbau und ist in seiner
vertikalen Richtung von den benachbarten Stäben durch parallele schmale Spalte getrennt.
Die Unterseite der dachförmigen Aüfbauten der benachbarten Stäbe und die davon überdachte
Oberfläche des dazwischenliegenden Roststabes haben jeweils eine abwärts gerichtete
Neigung. Mit Hilfe eines so ausgebildeten Rostes gelingt es, das Durchfallen von
Festgut wirksam zu verhindern.
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Bei Reaktoren, bei denen innerhalb der Wirbelschicht Rohre für die
Zu- oder Abfuhr von Wärme angeordnet sind und deren Zu- und Ableitungen durch den
unteren Boden des Reaktors und durch den Rost geführt sind, treten bei Verwendung
der oben beschriebenen Abdeckhauben oder eines solchen Rostes Erosionen an dem oberhalb
des Rostes befindlichen Teil der Rohre auf, da dem Gas beim Verlassen des Rostes
bzw. beim Austritt aus den Spalten der Abdeckhauben eine horizontale Strömungsrichtung
erteilt wird, so daß das Wirbelgut direkt gegen die Rohrwandungen geschleudert wird
und diese stark erodieren. Bei den meisten Reaktionen sind die Rohre ferner starken
Temperaturschwankungen ausgesetzt, so daß sie, um Spannungen zu vermeiden, mit den
Lochplatten nicht fest verschweißt sein dürfen. Durch den zwischen Rohr und Lochplatte
verbleibenden Zwischenraum können daher, insbesondere dann, wenn das Wirbelgut sehr
feinkörnige Feststoffe enthält, diese in den Gasraum gelangen und dort eine stark
erodierende Wirkung auf die Reaktor- und Rohrwandungen ausüben. Diese Erosionen
sind in dem Durchtrittsspalt besonders stark.
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Es sind ferner auch Lochplatten für Wirbelschichtreaktoren bekannt,
bei denen jeder Gasdurchlaß mit einer Windform mit einem senkrecht gerichteten Gaseinlaßkanal
und anschließenden, waagerecht gerichteten Gasauslässen angeschlossen ist. Diese
Windformen haben den Nachteil, daß die Gase praktisch waagerecht ausströmen, so
daß das Wirbelgut direkt gegen die benachbarte Windform bzw. die Reaktorwandung
geschleudert wird und hierdurch eine stark erodierende Wirkung ausübt. Man kann
dies dadurch zum Teil vermeiden, daß die einzelnen Windformen in einigem großen
Abstand voneinander und von der Reaktorwandung angeordnet werden. Dies hat jedoch
den Nachteil, daß die Gase mit einer entsprechend höheren Geschwindigkeit in den
Reaktor eingebracht werden müssen.
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Es wurde nun gefunden, daß man bei Wirbelreaktoren, bei denen die
in die Wirbelschicht hineinragenden Rohre durch den Reaktorboden und die Lochplatte
geführt sind, wobei die Löcher der Lochplatte mit einem Bolzen verschlossen sind,
dessen Schaft eine von unten bis in den Kopf des Bolzens reichende Bohrung enthält,
die von dort strahlenförmig in eine Anzahl von zur Wandung gerichteten Bohrungen
ausmündet, die mit der Bohrung im Schaft einen Winkel von maximal 900 einschließen,
Erosionen der Röhrenwandungen in der Nähe oberhalb der Lochplatte vermindern und
ein Durchfallen von Festgut in den unterhalb der Lochplatte befindlichen Gasraum
wirksam verhindern kann, wenn die Bohrungen <in der Nähe der seitlichen Begrenzungsflächen
des Kopfes vertikal nach oben umgelenkt sind und die Rohre durch an der Lochplatte
und dem unteren Reaktorboden gasdicht befestigte Hülsen geführt sind.
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Die Erfindung sei an Hand der Fig. I und 2 näher erläutert.
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Fig. 1 stellt einen senkrechten Schnitt durch den unteren Teil eines
Wirbelreaktors dar. Mit 1 ist eine Lochplatte bezeichnet, die mit den Hülsen 2 gasdicht
verbunden ist. Die Hülsen 2 endigen auf einem Zwischenboden 7, mit dem sie gasdicht
verschweißt sind.
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Dieser Zwischenboden ist an seinem Umfang, wie im linken Teil der
Figur angedeutet, mit dem Reaktorboden 8 gasdicht verschweißt. Durch die Hülsen
2 sind die Rohre 3 geführt, die vom Reaktorboden 8
aus mit dem Heiz- oder Kühlmedium
beschickt werden. Die Löcher der Lochplatte sind mit Bolzen 4 verschlossen, deren
Kopf etwa den doppelten Durchmesser des Loches ausmacht. Im Schaft dieser Bolzen
ist eine bis in den Kopf reichende Bohrungen vorgesehen, die dort strahlenförmig
auseinandergeht. Die Strahlen 6 haben eine schwach abwärts gerichtete Neigung und
reichen bis in die Nähe der seitlichen Begrenzungsflächen des Kopfes. Dort sind
sie vertikal nach oben umgelenkt.
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In Fig.2 ist eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Lochverschluß
dargestellt.
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Beim Abstellen oder Ausfall des Reaktors wird zwar der nach oben
weisende Teil der Bohrungen mit Staub oder Feststoffen zugesetzt. Beim Anstellen
des Gasstromes wird der Staub jedoch sehr schnell aus dem senkrechten Teil entfernt,
da die anderen Schenkel frei geblieben sind. Dadurch, daß die Rohre innerhalb des
Gasraumes durch Hülsen geführt sind, wird eine Erosion dieser Rohre, die sonst in
den Durchtrittsschlitzen der Lochplatte besonders stark ist, auch bei langen Betriebszeiten
des Reaktors völlig vermieden.