DE19851997A1 - Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwischen einem Wärmeträgerfluid und einem Feststoff - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wärmeaustausch zwi­ schen einem Wärmeträgerfluid und einem Feststoff. Eine solche Vorrichtung dient zum Beispiel zur Erwärmung von Kohlenstaub vor dessen Einblasen in einen Schachtofen oder vor seinem Chargieren in einen Drehherdofen zur Herstellung von Eisenschwamm.

Beim Erwärmen bzw. Abkühlen von Feststoffen ist der Wärmetransport im Feststoff durch seine geringe thermische Leitfähigkeit begrenzt. Zur Verbesse­ rung des Reaktionsvermögens, auch des Wärmetransports, im Feststoff wird dieser daher im allgemeinen zu einem feinkörnigen, fließ- und auflockerungsfä­ higen Schüttgut aufbereitet und in ein Auflockerungsgefäß eingebracht. In dem Auflockerungsgefäß wird über einen Anströmboden von unten ein Auflocke­ rungsfluid in das Schüttgut eingebracht, durchströmt das Schüttgut und lockert dieses auf. Die aufgelockerte Schüttgutschicht und das durchströmende Auf­ lockerungsfluid bilden ein Wirbelbett (Fluidized Bed), das als ganzes fluidähnli­ che Eigenschaften aufweist.

Die Fluidströmung und die Feststoffbewegung in dem Wirbelbett erlauben hohe Wärme- und Stoffaustauschleistungen durch Konvektion. Zum Einbringen oder Abziehen von Wärme wird dann ein Wärmeträger durch die Wirbelschicht ge­ leitet, der Wärme in die Wirbelschicht einbringt bzw. aus dieser abführt. Dazu werden Wärmetauscherrohre oberhalb des Anströmbodens angeordnet, die sich im wesentlichen parallel zu diesem durch das Wirbelbett hindurch erstrecken und mit einem geeigneten Wärmeträger beaufschlagt werden. Die Wär­ metauscherrohre bilden Heiz- bzw. Kühlflächen aus, an denen ein Wärmeüber­ gang zwischen dem aufgelockerten Feststoff und dem Wärmeträger stattfindet.

Auf diese Weise kann der Feststoff schnell auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Durch kontinuierliches Eintragen des Feststoffs auf der einen Seite des Auflockerungsgefäßes und kontinuierliches Austragen des Feststof­ fes auf der gegenüberliegenden Seite des Auflockerungsgefäßes kann die Erwärmung bzw. Abkühlung des Feststoffes dabei kontinuierlich durchgeführt werden, wobei das aufgelockerte Schüttgut aufgrund seiner fluidähnlichen Eigenschaften langsam von der Eintragsseite durch das Auflockerungsgefäß zu der Austragsseite fließt.

Bei einer solchen Vorrichtung werden die sich im wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckenden Wärmetauscherrohre von dem senkrecht nach oben strömenden Auflockerungsfluid umströmt. Die Ausbildung des Wirbelbetts wird durch die Wärmetauscherrohre gestört. Wird dem Feststoff Wärme zugeführt, so kann es bei entsprechend hoher Temperatur des Wärmeträgers zu lokalen Überhitzungen des Feststoffes kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Vorrichtung zum Wär­ metausch zwischen einem Wärmeträgerfluid und einem Feststoff vorzuschla­ gen, bei der die Ausbildung eines Wirbelbetts möglichst ungestört erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Wär­ metausch zwischen einem Wärmeträger und einem Feststoff, bei der ein Auf­ lockerungsfluid derart in den Feststoff einleitbar ist, daß dieser mit dem Auf­ lockerungsfluid ein Wirbelbett ausbildet, und der aufgelockerte Feststoff und der Wärmeträger aneinander vorbei geführt werden, wobei der Feststoff und der Wärmeträger im wesentlichen in senkrechter Richtung geführt werden. Der Wärmeträger wird folglich in der Strömungsrichtung des Auflockerungsfluids geführt, so daß die Ausbildung des Wirbelbetts ungestört erfolgen kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Vorrichtung mindestens ein Auflockerungsgefäß, in das der Feststoff eintragbar ist und in dem das Auf­ lockerungsfluid derart in den Feststoff einleitbar ist, daß dieser mit dem Auflocke­ rungsfluid ein Wirbelbett ausbildet, und einen Wärmetauscher, der mit dem Wärmeträger beaufschlagbar ist.

In einer ersten Variante der Erfindung erstreckt sich der Wärmetauscher im wesentlichen senkrecht durch das mindestens eine Auflockerungsgefäß.

Der Wärmetauscher erstreckt sich demgemäß in dem Wirbelbett in Strömungs­ richtung des Auflockerungsfluids. Die Bewegung des Auflockerungsfluids er­ folgt somit vornehmlich parallel zu dem Wärmetauscher, so daß die Ausbildung des Wirbelbetts durch die Wärmetauscherrohre nicht wesentlich gestört wird. Lokale Ablagerungen des Feststoffs und deren nachteilige Auswirkungen auf den Wärmeaustausch zwischen Feststoff und Wärmeträger werden vermieden. Darüber hinaus wird durch den Parallelstrom die Verschleißbeanspruchung des Wärmetauschers minimiert.

Der Wärmetauscher umfaßt vorzugsweise mehrere Wärmetauscherrohre, die sich in einem gewissen Abstand im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Die Wärmetauscherrohre verlaufen im wesentlichen senkrecht durch das Wirbelbett und treten vorteilhaft in senkrechter Richtung aus diesem heraus. Damit dies unabhängig von der Schichtdicke des Wirbelbetts der Fall ist, sind die Wärmetauscherrohre vorzugsweise durch das gesamte Auflockerungsgefäß geführt, wobei sie in senkrechter Richtung durch den Boden und die Decke des Auflockerungsgefäßes durchgeführt sind.

In einer zweiten Variante erstreckt sich das mindestens eine Auflockerungsge­ fäß im wesentlichen senkrecht durch den Wärmetauscher.

Das Wirbelbett wird demgemäß in einem Auflockerungsgefäß ausgebildet, das im Inneren eines Wärmetauscherrohres des Wärmetauschers angeordnet ist. Es sind keine Wärmetauscherrohre im Inneren des Auflockerungsgefäßes angeordnet, das Auflockerungsgas kann folglich ungestört durch die Feststoff­ schüttung strömen und die Ausbildung des Wirbelbetts erfolgt ungestört.

Das Auflockerungsgefäß ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet und mündet an seinem oberen Ende in eine Austragvorrichtung zum Austragen des Fest­ stoffs aus dem Auflockerungsgefäß ein. Die Eintragung des Feststoff in das Auflockerungsgefäß erfolgt dann vorzugsweise am unteren Ende des Auflocke­ rungsgefäßes.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Vorrichtung mehrere Auflockerungsgefäße, die sich in einem gewissen Abstand im wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Der Feststoff wird in dieser Vorrichtung auf mehrere Auflockerungsgefäße aufgeteilt, so daß sich eine sehr große Wärme­ austauschfläche ergibt.

Vorteilhaft ist hierbei eine Ausgestaltung, bei der der Wärmetauscher mehrere Wärmetauscherrohre umfaßt die mit dem Wärmeträger beaufschlagbar sind, und daß sich jedes Auflockerungsgefäß im wesentlichen senkrecht durch eines der Wärmetauscherrohre erstreckt. Hierdurch lassen sich höhere Wärmeträ­ gergeschwindigkeiten in dem Wärmetauscher erreichen, so daß der Wärme­ übergang optimiert werden kann. Bei gleicher Wärmeaustauschleistung kann bei einer derartigen Anlage die Wärmeaustauschstrecke verkleinert werden, so daß sich eine derartige Vorrichtung durch ihre sehr kompakte Bauform aus­ zeichnet.

Es ist anzumerken, daß bei beiden Varianten die Verwendung eines Wärme­ tauschers, der mit dem Wärmeträger beaufschlagt wird, vorteilhaft den Auf­ wand der Reinigung des Wärmeträgerfluids minimiert. Zum Erreichen einer starken Temperaturänderung im Feststoff ist ein großer Mengenstrom an wär­ meabgebendem (bzw. wärmeaufnehmendem) Wärmeträger erforderlich. Wird der Wärmeträger direkt durch den Feststoff geleitet, ist ein großer Aufwand zur Abreinigung des Wärmeträgers von aufgenommenem Feststoff erforderlich, insbesondere wenn der feststoffbelastete Wärmeträger eine hohe Temperatur hat. Durch die Verwendung des Wärmetauschers wird der Wärmeträger daher vorteilhaft stofflich vom Feststoff getrennt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei beiden Varianten der Wärmeträger in dem Wärmetauscher und der Feststoff in dem jeweiligen Auflockerungsgefäß im Gegenstrom zueinander geführt. Hierdurch wird das mittlere Temperaturgefälle zwischen dem Feststoff und dem Auflockerungsfluid maximiert und der thermische Wirkungsgrad der Vorrichtung erhöht. Im Ver­ gleich zu einer klassischen Wärmetauschvorrichtung, in der der Wärmeaus­ tausch Wärmeträger-Feststoff den Charakter eines Kreuzstromaustauschs aufweist, wird die Wirksamkeit des Wärmeaustauschs folglich deutlich erhöht.

Da der Wärmeträger senkrecht durch den Wärmetauscher geführt wird, muß der Feststoff zum Erreichen eines Gegenstromes in senkrechter Richtung durch das jeweilige Auflockerungsgefäß geführt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung daher eine Eintragvorrich­ tung zum Eintragen des Feststoffs in das jeweilige Auflockerungsgefäß und eine Austragvorrichtung zum Austragen des Feststoffs aus dem Auflocke­ rungsgefäß auf, wobei die Eintragvorrichtung und die Austragvorrichtung in Ebenen angeordnet sind, die in senkrechter Richtung voneinander ausgebildet sind. Der Feststoff, der in dem Wirbelbett von der Eintragvorrichtung zur Aus­ tragvorrichtung fließt, bewegt sich makroskopisch demgemäß in senkrechter Richtung, wobei das Wirbelbett vorzugsweise von unten nach oben durchquert wird. Der Eintrag des Feststoffes erfolgt demgemäß vorzugsweise an dem unteren Ende des Auflockerungsgefäßes, der Austrag in einer Ebene die senk­ recht darüber liegt. Der Wärmeträger wird dann in entgegengesetzter Richtung, d. h. von oben nach unten, durch die Wärmetauscherrohre geleitet.

Die für die gewünschte Temperaturänderung erforderliche Wärmeaus­ tauschfläche kann dabei durch eine entsprechend große, senkrechte Wirbel­ bettdicke in die Senkrechte ausgebildet werden. Dadurch verringert sich, bei erhöhtem Eintrittsdruck des Auflockerungsfluids, die Grundfläche des Auflocke­ rungsgefäßes. Hierdurch wird der Mengenstrom des Auflockerungsfluids kleiner und sein möglicherweise ungünstiger Einfluß auf die Wärmebilanz (z. B. durch Kühlwirkung in einem aufzuheizenden Feststoff) wird geringer. Darüber hinaus verringert die geringe Menge an Auflockerungsfluid den Aufwand zum Trennen von Auflockerungsfluid und mitgeführtem Feststoff.

Zur optimalen Ausbildung des Gegenstromes ist die Eintragvorrichtung vor­ zugsweise derart ausgestaltet, daß der Eintrag des Feststoffs in das jeweilige Auflockerungsgefäß unmittelbar oberhalb eines Anströmbodens erfolgt, durch den das Auflockerungsfluid in das Auflockerungsgefäß einleitbar ist. Hierzu kann sich die Eintragvorrichtung beispielsweise durch den Anströmboden hin­ durch erstrecken. Darüber hinaus soll der Eintrag möglichst gleichmäßig über die Bodenquerschnittsfläche verteilt sein. Die Eintragsvorrichtung kann dazu mehrere Eintragsöffnungen aufweisen, die über die Flächen der jeweiligen Anströmböden verteilt sind. Die Einbringung des Feststoffs kann beispielsweise durch Strömungsförderung erfolgen. Hierbei kann der Förderstrom beispiels­ weise auf eine größere Anzahl Leitungen geeignet aufgeteilt werden. Wird als Fördermedium Druckgas verwendet, können bei Anwendung von Dichtstrom­ förderung Gasverbrauch, Einwirkung auf die Wärmebilanz und Verschleiß mi­ nimiert und die Aufteilung des Förderstroms z. B. durch Zweistoffdüsen mit kritischer Entspannung genau eingestellt werden.

Das Auflockerungsgefäß bzw. die Auflockerungsgefäße ist/sind vorteilhaft als Druckgefäß ausgebildet und mit einem Überdruck beaufschlagbar. Dies läßt sich durch die Ausbildung des Wirbelbetts in die Senkrechte und die damit verbundene Verringerung der Grundfläche des Auflockerungsgefäßes mit ge­ ringem Aufwand erreichen. Im unter erhöhtem Überdruck fließenden Auflocke­ rungsgas verbessert sich die Konvektion, der Wärmeaustausch wird optimiert.

Die Austragvorrichtung umfaßt vorzugsweise eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoff von dem Auflockerungsfluid. Dies kann z. B. ein Zyklon sein, der den am Austritt des Wirbelbetts noch verfügbaren Überdruck zur wirksamen Abreinigung des Auflockerungsfluids ausnutzt.

Im folgenden wird nun verschiedene bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen einem Wär­ meträger und einem Feststoff;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, z. B. eine Anlage zur Erwärmung von Kohlen­ staub.

Die Anlage umfaßt ein Auflockerungsgefäß 10, in dem der Feststoff zur Ver­ besserung des Wärmeübergangs in einen aufgelockerten Zustand gebracht wird. Hierzu ist der Boden des Auflockerungsgefäßes 10 als Anströmboden 12 ausgebildet, durch den ein Ausflockerungsgas von unten in das Auflockerungs­ gefäß 10 eingeleitet wird. Der Anströmboden umfaßt beispielsweise eine Kam­ mer 14, deren obere Wandung eine Vielzahl von Poren aufweist. Wird die Kammer 14 über einen Versorgungsanschluß 16 mit dem Auflockerungsgas beaufschlagt und unter Druck gesetzt, kann das Auflockerungsgas durch die Poren entweichen und in das Auflockerungsgefäß 10 strömen.

Der zu einem feinkörnigen, fließ- und auflockerungsfähigen Schüttgut aufbe­ reitete Feststoff wird aus einem oder mehreren Fördergefäßen 18 in das Auf­ lockerungsgefäß 10 eingetragen und von dem Auflockerungsgas durchströmt und aufgelockert. Die aufgelockerte Feststoffschicht und das durchströmende Auflockerungsgas bilden ein Wirbelbett 20 aus, das als ganzes fluidähnliche Eigenschaften aufweist. In dem Wirbelbett 20 erlauben die Gasströmung und die Feststoffbewegung eine hohe Wärmeaustauschleistung durch Konvektion.

Der Eintrag des Feststoffs in das Auflockerungsgefäß 10 geschieht vorzugs­ weise unmittelbar oberhalb des Anströmbodens 12 und möglichst gleichmäßig über dessen Fläche verteilt. Hierzu sind mehrere Eintragdüsen 22 verteilt in dem Anströmboden 12 angeordnet, die jeweils eine Eintragöffnung in der obe­ ren porösen Wandung des Anströmbodens 12 ausbilden.

Der Transport des Feststoffs aus den Fördergefäßen 18 zu den einzelnen Ein­ tragsdüsen 22 geschieht vorzugsweise pneumatisch. Der Förderstrom aus den Fördergefäßen 18, der zunächst über eine Hauptförderleitung 24 herange­ bracht wird, wird dazu in einem Verteiler 26 auf einzelne Teilförderleitungen 28 aufgeteilt, und über diese Teilförderleitungen 28 den einzelnen Eintragdüsen 22 zugeführt. Die Regelung des Förderstroms kann wie dargestellt über ein Regel­ ventil 30 in der Hauptförderleitung 24 erfolgen. Alternativ können in den ver­ schiedenen Teilförderleitungen Regelventile vorgesehen sein. Bei Anwendung von Dichtstromförderung können Gasverbrauch, Einwirkung auf die Wärmebi­ lanz und Verschleiß minimiert werden, die Aufteilung des Förderstroms z. B. durch Zweistoffdüsen mit kritischer Entspannung genau eingestellt werden.

Unmittelbar nach dem Eintragen in das Auflockerungsgefäß 10 geht der Fest­ stoff in das Wirbelbett 20 über. Wird kontinuierlich neuer Feststoff über dem Anströmboden 12 eingetragen, dehnt sich das gebildete Wirbelbett 20 bei ent­ sprechend hohem Druck des Auflockerungsgases aufgrund seiner fluidähnli­ chen Eigenschaften in senkrechter Richtung weiter aus, d. h. die Dicke der aufgelockerten Schicht vergrößert sich. Auf diese Art können hohe Wirbelbett­ dicken erreicht werden.

In dem oberen Bereich des Auflockerungsgefäßes 10 ist eine Austragvorrich­ tung 30 für den Feststoff angeordnet. Diese umfaßt ganz allgemein einen Aus­ tragbehälter 32, der über eine Öffnung 34 in der Wandung des Auflockerungs­ gefäßes 10 mit diesem in Verbindung steht. Hat das Wirbelbett 20 die Höhe der Öffnung 34 erreicht, so fließt der aufgelockerte Feststoff durch die Öffnung 34 in den Austragbehälter 32 und kann aus diesem über ein Schleusensystem, beispielsweise eine Zellenradschleuse 36 ausgetragen werden. Der unmittelbar oberhalb des Anströmbodens 12 eingebrachte Feststoff durchquert folglich das Wirbelbett 20 von unten nach oben und wird in dem oberen Bereich des Auf­ lockerungsgefäßes 10 abgeführt.

In dem Auflockerungsgefäß 10 sind Wärmetauscherrohre 38 angeordnet, die sich durch das gebildete Wirbelbett 20 erstrecken. Die Wärmetauscherrohre 38 erstrecken sich dabei in senkrechter Richtung, und sind vorzugsweise an dem oberen und unteren Ende des Auflockerungsgefäßes 10 geradlinig aus diesem herausgeführt, indem sie beispielsweise am unteren Ende durch den Anström­ boden 12 geführt sind. Auf diese Weise verlaufen die Wärmetauscherrohre 38 im wesentlichen parallel zu der Strömung des Auflockerungsgases, so daß die Ausbildung des Wirbelbetts 20 weitgehend ungestört erfolgen kann und die Verschleißbeanspruchung der Wärmetauscherrohre 38 minimiert wird.

Im Betrieb werden die Wärmetauscherrohre 38 von einer (nicht dargestellten) Wärmeträgerversorgung mit einem Wärmeträger beaufschlagt. Soll dem Fest­ stoff Wärme zugeführt werden, umfaßt der Wärmeträger beispielsweise ein Heißgas oder ein Thermoöl, soll dem Feststoff Wärme entzogen werden, eine Kühlflüssigkeit. Um das mittlere Temperaturgefälle zwischen dem Wärmeträger und dem Feststoff zu erhöhen, werden die Wärmetauscherrohre 38 dabei vor­ zugsweise von oben nach unten von dem Wärmeträger durchströmt (dargestellt durch den Pfeil 40). Der Wärmeträger und der Feststoff werden somit im Ge­ genstrom aneinander vorbeigeführt, die Wärmeaustauschleistung wird maxi­ miert.

Es ist anzumerken, daß bei der beschriebenen Vorrichtung die für eine vorge­ gebene Wärmeaustauschleistung benötigte Wärmeaustauschfläche durch eine entsprechend große Dicke des Wirbelbetts 20 in die Senkrechte ausgebildet wird. Dadurch verringert sich, bei erhöhtem Auflockerungsgas-Eintrittsdruck, die Grundfläche des Anströmbodens 12. Der Auflockerungsgas-Mengenstrom wird kleiner, sein möglicherweise ungünstiger Einfluß auf die Wärmebilanz (z. B. durch Kühlwirkung in einem aufzuheizenden Feststoff) wird geringer, der Auf­ wand zum Trennen von Auflockerungsgas und mitgeführtem Feststoff, nach dem Wirbelbett 20, wird kleiner.

Das Auflockerungsgefäß 10 ist vorteilhaft als Druckgefäß ausgebildet. Dies läßt sich aufgrund der verringerten Grundfläche des Anströmbodens 12 mit gerin­ gem Aufwand erreichen. Das Wirbelbett 20 wird dann als Ganzes unter Über­ druck betrieben, wodurch sich die Konvektion verbessert und der Wärmeaus­ tausch optimiert wird.

Darüber hinaus ermöglicht der an der Austragvorrichtung noch verfügbare Überdruck des Auflockerungsgases eine wirksame Abreinigung des Auflocke­ rungsgases mit geringem Aufwand, z. B. in einem Zyklon 42.

Eine zweite Ausgestaltung der Vorrichtung zum Wärmetausch ist in Fig. 2 dar­ gestellt. Diese Anlage umfaßt mehrere rohrförmige Auflockerungsgefäße 10, die sich vorzugsweise durch einen Wärmetauscher 44 erstrecken, der mit ei­ nem Wärmeträger beaufschlagbar ist. Der Wärmetauscher 44 weist bevorzugt mehrere Wärmetauscherrohre 38 auf, wobei sich jedes Auflockerungsgefäß 10 durch eines der Wärmetauscherrohre 38 erstreckt. Im Betrieb werden die Wärmetauscherrohre 38 von der Wärmeträgerversorgung mit einem Wärme­ träger beaufschlagt und von diesem durchströmt, so daß ein Wärmeübergang durch die Wandung der Auflockerungsgefäße 10 erfolgt.

Der Eintrag des feinkörnigen, fließ- und auflockerungsfähigen Schüttguts in die einzelnen Auflockerungsgefäße 10 geschieht, ähnlich wie in der Ausgestaltung nach Fig. 1, mittels Eintragdüsen 22, von denen jeweils mindestens eine derart in dem jeweiligen Anströmboden 12 angeordnet ist, daß sie eine Eintragöffnung in der oberen porösen Wandung des Anströmbodens 12 ausbildet. Der Trans­ port des Schüttguts zu den einzelnen Eintragdüsen geschieht dabei ebenfalls bevorzugt pneumatisch.

An ihrem oberen Ende münden die Auflockerungsgefäße 10 vorzugsweise in einen Sammelbehälter 46, in dem der Feststoff nach dem Wärmeaustausch mit dem Wärmeträger in den einzelnen Auflockerungsgefäßen 10 wieder zusam­ mengeführt und gegebenenfalls zur Homogenisierung der Temperaturverhält­ nisse durchmischt wird. Der Feststoff wird dabei in dem Sammelbehälter 46 gegebenenfalls unter zusätzlichem Einleiten von Auflockerungsgas in aufge­ lockertem Zustand gehalten, so daß in dem Sammelbehälter 46 ein Wirbelbett 20 ausgebildet wird.

An den Sammelbehälter 46 schließt sich seitlich eine Austragvorrichtung 30 für den Feststoff an, die über eine Öffnung 34 in der Wandung des Sammelbe­ hälters mit diesem in Verbindung steht. Es handelt sich beispielsweise um die gleiche Vorrichtung, wie sie auch in der Ausgestaltung der Fig. 1 eingesetzt wird.

Wie bei der Ausgestaltung der Fig. 1, sind die Auflockerungsgefäße 10 vorteilhaft als Druckgefäße ausgebildet. Dies läßt sich aufgrund der geringen Grundfläche des Anströmbodens 12 mit geringem Aufwand erreichen. Das Wirbelbett 20 in den jeweiligen Auflockerungsgefäßen 10 wird dann als Ganzen unter Überdruck betrieben, wodurch sich die Konvektion verbessert und der Wärmeaustausch optimiert wird.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Wärmetausch zwischen einem Wärmeträger und einem Feststoff, bei der ein Auflockerungsfluid derart in den Feststoff einleitbar ist, daß dieser mit dem Auflockerungsfluid ein Wirbelbett ausbildet, und der aufgelockerte Feststoff und der Wärmeträger aneinander vorbei geführt werden dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoff und der Wärmeträger im we­ sentlichen in senkrechter Richtung geführt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Auflockerungsgefäß, in das der Feststoff eintragbar ist und in dem das Auflockerungsfluid derart in den Feststoff einleitbar ist, daß die­ ser mit dem Auflockerungsfluid ein Wirbelbett ausbildet, und einen Wärmetauscher, der mit dem Wärmeträger beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wär­ metauscher im wesentlichen senkrecht durch das mindestens eine Auf­ lockerungsgefäß erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wär­ metauscher mehrere Wärmetauscherrohre umfaßt, die sich in einem ge­ wissen Abstand im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ tauscherrohre im wesentlichen in senkrechter Richtung aus dem Wirbelbett austreten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das min­ destens eine Auflockerungsgefäß im wesentlichen senkrecht durch den Wärmetauscher erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auflocke­ rungsgefäß rohrförmig ausgebildet ist und an seinem oberen Ende in eine Austragsvorrichtung zum Austragen des Feststoffs aus dem Auflocke­ rungsgefäß einmündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Auflockerungsgefäße umfaßt, die sich in ei­ nem gewissen Abstand im wesentlichen parallel zueinander erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher mehrere Wärmetauscherrohre umfaßt, die mit dem Wärmeträger beaufschlagbar sind und daß sich jedes Auflockerungsgefäß im wesentli­ chen senkrecht durch eines der Wärmetauscherrohre erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger in den Wärmetauscher und der Feststoff in dem Auflockerungsgefäß im Gegenstrom zueinander geführt werden.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, mit einer Eintragvorrich­ tung zum Eintragen des Feststoffs in das jeweilige Auflockerungsgefäß und einer Austragvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintragvorrich­ tung und die Austragvorrichtung in Ebenen angeordnet sind, die in senk­ rechter Richtung voneinander beabstandet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das mindestens eine Auflockerungs­ gefäß einen Anströmboden aufweist, durch den das Auflockerungsfluid in das Auflockerungsgefäß einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintragvorrichtung derart ausgestaltet ist, daß der Eintrag des Feststoffs in das Auflockerungsgefäß unmittelbar oberhalb des Anströmbodens erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ein­ tragvorrichtung durch den Anströmboden hindurch erstreckt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eintragvorrichtung mehrere Öffnungen aufweist, die über die Flächen der jeweiligen Anströmböden verteilt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Auflockerungsgefäß als Druckgefäß ausgebildet und mit einem Überdruck beaufschlagbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragvorrichtung eine Vorrichtung zum Abtrennen von Feststoff von dem Auflockerungsfluid umfaßt.