DE19840627A1 - Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht - Google Patents
Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden WirbelschichtInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
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Abstract
Bei einer Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht, bestehend aus einem von Außenwänden und ggf. Innenwänden begrenzten Wirbelschichtreaktor (1), mindestens einem Feststoffabscheider und mindstens einer Rückführleitung, mit einer Einrichtung für die Zufuhr von Brennstoff (B) und ggf. Inertmaterial und weiteren Zuschlagstoffen in den Wirbelschichtreaktor, einer Einrichtung für die Zufuhr sauerstoffhaltiger Primärgase (P) durch den Boden (4) des Wirbelschichtreaktors und einer Einrichtung für die Zufuhr sauerstoffhaltiger Sekundärgase in den Reaktor über Austrittsöffnungen, ist zur Verbesserung der Verteilung der Sekundärgase über den Reaktorquerschnitt vorgesehen, das zumindest ein Teil der Austrittsöffnungen (13, 14; 18a-18c; 19a-19c; 22; 25) für die Sekundärgase (S 1, S 2) mittels mindestens einer sich von der Außenwand in das Reaktorinnere hinein erstreckenden Sekundärgaszuführungseinrichtung (5; 15; 21; 24) in vorgegebenem Abstand (C 1; C 2; C 4; C 5) von den Wänden des Reaktors (1) angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine aus einem von Außenwänden und ggf. Innenwänden
begrenzten Wirbelschichtreaktor, mindestens einem Feststoffabscheider und
mindestens einer Rückführleitung bestehende Wirbelschichtanlage zur
Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht mit
einer Einrichtung für die Zufuhr von Brennstoff in den Wirbelschichtreaktor,
einer Einrichtung für die Zufuhr sauerstoffhaltiger Primärgase durch den Boden
des Wirbelschichtreaktors und einer Einrichtung für die Zufuhr
sauerstoffhaltiger Sekundärgase in den Reaktor über Austrittsöffnungen
Wie in der EP 0 281 165 B1, S. 2, Z. 25ff. ausgeführt, treten bei dem
vorhandenen Trend zu Anlageneinheiten mit zunehmend größerer
Wärmeleistung gewisse Schwierigkeiten in der Verfahrensführung auf. Sie
bestehen im wesentlichen darin, daß größere Wärmeleistungen größere
Reaktorabmessungen, insbesondere größere Reaktorquerschnitte, erfordern,
bei denen die für die Umsetzung erforderliche einwandfreie Quervermischung
von Brennstoff und ggf. Inertmaterial und Zuschlagstoffen wie Kalk mit
sauerstoffhaltigem Sekundärgas über den gesamten Querschnitt des
Wirbelschichtreaktors im Bereich des Aufgabeortes nicht mehr gewährleistet
ist. Die Folge ist, daß sich die Umsetzung zu einem erheblichen Teil in den
oberen Reaktorraum verlagert, ggf. eine Nachverbrennung nach Trennung von
Feststoff und Gas im Feststoffabscheider auftritt. Es muß daher auch bei hoher
Verbrennungsleistung ein einwandfreier Betrieb gewährleistet sein. Bei der
Wirbelschichtanlage gemäß der EP 0 281 165 B1 ist vorgesehen, daß ein oder
mehrere Verdrängungskörper vorgesehen sind, die 40 bis 75% der
Bodenfläche des Wirbelschichtreaktors abdecken. Der Verdrängungskörper
soll eine maximale Höhe gleich der halben Höhe des Wirbelschichtreaktors
aufweisen und Austrittsöffnungen zum Eintrag von zusätzlichem
sauerstoffhaltigen Sekundärgas aufweisen.
Bei der EP 0 444 732 B1 wird zur Lösung desselben Problems vorgeschlagen,
daß das Innere des Wirbelschichtreaktors mit einer von der Decke des
Reaktors sich nach unten erstreckenden und in vorgegebenem Abstand
oberhalb des Bodens enden den Trennwand versehen ist, die in ihrem unteren
Ende mindestens eine Zufuhrleitung mit Verteileinrichtung zum Einleiten von
Verbrennungsluft über in der Trennwand versehene Austrittsöffnungen in die
Teilkammern aufweist. Bei der Wirbelschichtanlage gemäß der EP 0 281 165 B1
ist ein zusätzlicher Verdrängungskörper erforderlich und bei der EP 0 444 732
B1 ist eine mittlere Trennwand erforderlich und die Austrittsöffnungen des
Sekundärgases sind jeweils direkt in den Wänden ausgebildet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wirbelschichtanlage der
gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Verteilung der Sekundärgase
über den Reaktorquerschnitt verbessert wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der
Austrittsöffnungen für die Sekundärgase mittels mindestens einer sich von
einer Außenwand in das Reaktorinnere hinein erstreckenden
Sekundärgaszuführungseinrichtung in vorgegebenem Abstand von den
Wänden des Reaktors angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung weicht also von dem bisher stets eingesetzten
Konstruktionsprinzip ab, daß die Austrittsöffnungen für die Sekundärgase in
bzw. direkt an den Wänden ausgebildet sein müssen. Durch die von der Wand
unabhängige Sekundärgaszuführungseinrichtung kann der freie
Reaktorquerschnitt gleichmäßiger mit Sekundärluft beaufschlagt werden und
somit eine bessere Quervermischung erzielt wird.
Vorzugsweise sind die Austrittsöffnungen in mindestens einem sich von einer
Außenwand des Reaktors zur gegenüberliegenden Außenwand des Reaktors
hin erstreckenden Sekundärgaskanal ausgebildet.
Zweckmäßigerweise ist dieser Sekundärluftkanal als mit einem Kühlmittel
gekühlter Kanal ausgebildet.
Der Sekundärgaskanal kann mit Luft gekühlt werden; es ist aber
zweckmäßiger, daß der Sekundärgaskanal mit einem Fluid aus einem der
Wirbelschichtanlage zugeordneten Dampf-Wasser-Kreislauf kühlbar ist.
Um eine einfache Sekundärgasstufung in Strömungsrichtung der Rauchgase
im Wirbelschichtreaktor zu erreichen, kann der Sekundärgaskanal als
Mehrkammerkanal mit übereinander liegenden Einzelkammern ausgebildet
sein.
Anstelle eines sich durch den Reaktor erstreckenden Sekundärgaskanals kann
es aber auch zweckmäßig sein, daß die Austrittsöffnungen in an der
Außenwand befestigten und in das Reaktorinnere kragarmartig vorragenden
Sekundärgaszuführungseinrichtungen ausgebildet sind.
Bei einer Wirbelschichtanlage, die wie die Anlage gemäß der EP 0 444 732 B1
mit einer oberhalb des Bodens endenden Innenwand versehen ist, ist es
zweckmäßig, daß die Gasaustrittsöffnungen gruppenweise auf die
Zwischenräume zwischen Innenwand und gegenüberliegender Außenwand
ausgerichtet sind.
Bei einer Wirbelschichtanlage, die ebenfalls wie die Anlage gemäß der
EP 0 444 732 B1 mit einem sich auf den Boden zu im Querschnitt
verkleinernden unteren Reaktorabschnitt versehen ist, ist es zweckmäßig, daß
die Austrittsöffnungen im unteren Reaktorabschnitt angeordnet sind.
Auch ist es möglich, daß in an sich bekannter Weise in der Reaktorwand
Austrittsöffnungen für die zusätzliche Zufuhr sauerstoffhaltiger Sekundärgase
vorgesehen sind.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Wirbelschichtanordnung mit vier sich von der Rückwand des
Reaktors zur Vorderwand erstreckenden Sekundärgaskanälen,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Sekundärgaskanal gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Darstellung vergleichbar Fig. 2 eines
Mehrkammersekundärgaskanals,
Fig. 4 einen Teilschnitt vergleichbar Fig. 1 mit einer
Sekundärgaszuführungseinrichtung in Form eines freien Kragarms und
Fig. 5 eine Darstellung vergleichbar Fig. 4 mit einer
Sekundärgaszuführungseinrichtung in Form eines unterstützten
Kragarms.
In der Teildarstellung gemäß Fig. 1 ist zur Vereinfachung der Darstellung der
Wirbelschichtanlage nur der mittlere und der untere Abschnitt eines
Wirbelschichtreaktors 1 dargestellt. Der Wirbelschichtreaktor 1 weist einen
oberen Abschnitt 2 und einen sich im Querschnitt nach unten verringerenden
unteren Abschnitt 3 auf, der an seinem unteren Ende durch einen Boden 4
abgeschlossen ist. Senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 erstrecken sich
in vertikaler Ausrichtung und mit Abstand voneinander im Bereich des
Überganges vom mittleren Abschnitt 2 zum unteren Abschnitt 3 vier
balkenartige Sekundärgaszuführungskanäle 5a-5d von der Rückwand des
Reaktors zur Vorderwand des Reaktors. Es ist denkbar, daß bereits ein
Sekundärgaszuführungskanal ausreicht. Die unteren Enden der
Sekundärgaszuführungskanäle 5 liegen in einer vorgegebenen Höhe A über
dem Boden. Die oberen Enden der Kanäle 5a und 5d weisen einen Abstand C
1 von der Seitenwand 7 bzw. 8 auf und die oberen Enden der Kanäle 5b und
5c einen Abstand C2 von der mittigen Symmetrieachse auf. In der
Symmetrieachse des Reaktors ist bei der gezeigten Ausführungsform eine
Innenwand 6 angeordnet, die sich im Reaktor 1 im oberen Abschnitt 2 bis zum
Abschnitt 3 erstreckt. Die Kanäle 5a, 5b bzw. 5c, 5d weisen einen Abstand C3
voneinander auf.
Durch den Boden 4 wird Primärgas P zugeführt. Brennstoff B und ggf.
Inertmaterial und weitere Zuschlagstoffe wie Kalk werden unterhalb der
Sekundärgaszuführungskanäle in den unteren Abschnitt 3 über eine
gemeinsame Leitung oder getrennte Leitungen eingeführt. Die Kanäle 5 sind
gruppenweise (5a-5b/5c-5d) auf die Zwischenräume zwischen der linken
Seitenwand 7 und der Innenwand 6 bzw. der rechten Seitenwand 8 und der
Innenwand 6 ausgerichtet. Mit den Kanälen 5 wird eine gleichmäßige
Verteilung des Sekundärgases S1, insbesondere Luft, über den
Reaktorquerschnitt erreicht.
Wie die Fig. 2 zeigt, besteht der einzelne in der Fig. 1 dargestellte
Sekundärgaszuführungskanal 5 aus zwei übereinander angeordneten
Sammlern 9 und 10, zwischen denen sich gekühlte Wände, z. B. in Rohr-Steg-
Rohr-Konstruktion, erstrecken und die zwischen sich einen
Sekundärgasführungsraum begrenzen. Das Kühlmittel tritt in einen der
Sammler ein, durchströmt die Wände 11 und 12 und wird aus dem anderen
Sammler abgeführt. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Siedewasser aus einem
der Wirbelschichtanlage zugeordneten Wasser-Dampf-Kreislauf eingesetzt. In
den Wänden sind Sekundärgasaustrittsöffnungen 13 bzw. 14 vorgesehen,
durch die das zugeführte Sekundärgas S1 in das Reaktorinnere austreten
kann.
Die Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt einen Sekundärgaszuführungskanal 15, bei
dem in den gekühlten Wänden 16 und 17 mehrere Sekundärgasaustritts
öffnungen 18a-18c bzw. 19a-19c vorgesehen sind. Zwischen den beiden
gekühlten Wänden 16 und 17 erstrecken sich im Inneren des
Sekundärgaszuführungskanals Trennbleche 20, so daß der Kanal in mehrere
Kammern 20a-20c unterteilt ist und eine Stufung der Sekundärgaszufuhr
möglich ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind keine sich durch das Innere des
Reaktors 1 erstreckende längliche Sekundärgaszuführungskanäle vorgesehen,
sondern die Sekundärgaszuführungseinrichtung besteht bei der
Ausführungsform gemäß Fig. 4 aus einer Vielzahl von freien Kragarmen 21 mit
mindestens einer Sekundärgasaustrittsöffnung 22, die einen Abstand C4 von
der geneigten Wand des unteren Abschnitts 3 aufweist und durch die
Sekundärgas S1 in das Reaktorinnere austreten kann. Wie in Fig. 4 dargestellt,
kann zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Sekundärgaszuführung S1 auch
noch Sekundärgas S2 durch in der Außenwand vorgesehene
Austrittsöffnungen 23 zugeführt werden. Bei Bedarf kann dies unter Umständen
auch noch bei der Wirbelschichtanlage gemäß Fig. 1 erfolgen.
Bei der Wirbelschichtanlage gemäß Fig. 5 stützt sich die
Sekundärgaszuführungseinrichtung 24 noch auf der Innenwand 3 im Bereich
oberhalb des Düsenbodens 4 ab. Seine Austrittsöffnung 25 weist einen
Abstand C5 von der Wand des unteren Abschnittes 3 auf.
Um den Querschnitt des Reaktors überdecken zu können, können die längs
einer Reaktorwand reihenartig angeordneten Kragarme unterschiedliche
Kragweiten aufweisen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist eine Trennwand 6 beschrieben,
während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 eine solche Trennwand
nicht beschrieben ist. Der Einsatz einer solchen Trennwand wird bei sehr
großen Reaktorquerschnitten bevorzugt.
Claims (9)
1. Aus einem von Außenwänden und ggf. Innenwänden begrenzten
Wirbelschichtreaktor (1), mindestens einem Feststoffabscheider und
mindestens einer Rückführleitung bestehende Wirbelschichtanlage zur
Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht
mit einer Einrichtung für die Zufuhr von Brennstoff (B) und ggf.
Inertmaerial und weiteren Zuschlagstoffen in den Wirbelschichtreaktor,
einer Einrichtung für die Zufuhr sauerstoffhaltiger Primärgase (P) durch
den Boden (4) des Wirbelschichtreaktors und einer Einrichtung für die
Zufuhr sauerstoffhaltiger Sekundärgase in den Reaktor über
Austrittsöffnungen,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der
Austrittsöffnungen (13, 14; 18a-18c; 19a-19c; 22; 25) für die
Sekundärgase (S1, S2) mittels mindestens einer sich von der
Außenwand in das Reaktorinnere hinein erstreckenden
Sekundärgaszuführungseinrichtung (5; 15; 21; 24) in vorgegebenem
Abstand (C1; C2; C4; C5) von den Wänden des Reaktors (1)
angeordnet ist.
2. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (13, 14;
18a-18c; 19a-19c) in mindestens einem sich von einer Außenwand des
Reaktors zur gegenüberliegenden Außenwand des Reaktors hin
erstreckenden Sekundärgaszuführungskanal (5; 15) ausgebildet sind.
3. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärgasführungs
kanal als mit einem Kühlmittel gekühlter Kanal ausgebildet ist.
4. Wirbelschichtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärgasführungs
kanal mit einem Fluid aus einem der Wirbelschichtanlage zugeordneten
Dampf-Wasser-Kreislauf kühlbar ist.
5. Wirbelschichtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärgasführungs
kanal als Mehrkammerkanal (15) mit übereinander liegenden
Einzelkammern (20a-20c) ausgebildet ist.
6. Wirbelschichtanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen in an der
Außenwand befestigten und in das Reaktorinnere kragarmartig
vorragenden Sekundärgaszufuhreinrichtungen (21; 24) ausgebildet sind.
7. Wirbelschichtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-6 mit einer
oberhalb des Bodens endenden Innenwand (6),
dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen
gruppenweise (5a, 5b; 5c, 5d) auf die Zwischenräume zwischen der
Innenwand (6) und der jeweils gegenüberliegenden Außenwand (7, 8)
ausgerichtet sind.
8. Wirbelschichtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 mit einem
sich auf den Boden zu in seinem Querschnitt verkleinernden unteren
Reaktorabschnitt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen im
unteren Reaktorabschnitt angeordnet sind.
9. Wirbelschichtanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise
auch in der Reaktorwand Austrittsöffnungen (23) für die zusätzliche Zufuhr
von sauerstoffhaltigen Sekundärgasen vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998140627 DE19840627A1 (de) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998140627 DE19840627A1 (de) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19840627A1 true DE19840627A1 (de) | 2000-03-09 |
Family
ID=7879975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998140627 Ceased DE19840627A1 (de) | 1998-09-05 | 1998-09-05 | Wirbelschichtanlage zur Durchführung exothermer Prozesse in einer zirkulierenden Wirbelschicht |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19840627A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0281165A1 (de) * | 1987-02-28 | 1988-09-07 | Metallgesellschaft Ag | Wirbelschichtanlage |
DE3706371A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Steinmueller Gmbh L & C | Vorrichtung zum einduesen eines gasfoermigen mediums fuer einen wirbelschichtprozess |
-
1998
- 1998-09-05 DE DE1998140627 patent/DE19840627A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3706371A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Steinmueller Gmbh L & C | Vorrichtung zum einduesen eines gasfoermigen mediums fuer einen wirbelschichtprozess |
EP0281165A1 (de) * | 1987-02-28 | 1988-09-07 | Metallgesellschaft Ag | Wirbelschichtanlage |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |