DE19647429B4 - Reaktor mit fluidisiertem Bett - Google Patents

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Abstract

Reaktor mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren brennbaren Materials, welches nicht-brennbares Material enthält, und zwar in einem Ofen (1) mit fluidisiertem Bett, der ein fluidisiertes Medium enthält, wobei Folgendes vorgesehen ist:
eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen (2, 3, 4), angeordnet am Boden des Ofens (1) mit fluidisiertem Bett zum Liefern von Fluidisiergas (12, 13, 14) und zum Aufprägen unterschiedlicher Fluidisiergeschwindigkeiten auf das fluidisierte Medium in dem fluidisierten Bett in dem Ofen (1) mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung (22) des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone (19) mit einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und mit einer absteigenden Strömung (21, 23) des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone (18, 20) mit einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des Fluidisiermediums, und eine plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet in der Fluidisierzone (20) mit der im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des Fluidisiermediums, wobei die plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung eine sich vertikal erstreckende Wärmewiedergewinnungsoberfläche aufweist...

Description

  • Die Erfindung betrifft Reaktoren mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren brennbaren Materials. Sie bezieht sich insbesondere auf einen fluidisierten Bettreaktor zum gleichförmigen Oxidieren, d. h. zum Verbrennen oder Vergasen festen Materials, welches brennbares Material enthält, wie auch unverbrennbares Material, wie beispielsweise Industrieabfälle, städtische Abfälle oder Kohle, ferner zur stabilen Wiedergewinnung von thermischer Energie aus dem oxidierten verbrennbaren Material, wobei gleichzeitig das nicht-verbrennbare Material ohne Störungen gleichmäßig abgegeben wird.
  • Im Rahmen der Wirtschaftsentwicklung entstehen allgemeine Abfälle auf Grund der wirtschaftlichen Tätigkeiten, wobei diese mit einer Rate von 3 bis 4% pro Jahr ansteigen und beispielsweise in Japan 50 Millionen Tonnen pro Jahr erreichen. Eine Analyse zeigt, daß 82% dieser allgemeinen Abfälle brennbares Material sind und 7,2 Millionen Tonnen Öl entsprechen.
  • Industrielle Abfälle steigen Jahr für Jahr an. Kunststoffe einschließlich nicht-verbrennbaren Materials wurden bisher als nicht für die Verbrennung geeignete Materialien angesehen und in Deponien untergebracht, wobei aber diese Materialien in der Zukunft verbrannt werden müssen, da eine begrenzte Anzahl von Gebieten für die Entsorgung solcher Kunststoffe verfügbar ist. Brennbare Industrieabfälle einschließlich Abfallöl und Abfallkunststoffe betragen ca. 17 Millionen Tonnen pro Jahr und sollten als Brennstoffe angesehen werden und nicht als Abfälle, da sie Wärme mit einem Verhältnis von 3000 kcal/kg erzeugen können.
  • Es ist jedoch schwierig, das feste brennbare Material stabil zu verbrennen und die dabei erzeugte Energie auszunutzen, da das feste brennbare Material in den unterschiedlichsten Arten und Konfigurationen vorliegen und eine große Menge an nicht-brennbarem Material enthält, wobei Material in unbestimmter Form damit gemischt sind. Daher wurde die effektive Ausnutzung der aus dem allgemeinen Abfall und aus den industriellen Abfällen wiederzugewinnenden Energie nicht praktiziert.
  • Um in effektiver Weise Energie aus dem allgemeinen sowie den industriellen Abfällen wieder zu gewinnen, wurden unterschiedliche Systeme zur Wiedergewinnung thermischer Energie aus diesen Abfällen entwickelt, und zwar durch Oxidation einschließlich der Vergasung und der Verbrennung. Zu diesen entwickelten Systemen gehörte die Verbrennungsvorrichtung mit einem fluidisierten Bett oder ein Kessel mit fluidisiertem Bett, wobei von diesem System zu erwarten wäre, daß sie in der Lage sind, thermische Energie in stabiler Weise wieder zu gewinnen, und zwar durch gleichförmiges Verbrennen des brennbaren festen Materials, welches brennbares Material und nicht-brennbares Material enthält, wobei gleichzeitig das nicht-brennbare Material dadurch ohne Störung abgegeben wird. Eine solche Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett oder einem Kessel mit fluidisiertem Bett hat jedoch Nachteile aus den folgenden Gründen:
    Wenn Abfallmaterial in einem fluidisiertem Bett der Blasenbauart verbrannt wird, so kann dieses Abfallmaterial dort nicht gleichförmig und stabil verbrannt werden, weil feste Teilchen vertikal fließen und in dem fluidisierten Bett der Blasenbauart nicht hinreichend verteilt werden. Das brennbare Material, dessen spezifisches Gewicht größer ist als das des fluidisierten Mediums wird über einen weiten Bereich auf dem Boden des Ofens hinweg abgeschieden. Infolgedessen ist es schwierig, das brennbare Material aus dem Ofen abzugeben und die Verbrennungsvorrichtung oder der Kessel können nicht in einem stabilen Zustand betrieben werden.
  • Um das obige sowie weitere Probleme des einfachen blasenbildenden fluidisierten Bettes zu lösen, wurden Systeme vorgeschlagen, um eine Zirkulationsströmung oder einen Zirkulationsfluß vorzunehmen, und zwar in einem angereicherten fluidisierten Bett mit unterschiedlichen Fluidisiergeschwindigkeiten des Fluidisiermediums, um so das feste Material, welches in einer stabilen Verbrennung verbrannt werden soll, zu mischen und zu verteilen.
  • Das feste Material, das durch solche vorgeschlagene Systeme verbrannt werden soll, umfaßt verschiedenes Material, wie beispielsweise Alt- oder Abfallreifen. Nicht-brennbares Material in der Form von Reifen, welches dann erzeugt wird, wenn Abfallreifen verbrannt werden, oder kurz Material, welches dabei entsteht, hat die Tendenz sich am Boden des fluidisierten Bettes abzuscheiden und es besteht dabei die Gefahr, daß es mit den Wärmeübertragungsrohren sich verheddert und somit die Fluidisierung des fluidisierten Mediums nicht glatt und ungestört ausgeführt werden kann, was eine Fehlfunktion des Ofens zur Folge hat. Es ist bislang kein effektiver Verbrennungsprozeß verfügbar, gemäß welchem industrielle Abfälle einschließlich nicht-verbrennbaren Materials in der Form von Reifen, beispielsweise Altreifen, verbrannt werden könnten.
  • Zur Verbrennung von Abfallmaterial ist es notwendig, daß NOx und andere giftige Substanzen, die bei der Verbrennung des Abfalls entstehen, zu reduzieren, um die Korro sion einer thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung in einer reduzierenden Atmosphäre zu verhindern und um das nicht-brennbare Abfallmaterial glatt und ungestört abzugeben. Es ist jedoch in der Technik keine Vorrichtung bekannt, die all die oben genannten Erfordernisse erfüllen würde.
  • Aufgabe und Zusammenfassung der Erfindung.
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Reaktor mit fluidisiertem Bett vorzusehen, der in der Lage ist, gleichmäßige Oxidation vorzusehen, d. h. die Verbrennung oder Vergasung festen Materials, welches brennbares Material und nicht-brennbares Material enthält, und wobei ferner die stabile Wiedergewinnung von thermischer Energie möglich ist, und zwar aus dem oxidierten nicht-brennbaren Material, während in gleichmäßiger Weise die verschiedenen nicht-brennbaren Material, wie beispielsweise Reifen, abgegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Ansprüche 1, 3, 6 oder 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Reaktor mit fluidisiertem Bett vorgesehen, und zwar zum Oxidieren brennbaren Materials, welches nicht-brennbares Material in einem Ofen mit fluidisiertem Bett enthält, und zwar mit einen darin befindlichen Fluidisiermedium, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen, angeordnet an einem Boden eines Ofens mit fluidisiertem Bett zur Lieferung eines Fluidisiergases, und zwar unterschiedlicher Fluidisiergeschwindigkeiten auf das Fluidisiermedium in einem fluidisiertem Bett in dem Ofen mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung des Fluidisiermediums in einer Fluidisierregion oder -zone mit einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und mit einem absteigenden Fluß o der einer absteigenden Strömung des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone mit einer wesentlich niedrigeren Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums; und mit einer plattenartigen thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet in der Fluidisierzone mit der im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums, wobei die plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung eine Wärmewiedergewinnungsoberfläche besitzt, die sich vertikal erstreckt.
  • Gemäß der Erfindung ist eine erste Diffusorplatte vorgesehen, und zwar zum Aufprägen einer im Wesentlichen relativ niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium und eine zweite Diffusorplatte ist vorgesehen zum Aufprägen einer im Wesentlichen relativ hohen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium an einem Boden des fluidisierten Betts. Fluidisiergaskammern sind unterhalb der ersten bzw. zweiten Diffusorplatten vorgesehen. Das Fluidisiergas wird in die Fluidisiergaskammern durch Verbinder eingeleitet. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer wird durch eine Anzahl von Düsen geliefert, die in der ersten Diffusorplatte angeordnet sind, und zwar in den Ofen mit fluidisiertem Bett hinein, und zwar mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone bzw. Zone mit schwacher Fluidisierungdes Fluidisiermediums oberhalb der ersten Diffusorplatte gebildet wird. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer wird mit einer Anzahl von Düsen geliefert, die in der zweiten Diffusorplatte definiert sind, und zwar geschieht dies hinein in den Ofen mit fluidisiertem Bett mit einer relativ hohen Fluidisiergasgeschwindigkeit auf welche Weise eine intensive Fluidisierzone bzw. Zone mit intensiver Fluidisierung aus dem Fluidisiermedium oberhalb der zweiten Diffusorplatte gebildet wird. Luft, Luft aus der Stick stoff entfernt ist, Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff, Wasserdampf und eine Mischung von mindestens zwei Gasen der oben genannten Gase wird vorzugsweise als ein Fluidisiergas verwendet. Irgendein anderes Gas kann als ein Fluidisiergas ebenfalls verwendet werden.
  • In der schwachen Fluidisierzone wird eine absteigende Strömung aus Fluidisiermedium entwickelt und in der intensiven Fluidisierzone wird eine Aufwärtsströmung des Fluidisiermediums entwickelt. Infolgedessen wird in dem fluidisierten Bett eine Zirkulationsströmung geschaffen, bei der sich das fluidisierte Medium nach oben in der intensiven Fluidisierzone bzw Zone mit intensiver Fluidisierung und nach unten in der schwachen Fluidisierzone bewegt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl der intensiven Fluidisierzonen und der schwachen Fluidisierzonen abwechselnd in dem Ofen mit fluidisiertem Bett gebildet und eine plattenartige Wärmeübertragungseinheit ist in der schwachen Fluidisierzone des Fluidisiermediums angeordnet.
  • Brennbares Material wird in die schwache Fluidisierzone geliefert, in der die plattenartige Wärmeübertragungseinheit nicht installiert ist und das brennbare Material wird in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer kleinen Menge an Sauerstoff verbrannt, während es durch die zirkulierende Strömung aus fluidisiertem Medium aufgesogen oder aufgenommen wird. Das brennbare Material wird sodann zu der intensiven Fluidisierzone aus fluidisiertem Medium bewegt, und zwar mit der zirkulierenden Strömung und wird hinreichend verbrannt in einer oxidierenden Atmosphäre in der intensiven fluidisierenden Zone aus fluidisiertem Medium. Sodann wird das auf eine hohe Temperatur erhitzte fluidisierte Medium mit der darauffolgenden Strömung zur benachbarten schwachen Fluidisierzone hin bewegt, wo das fluidisierende Medium mit der absteigenden Strömung absteigt und Wärme auf die plattenartige Wärmeübertragungseinheit überträgt, die in der schwachen Fluidisierzone angeordnet ist. Die schwache Fluidisierzone, in der die plattenartige Wärmeübertragungseinheit vorgesehen ist, besitzt eine oxidierende Atmosphäre, da das fluidisierte Medium, in dem das brennbare Material ausreichend in der intensiven Fluidisierzone verbrannt wurde, in die schwache Fluidisierzone fließt. Daher ist die plattenartige Wärmeübertragungseinheit nicht der Korrosion in einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt. Da die plattenartige Wärmeübertragungseinheit in der schwachen Fluidisierzone vorgesehen ist, ist sie weniger Abrieb ausgesetzt.
  • Das nicht-brennbare Material, das in dem angelieferten festen Material enthalten ist und die Form von Drähten besitzen kann, verheddert sich nicht mit der Wärmeübertragungseinheit, da diese von plattenartiger Gestalt ist. Der Ofen mit fluidisiertem Bett kann daher kontinuierlich ohne Fehlfunktion arbeiten.
  • Die plattenartige Wärmeübertragungseinheit weist eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren auf, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die miteinander durch Lamellen oder Flossen verbunden sind. Die Wärmeübertragungsrohre bilden gemeinsam eine einzige thermische Energiewiedergewinnungsoberfläche. Die auf diese Weise aufgebaute plattenartige Wärmeübertragungseinheit besitzt ein breites Oberflächengebiet, welches für die Wärmeübertragung verfügbar ist. Da jedes der Wärmeübertragungsrohre von einer relativ kurzen Länge sein kann, ist jedweder Druckverlust darinnen relativ klein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Unterteilungswand zwischen der schwachen Fluidisierzone vorgesehen, in der die Wärmeübertragungseinheit vorgesehen ist, und einer intensiven Fluidisierzone, und verbindende Öffnungen oder Anschlüsse sind oberhalb und unterhalb der Unterteilungswand vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der intensiven Fluidisierzone und der schwachen Fluidisierzone vorzusehen. Die Unterteilungswand unterteilt den Innenraum des Ofens mit fluidisiertem Bett in eine thermische Eergiewiedergewinnungskammer, die die Wärmeübertragungseinheit aufnimmt und eine Hauptverbrennungskammer, die keine Wärmeübertragungseinheit enthält, also frei von einer solchen Einheit ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ferner eine Vielzahl von Fluidisierzonen vorgesehen, in denen unterschiedliche Fluidisiergeschwindigkeiten dem Fluidisiermedium aufgeprägt werden, und zwar sind sie jeweils abwechselnd vorgesehen in dem Ofen mit fluidisiertem Bett, ferner ist eine plattenartige Wärmeübertragungseinheit vorgesehen in der schwachen Fluidisierzone, in der eine im Wesentlich niedrige Fluidisiergeschwindigkeit dem Fluidisiermedium aufgeprägt wird und eine Aufwärtsströmung des fluidisierten Mediums erzeugt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung vorgesehen, um eine im wesentlichen hohe Fluidisiergeschwindigkeit dem fluidisierten Medium aufzuprägen, und zwar zwischen zwei Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen zum Aufprägen einer im wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium, und wobei ferner die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung in einer der schwachen Fluidisierzonen vorgesehen ist. Eine Abgabeöffnung oder ein Abgabeanschluß für nicht-brennbares Material ist zwi schen der Diffusionsvorrichtung zum Aufprägen einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit auf das Fluidisiermedium und der Diffusionsvorrichtung zum Aufprägen einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf das Fluidisiermedium vorgesehen.
  • Gemäß der obigen Anordnung ist vorgesehen, daß brennbares Material in eine der schwachen Fluidisierzonen geliefert wird und das brennbare Material wird in einer reduzierenden Atmosphäre der schwachen Fluidisierzone verbrannt und sodann in einer oxidierenden Atmosphäre der intensiven Fluidisierzone verbrannt, und zwar mit einer relativ hohen Fluidisiergeschwindigkeit aufgeprägt auf das Fluidisiermedium. Das brennbare Material wird in einer Kombination derartiger reduzierender und oxidierender Atmosphären verbrannt, auf welche Weise Abgase mit verbesserten Qualitäten abgegeben werden, d. h mit vermindertem NOx. Die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung ist der anderen der schwachen Fluidisierzonen vorgesehen. Die schwache Fluidisierzone, in der die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung vorgesehen ist, besitzt eine oxidierende Atmosphäre, da das Fluidisiermedium, mit dem das verbrennbare Material hinreichend verbrannt wurde, in der intensiven Fluidisierzone in die schwache Fluidisierzone fließt. Daher ist die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung der Korrosion in einer reduzierenden Atmosphäre nicht ausgesetzt. Das nicht-verbrennbare Material in dem angelieferten festen Material wird von dem Abgabeanschluß oder der Abgabeöffnung für nicht-verbrennbares Material abgegeben, bevor es die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung erreicht, da die intensive Fluidisierzone und die Abgabeöffnung für nicht-brennbares Material zwischen dem Anschluß oder Öffnung zur Lieferung von brennbarem Material und der thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet ist. Selbst dann, wenn etwas nicht-brennbares Material die Wärmeübertragungsoberfläche der thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung erreicht, da die Wärmeübertragungsoberfläche eine ebene Gestalt besitzt, besteht keine Gefahr, daß das nicht-brennbare Material, welches in der Form von Drähten vorliegen kann, sich mit der thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung verwickelt. Das nicht-brennbare Material wird daher mit der zirkulierenden Strömung zurück zu der Abgabeöffnung für nicht-brennbares Material geliefert und von dort abgegeben.
  • Weiter Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen Vertikalschnitt eines erfindungsgemäßen fluidisierten Bettreaktors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 einen Querschnitt längs Linie II-II der 1;
  • 3 einen Querschnitt längs Linie III-III der 1;
  • 4 eine Seitenansicht einer speziellen Struktur einer plattenartigen Wärmeübertragungseinheit des fluidisierten Bettreaktors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 5 eine Draufsicht auf die plattenartige Wärmeübertragungseinheit, gesehen in Richtung des Pfeiles V in 4;
  • 6 einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7A einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 7B eine Draufsicht auf die plattenartige Wärmeübertragungseinheiten des Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, und zwar gesehen aus Richtung des Pfeiles VIIB in 7A;
  • 8 ein Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisierten Bett gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 9 einen Vertikalschnitt eines fluidisierten Bettreaktors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 10 einen Vertikalschnitt eines fluidisierten Bettreaktors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 11 einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 12 einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 13 einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 14 einen Vertikalschnitt eines Reaktors mit fluidisiertem Bett gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Es seien nunmehr die bevorzugten Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben.
  • Entsprechende Teile sind durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet. Ein fluidisierter Bettreaktor gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sei nunmehr in Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben. Anhand der unten erläuterten Ausführungsbeispiele wird eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett als ein Beispiel eines Reaktors mit fluidisiertem Bett beschrieben.
  • Die 1 bis 5 zeigen eine Verbrennungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit fluidisiertem Bett.
  • Wie in 1 gezeigt, weist die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Ofen 1 mit fluidisiertem Bett auf, der eine erste Diffusor- oder Diffusionsplatte 2 enthält zum Aufprägen einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf ein Fluidisiermedium, eine zweite Diffusor- oder Diffusionsplatte 3 zum Aufprägen einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit auf das Fluidisiermedium und eine dritte Diffusor- oder Diffusions 4 zum Aufprägen einer im wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf das Fluidisiermedium am Boden des Ofens. Die erste Diffusorplatte 2 ist mit der zweiten Diffusorplatte 3 verbunden und die zweite Diffusorplatte 3 ist horizontal beabstandet gegenüber der dritten Diffusorplatte 4 angeordnet. Eine Abgabeöffnung oder ein Abgabeanschluß 28 für nicht-verbrennbares Material ist zwischen der zweiten Diffusorplatte 3 und der dritten Diffusorplatte 4 definiert. Die dritte Diffusorplatte 4 und die ersten und zweiten Diffusorplatten 2 und 3 sind nach unten zu der Öffnung für nicht-brennbares Material hin geneigt. Eine Fluidisiergaskammer 6 ist unterhalb der ersten Diffusorplatte 2 definiert und eine Fluidisiergaskammer 7 ist unterhalb der zweiten Diffusorplatte 3 definiert, und eine Fluidisiergaskammer 8 ist unterhalb der dritten Diffusorplatte 4 definiert. Verbindungen 9, 10 und 11 verbinden die Fluidisiergaskammern 6 bzw. 7 bzw. 8 zum Einführen von Fluidisiergas 12, 13 und 14 dahindurch in die (Fluidisier-)-Gaskammern 6, 7 und 8. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Fluidisiergas 12, 13 und 14 aus Luft gebildet.
  • Die erste Diffusorplatte 2 besitzt eine Vielzahl von Düsen 15, die darin definiert sind und die mit der Fluidisiergaskammer 6 in Verbindung sind und die ferner zu der Fluidisiergaszone des fluidisierten Mediums hin offen sind. Die zweite Diffusorplatte 3 besitzt eine Vielzahl von Düsen 16, die darin definiert sind, die mit der Fluidisiergaskammer 7 in Verbindung stehen und die ferner zu einer Fluidisierzone des Fluidisiermediums hin offen sind. Die dritte Diffusorplatte 4 besitzt eine Vielzahl von Düsen 17, die darin definiert sind, und die stehen mit der Fluidisiergaskammer 8 in Verbindung und die offen sind zu einer Fluidisierzone des Fluidisiermediums hin.
  • Der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett besitzt eine polygonale vertikale Seitenwand 33, die sich nach oben erstreckt und somit hat der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett eine rechteckige Gestalt in Draufsicht.
  • In dem Ofen 1 mit fluidisiertem Bett wird das Fluidisiermedium aus nicht-brennbaren Teilchen, wie beispielsweise Sand, nach oben in einen Fluidisierzustand geblasen, und zwar durch das Fluidisiergas 12, 13 und 14, das in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett eingeleitet wird, und zwar von den ersten, zweiten und dritten Diffusorplatten 2, 3 und 4, wodurch sich ein fluidisiertes Bett im Ofen 1 mit fluidisiertem Bett bildet. Genauer gesagt, wird das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 6 durch eine Anzahl von Düsen 15 geliefert, die in der ersten Diffusorkammer 2 gebildet sind, und zwar geschieht dies in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett hinein mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone 18 aus fluidisiertem Medium oberhalb der ersten Diffusorplatte 2 gebildet wird. In der schwachen Fluidisierzone 18 erzeugt das fluidisierte Medium eine absteigende Strömung 21. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 8 wird über eine Anzahl von Düsen 17 definiert in der dritten Diffusorplatte 4 in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett geliefert, und zwar mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone 20 aus fluidisiertem Medium gebildet wird, und zwar oberhalb der dritten Diffusorplatte 4. In der schwachen Fluidisierbettzone 20 erzeugt das fluidisierte Medium eine absteigende Strömung 23. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 7 wird über eine Anzahl von Düsen 16 definiert in der zweiten Diffusorplatte 3 in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett geliefert, und zwar mit einer relativ hohen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine intensive Fluidisierzone 19 aus fluidisiertem Medium oberhalb der zweiten Diffusorplatte 3 gebildet wird. In der intensiven Fluidisierzone 19 erzeugt das fluidisierte Medium eine Aufwärtsströmung 22. Infolgedessen werden zwei zirkulierende Strömungen gebildet, in denen sich das fluidisierte Medium bewegt, und zwar nach oben in der intensiven Fluidisierzone 19 und nach unten in den schwachen Fluidisierzonen 18 und 20, wobei diese Bildung in dem fluidisiertem Bett geschieht.
  • Eine thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung zur Wiedergewinnung thermischer Energie aus dem fluidisierten Bett ist in der schwachen Fluidisierzone 20 oberhalb der dritten Diffusorplatte 4 angeordnet. Die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung umfaßt eine Vielzahl von horizontal beabstandeten parallelen plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 (vgl. auch 2), von denen sich jede vertikal erstreckt.
  • Wenn brennbares Material 27 von einer (nicht gezeigten) Versorgungsöffnung oder einem Versorgungsanschluß geliefert wird, und zwar nach unten in die schwache Fluidi sierzone 18, so wird das brennbare Material 27 in die schwache Fluidisierzone 18 mit der absteigenden Strömung 21 eingeleitet und thermisch zerlegt und verbrannt und zwar in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer kleinen Menge an Sauerstoff in der schwachen Fluidisierzone 18. Sodann wird das brennbare Material 27 in die intensive Fluidisierzone 19 mit der zirkulierenden Strömung eingeführt, und es erfolgt eine hinreichende Verbrennung in einer oxidierenden Atmosphäre mit einer große Menge an Sauerstoff, während das brennbare Material 27 sich nach oben mit der Aufwärtsströmung 22 in der intensiven Fluidisierzone 19 bewegt. Das brennbare Material 27, welches in einer Kombination solcher reduzierenden und oxidierenden Atmosphären verbrannt wurde, liefert die abzugebenden Emissionsgase eine verbesserte Qualität, d. h. sie sind hinsichtlich NOx reduziert. In einer oberen Zone der intensiven Fluidisierzone 19 wird ein Teil des fluidisierten Mediums, das auf eine hohe Temperatur erhitzt wurde, zur schwachen Fluidisierzone 20 hin gewendet, wo das fluidisierte Medium mit der absteigenden Strömung 23 absteigt und Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragereinheiten 24 überträgt.
  • Nachdem das fluidisierte Medium Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 überträgt, wird das abgestiegene fluidisierte Medium horizontal geleitet und zurück in die intensive Fluidisierzone 19 zirkuliert.
  • Wie oben beschrieben, wird das brennbare Material 27 hinreichend durch die zirkulierende Strömung in der schwachen Fluidisierzone 18 und der intensiven Fluidisierzone 19 verbrannt, welche frei sind von den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24. Sodann wird das durch das verbrannte Material auf eine hohe Temperatur erhitzte und fluidisierte Medium mit der zirkulierenden Strömung in die schwache Fluidisierzone 20 getragen, wo das fluidisierte Medium mit der absteigenden Strömung 23 absteigt und Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 überträgt. Die schwache Fluidisierzone 20, in der die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 vorgesehen sind, besitzt eine Oxidationsatmosphäre, da das fluidisierte Medium, in dem das brennbare Material hinreichend in der intensiven Fluidisierzone 19 verbrannt wurde, in die schwache Fluidisierzone 20 fließt. Daher sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 nicht der Korrosion einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt. Da die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 in der schwachen Fluidisierzone 20 vorgesehen sind, sind sie nicht einem übermäßigen Abrieb ausgesetzt, der ansonsten hervorgerufen würde durch das Aussetzen gegenüber der intensiven Fluidisierzone 19.
  • Das in dem festen Material enthaltene nicht-brennbare Material wird von dem Auslaß 28 für nicht-brennbares Material abgegeben, bevor die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 erreicht werden, da die intensive Fluidisierzone 19 und die Öffnung 2.8 für das nicht-brennbare Material zwischen dem Anschluß oder der Öffnung für die Versorgung mit brennbarem Material und den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten angeordnet sind. Selbst wenn etwas nicht-brennbares Material die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 erreicht, da jede der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 plattenförmige oder ebene Gestalt besitzt, kann das nicht-brennbare Material in der Form von Drähten sich nicht mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 verheddern. Der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett kann daher kontinuierlich ohne Fehlfunktion arbeiten. Infolgedessen kann der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett gemäß der Erfindung dazu verwendet werden, um industrielle Abfälle zu verbrennen und um thermi sche Energie wiederzugewinnen aus diesen industriellen Abfällen, wie beispielsweise aus Reifen, was bisher hinsichtlich der Wiedergewinnung der thermischen Energie daraus nicht möglich war.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 an den Außenenden angebracht, und zwar auf vertikal beabstandeten oberen und unteren Leitungen (Rohren, Elementen, Rohrleit) 29, 29' und eingesetzt durch die Seitenwand 33 in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett. Ein oberes Rohr 30, welches einen oberen Leitungsauslaß 32 definiert, ist mit dem oberen Rohr oder Kopfleitung 29 verbunden, wohingegen ein unteres Rohr 31 einen unteren Rohrleitungs- oder Kopfeinlaß 32' definiert, und zwar verbunden mit der unteren Rohrleitung oder dem unteren Kopfteil 29'. Gesättigtes Wasser, welches normalerweise als ein Medium zur Wiedergewinnung thermischer Energie verwendet wird, wird von dem unteren Rohrleitungseinlaß 32' in die untere Rohrleitung 29' eingeleitet und das Wasser fließt durch die plattenartigen Wärmeübertragereinheiten 24. Nachdem das Wasser Wärme aufgenommen hat und in den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 verdampft, fließt eine Mischung aus Dampf und Wasser in die obere Kopf- oder Rohrleitung 29 und wird über den oberen leitungs- bzw. Kopf- oder Rohrleitungsauslaß 32 abgegeben.
  • Wie in den 3 und 4 gezeigt, weist jede der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 ein Paar von benachbarten Wärmeübertragungsrohren 25 und 25' auf, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und miteinander durch Flossen oder Stege bzw. Lamellen 26 verbunden sind. Die Wärmeübertragungsrohre 25 und 25' besitzen entsprechende entgegengesetzt liegende Enden, die mit den oberen und unteren Kopf- oder Rohrteilen 29, 29' ver bunden sind. Die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24, die in dieser Weise konstruiert sind, besitzen eine große Oberfläche und ein großes Oberflächengebiet, was für die Wärmeübertragung verfügbar ist. Da jedes der Wärmeübertragungsrohre 25, 25' eine relativ kleine Länge besitzen kann, ist der jedwede darin vorkommender Druckverlust relativ klein. Wenn eine Oberfläche oder ein Oberflächengebiet verfügbar für die Wärmeübertragung konstant bleibt und eine mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 Zirkulationspumpe verwendete die gleiche Ausgangsleistung besitzt, dann kann die Anzahl der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24, die dazu verwendet werden, ein Oberflächengebiet vorzusehen, stark vermindert werden. Wie in den 2 und 5 gezeigt, bilden die Wärmeübertragungsrohre 25 und 25', die auf diese Weise miteinander durch die Lamellen oder Flossen 26 verbunden sind, gemeinsam eine einzige ebene Struktur, die vertikal liegt und sich durch die Seitenwand 33 erstreckt.
  • 6 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in 6 gezeigt, weist die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Ofen 1 mit fluidisiertem Bett auf, der eine zentrale erste Diffusorplatte 2 aufweist, ferner eine zweite Diffusorplatte 3, positioniert nach außen gegenüber und verbunden mit der ersten Diffusorplatte 2 und eine dritte Diffusorplatte horizontal beabstandet von der zweiten Diffusorplatte 3. Die erste Diffusorplatte oder Verteilerplatte 2 besitzt eine nach unten geneigte obere Oberfläche (Oberseite), die im Vertikalschnitt am höchs ten liegt an der Mitte und fortlaufend tiefer liegt zur zweiten Diffusor- oder Verteilerplatte 3 hin. Der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett besitzt eine polygonale oder zylindrische vertikale Seitenwand 33, die sich nach oben erstreckt und auf diese Weise hat der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett eine rechteckige oder kreisförmige Gestalt in Draufsicht. Eine Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material ist zwischen der zweiten Verteilerplatte 3 und der dritten Verteilerplatte 4 definiert. Die dritter Diffusor- oder Verteilerplatte 4 und die ersten und zweiten Diffusor- oder Verteilerplatten 2 und 3 sind nach unten zu der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material geneigt. Fluidisiergaskammern 6, 7 und 8 sind unterhalb der ersten und zweiten Diffusorplatten 2 bzw. 3 und der dritten Diffusorplatte 4 angeordnet. Verbindungen, 9, 10 und 11 sind mit den Fluidisiergaskammern 6 bzw. 7 bzw. 8 verbunden, und zwar Fluidisiergas 12, 13 und 14 dahindurch in die Fluidisiergaskammern 6, 7 und 8 einzuführen.
  • Wenn der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett rechteckige Gestalt besitzt, dann können die erste Diffusorplatte 2, die zweite Diffusorplatte 3, die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material und die dritte Diffusorplatte 4, die rechteckige Gestalt besitzt, alle zueinander angeordnet werden, oder aber alternativ kann die zweite Diffusorplatte 3, die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material und die dritte Diffusorplatte 4, die rechteckige Gestalt sind, symmetrisch bezüglich einer Kante der ersten Diffusorplatte 2 angeordnet werden, die eine rechteckige dachförmige Struktur besitzt. Wenn der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett eine kreisförmige Gestalt besitzt, dann besteht der kreisförmige Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett aus der ersten Diffusorplatte 2, die eine konische Gestalt besitzt, und zwar mit einer Mittelregion oder -zone, die höher ist als eine Umfangskante davon, und die zweite Diffusorplatte 3, die von ringförmiger Gestalt ist, ist konzentrisch angeordnet in der ersten Diffusorplatte 2, wobei die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material eine Vielzahl von bogenförmigen Abschnitten aufweist, und zwar angeordnet konzentrisch mit der ersten Diffusorplatte 2 und der dritten Diffusorplatte 4, die eine ringförmige Gestalt aufweist und konzentrisch angeordnet ist mit der ersten Diffusorplatte 2.
  • Die erste Diffusorplatte 2 besitzt eine Vielzahl von Düsen 15, die darin definiert sind und die in Verbindung stehen mit der Gaskammer 6 und die offen sind zu einer Fluidisierzone des fluidisierten Mediums hin. Die zweite Diffusorkammer 3 besitzt eine Vielzahl von Düsen 16 darin definiert ausgebildet, die mit den Gaskammern 7 in Verbindung stehen und die offen sind zu der Fluidisierzone des fluidisierten Mediums hin. Die dritte Diffusorplatte 4 besitzt eine Vielzahl von Düsen 17, die darin definiert sind und die in Verbindung stehen mit den Gaskammern 8 und die offen sind zu einer Fluidisierzone des fluidisierten Mediums hin.
  • Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 6 wird durch eine Anzahl von Düsen 15 definiert in der ersten Diffusorplatte 2 in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett geliefert, und zwar mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone 18 aus fluidisiertem Medium oberhalb der ersten Diffusorplatte 2 gebildet wird. In der schwachen Fluidisierzone 18 erzeugt das Fluidisiermedium eine absteigende Strömung 21. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 8 wird über eine Anzahl von Düsen 17 geliefert, die in der dritten Diffusorplatte 4 definiert sind, und zwar erfolgt die Lieferung in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone oder Fluidisierzone 20 aus fluidisiertem Medium oberhalb der dritten Diffusorplatte 4 gebildet wird. In der schwachen Zone 20 des fluidisierten Bettes erzeugt das fluidisierte Medium eine absteigende Strömung 23. Das Fluidisiergas in der Fluidisiergaskammer 7 wird durch eine Anzahl von Düsen 16 geliefert, die in der zweiten Diffusorplatte 3 definiert sind, und zwar erfolgt die Lieferung in den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett mit einer relativ hohen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine intensive Fluidisiergaszone 19 aus fluidisiertem Medium oberhalb der zweiten Diffusorplatte 3 gebildet wird. In der intensiven Fluidisierzone 19 erzeugt das fluidisierte Medium eine aufwärts gerichtete Strömung 22.
  • Eine thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung zur Wiedergewinnung thermischer Energie aus dem fluidisiertem Bett ist in der schwachen Fluidisierzone 20 oberhalb der dritten Diffusorplatte 4 angeordnet. Die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung weist eine Vielzahl von horizontal beabstandeten plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 auf, die eine jede sich vertikal erstrecken. Die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 sind identisch zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den 1 bis 5.
  • Eine Unterteilungswand 34 ist vertikal zwischen der intensiven Fluidisierzone 19 und der schwachen Fluidisierzone 20 angeordnet. Verbindungsanschlüsse 36, 35 sind oberhalb und unterhalb der Unterteilungswand 34 definiert, um eine Verbindung vorzusehen zwischen der intensiven Fluidisierzone 19 und der schwachen Fluidisierzone 20. Die Unterteilungswand 34 unterteilt den Innenraum des Ofens 1 mit fluidisiertem Bett in eine thermische Energiewiedergewinnungskammer RTH, die plattenartige Wärmeübertragungseinheiten 24 enthält und und eine Hauptverbrennungskammer RTU, die frei ist von plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24. Die thermische Energiewiedergewinnungskammer RTH ist oberhalb der dritten Diffusorplatte 4 definiert, und zwar zwischen der Seitenwand 33 und der Unterteilungswand 34, und die Hauptverbrennungskammer RCU ist oberhalb der ersten und zweiten Diffusorplatten 2 und 3 innerhalb der Unterteilungswand 34 definiert.
  • In der Hauptverbrennungskammer RCU wird eine absteigende Strömung 21 aus fluidisiertem Medium in der schwachen Fluidisierzone 18 entwickelt und eine Aufwärtsströmung 22 aus fluidisiertem Medium wird in der Zone mit intensiver Fluidisierung bzw. Intensivfluidisierzone 19 entwickelt. Infolgedessen bewegt sich eine kontinuierliche zirkulierende Strömung nach oben in der Intensivfluidisierzone 19 und nach unten in der schwachen Fluidisierzone 18, und zwar geschaffen in der Hauptverbrennungskammer RCU.
  • In der Nähe des oberen Endes der Unterteilungswand 34 wird die aufwärts gerichtete Strömung aufgeteilt, und zwar in eine zur schwachen Fluidisierzone 18 in der Hauptverbrennungskammer RCU gerichtete Strömung, und in eine Umkehrströmung 22' gerichtet über das obere Ende der Unterteilungswand 34 durch den Verbindungsanschluß 36 zur Energiewiedergewinnungskammer RTH. Da die schwache Fluidisierzone 20 in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer RTH durch das Fluidisiergas gebildet wird, welches von der dritten Diffusorplatte 4 geliefert wird, wird das fluidisierte Medium, welche in die thermische Energiewiedergewinnungskammer RTH eingeführt wird mit den absteigenden Strömungen 23 absteigen und wird zurück zirkuliert in der Verbrennungskammer RCU durch den Verbindungsanschluß 35.
  • Durch Einstellen der Größe des zirkulierten fluidisierten Mediums und des Koeffizienten der Wärmeübertragung zu den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 durch eine Änderung der Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums in der thermischen Energiewiedergewinnungskammer RTH kann die Wiedergewinnung an thermischer Energie aus dem fluidisierten Medium eingestellt werden.
  • Wenn ein Verbrennungsmaterial 27 von einem (nicht gezeigten) Versorgungsanschluß nach unten in die schwache Fluidisierzone 18 der Hauptverbrennungskammer RCU geliefert wird, so wird das brennbare Material 27 in die schwache Fluidisierzone 18 mit der absteigenden Strömung 21 eingeführt und thermisch zerlegt und verbrannt, und zwar in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer kleinen Menge an Sauerstoff in den schwachen Fluidisierzonen 18. Sodann wird das brennbare Material 27 in die intensive Fluidisierzone 19 mit der zirkulierenden Strömung eingeführt und hinreichend in einer oxidierenden Atmosphäre verbrannt, und zwar mit einer großen Sauerstoffmenge, während das verbrennbare Material 27 sich nach oben mit der nach oben gerichteten Strömung 22 in die intensive Fluidisierzone 18 bewegt. In der Nähe des oberen Endes der Unterteilungswand 34 ist die aufwärts gerichtete Strömung 22 in eine Strömung aufgeteilt, die zu der schwachen Fluidisierzone 18 in der Hauptverbrennungskammer RCU hin gerichtet ist und ferner in eine Umkehrströmung 22, die über den oberen Endteil der Unterteilungswand 34 gerichtet ist, und zwar durch den Verbindungsanschluß 36 zu der thermischen Energiewiedergewinnungskammer RTH.
  • In der thermischen Energiewiedergewinnungskammer RTH steigt das auf eine hohe Temperatur erhitzte fluidisierte Medium in einer absteigenden Strömung 23 ab und überträgt Wärme an die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24. Nachdem das fluidisierte Medium Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 übertragen hat, wird das fluidisierte Medium, das abgestiegen ist, horizontal geleitet und zurück zur Hauptverbrennungskammer RCU zirkuliert, und zwar über den Verbindungsanschluß 35.
  • Die schwache Fluidisierzone 20, in der die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 vorgesehen sind, besitzt eine Oxidationsatmosphäre, da das fluidisierte Medium, in der das brennbare Material hinreichend in der intensiven Fluidisierzone 19 hinreichend verbrannt ist, in die schwache Fluidisierzone 20 fließt. Daher sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 nicht der Korrosion in einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt. Da die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 in der schwachen Fluidisierzone 20 vorgesehen sind, sind sie nicht übermäßig dem Abrieb ausgesetzt, der ansonsten dadurch hervorgerufen würde, daß diese der intensiven Fluidisierzone 19 ausgesetzt sind.
  • Da jede der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 eine ebene Gestalt besitzt, wie dies oben beschrieben wurde, besteht keine Gefahr, daß das in dem brennbaren Material 27 enthaltene nicht-brennbare Material, welches auch die Form von Drähten annehmen kann, sich mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 verwickelt oder verfängt. Daher kann der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett kontinuierlich ohne Fehlfunktion arbeiten.
  • Die 7A und 7B zeigen eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in 6 insofern, als eine Unterteilungswand 34' aus feuerfestem Material integral mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24' kombiniert ist. Die Unterteilungswand 34' wird durch die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24' getragen, die fest auf einer Seitenwand 33 angebracht sind. Andere bauliche Einzelheiten der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind identisch zu denjenigen der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 6. Da die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24' die Unterteilungswand 34' tragen, gibt es kein Hindernis in einem Verbindungsanschluß 35 unterhalb der Unterteilungswand 34'. Daher kehrt das nicht-brennbare Material, das in die thermische Energiewiedergewinnungskammer RTH eingetreten ist, und zwar Verbrennungskammer RCU über den Verbrenungsanschluß 35 zurück, ohne daß eine Versperrung aufträte. Demgemäß kann die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett ohne jedwede Fehlfunktion arbeiten.
  • 8 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in 8 gezeigt, weist die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel einen Ofen 1 mit fluidisiertem Bett auf, der eine zweite Diffusorplatte 3 enthält, um einen Fluidisiermedium eine beträchtlich hohe Fluidisiergeschwindigkeit aufzuprägen und ferner ist eine dritte Diffusorplatte 4 vorgesehen, um einem Fluidisiermedium eine wesentlich niedrige Fluidisiergeschwindigkeit aufzuprägen. Die dritte Diffusorplatte 4 ist mit der zweiten Diffusorplatte 3 verbunden. Eine Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material ist zwischen der zweiten Diffusorplatte 3 und einer Seitenwand 33 des Ofens 1 mit fluidisiertem Bett definiert. Die dritte Diffusorplatte 4 und die zweite Diffusorplatte 3 sind zu der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material geneigt. Die Fluidisiergaskammern 7 und 8 sind unterhalb der zweiten und dritten Diffusorplatten 3 bzw. 4 vorgesehen. Verbindungen 10 und 11 stehen mit den Fluidisiergaskammern 7 und 8 über den Verbindungen, und zwar zum Einführen von Fluidisiergas 13 und 14 dahindurch in Fluidisiergaskammern 7 bzw. 8.
  • Die zweite Diffusorplatte 3 besitzt eine Vielzahl von Düsen 16 definiert darinnen, die in Verbindung stehen mit den Fluidisiergaskammern 7 und die offen sind zu einer Fluidisierzone des fluidisierten Mediums hin. Die dritte Diffusorplatte 4 besitzt eine Vielzahl von Düsen 17 darin definiert, die in Verbindung stehen mit der Fluidisiergaskammer 8 und die offen sind zu einer Fluidisierzone des fluidisierten Mediums hin.
  • In den Ofen 1 mit fluidisiertem Bett wird Fluidisiergas 14 von der Fluidisiergaskammer 8 geliefert, und zwar durch die Düsen 17 in der dritten Diffusorplatte 4 in das Fluidisierbett hinein, und zwar mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine schwache Fluidisierzone 20 aus fluidisiertem Medium oberhalb der dritten Diffusorplatte 4 in dem Ofen 1 mit fluidisiertem Bett gebildet wird. Das Fluidisiergas 3 wird von der Fluidisiergaskammer 7 geliefert, und zwar durch die Düsen 16 in der zweiten Diffusorplatte 3 in das fluidisierte Bett mit einer relativ hohen Fluidisiergasgeschwindigkeit, auf welche Weise eine intensive Fluidisierzone 19 oberhalb der zweiten Diffusorplatte 3 in dem Ofen 1 mit fluidisiertem Bett gebildet wird. Zu dieser Zeit wird eine absteigende Strömung 23 aus Fluidisiermedium in der schwachen Fluidisierzone 20 gebildet oder entwickelt und eine nach oben gerichtete Strömung 22 aus fluidisiertem Medium wird in der intensiven Fluidisierzone 19 entwickelt. Infolgedessen wird eine zirkulierende Strömung in dem fluidisiertem Bett geschaffen, und zwar in Strömung, in der das fluidisierte Medium sich nach oben in der intensiven Fluidisierzone 19 und nach unten in der schwachen Fluidisierzone 20 bewegt.
  • Eine thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung zur Wiedergewinnung von thermischer Energie aus dem fluidisierten Bett ist in der schwachen Fluidisierzone 20 angeordnet, und zwar oberhalb der dritten Diffusorplatte 4. Die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung weist eine Vielzahl von horizontal beabstandeten parallelen plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 auf, deren jede sich vertikal erstreckt.
  • Das Fluidisiergas 13 wird von der Fluidisiergaskammer 7 durch Düsen 39 eingeführt, die in einer Seitenwand der Fluidisiergaskammer 7 definiert sind, und zwar erfolgt die Einführung in die Verbrennungsmaterialabgabeöffnung 28, die benachbart zu der zweiten Diffusorplatte 3 vorgesehen ist. Das Fluidisiergas 13, welches durch die Düsen 39 in die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material eingeführt wird, dient dazu, eine schwache Fluidisierzone 38 aus dem fluidisierten Medium zu bilden, und zwar oberhalb der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material.
  • Wenn brennbares Material 27 von einem (nicht gezeigten) Versorgungsanschluß geliefert wird, und zwar nach unten in die schwache Fluidisierzone 38 hinein, so wird das Verbrennungsmaterial 27, welches in die schwache Fluidisierzone 38 mit der absteigenden Strömung 21 eingeführt wird, thermisch zerlegt und verbrannt, und zwar in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer kleinen Menge Sauerstoff der schwachen Fluidisierzone 18. Sodann wird das brennbare Material 27 in die intensive Fluidisierung0szone 19 mit der zirkulierenden Strömung eingeführt und hinreichend verbrannt in einer oxidierenden Atmosphäre mit einer großen Sauerstoffmenge, während das brennbare Material 27 sich nach oben mit der aufwärts gerichteten Strömung 22 in der intensiven Fluidisierzone 19 bewegt. Das brennbare Material 27 wird in einer Kombination derartiger reduzierender und oxidierender Atmosphären verbrannt, auf welche Weise Emissionsgase mit verbesserten Qualitäten abgegeben werden, beispielsweise mit reduzierter Menge an NOx. In einer oberen Zone der intensiven Fluidisierzone 19 wird ein Teil des fluidisierten Mediums, welches auf eine hohe Temperatur erhitzt ist, zu der schwachen Fluidisierzone 20 hin gewendet, wo das fluidisierte Medium mit der absteigenden Strömung 23 absteigt und daher Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 überträgt.
  • Nachdem das fluidisierte Medium Wärme auf die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 überträgt, wird das fluidisierte Medium, welches abgestiegen ist, horizontal geleitet und zurück in die intensive Fluidisierzone 19 zirkuliert. Zu dieser Zeit ist der größte Teil des nicht-brennbaren Materials enthalten im fluidisierten Medium abgesetzt und durch die Abgabeöffnung 28 für ein nicht-brennbares Material abgegeben.
  • Die schwache Fluidisierzone 20, in der die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 vorgesehen sind, besitzen eine oxidierende Oxidationsatmosphäre und tragen das fluidisierte Medium, in dem das brennbare Material hinreichend in der intensiven Fluidisierzone 19 verbrannt ist, in die schwache Fluidisierzone 20 fließt. Daher sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 keiner Korrosion in einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt. Da die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 in der schwachen Fluidisierzone 20 vorgesehen sind, sind sie keinem übermäßigen Abrieb ausgesetzt, der ansonsten hervorgerufen würde, durch das Aussetzen gegenüber der intensiven Fluidisierzone 19.
  • Da jede der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 eine ebene Gestalt besitzt, wie dies oben beschrieben wurde, besteht keine Gefahr, daß das nicht-brennbare Material enthalten in dem brennbaren Material 27, welches auch die Form von Drähten annehmen kann, sich mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 verheddert. Der Ofen 1 mit fluidisiertem Bett kann daher kontinuierlich ohne Fehlfunktion arbeiten.
  • 9 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar wiederum mit fluidisiertem Bett.
  • Die Verbrennungsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel mit fluidisiertem Bett besitzt eine Struktur bzw. einen Aufbau derart, daß ein Paar von Öfen 1 mit fluidisiertem Bett vorgesehen ist, deren jeder eine Struktur gemäß 9 besitzt, und zwar sind diese miteinander symmetrisch verbunden bezüglich der Abgabeöffnung 28 für nicht-verbrennbares Material positioniert in der Mitte des Ofens.
  • 9 zeigt insbesondere, daß die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisierten Bett dritte Diffusor-, Diffusions- oder Verteilerplatten 4 besitzt und zweite Diffusor-, Diffusions- oder Ver teilerplatten 3 verbunden mit den dritten Diffusorplatten 4. Eine Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material ist zwischen den zweiten Diffusorplatten 3 definiert. Die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung weist eine Vielzahl von horizontal beabstandeten parallelen plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 auf, und zwar angeordnet in den schwach fluidisierten Zonen 20 oberhalb der dritten Diffusorplatte 4. Brennbares Material 27 wird von einer (nicht gezeigten) Versorgungsöffnung geliefert, und zwar in die schwach fluidisierte Zone 38 oberhalb der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material.
  • Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel arbeitet in der gleichen Art und Weise wie die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 8.
  • In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 9 sind die ersten, zweiten und dritten Diffusorplatten 2, 3 und 4 als nach unten geneigt dargestellt, und zwar zu der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material hin, wobei bemerkt sei, daß die ersten, zweiten und dritten Diffusorplatten 2, 3 und 4 auch horizontal angeordnet sein können.
  • 10 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die Verbrennungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit der Ausnahme, daß eine nach oben gerichtete Strömung in einer Zone entwickelt wird, wo die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 vorgesehen sind.
  • Speziell wird wie in 10 gezeigt, das Fluidisiergas von den Fluidisiergaskammern 7 und 8 durch Düsen 40 eingeführt, und zwar definiert in Seitenwänden der Fluidisiergaskammern 7 und 8, und zwar in die Abgabeöffnung 28 für das nicht-brennbare Material, wodurch eine schwache Fluidisierzone 41 aus fluidisiertem Medium gebildet wird, indem das fluidisierte Medium mit einer im Wesentlichen geringen Fluidisiergeschwindigkeit fluidisiert wird. Eine geneigte Wand 43 erstreckt sich nach innen von der Seitenwand 33 in einer überhängenden Beziehung zu der dritten Diffusorplatte 4 und der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material, und zwar zu einer Position oberhalb der zweiten Diffusorplatte 3. Die geneigte Wand 43 dient zur Ablenkung des fluidisierten Mediums, welches sich nach oben bewegt zu der schwachen Fluidisierzone 41 oberhalb der Materialabgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material.
  • Speziell sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 in einer Zone vorgesehen, in der das fluidisierte Medium in einer höheren Fluidisiergeschwindigkeit fluidisiert ist, als das für das Medium in der schwachen Fluidisierzone 41 gilt, wodurch eine nach oben gerichtete Strömung 42 aus dem fluidisierten Medium gebildet wird, welches durch die geneigte Wand 43 zu der schwachen Fluidisierzone 41 hin geleitet wird. In der schwachen Fluidisierzone 41 wird eine absteigende Strömung 44 aus fluidisiertem Medium entwickelt. Die absteigende Strömung 44 aus fluidisiertem Medium besitzt die niedrigste Fluidisiergeschwindigkeit, die nach oben gerichtete Strömung 42 aus fluidisiertem Medium besitzt eine zwischenliegende Fluidisiergeschwindigkeit und die nach oben gerichtete Strömung 42 des fluidisierten Mediums besitzt eine höchste Fluidisiergeschwindigkeit.
  • 11 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett eine Struktur derart, daß ein Paar von Öfen mit fluidisiertem Bett verwendet wird, deren jeder eine Struktur gemäß 10 besitzt, und zwar verbunden miteinander symmetrisch bezüglich der Fluidisiergaskammer 6 positioniert in der Mitte des Ofens. Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist funktionell identisch mit der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel gemäß 10 und braucht daher hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
  • 12 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem achten Ausführungsbeispiel besitzt eine dritte Diffusorplatte 4 angeordnet benachbart zu und sich weg erstreckend von einer Seitenwand 33, eine zweite Diffusorplatte 3 verbunden mit der dritten Diffusorplatte 4 und eine erste Diffusorplatte 2 horizontal beabstandet von der zweiten Diffusorplatte 3. Eine Abgabeöffnung 28 für nicht-verbrennbares Material ist zwischen den ersten und zweiten Diffusorplatten 2 und 3 definiert. Die Fluidi siergaskammern 6, 7 und 8 sind unterhalb der ersten, zweiten und dritten Diffusorplatten 2 bzw. 3 bzw. 4 definiert. Fluidisiergas wird von den Fluidisiergaskammern 6 und 7 durch Düsen 39, eingeführt, und zwar sind diese Düsen in Seitenwänden der Fluidisiergaskammern 6 und 7 definiert und die Einführung erfolgt in die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material. Andere Einzelheiten der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind identisch denjenigen der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1.
  • Wenn ein brennbares Material 27 von einem (nicht gezeigten) Versorgungsanschluß nach unten in die schwache Fluidisierzone 18 geliefert wird, so wird brennbares Material 27 in die schwach fluidisierte Zone 18 mit der absteigenden Strömung 21 eingeführt und thermisch zerlegt und verbrannt in einer reduzierenden Atmosphäre mit einer kleinen Sauerstoffmenge in der schwach fluidisierten Zone 18. Sodann wird das brennbare Material 27 mit der zirkulierenden Strömung zu einer oberhalb der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material gelegenen Position geführt. Da eine intensive Fluidisierzone oberhalb der Abgabeöffnung 28 für nicht-verbrennbares Material durch das Fluidisiergas gebildet wird, welches von den Düsen 38 eingeführt wird, fällt das nicht-brennbare Material enthalten im brennbaren Material 27 in die Abgabeöffnung 28 für das nicht-brennbare Material und es wird von dort aus abgegeben. Wenn das fluidisierte Medium, welches eine verminderte Konzentration des nicht-brennbaren Materials enthält, die intensive Fluidisierzone 19 oberhalb der zweiten Diffusionsplatte 3 erreicht, so bewegt sich das fluidisierte Medium nach oben mit der Aufwärtsströmung 22 und wird sodann zu der schwachen Fluidisierzone 20 hin gewendet, in der die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 vorgesehen sind. Da die Konzentration des nicht-brennbaren Materials in dem fluidisierten Medium reduziert wurde, sind die plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 24 weniger empfindlich gegen eine Verstopfung hervorgerufen durch das nicht-brennbare Material, als dies der Fall ist bei der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in 1.
  • Die 13 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Wie in 13 gezeigt, weist die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel einen Ofen 1 mit fluidisiertem Bett auf, der eine erste Diffusions- oder Diffusorplatte 2 aufweist, um eine im Wesentlichen niedrig liegende Fluidisiergeschwindigkeit dem fluidisierten Medium aufzuprägen, und ferner ist eine zweite Diffusions- oder Diffusorplatte 3 vorgesehen, um eine wesentlich höhere Fluidisiergeschwindigkeit im fluidisierten Medium aufzuprägen. Die erste Diffusions- oder Diffusorplatte 2 ist mit der zweiten Diffusionsplatte 3 verbunden, die horizontal beabstandet gegenüber einer Seitenwand 33 vorgesehen ist. Eine Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material ist zwischen der zweiten Diffusionsplatte 3 und der Seitenwand 33 definiert. Die ersten und zweiten Diffusionsplatten 2 und 3 sind nach unten zur Abgabeöffnung 28 für nicht-verbrennbares Material geneigt. Die Fluidisiergaskammern 6 und 7 sind unterhalb der ersten und zweiten Diffusorplatten 2 bzw. 3 definiert. Düsen 45 sind in der Seitenwand 33 definiert und öffnen sich in einem oberen Teil der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material, um Fluidisiergas in die Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material auszusto ßen. Eine Verbindungsvorrichtung oder Verbindungsmittel 9 verbinden die Fluidisiergaskammer 6 zur Einführung von Fluidisiergas 12 in die Fluidisiergaskammer 8 und eine Verbindungsvorrichtung oder Verbindungsmittel 10 verbinden die Fluidisierkammern 7 zum Einführen von Fluidisiergas 13 durch das Ventil V1 in die Fluidisiergaskammer 7. Das Fluidisiergas 13 wird auch an die Düsen 45 über ein Ventil V2 geliefert.
  • Das Fluidisiergas 12 wird von der Fluidisiergaskammer 6 durch die Düsen 15 definiert in der ersten Diffusionsplatte 2 in das fluidisierte Bett eingeführt, und zwar mit einer relativ niedrigen Fluidisiergasgeschwindigkeit, wodurch eine schwach fluidisierte Zone 18 aus fluidisiertem Medium oberhalb der ersten Diffusionsplatte 2 gebildet wird. Das Fluidisiergas 13 wird von der Fluidisiergaskammer 7 durch Düsen 16 definiert in der zweiten Diffusionsplatte 3 in das fluidisierte Bett eingeführt, und zwar mit einer relativ hohen Fluidisiergasgeschwindigkeit, wodurch eine intensive Fluidisierzone 19 oberhalb der zweiten Diffusionsplatte 3 gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein absteigender Fluß oder eine absteigende Strömung 21 aus fluidisiertem Medium in der schwachen Fluidisierzone 18 gebildet und eine Aufwärtsströmung oder ein Aufwärtsfluß 22 aus dem fluidisiertem Medium wird in der intensiven Fluidisierzone 19 entwickelt. Die Aufwärtsströmung 22 aus fluidisiertem Medium wird durch die geneigte Wand 43 abgelenkt, und zwar zu der schwachen Fluidisierzone 18 hin. Infolgedessen wird ein Zirkulationsfluß oder eine Zirkulationsströmung entwickelt, in der sich das fluidisierte Medium nach oben in die intensive Fluidisierzone 19 und nach unten in die schwache Fluidisierzone 18 bewegt, und zwar wie dies in dem fluidisierten Bett erzeugt.
  • Das Fluidisiergas 13 wird auch von den Düsen 45 in den oberen Teil der Abgabeöffnung 28 für nicht-brennbares Material eingeführt, auf welche Weise eine Aufwärtsströmung des fluidisierten Mediums in der intensiven Fluidisierzone 19 gebildet wird. Eine plattenartige Wärmeübertragungseinheit 46 wird aus einer Wandoberfläche der Seitenwand 33 entlang der intensiven Fluidisierzone 19 gebildet.
  • Da die plattenartige Wärmeübertragungseinheit 46 eine planare oder ebene Gestalt besitzt und als eine Wandoberfläche dient, ohne einen nach innen ragenden Vorsprung in die intensive Fluidisierzone 19, ist das in dem brennbaren Material 27 enthaltene nicht-brennbare Material, welches beispielsweise in der Form von Drähten vorliegt, daran gehindert, sich mit den plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten 46 zu verwickeln oder zu verschlingen. Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett kann daher ohne jedwede Fehlfunktion arbeiten.
  • 14 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit einem fluidisiertem Bett gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett eine Struktur derart, daß ein Paar von Öfen mit fluidisiertem Bett vorgesehen ist, wobei jeder eine Struktur gemäß 13 besitzt und wobei diese Öfen miteinander symmetrisch bezüglich der Fluidisiergaskammer 6 positioniert in der Mitte des Ofens verbunden sind. Die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ist funktionell identisch zu der Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der 13 und wird daher weiter unten nicht beschrieben.
  • Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Verbrennungsvorrichtung mit fluidisiertem Bett als eine solche mit einem Reaktor mit fluidisiertem Bett beschrieben wurde, ist die Erfindung doch auch bei Vergasungsvorrichtungen anwendbar zur Erzeugung von Gas aus festem Material, welches brennbares Material und nicht-brennbares Material enthält. In diesem Falle ist der Aufbau der Struktur der Vorrichtung identisch zu denjenigen der 1 bis 14 mit der Ausnahme, daß die Sauerstoffströmungsrate in dem Fluidisiergas kleiner ist als eine stöchiometrische Sauerstoffströmungsrate notwendig zur Verbrennung von an den Ofen geliefertem verbrennbaren Material.
  • Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile besitzt:
    • (1) Bei der konventionellen Vorrichtung wird nicht-brennbares Material in der Form von Drähten im Abfallmaterial tendenziell in dem fluidisierten Bett abgeschieden und verwickelt sich mit den Wärmeübertragungsrohren und somit wird die Fluidisierung des fluidisierten Mediums nicht störungsfrei ausgeführt, was die Fehlfunktion des Ofens zur Folge hat. Kein effektives Verfahren zur Wiedergewinnung von Energie war bislang verfügbar für industrielle Abfälle einschließlich nicht-brennbarem Material in der Form von Drähten, wie beispielsweise Altreifen. Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch ist Folgendes möglich: Durch die Verwendung der plattenartigen Wärmeübertragungseinheit zur Wiedergewinnung von thermischer Energie aus dem fluidisiertem Bett kann brennbares Material, welches nicht-brennbares Material in der Form von Drähten enthält, oxidiert werden und thermische Energie kann ohne jedwede Störung daraus wieder gewonnen werden. Es ist somit möglich, aus industriellen Abfällen Energie wiederzugewinnen, was bislang nicht möglich war.
    • (2) Das brennbare Material wird in die Zone mit einer reduzierenden Atmosphäre geliefert, in der eine relativ niedrige Fluidisiergeschwindigkeit herrscht und diese wird dem fluidisierten Medium aufgeprägt, wobei die Verbrennung in der reduzierenden Atmosphäre erfolgt, und sodann erfolgt die Verbrennung in einer Zone mit einer oxidierenden Atmosphäre, in der eine relativ hohe Fluidisiergeschwindigkeit dem fluidisierten Medium aufgeprägt wird. Das bedeutet, daß das brennbare Material in einer Kombination aus derartigen reduzierenden oder oxidierenden Atmosphären verbrannt wird, auf welche Weise Abgase abgegeben werden, die verbesserte Eigenschaften besitzen, d. h. reduzierte NOx-Werte. Da ferner eine weitere schwache Fluidisierzone mit einer Oxidationsatmosphäre vorgesehen ist, in der die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung vorgesehen ist, ist die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung keiner Korrosion in der reduzierten Atmosphäre ausgesetzt.
    • (3) Das in dem brennbaren Material enthaltene nicht-brennbare Material wird von der Materialabgabeöffnung für nicht-brennbares Material abgegeben, bevor es die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung erreicht, da die intensive Fluidisierzone und die Abgabeöffnung für nicht-brennbares Material zwischen der thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung und der Versorgungsöffnung für brennbares Material angeordnet ist. Selbst wenn etwas nicht-brennbares Material die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung erreicht, da die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung von planarer Gestalt ist, ist keine Gefahr vorhanden, daß das nicht-brennbare Material sich mit der thermischen Energiewiedergewinnungsvorrichtung verwickelt oder verheddert. Somit kehrt das nicht-brennbare Material zu der Abgabeöffnung für nicht-brennbares Material mit der zirkulierenden Strömung zurück und wird dort abgegeben.
    • (4) Die plattenartige Wärmeübertragungseinheit weist eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren auf, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die durch Flossen oder Stege miteinander verbunden sind. Die plattenartigen Wärmeübertragungseinheit ist somit als eine breite für die Wärmeübertragung verfügbare Oberfläche konstruiert. Da die Wärmeübertragungsrohre eine relativ kleine Länge besitzen können, ist jedweder Druckverlust darinnen relativ klein. Wenn eine Oberfläche verfügbar für die Wärmeübertragung konstant bleibt und eine Zirkulationspumpe mit der plattenartigen Wärmeübertragungseinheit verwendet wird, die die gleiche Ausgangsleistung besitzt, dann kann die Anzahl der plattenartigen Wärmeübertragungseinheiten reduziert werden, die ein Oberflächengebiet vorsieht. Erfindungsgemäß ist es somit möglich, aus Abfällen wiedergewinnbare Energie zu erhalten, wie beispielsweise aus Abfall oder Altreifen, wobei dieses Abfallmaterial nicht-brennbares Material enthält, beispielsweise in der Form von Drähten, die ansonsten die Fehlfunktion von Öfen hervorrufen.
  • Abwandlungen in der Ausführung der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der obigen Beschreibung.
  • Zusammenfassend sieht die Erfindung Folgendes vor:
    Einen Reaktor der fluidisierten Bettbauart geeignet zur gleichförmigen Oxidierung, d. h der Verbrennung oder Ga sifikation von festem Material, welches brennbares Material und nicht brennbares Material enthält, und zur stabilen Wiedergewinnung von thermischer Energie aus dem oxidierten verbrannten Material, wobei das nicht-brennbare Material glatt und ungestört abgegeben wird. Der Reaktor mit fluidisiertem Bett weist eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen auf, und zwar angeordnet am Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett zum Aufprägen unterschiedlicher Fluidisiergeschwindigkeiten auf das fluidisierte Medium in einem fluidisierten Bett in dem Ofen mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung aus fluidisiertem Medium in einer Fluidisierzone mit einer beträchtlich hohen Fluidisiergeschwindigkeit aus dem fluidisierten Medium und mit einer absteigenden Strömung des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone mit einer beträchtlich geringen Fluidisiergeschwindigkeit des Fluidisiermediums und wobei ferner eine plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung vorgesehen ist, und zwar angeordnet in der Fluidisierzone mit sehr beträchtlich niedrigen und im Wesentlichen niedrig liegenden Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und mit einer Wärmewiedergewinnungsoberfläche, die sich vertikal erstreckt.

Claims (8)

  1. Reaktor mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren brennbaren Materials, welches nicht-brennbares Material enthält, und zwar in einem Ofen (1) mit fluidisiertem Bett, der ein fluidisiertes Medium enthält, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen (2, 3, 4), angeordnet am Boden des Ofens (1) mit fluidisiertem Bett zum Liefern von Fluidisiergas (12, 13, 14) und zum Aufprägen unterschiedlicher Fluidisiergeschwindigkeiten auf das fluidisierte Medium in dem fluidisierten Bett in dem Ofen (1) mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung (22) des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone (19) mit einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und mit einer absteigenden Strömung (21, 23) des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone (18, 20) mit einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des Fluidisiermediums, und eine plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet in der Fluidisierzone (20) mit der im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des Fluidisiermediums, wobei die plattenartige thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung eine sich vertikal erstreckende Wärmewiedergewinnungsoberfläche aufweist und ferner eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die miteinander durch Lamellen oder Flossen verbunden sind.
  2. Reaktor nach Anspruch 1, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine geneigte Wand (43) positioniert an einem oberen Teil der nach oben gerichteten Strömung (22) aus dem fluidisierten Medium zum Ablenken der Strömung des fluidisierten Mediums zur Bildung einer absteigenden Strömung (21) des fluidisierten Mediums in der Fluidisierzone mit der niedrigsten Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums, und mit einer nach oben gerichteten Strömung des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone mit einer dazwischenliegenden oder mittleren Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums.
  3. Reaktor mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren von brennbarem Material, welches nicht-brennbares Material enthält, und zwar in einem Ofen mit fluidisiertem Bett, welcher fluidisiertes Medium enthält, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Unterteilungswand (34), die den Innenraum des Ofens mit fluidisiertem Bett unterteilt in eine Vielzahl von Fluidisierzonen zur Erzeugung einer Vielzahl von fluidisierten Betten, und wobei die fluidisierten Betten miteinander oberhalb und unterhalb der Unterteilungswand (34) in Verbindung stehen; eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen angeordnet am Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett zur Lieferung von Fluidisierunsgas und zum Auf prägen unterschiedlicher Fluidisiergeschwindigkeiten auf das fluidisierte Medium in einem fluidisiertem Bett in dem Ofen mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung aus dem fluidisierten Medium in einer Fluidisierzone (19) mit einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit aus dem fluidisiertem Medium und mit einer absteigenden Strömung aus dem fluidisierten Medium in einer Fluidisierzone mit einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und wobei ferner ein Teil der nach oben gerichteten Strömung des fluidisierten Mediums oberhalb des oberen Endes der Unterteilungswand in eines der fluidisierten Betten eingeführt wird, welches ein bewegtes Bett bildet, um so zu bewirken, daß das fluidisierte Medium absteigt, und Rückführung des fluidisierten Mediums über einen gemeinsamen Anschluß unterhalb der Unterteilungswand zu einem anderen der fluidisierten Betten mit der wesentlich höheren Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums zum Zwecke der Zirkulation; und eine plattenartige Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet in dem fluidisierten Bett, welches das absteigend bewegte Bett bildet, wobei die plattenartige Energiewiedergewinnungsvorrichtung gebildet ist durch eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die miteinander durch Lamellen oder Flossen verbunden sind.
  4. Reaktor nach Anspruch 3, wobei die Wärmeübertragungsrohre gemeinsam eine einzige Wärmewiedergewinnungsoberfläche bilden.
  5. Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Unterteilungswand (34) und die plattenartige thermische E nergiewiedergewinnungsvorrichtung integral miteinander verbunden sind.
  6. Reaktor mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren brennbaren Materials, welches nicht-brennbares Material enthält, und zwar in einem Ofen mit fluidisiertem Bett, der fluidisiertes Medium enthält, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Vielzahl von Fluidisiergasdiffusionsvorrichtungen angeordnet am Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett zum Liefern von Fluidisiergas und zum Aufprägen unterschiedlicher Fluidisierungegeschwindigkeiten auf das fluidisierte Medium in einem fluidisierten Bett in dem Ofen mit fluidisiertem Bett zur Bildung einer nach oben gerichteten Strömung aus dem fluidisierten Medium in einer Fluidisierzone mit einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums und mit einer absteigenden Strömung des fluidisierten Mediums in einer Fluidisierzone mit einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit des fluidisierten Mediums; eine geneigte Wand positioniert an einem oberen Teil der nach oben gerichteten Strömung des fluidisierten Mediums zum Ablenken der Strömung des fluidisierten Mediums; und eine plattenförmige Wärmeübertragungsoberfläche vorgesehen an einer Seitenwand des Ofens mit fluidisiertem Bett und sich zu einem unteren Ende der geneigten Wand erstreckend, wobei eine plattenartige Energiewiedergewinnungsvorrichtung gebildet ist durch eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die miteinander durch Lamellen oder Flossen verbunden sind.
  7. Reaktor mit fluidisiertem Bett zum Oxidieren von brennbarem Material, welches nicht-brennbares Material enthält, und zwar in einem Ofen mit fluidisier tem Bett, der ein fluidisiertes Medium enthält, wobei Folgendes vorgesehen ist: eine Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung angeordnet am Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett zur Lieferung von Fluidisiergas und zum Aufprägen einer im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium zur Bildung einer intensiven Fluidisierzone; eine Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung angeordnet am Boden des Ofens mit fluidisiertem Bett zur Lieferung eines Fluidisiergases mit der im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit angeordnet auf jeder Seite der Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung zum Aufprägen einer im Wesentlichen niedrigen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium zur Bildung von schwachen Fluidisierzonen; eine thermische plattenartige Energiewiedergewinnungsvorrichtung angeordnet in einer der schwachen Fluidisierzonen, wobei die thermische Energiewiedergewinnungsvorrichtung eine Vielzahl von benachbarten Wärmeübertragungsrohren, die sich in Windungen parallel zueinander erstrecken und die miteinander durch Lamellen oder Flossen verbunden sind, aufweist; einen Lieferanschluß zur Lieferung von brennbarem Material in einer der schwachen Fluidisierzonen; und eine Abgabeöffnung für nicht-brennbares Material angeordnet zwischen der Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung zum Aufprägen der im Wesentlichen hohen Fluidisiergeschwindigkeit auf das fluidisierte Medium und der Fluidisiergasdiffusionsvorrichtung, die die im Wesentlichen niedrige Fluidisiergeschwindigkeit im fluidisierten Medium aufprägt.
  8. Reaktor nach Anspruch 7, wobei die Menge an Sauerstoff enthalten in dem Fluidisiergas derart eingestellt ist, daß die erwähnte schwache Fluidisierzone, zu der das brennbare Material geliefert wird, eine reduzierende Atmosphäre besitzt und dass die intensive Fluidisierzone eine oxidierende Atmosphäre besitzt.
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The Midwest Power DMEC 2 Advanced PCFB Demonstration Project Ahlstrom Pyroflow Advanced Pressurized Circulating Fluidized Technology, S.J. Provol & S. Ambrose, 1993 U.S.A., P948 *

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