DE1667015C3 - Fließbettvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fließbettvorrichtung für die Hochtemperaturbehandlung von Partikelmaterial in so einem einen aufgeheizten Ofenteil aufnehmenden Fließbettbehälter, der mit getrennten Einlassen für Fluidisiergas und Behandlungsgas versehen ist.

Fließbetten dieser Art weisen im allgemeinen einen gewöhnlich rohrförmigen, mit einer hitzebeständigen Wandung versehenen Ofen auf, der mit einer Fluidisiergas-Einführdüse in der Basis sowie mit Einrichtungen ium Erhitzen der fluidisierten Teilchen versehen ist. Selbstverständlich ist es unmöglich, ein Bett von Teilchen im fluidisierten Zustand zu halten, ohne daß sich die Teilchen durch verschiedene Teile des Ofeninneren bewegen, und daraus folgt, daß es unvermeidbar ist, daß die Teilchen im Kreislauf durch einen Bereich unterschiedlicher Temperaturen hin und her umgewälzt werden, woraus sich eine Temperature- (><, anspruchung der Teilcherl ergibt, wenn nicht Maßnahmen für eine absolut gleichmäßige Erwärmung des Ofeninneren vorhanden sind.

Von besonderer Bedeutung ist dieses Problem für Fließbettvorrichtungen, die bei der Beschichtung von Kernbrennstoffteilchen mit einem hitzebeständigen Oberzug verwendet werden, wobei der periodische Temperaturwechsei der Teilchen während der Beschichtung zur Bildung von Rissen und anderen Fehlern in der Überzugsschicht der Teilchen führen kann.

Versuche zur Erzielung einer im Hinblick auf die Temperaturverteilung verbesserten Ausbildung eines Fließbetts sind bisher mit wechselndem Erfolg unternommen worden. Es ist schon eine Verbesserung in dieser Richtung vorgeschlagen worden, indem ein Wandteil parallel zwischen der Einspritzdüse und dem eigentlichen Ofen eingesetzt wurde, so daß eine innige Vermischung sowohl des Fluidisiergases als auch des Beschichtungs- oder Behandlungsgases erzielt werden konnte. Auf Grund der Notwendigkeit, das Behandlungsgas bis unmittelbar an seine Eintrittsstelle in den Ofen zu kühlen, befinden sich nämlich diese Gase auf ganz verschiedenen Temperaturen.

Es ist eine Wirbelschichtvorrichtung bekannt, bei der die Reaktionskammer mit Einlassen für Gase und feinverteilte Feststoffteilchen versehen ist, bei der das Abziehen der Feststoffe und gasförmigen Produkte aus dieser Kammer durch mehrere hintereinanderliegend angeordnete Zyklonabscheider erfolgt (DT-AS 10 14 527). Bei dieser Ausführung sind weniger die unterschiedlichen Temperaturbereiche problematisch als das Zurückfließen der im Abscheider angesammelten abgeschiedenen Festteilchen durch ein Tauchrohr nach unten in die Wirbelschicht, wobei durch die unterschiedlichen Teilchengrößen die Teilchen nur schwer um Rohrkrümmungen herumfließen können.

Es ist weiterhin eine Wirbelschichtvorrichtung zur Gaserzeugung bekannt, bei der angestrebt wird, daß die bei der Vergasung der feinen Teilchen des festen Brennstoffs im Fluidisierbehälter anfallenden Aschekörner praktisch frei von unverbrannter Kohle sein sollen (DT-AS 10 45 986). Dies wird maßgeblich durch eine genau zu regelnde Vergasungstemperatur bewirkt, die in der Nähe der Temperatur des Schmelzbeginns der Asche liegen muß, damit diese gut zusammenbacken kann. Das Regeln der Temperatur geschieht hierbei jedoch durch Verändern des Anteils von Dampf oder von CO2 und von Sauerstoff in den Vergasungsmitteln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und eine Fließbettvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, das Behandlungsgas bis zu seinem Eintritt in den Ofen küh! zu halten, die Gase beim Eintritt selbst zu mischen und zu beschleunigen und eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den gesamten Nutzbereich zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Fließbettbehälter als Bodenteil einen innen konisch ausgebildeten unteren Teil mit einem zur Mitte hin als Kehle ausgebildeten Einlaß für das Behandlungsgas iind das Fluidisiergas aufweist, daß das Behandlungsgas durch eine von einem Rohr aufgenommenen Nebenleitung und mit einer an deren Ende angeordneten in den Einlaß mündenden Rohrdüse zum Fließbettbehälter geleitet wird, daß die Nebenlcitung von ebenfalls im Rohr angeordneten Zu- und Ableitungen für Kühlwasser eng umgeben ist und von diesen ständig gekühlt wird, daß der Einlaß für das Fluidisiergas in einen Ringraum mündet, der zwischen dem Rohr und einem das Rohr aufnehmenden Stützrohr gebildet wird und mit dem als Kehle ausgebildeten Einlaß in

Verbindung steht, und daß im Stützrohr eine Rohrschlange mit einer Zuleitung und einer Ableitung für Kühlwasser verläuft, die den Ringraum kühlt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Die zusammengehörigen s Fig. la und Ib zeigen einen A: ialschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Fließbettvorrichtung, während Fig.2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1 im Schnitt zeigt.

Die Vorrichtung weist ein widerstandbeheiztes, als Ofen dienendes Rohr 1 auf, das vertikal zwischen Elektroden 2 eingesetzt ist. In dem Rohr 1 ist koaxial ein zylindrischer Fließbettbehälter 3 gelagert, dessen unterer Teil 3a innen konisch ausgebildet ist und in eine Kehle 4 überleitet. Ein Kragenteil 6 des Fließbettbehälters 3 sitzt auf dem profilierten oberen Ende eines Wärmeschuizrohres 7, das an seiner Basis mit einem Gewindering 8 verbunden ist. Letzterer 1st auf ein Tragoder Slützrohr 9 aufgeschraubt, das von einem ortsfesten Bauteil 10 getragen wird. Das Stützrohr 9 ist aus Messing hergestellt und wird mittels einer inneren Wasserschlange 11 gekühlt, die über ein Rohr 11a, das durch ein in einem Verschlußstopfen 12 vorgesehenes Loch in das untere Ende des Stützrohres eintritt, mit Kühlwasser versorgt wird. Das Wasser fließt durch ein ₂.s Rohr 116 wieder ab. Der Stopfen 12 weist ferner eine zentrale öffnung für die Aufnahme eines Rohres 13 auf, durch welches eine Nebenleitung 14 für die Einspeisung des Behandlungsgases (z. B. Methan) in den Fließbettbehälter sowie Zu- und Ableitungsrohre 15 für Kühlwasser zum Kühlen der Nebenleitung 14 geführt sind. Auf diese Weise wird das Behandlungsgas während sei.nes Hmdurchströmens durch die Nebenleitung 14 und durch eine an deren Ende angeordneten Rohrdüse 14a, die in den Einlaß 4 des Fließbettbehälters 3 mündet, an der Basis des Fließbetts unterhalb seiner Kracktemperatur gehalten (Fig.2). Der Ringraum 16 zwischen dem Rohr 13 und dem Stützrohr 9 steht mit einem Rohr 17 für die Zuführung des notwendigen Fluidisiergases (z. B. Argon) in Verbindung. Das Gas strömt nach oben zum Fließbettbehälter 3 und wird erhitzt, weil das obere Ende des Wärmeschutzrohres 7 praktisch die Reaktionstemperatur im Fließbett aufweist.

Es hat sich gezeigt, daß es mit der beschriebenen und dargestellten Anordnung möglich ist, z. B. das Methan kühl zu halten, während es durch die Nebenleitung 14 in die Rohrdüse 14a geleitet wird, an der die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches vor dem Eintritt in die Fließbettvorrichtung durch eine Venturieinrichtung (4, 5) beschleunigt wird.

Auch wird der Mangel eines Wärmeverlustes von dem Ofen über das Stützrohr 9 durch das Wärmeschutzrohr 7 so vermindert, daß die Rohrdüse gerade im Heizzentrum der Widerstandsheizeinrichtung 1 angeordnet werden kann, ohne die Temperaturbedingungen zu stören. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den gesamten Nutzbereich des Ofens erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Paten tansprüche:

1. Fließbettvorrichtung für die Hochtemperaturbehandlung von Partikelmaterial in einem einer. aufgeheizten Ofenteil aufnehmenden Fließbettbehälter, der mit getrennten Einlassen für Fluidisiergas und Behandlungsgas versehen ist, dadurch g e k e η η ζ ε i c h η e t, daß der Fließbettbehälter (3) als Bodenteil einen innen konisch ausgebildeten '° unteren Teil (3a) mit einem zur Mitte hin als Kehle (4) ausgebildeten Einlaß für das Behandlungsgas und das Fluidisiergas aufweist, daß das Behandlungsgas durch eine von einem Rohr (13) aufgenommenen Nebenleitung (14) und mit einer an deren Ende <5 angeordneten in den Einlaß mündenden Rohrdüse (14a) zum Fließbettbehälter (3) geleitet wird, daß die Nebenleitung (14) von ebenfalls im Rohr (13) angeordneten Zu- und Ableitungen (15) für Kühlwasser eng umgeben ist, daß der Einlaß (17) für das Fluidisiergas in einen Ringraum (16) mündet, der zwischen dem Rohr (13) und einem das Rohr (13) aufnehmenden Stützrohr (9) gebildet wird und mit dem als Kehle (4) ausgebildeten Einlaß in Verbindung steht, und daß im Stützrohr (9) eine Rohrschlange (11) mit Zuleitung (1 la) und Ableitung (116) für Kühlwasser angeordnet ist.

2. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließbetibehälter (3) an seinem unteren Teil (3a) ein nach unten gerichtetes Kragenteil (6) aufweist, das auf einem profilierten oberen Ende eines Wärmeschutzrohres (7) fest aufsitzt, welches an seinem Bodenteil durch einen Gewindering mit dem Stützrohr (9) verbunden ist.

3. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rohr (13) durch das Wärmeschutzrohr (7) und durch einen im Stützrohr (9) angeordneten Stopfen (12) erstreckt, durch den auch die Zuleitung (11 a) und die Ableitung (Ungeführt sind.

4. Fließbettvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Teil (3a) des Fließbettbehälters (3) mit der Kehle (4) in ein nach unten divergierendes Teil (5) ausläuft und eine Venturieinrichtung (4,5) bildet.