DE2059423A1

DE2059423A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Brennstoffen

Info

Publication number: DE2059423A1
Application number: DE19702059423
Authority: DE
Inventors: Gerald Moss
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co; Esso Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1969-12-02
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-07-08
Also published as: BE759736A; FR2073446B2; NL7017610A; FR2073446A2; SE384844B; CA920525A; GB1336563A; GB1432136A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 2059 A

β MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE

Dr. Barg Pipl.-Ing. Slopf. 8 München 2, Hllblestra6e 20 ·

ihr Schreiben Unser Zeichen Datum

Anwaltsakte 20 235 Be/Öoh

Esso Research and Engineering Oompany Linden.,. New Jersey -/ USA

"Verfahren und Eioriohtung zur Reinigung von Brennstoffen"

Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 1770602.4)

Die vorliegende Erfindung betrifft die Reinigung von Brennstoffen, im besonderen von Kohlenwasserstoff-Brennst of fen wie flüssigen Kohlenwasserstoffen (zum Beispiel Heizölen), festen Kohlenwasserstoffen (zum Beispiel Kohl«) und gasförmigen Kohlenwasserstoffen wie Erdgas, und von 109828/1835

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daraus stammenden brennstoff- oder Rauchgasen. Im besonderen betrifft die Erfindung die entfernung von Schwefel aus Brennstoffen oder aus brennbaren technischen Gasen oder Ab- bzw. Rauchgasen, die aus diesen Kohlenwasserstoffen stammen. In einer bevorzugten Form wird nach der Erfindung Schwefel, entweder als elementarer Schwefel oder als Schwefelverbindung, gewonnen. Andere Verunreinigungen, wie Vanadium und Natrium, können ebenso gewonnen werden.

Die meisten Kohlenwasserstoff-Brennstoffe enthalten Schwefel und die Hauptursache der Luftverunreinigung durch Schwefeldioxid ist der aus dem Brennstoff stammende Schwefel, wenn dieser in industriellen Vorrichtungen, wie beispieleweise Kohlen- oder öl-geheizten Kraftwerken verbrannt wird. Der größte Teil des Schwefels in dem Brennstoff, der in einem Kessel verbrannt wird, verläßt diesen als Schwefeldioxid in dem Rauchgas. Weiterhin ist das Vorhandensein von Schwefel in dem Brennstoff in vielen industriellen Ofenvorrichtungen unerwünscht, entweder weil die Qualität des Produkts Schaden leidet, beispielsweise bei der Herstellung von Kalk mit niederem Schwefelgehalt für die Stahlindustrie, oder als Folge eines durch Verlust verursachten Produktionssjchwund, beispielsweise durch Sinterbildung bei der Wiedererhitzung von Stahl.

Lange Zeit hindurch wurden große Anstrengungen zur Entfernung oder Verringerung des Sohwefelgehalts in Kohlenwasser-

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stoff-Brennstoffen und in daraus stammenden Brennstoff- und Rauchgasen entwickelt. Man näherte sich allgemein dem Problem nach einem der drei folgenden Verfahren, nämlich durch Auswahl eines Brennstoffs mit geringem Schwefelgehalt, durch Entfernung des Schwefels aus dem Brennstoff vor der Verbrennung oder durch Entfernung des SOg-Gehalts aus dem Rauchgas nach der Verbrennung. Die Auswahl eines Brennstoffs niederen Schwefelgehalts ist die einfachste Lösung des Problems, aber ungünstigerweise stehen Brennstoffe mit geringem Schwefelgehalt nur in vergleichsweise geringer Menge zur Verfügung und sie müssen daher häufig durch Brennstoffe mit hohem Schwefelgehalt (zum Beispiel Brennstoffen mit 2,5 Gew.# oder mehr Schwefel) ersetzt werden. Das zweite Verfahren, die Entfernung von Schwefel aus dem Brennstoff vor der Verbrennung oder die Verringerung auf einen geringeren Gehalt (zum Beispiel 0,5 oder 1,0 Gew.^) kann nach bekannten Verfahren erreicht werden, ist aber teuer. Weiterhin ist dieses Verfahren, obwohl es bei Heizölen anwendbar ißt, nicht zur Behandlung fester Kohlenwasserstoff-Brennstoffe, zum Beispiel Kohle, geeignet. In der Kohle vorhandene anorganische Schwefelverbindungen (zum Beispiel Eisenpyrite) können zwar durch selektive Trenn- und Waschverfahren verringert werden, jedoch sind _ die organischen Schwefelverbindungen viel schwieriger xu behandeln.

I¹Ur die dritte Alternative, nämlich die Rauchgas-Entiohwef·- 109828/1616

lung, wurden ausgiebige Forschungen vorgenommen. Zu den Verfahren, die für diesen Zweck beschrieben wurden, gehören die unmittelbare Einführung bzw. Einspritzung von trockenem Kalk/Dolomit oder naßem Kalk oder von Kalkschlämme in das Verbrennungsverfahren. Bei dem Kalkschlämmverfahren verursacht der feste Abfall ein Beseitigungsproblem und die Kosten des Verfahrens sind hoch, während bei dem Trockenkalkverfahren sich nur eine Fraktion des Materials als sehr reaktionsfähig erwiesen hat und wenn einmal diese Fraktion sich umgesetzt hat, reagiert der Rest nur sehr langsam.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, wäßriges Kaliumsulfit als Absorptionsmittel für Schwefel-enthaltende Gase zu verwenden. Weiterhin wird auch alkalisiertes Aluminiumoxid bei einem Trocken-Absorptionsverfahren verwendet. Weitere Verfahren sind die unmittelbare Oxidation von SO₂ zu UO₇, in Gegenwart eines Katalysators, die Verwendung von Mangandioxid als Absorptionsmittel mittels unmittelbarer Einführung in das Rauchgas und das Einspritzen von Ammoniak, Durch die meisten dieser Verfahren kann die Entschwefelung der Rauchgase auf niederen SOp-Gehalt erreicht werden, sie unterliegen Jedoch technischen Beschränkungen, die sie teuer oder sonstwie nicht attraktiv machen, wie die Abnutzung oder der Verlust des Absorptionsmittel, wesentliche Kosten für eine korrosionsresistente Anlage und die Bildung von unerwünschten Endprodukten.

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefel aus einem Schwefel—enthaltenden Brennstoff, das so ausgelegt ist, daß man den Brennstoff einem Reaktionsgefäß zuleitet, das an seinem Boden einen Gasverteiler aufweist und ein Bett von Erdalkalimetalloxidpartikeln enthalt, die bei einer erhöhten Temperatur durch einen aufwärts fließenden Strom von freie· Sauerstoffenthaltendein Gas verwirbelt werden, wobei dieses wenigstens teilweise durch den Verteiler zugeführt wird, daß man den Brennstoff wenigstens teilweise mit dem Sauerstoff verbrennt und Schwefel in dem Brennstoff mit dem Erdalkalimetalloxid unter Bildung einer festen Verbindung, die Schwefel und Erdalkalimetall enthält, umsetzt, dadurch den Brennstoff in ein im wesentlichen Schwefel-freies Produkt umwandelt, das das Reaktionsgefäß über Kopf verläßt, daß man kontinuierlich Partikel aus dem Kopfbereich des Wirbelbetts in dem Reaktionsgefäß einer Bodenzone eines Regenerators zuführt, worin sich ein Partikelbett befindet und durch einen aufwärts fließenden Regenerierungsgasstrom verwirbelt wird, der wenigstens einen Teil der Festen Schwefel-Erdalkalimetall-enthaltenden Verbindungen zu Erdalkalimetalloxid unter Freigabe von Schwefeldioxid umwandelt, daß man kontinuierlich Partikel aus dem Kopfbereich des Wirbelbetts in dem Regenerator der Bodenzone des Reaktionsgefäßes mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit zuführt, mit der man Partikel aus dem Reaktionsgefäß zu

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dem Regenerator überführt, daß man die Zuführungsgeschwindigkeit des Brennstoffs zu dem Reaktionsgefäß reguliert, daß man die Zuführungsgeschwindigkeit des freien üauerstoff-enthaltenden Gases zu dem Reaktionsgefäß so über einer unteren Grenze hält, daß die Oberflächengeschwindigkeit des Gases in dem Reaktionsgefäß ausreichend hoch ist, uns eine wesentliche üntwirbelung der Partikel in dem Bett des Reaktionsgefäßes wenigstens über dem Teil des Verteilers zu verhindern, daß man eine Information erzeugt, die die Temperatur in dem Bett des Reaktionsgefäßes anzeigt und man die Temperatur in dem Bett des Reaktionsgefäßes ina wesentlichen im Bereich von 800 bis 95O⁰C entsprechend der die Temperatur anzeigenden Information hält und daß man eine Information erzeugt, die die Temperatur des Regeneratorbetts anzeigt und man die Temperatur des Regeneratorbetts im wesentlichen im Bereich von 1000 bis 1150⁰O hält.

Wegen der Verfügbarkeit, Reaktionsfähigkeit und Kostenwirksamkeit ist das bevorzugte Erdalkalimetalloxid Calciumoxid, obgleich andere Erdalkaliraetalloxide ebenso oder abwechselnd verwendet werden können. Calciumoxid wird zweckmäßigerweisö in Form von Kalk verwendet oder stammt von Kalkstein oder Dolomit. Der Kalkstein oder Dolomit kann bei niederen Temperaturen gebrannt werden, um den Calciumcarbonatgehalt zu reaktionsfähigem Kalk entweder vor der Zuführung zu dem Reaktionsgefäß oder Regenerator oder während er sich in dem

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Reaktionsgefäß oder Regenerator befindet, umzuwandeln.

Über 950⁰C fällt die Wirksamkeit des Verfahrens merklich ab und unter 800⁰O besteht Neigung, daß Recarbonation von GaO auftritt. Die tatsächliche Temperatur, bei welcher Recarbonation beginnt, hängt von dem Partialdruck von 0O₂, I» , in dem Reaktionsgefäß ab. Ρ_β0 =0,15 liegt zwischen 75O⁰C und 850⁰O.vor. Wenn der P_CQ fällt, fällt die kritische Temperatur ebenso. Bei dem niedersten wahrscheinlichen Pq₀ in dem vorliegenden Verfahren kann Recarbonation unter 700 bis 75O⁰C auftreten. Das in dem Regenerator freigesetzte Schwefeldioxid wird vorzugsweise zur weiteren Verwendung gewonnen. So kann es konzentriert und unter Bildung von flüssigem Schwefeldioxid komprimiert werden; es kann einer weiteren Reaktion unter Bildung von elementarem Schwefel unterworfen oder es kann weiter behandelt werden, um eine brauchbare Schwefelverbindung, wie Schwefelsäure, herzustellen. Das das Reaktionsgefäß verlassende Produkt ist nicht nur im wesentlichen frei von Schwefel, sondern ebenso können andere Verunreinigungen wie Vanadium und Natrium entfernt werden. Die Entfernung von Vanadium wird besonders dann erhöht, wenn das Bett des Keaktionsgefäßes unterhalb des Verteilers erhitzt wird, sofern die Partikel Eisen enthalten, zum Beispiel als Eisenoxid, und die Natriumentfernfcung wird durch die Gegenwart von Aluminiumoxid in den Partikeln oder dem Partikelbett verbessert.

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Die Temperaturkontrolle in dem Reaktionsgefäß zur Sicherstellung des Arbeitsverfahrens innerhalb des erforderlichen Temperaturbereichs kann in verschiedener, voraus angegebener Weise erreicht werden. Im besonderen kann die Temperaturkontrolle mittels Wärmeaustauscherverfahren oder durch Änderung der Sauerstoffmenge, die für die in Frage kommenden Reaktionen zur Verfügung stehen, erreicht werden, zum Beispiel durch Kreislaufführung der Rauchgase mit dem freien Sauerstoff-enthaltenden Gas unter gesteuerten Bedingungen, durch Abänderung der Proportionalität von Kohlenwasserstoff und Verbrennungsluft, durch Vorerhitzen des freien Sauerstoff-enthaltenden Gases durch Erhitzung von unten urfcerhalb dem Verteiler, durch Zugabe von Wasser oder Dampf zu dem Wirbelbett und/oder den Kreislauf-geführten Abgasen oder durch jede geeignete Kombination der voraus angegebenen Möglichkeiten, Die Temperatur des Regenerators kann dadurch gesteuert werden, daß man zum Beispiel die Zirkulation des Wirbelbettmaterials zwischen dem Reaktionsgefäß und dem Regenerator steuert oder gesteuerte Mengen an aufbereiteten oder reaktionsfähigen Partikeln dem Reaktionsgefäß oder Regenerator zuführt, das freien Sauerstoff-enthaltende Gas vorerhitzt, das Verhältnis der Zusammensetzung des Regeneratorgases oder irgendeiner geeigneten Luft oder Sauerstoff variiert, zum Beispiel von 40 bis 80#, vorzugsweise 50 bis 70$ und insbesondere ungefähr 55# der Sauerstoffmenge zuführt, die für die stöohiometrische Reaktion erforderlich

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ist. Die Verringerung der Gase kann man auch mit anderen Mitteln, wie durch einen Wassergaserzeuger, erreichen.

Die Erhöhung der Temperatur innerhalb dem angegebenen Regenerationstemperaturbereich erhöht die Bildung von SOg; dies ist mit einer Abnahme des Partialdrucks des reduzierenden Gases verbunden. Die Erhöhung des Anfangpartialdrucks des reduzierenden Gases erhöht ebenso den SQp-Partialdruok, jedoch wird die Temperatur, bei der eine wesentliche Umwandlung von CaO stattfindet, erhöht. i*ür einen zufriedenstellenden SOp-Partialdruck (zum Beispiel annähernd 0,1 Atmosphären) mit im wesentlichen vollständiger Regenerierung von OaSO^ zu OaO sind Regenerierungsteraperaturen von 1040⁰C oder höher, vorzugsweise ungefähr 1090 G, erwünscht.

Bei diesem Arbeitsverfahren ersetat das Wirbelbett in seiner Wirkungsweise die herkömmliche Verbrennungskammer eines Ofens, Es entsteht eine große Wärmeabgabe und diese Wärme kann durch ein Warmeübertragungsraedium, wie Dampf, entfernt werden, den man durch ein in das Bett getauchtes Rohrsystem leitet. Heiße, das Wirbelbett verlassende Rauchgase können weiterhin Wärme an sekundäre Wärmeaustauscher, wie an Ekonomiser oder Vorerhitzer freigeben.

dofern das erfindungsgemäße Verfahren eher unter Reduzie-, rungs- als Oxidierungsbedingungen in dem Reaktionsgefäß

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durchgeführt wird, ist das im wesentlichen schwefelfreie, das Reaktionsgefäß verlassende Produkt ein Rauchgas und der Regenerator wird unter Oxidierungsbedingungen betrieben.

Die in dem Reaktionsgefäß gebildete hauptsächlich Schwefelenthaltende Verbindung ist dann Calciumsulfid. Schwefel wird dem Brennstoff hauptsächlich als HpS und SOp, plus etwas GOS und OS2 abgegeben und das Erdalkalisulfid wird wahrscheinlich entweder duroh Reaktion von HpS mit dem Bettmaterial oder durch eine mehr direktere Vereinigung des Schwefels in dem Brennstoff mit dem Erdalkalimetall gebildet.. Sofern die Reaktion über das intermediäre Hgü abläuft, stört die Reaktion von ^S mit Calciumoxid das HpS/SQp-Gleichgewicnt und es wird mehr H~S gebildet und zur Absorption verfügbar gemacht. Bei diesem Verfahren findet die Verbrennung von Heizöl in einem Wirbelbett von Kalk und/ oder gebrannten Dolomitpartikeln statt, wobei nicht ausreichend Luft zugeführt wird, um eine vollständig® Verbrennung eintreten zu lassen. Die Reaktionstemperatur des Bettes liegt im Bereich von 800 bis 95O°C, vorzugsweise von 800 bis 90O⁰C uod der Schwefel in dem Heizöl reagiert mit dem Kalkwirbelbett unter Bildung von Calciumsulfid.

Die Kontrolle über die Betteraperatür ist von Bedeutung, weil übermäßig hohe Temperaturen die Partikel dadurch deaktivieren, daß sie eine Änderung ihren mikroskopischen Struktur veranlassen, während übermäßig niedere Temperaturen

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schwere Kohlenablagerungen infolge Brennstoffkracken und damit einen' entsprechenden Verlust an Reaktionsfähigkeit hervorrufen. Weiterhin ist, wie bei jedem chemischen Verfahren, die Reaktionsgeschwindigkeit Temperatur-abhängig und die Schwefelentfernung wird bei fallender Temperatur geringer: die Steuerung der Bettemperatur muß daher, wie vorausgehend angegeben, mittels verschiedener Verfahren durch Wärmeaustausch erreicht werden. Im 3?alle, daß das Gas eine gering'e Oberflächengeschwindigkeit innerhalb dem Reaktionsgefäß hat, kann Wärme, zum Beispiel durch eine in " das Wirbelbett eingetauchte Schlange, entfernt werden. Bei hohen Oberflächengeschwindigkeiten kann Wärme durch eine äußere Wärmeaustauschschlage oder durch eine Wasserummantelung entfernt werden. Ein weiteres Verfahren zur Steuerung der Bettemperatur ist möglich durch das Brennen einer frischen Beschickung von Dolomit oder Kalkstein unter kontinuierlicher Entfernung des überschüssigen Materials aus dem Reaktionsgefäß'oder Regenerator. Unter diesen Bedingungen wird die endotherme Reaktion von Kalkstein zu Kalk I und Kohlendioxid zum Ausgleich des Überschußes an Wärme verwendet, die während der Teilverbrennung des Brennstoffs bei Gasgeschwindigkeiten von beispielsweise 0,91 m' (5 fofc) pro Sekunde gebildet wird. Es wurde festgestellt, daß wenn man das Reaktionsgefäß unter Reduzierungsbedingungen (zum Beispiel als Vergasungsvorrichtung) bei niederen Gasgeschwindigkeiten betreibt, die Neigung zur Ablagerung von

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Kohle bei und unter der Höhe der Brennstoffinjektoren entsteht. Dieses Problem kann dadurch abgestellt werden, daß man die Verbrennungsluft vorerhitzt durch indirekten Wärmeaustausch oder unter Verwendung beispielsweise von wenig Brennstoff, den man in eine Verbrennungskammer unter dem Verteiler des Wirbelbetts des Reaktionsgefäßes einführt. Die Kohlenablagerungsmenge kann ebenso dadurch reduziert werden, daß man Brennstoff in das Reaktionsgefäß an einer Stelle einführt bzw. einspritzt, die ziemlich dicht bei dem Bereich des Reaktionsgefäßes liegt, in den heiße Partikel aus dem Regenerator überführt werden. Ein gewisser Vorteil kann ebenso in dieser Hinsicht dadurch sichergestellt werden, daß man einen Brennstoffanteil (beispielsweise 20 bis 3O#) bei der Einführungsstelle der heissen Partikel in das Reaktionsgefäß einführt. Dies ist weiterhin in der Hinsicht vorteilhaft, daß die Temperatur der in das Reaktionsgefäß eingeführten Partikel auf etwa optimale Arbeitstemperaturen verringert wird.

Die umgesetzten Partikel werden in einem getrennten Regenerator unter Oxidierungsbedingungen regeneriert, wobei dieser mittels Luft oder einem anderen freien Sauerstoff-enthaltenden Gas bei einer Temperatur im Bereich von 1000 bis 1150⁰G, vorzugsweise 1040 bis 1090⁰O betrieben wird.

Um bei den Verfahren zur Herstellung von Brennstoffgasen eine gute Entschwefelung zu erreichen ist es wünschenswert,

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den Brennstoff in einem Ausmaß zwischen 15 und 45$» vorzugsweise zwischen 20 und 4-0$ des stöchiometrischen Luftbedarfs zu vergasen. Es ist darauf hinzuweisen, daß es im Hinblick auf die Größe des Reaktionsgefäßes und im Hinblick auf den Kalorienwert der hergestellten Brennstoffgase vorteilhaft ist, so wenig Luft als möglich zur Vergasung zu verwenden. Jedoch besteht die Neigung, daß sich raerkliqhe Mengen an Kohle auf den Partikeln in dem Bett des Reaktionsgefäßes bei niederen stöchiometrischen Luftverhältniseen ablagern und dies führt zu einer verringerten bohwefelabsorptionswirksamkeit. Die Kohlenablagerung kann bei einem gegebenen stöchiometrischen Verhältnis durch gute Gestaltung des Verteilers verringert werden^ sodaß die Verwirbe- lung relativ einheitlich in dem Bett des Reaktionsgefäßes auftritt und sie kann ebenso verringert werden durch Erhöhen der Oberflachengesohwindigke.it des durph das Bett des Reaktionsgefäßes geleiteten Gases. Die das Bett verlassenden Verbrennungsprodukte erhalten ungefähr 7Q# <les Gesamtkalorienwertes des Brennstoffs,zusammen mit dem Hauptteil des verbleibenden Brennstoffkalorienwerts, als erkennbare Wärme. Bei so niederen stöchiometrischen Luftverhältnissen wie 20 bis 30$ ist die Vergasung nahe der unteren Grenze bei einer Bettemperatur im Bereich von 85O⁰Q exotherm und sie ist daher selbsterhaltend, wenn man miniaal. Wärme aus dem Bett zur Steuerung der Temperatur entfernt. Unter 20$ des stöohiometrisohen Bedarfs ist etwas zusätz-

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liches Erhitzen gewöhnlich notwendig, wie beispielsweise durch Vorerhitzen der Luft- oder Sauerstoffzuführung. Weil in diesem Falle nur etwa 25$ der zur Gesamtverbrennung des Brennstoffs erforderlichen ^uft durch das Bett des Reaktionsgefäßes durchläuft, ist die Größe des Wirbelbetts, das zur Entschwefelung eines gegebenen Brennstoffdurchsatzes erforderlich ist, beträchtlich geringer als sie bei dem Oxidierungsverfahren erforderlich ist.

Bei diesem Arbeitsverfahren arbeitet das Bett, wie vorausgehend angegeben, als Vergasungsvorrichtung, wobei es ein heißes Generatorgas liefert, das in einem Kessel verbrannt werden kann. Dieses Arbeitsverfahren ist besonders zweckmäßig zum Betreiben von Kesseln und ist besonders geeignet zur Umwandlung von bestehenden Kesseln, besonders großen Kesseln, zum Beispiel 50 Megawatt oder mehr.

Die Oxidation vin Calciumsulfid zu Calciumoxid in der Regenerierungsstufe ist eine hoch exotherme Reaktion. Es wurde festgestellt, daß die höchste SO^-Bildung unter Luft-

C.

regenerierung bei Temperaturen von 1040⁰C und darüber, besonders von 1040 bis 109O⁰C erhalten wird.

Es wurde festgestellt, daß eine SOp-Konzentration von 15 Vol.# erhalten werden kann, wenn man CaS durch Oxidation bei einer Temperatur im Bereich von 1080 bis 1o90°C in Abwesenheit von CQ^ regeneriert. Es wurde vorausgehend fest-

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• gestellt, daß wenn man OaS in dem Reaktionsgefäß in Gegenwart von weniger als 25$ der stöchiometrischen Luftmenge bildet, eine bedeutende Kohlenmenge gebildet wird. Es wurde festgestellt, daß eine Neigung zu etwas Kohlenablagerung auf dem Bett, sogar bei 25$ oder mehr der stöchiometrischen Menge Luft auftritt. Diese Kohle wird in dem Regenerator unter Bildung von etwas Wärme abgebrannt, aber die Wirkung der Kohle beim Regenerieren unter Oxidierungsbedingungen besteht darin, die SOo-Konzentration zu verringern, weil ein SauerstoffWettbewerb zwischen der Kohle und dem Schwefel der Eartikel eintritt und es ist daher wünschenswert, die Kohlenablagerung in dem Reaktionsgefäß zu verringern. In der Praxis wird ebenso immer etwas OaSO^ unter unerwünschter Verringerung der SOp-Bildung gebildet werden, aber es wurde festgestellt, daß diese OaSO^-Bildung in einem Minimum erfolgt und tatsächlich bei dem Temperaturbereich von 1060 bis 1090⁰C vernachlässigt werden kann.

Die Erfindung wird weiterhin erläutert unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:

Figur 1 ein typisches Verhältnis zwischen der Absorption von S0~ durch Kalk und der Temperatur unter Qxidierungsbedingungen zeigt.

Figur 2 den Absorptionsprozentsatz von SOp durch Kalk bei 685°0 im Verhältnis zum Molverhältnis Qp/SQp zeigt,

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Figur 3 ein typisches Temperaturverhältnis bei einer Ansät zregenerat ion unter Verwendung eines reduzierenden Regenerierungsgases zeigt,

Figur 4- die Wirkung des unter-stöchiometrisohen Luftverliältnisses auf die SO^-Bildung bei der Regenerierung von CaO aus CaSCL erläutert,

Figur 5 <üe Wirkung wiederholter Regenerierungsabläufe unter Verwendung eines reduzierenden Regenerierungsgases für den Kreislauf auf die Absorptionswirksainkeit erläutert,

Figur 6 die Wirkung der Temperatur auf die Entschwefelung in typischen Vergasungsreaktionen mit oxidativer Regenerierung erläutert,

Figur 7 das Verfahren einer Ansatzregeneration von einer Erobe von CaS aus einem Vergaser mit Luft erläutert,

Figur 8 die Wirkung der S0₂~Partialdrücke zur Bildung des Gleichgewichte bei gegebenen Temperaturen zeigt,

Figur 9 eohematisch ein System zur Herstellung im wesentlichen schwefelfreier verbrennbarer Heizgase und

Figur 9A schematisch ein weiteres System zur Herstellung im wesentlichen schwefelfreier verbrennbarer Heizgase erläutert,

Figur 10 in einem Bild noch ein weiteres System zur Her-

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Stellung im wesentlichen schwefelfreier verbrennbarer Gase zeigt, wobei

Figur 1OA sohematisch noch ein weiteres System zur Herstellung im wesentlichen schwefelfreier verbrennbarer Gase zeigt,

Figur 11 das Bild eines Kesselsystems ist zur Herstellung brauchbarer Wärme und im wesentlichen sohwefelfreier Rauchgase und

Figur 11A ein vergrößerter Querschnitt eines Teils des Systems von Figur 11 und

Figur 11B ein Plan ist, der die Anlage im Querschnitt in Höhe der Linie A-A an Figur 11A zeigt,

Figur 12 das Bild eines Kesselsystems zeigt, das zur Bildung großer Wärmemengen geeignet ist,

Figur 13 das Bild eines weiteren Systems zeigt, dessen Wärmeausstoß weitgehend verändert werden kann und f

Figur 14- einen Querschnittsplan der Anlage von Figur 1$ in Höhe der Linie A-A zeigt.

Versuche unter Oxidierungsbedingungen wurden in der Weise durchgeführt, daß man Kalk mit einer Partikelgröße von 100 bis 200 Mikron verwendete, wobei dieser in einem erhitzten Reaktionsgefäß enthalten war, durch welches man ein Ofenrauchgas mit einer Oberflächengasgesohwindigkeit von

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0,3 m (1 foot) pro Sekunde leitete. Die Temperatur des Reaktionsgefäßes wurde zwischen 800 und 900⁰C gesteuert und das Rauchgas enthielt wechselnde Mengen an Luftüberschuß. Bei Verwendung eines frischen Reagensbettes wurde öohwefel mit einer Wirksamkeit von 90 bis 95# unter Bildung von Calciumsulfat absorbiert. Bei geringer Bettbenutzung (weniger als 20$) wurde weder die Wirkung des Sauerstoffpartialdrucks noch die der Temperatur festgestellt, aber nachdem 25 bis 33$ des Bettes umgesetzt waren, war es möglich aufzuzeigen, daß die Schwefelabsorption am wirksamsten bei einer Bettemperatur im Bereich von 860⁰C erfolgt. (Diese Ergebnisse sind in den Figuren 1 und 2 erläutert).

Die optimale Temperatur (wie in Figur 1 gezeigt) kann nicht aus der Kenntnis der Gleichgewichtskonstanten für die einfache Reaktion: Calciumoxid plus Schwefeldioxid plus Sauerstoff » Calciumsulfat abgeleitet werden.

Die Regenerierung von Calciumoxid aus Calciumsulfat wurde in einer Ansatzverbrennungsvorrichtung mit geringer Geschwindigkeit zur Bestimmung der Wirkung wiederholter Absorptions- und Regenerationszyklen auf die Gebrauchsdauer des Reagens durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß die Ansatzregenerierung am besten unmittelbar nach Absorption dadurch erreicht wird, daß man das Brennstoffverhältnis derart erhöht, daß man ein stöchioinetrisches Luftverhältnis

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• von 40 bis 60#, vorzugsweise ie Bereich von 55# erhält und die Bettkühlschlange abschaltet. Unter diesen Bedingungen steigt die Temperatur (wie in Figur 5 aufgezeigt), bis ein Wert von 1090°C erreicht wird, bei dem die Sohwefeldioxidbildung einen Maximalwert mit einer Spitze bei ungefähr 9# erreicht. Während dieser schnellen Schwefeldioxidbildung steuert die endotherme Natur des CaIciumsulfatzerfalls die Temperatur. Nachdem der größe Teil des SOo abgetrieben ist, steigt die Temperatur erneut bis zu ungefähr 1100°O an. Wie in Figur 4- aufgezeigt, hat das ver- * wendete stöchiometrisohe Luftverhältnis eine bemerkenswerte Wirkung auf die Regenerierungsgeschwindigkeit, wobei ein Verhältnis von 6?# im wesentlichen dem von 55# unterlegen ist.

Das Vorhandensein einer Oxidierungszone in dem ReaktionagefäÄ stellt sicher, daß das über dem Brennstoffeinführungspunkt gebildete Sulfid in dem Maße zum Zerfall gebracht wird, wie die Bettpartikel unter diesem durchlaufen. Als Ergebnis ist die Ausscheidung des Schwefels aus dem verbrauchten Reagens praktisch vollständig, wie dies aus der nachfolgenden Tabelle I zu ersehen ist.

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	Regenerie-	Schwefelgehalt d.Betts	nach der Regenerie rung
Tabelle I	rungs- tempera- tur	vor der Regenerie rung	%
	⁰O	%	5,5
Regenerierung von sulfatisiertem Kalk	1066	10,4	1,2
Stöchiometri-	1050	9,3	0,2
sches Verbren nungsluft verhältnis	1050	7,9	1,3
%	1065	11,1
67
59
59
55

Zur Bestimmung der Wirkung von verschiedenen Absorptionsund Regenerationszyklen auf die Wirksamkeit des Rügens wurde eine Reihe von I5 aufeinanderfolgenden Zyklen durchgeführt, bei denen während der Absorptionszyklen ein 4$ Schwefel-enthaltender Brennstoff in dem Bett unter ausreichend Verbrennungsluft verbrannt wurde, um einen Sauerstoffgehalt in dem Rauchgas von 6$ beizubehalten. Zusätzlich wurde ausreichend Schwefeldioxid dem Reaktionsgefäß zugeführt, um einen Schwefelgehalt des "nicht behandelten" Rauchgases von 0,6$ S0~ entsprechend der Verbrennung eines Brennstoffs mit 9,5$ Schwefelgehalt zu erhalten. Während der Absorption wurde die Temperatur bei 85O⁰C und die Gasoberflächengeschwindigkeit bei 0,91 m/Sekunde (3 feet) gehalten·

Die Absorptionsabläufe wurden 4 bis 5 Stunden durchgeführt

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und während dieser Zeit wurde das das Reaktionsgefäß verlassende Gas hinsichtlich seines SOg-Gehalts geprüft. Am Ende ;jeder Absorptionsdauer wurde die Dampf kühlung zu dem Bett abgestellt und man ließ die Temperatur auf 100O⁰O ansteigen, Zu diesem Zeitpunkt wurde die Brennstoffgesohwindigkeit erhöht, um ein stöchiometrisches Luftverhältnis von ungefähr 55# zu erreichen» Die SO^-Bildung begann bei ungefähr 1000⁰O und erreichte bei 1090⁰O eine Spitee; die Regenerierung wurde so lange fortgesetat, bis die gesamte SOg-Bildung beendet war, Oigur 5 faßt die Ergebnisse dieser Untersuchungen zusammen). Die Absorptions-Regenerierungszyklen bewirken, daß die Fähigkeit des Kalkreegena, Schwefel zu absorbieren, zarstört wird. In einem frischen Bett betrug die kumulativ© ScbvefelabBorptionswirksamkeit am Ende eines Außsetzens von 5 Stunden während dem Ablauf ungefähr 94$ und diese fiel am Ende des 5 Stunden Ablaufs im Laufe von 15 Zyklen auf ungefähr 60# ab. Die kumulative Wirksamkeit eines frischen Betts naoh 2 Stunden Aussetzen betrug ungefähr 97$» wobei sie auf einen Wert »wischen 8Q und 90$ am Ende von 2 Stunden über 15 Zyklen abfiel. Es scheint, daß nach ungefähr 10 Zyklen von jeweils 2 Stunden eine geringe weitere Deaktivierung des Reagens erfolgt.

Bei dem Reduzierungs-CTeilverbrennungs-)-verfahren wurden Untersuchungen der Sohwefelentfernung in einer Ansatzverbrennungsvorrichtung mit niederer Gasgeschwindigkeit duroh-

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geführt, wobei frische Ansätze von gebranntem Kalk und eine Oberflachengasgeschwindigkeit von 0,3 bis 0,6 m/Sekunde. (1 bis 2 feet) verwendet wurden. Das Zuführungsverhältnis der stöchiometrisohen Menge Luft wurde zwischen 0,2 und 0,38 variiert und die Wirkung der Temperatur wurde im Bereich von 800 bis 95O°C untersucht. Das aus dem Verbrennungsofen gebildete Brennstoffgas war vergleichsweise reich an Kohlendioxid und Krackprodukten, wobei nur ungefähr 40 bis 50$ des Brennstoff-Kohlenstoffs Kohlenoxide eusweohteia. Die Analyse eines typischen Gases bei Arbeitsverfahren bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 30$ Luft ist in Tabelle II aufgezeigt.

Tabelle II Gaa aus einem Arbeitsverfahren mit einem 30#igen stöohio-

aetriaohen Verhältnis von Luft Gasvolumen: Nm⁵Ag Brennstoff

Zubereitung (Vol.#) 3,92

H₂ 8,2

O₂ 1,2

N₂ - 64,0

OQ₂ 10,6

00 8,5

0/j Kohlenwasserstoff 3,3

O₂ 3,2

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Tabelle II (Fortsetzung)

Zubereitung-	(VOL. Ji)
	0,2
^C5	0,02
Toluol	0.01
Cg Aromaten	0,01
Naphthenverbindungen	0,01
Suspendierter Ruß, Teer, usw.
g/Nm⁵	48

Die Figur 6 zeigt die Ergebnisse von drei Versuchen unter Verwendung eines Brennstoffs mit einem 4-,1#igen Schwefelgehalt bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 31# Luft, einem Gesaratbrennstoffverhältnis von 0,6 Gewicht/Gewicht. Bett/Stunde und Bettemperaturen von 810⁰O bzw. 900 und 95O⁰O. Eine Darstellung des Schwefelgehalts des Betts gegen den Stundenablauf ist linear, solange der Schwefelgehalt des Betts gering ist (weniger als 5% Schwefel auf dem

Bett) und e^eigt, daß das Gas bei 810 und 900⁰O tatsächlich vollständig entschwefelt wurde. Eine merkliche Verringerung tritt bei der Entsohwefelungswirksarakeit über 95O⁰O ein. Wie vorausgehend erwähnt, kann unter 800⁰O Recarbonation des Kalks eintreten, wobei die Temperatur, bei der dies eintritt, von dem Eqq_-Wert abhängig ist.

Die Regenerierung eines Kalkreagens, das Schwefel als Sulfid unter Vergasungsbedingungen absorbiert hat , kann

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einfacherweise dadurch erfolgen, daß man die Brennstoffzuführung schließt und Luft allein mit dem heißen Bett in Kontakt treten läßt. Die Oxidation von Oalciumsulfid ist stark exotherm und die Temperatur beginnt sofort anzusteigen. Es wird der gesamte dem Bett zugeführte Sauerstoff absorbiert und Schwefeldioxid beginnt sich in bedeutenden Mengen zu bilden, wenn die Temperatur auf annähernd 1040 C steigt. Es werden sowohl Calciumsulfat als auch Calciumoxid in den frühen Reaktionsstufen, (wie in Figur 7 gezeigt) gebildet und in dem Maß, wie die Temperatur ansteigt, scheint eine gewisse Zersetzung des Sulfats stattzufinden. Figur 7 zeigt, daß eine gewisse Verbrennung von Kohle bzw. Kohlenstoff mit der Regenerierung verbunden ist. Betten aus verbrauchtem Reagens enthalten ungefähr 0,3$ Kohle, die in den frühen Regenerationsstufen abgebrannt wird. Figur zeigt die SOp-Partialdrücke, die den entsprechenden Gleichgewichten bei unterschiedlichen Temperaturen entsprechen.

Wenn das Reagens wiederholten Absorptions/Regenerationszyklen unterworfen wird, geht ein Teil des Materials durch Abrieb zu Verlust und zusätzlich senkt sich dessen Aktivität als Schwefelabsorbens. Es wurden Versuche durchgeführt, bei denen 40 und mehr Absorptions/RegenerationszykLen durchgeführt wurden und bei denen wechselnde Mengen an Reagens entfernt und durch frisches Material am Ende jedes Zyklus ersetzt wurde, um die Wirkung der frischen Zusatzmenge auf die Schwefelabsorptionewirkeamkeit zu bestimmen.

109828/1685 "²⁵"

In diesen Versuchen wurde der Absorptionsteil des Zyklus auf 100 Minuten festgelegt, während denen der Sohwefelgehalt auf einen Wert zwischen 3fO und 4,0 # stieg. Es wurde während der Absorption Unterfeuerung durchgeführt, wobei 25 bis 30# der gesamt zugeführten Luft duroh dieses Verfahren verbraucht wurden. Die Regeneration wurde in der Weise durchgeführt, daß man die Brennstoffzuführung schloß und Luft allein Bit dem Bett in Kontakt kommen ließ· Zur Sobwefelanalyse wurden bei Beginn und aa Bide jeder Absorptionsdauer Proben des Bettes entnommen. Der Gesaatmaterialverlust duroh Abrieb und durch Probenentnahme wurde konstant gehalten und es wurde eine vorausbestimmte Menge frisches Zusatzmaterial dem Bett am Ende jedes Zyklus augegeben.

Die in diesen Versuohen verwendeten Bedingungen und die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle III

Bettgewicht 8,16 kg

Partikelgröße des Betts (anfangs) 800 - 1200/U

Temperatur des Betts 800 - 90Q⁰O

Luftverhältnis 30-35$ der stöchiorae-

trischen Menge

Gasgeschwindigkeit 0,8 ra/Üek.

üchwefelgehalt des Brennstoffs 3»3#

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Tabelle III (Fortsetzung)

Verhältnis der Bettzusammen-

setzung (Gew. CaO/Gew. S) 0,55 1,2 1,52 2,15 Schwefelabsorptionswirksamkeit

(Dauerzustand) 64 84 99 99

Während diesen Versuohen änderte sich die Partikelgröße des Bettmaterials beträchtlich und ein typisches Beispiel der Änderung zeigt die nachfolgende Tabelle IV.

Tabelle IV

Bett nach ffrisohes Bett 40 Zyklen

% Gehalt des Betts an Partikeln

in einer Größe zwischen 800

und '1200/U 100 54,8

% Gehalt des Betts an Partikeln

in einer Größe zwischen 600

und 800/U kein 35 »6

% Gehalt des Betts an Partikeln

in einer Größe unter 600/U kein 9,6

Die in diesen Tabellen gezeigten Ergebnisse sind natürlich nur auf die in Tabelle III angegebene Gasgeschwindigkeit und Partikelgröße des Betts anwendbar. Bei einem Bett mit einer geringeren mittleren Partikelgröße könnte erwartet werden, daß es zu einer 1OO#igen Schwefelabsorption bei Verwendung einer geringeren frischen Zusatzmenge führt.

Ein anderer bedeutender Parameter ist die Überführung des Bettmaterials zwischen dem Absorber und dem Regenerator, die

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2059Λ23

weitgehend steuerbar ist und dadurch die Steuerung der Bettrezirkulationsgeschwindigkeit ermöglicht, die einen Haupteinfluß auf den absorbierten Sohwefelgehalt des Betts und den darauf folgenden Regenerierungsgrad, der erforderlich ist, um eine gegebene Gesamtabsorptionswirksamkeit beizubehalten, hat.

In der bevorzugten Form der Erfindung besteht eine kontinuierliche Rezirkulation des Wirbelbettmaterials zwischen dem Absorber und dem Regenerator mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Frisohmaterialzuführung zu dem Bett. Es muß darauf hingewiesen werden, daß das dem Regenerator zugeführte Wirbelbettmaterial nicht vollständig umgesetzt und das aus dem Regenerator dem Absorber zugeführte Wirbelbettmaterial nicht notwendigerweise völlig regeneriert ist.

Die Oberflächengasgeschwindigkeit in einem Wirbelbett einer Entschwefelungsvergasgungsvorrichtung liegt geeigneterweise im Bereich von 0,9 bis 1,5 m/Sek. (3 bis 5 feet) bei einer Temperatur von etwa 900⁰O. Die Luft bei 9QQ°C hat das 4-fache des Volumens der Luft bei Zimmertemperatur und es muß demzufolge, wenn das Bett in geeigneter Weise verwirbelt sein soll, die Anfangsverwirbelungsgeschwindigkeit geringer als 0,25 m/Sek. unter der Ahnabjae sein, daß die in das Bett eintretende Luft kalt ist· In der Praxis besteht eic gewisser Spielrau« infolge des Wärmeübergangs auf die eintretende Luft, aber es besteht ein Wert der Ober»

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flächengasgeschwindigkeit innerhalb des Betts, beispielsweise etwa von 0,6 ra/Sek. (2 feet) bei einem zur Arbeit bei beispielsweise 0,9 m/Sek. (3 feet) ausgelegten Bett, bei der das Material sich von der Basis des Betts abzusetzen beginnt. Wenn die Ablagerung beginnt, wird die Wärmeübertragung auf die eintretende kalte Luft verringert und es bildet sich eine statische Schicht in einer Stärke, bis sie die Höhe der Brennstoffeinführung erreicht. Wenn dies eintritt, kondensiert ein Teil des Brennstoffs in die statische Schicht und bildet ein festes Konglomerat, das die Vergasungsvorrichtung außer Betrieb setzt. Es ist daher schwierig, eine solche Vergasungsvorrichtung unter Teilbelastungsbedingungen mit kalter Luftzuführung zu betreiben. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, die Luftzuführung vorzuerhitzen, wozu man in ihr genug Brennstoff verbrennt, um ihre Temperatur auf eine Arbeitstemperatur von beispielsweise 900- O zu erhöhen. Die Luftzuführung kann nunmehr auf die Anfangsverwirbelungsgeschwindigkeit über dem ganzen Bett verringert werden, anstelle daß man ein Geschwindigkeitsgefälle innerhalb des Betts hat. Dies ermöglicht eine Verminderung des Verhältnisses von beispielsweise 4 zu 1. Da jedoch die Wärmeübertragung zu der Kühlschlange nicht wesentlich durch die Änderung der Oberflächengaegeschwindigkeit beeinflußt wird, könnte es notwendig werden, das Brennstoff/Luftverhältnis bei der Langsam-Fließ-Bedingung zu senken, um die itrbeitstemperatur beizubehalten.

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Dies würde das Verminderungsverhältnis auf ungefähr 5 zu 1 erhöhen. Es ist wünschenswert, das Bett kontinuierlich unter diesen Bedingungen zu unterfeuern, die in jedem Fall hei Beginn auf Betriebstemperaturen durch Unterfeuern erhöht werden können· Es ist nioht wünschenswert, den Regenerator zu unterfeuern, weil der gesamte Sauerstoff in seine Luftzuführung, vorzugsweise zur Herstellung von SOp erforderlich ist«

Es ist daher zweckmäßig, die Luftzufuhr zu dem Reaktions- ' gefäß oder der Vergasungsvorrichtung in zwei ungleiche Teile zu spalten, wobei der Hauptteil teilweise verbrennt wird, bevor er dem Vergasungsbett zugeführt wird und der geringere Teil kalt dem Regeneratorbett zugeführt wird. Da bei einer gegebenen Ausführung des Verteilers d#r Druckabfall durch den heißen Verteiler größer sein kann als der durch den kalten Verteiler, kann der Luftstrom durch den Regenerator geeigneterweise mit Hilfe eines Ventils in dessen Luftzuführungsleitung gesteuert werden, wobei die Betthöhen in i der Vergasungsvorrichtung und dem Regenerator im wesentlichen gleich sind. Bei dem Regenerator wird ein begrenztes Ausmaß an Entwirbelung am Boden des Betts keinen Schaden verursachen, weil bei Abwesenheit von Brennstoff sich keine Kohle bilden wird, während beim Fließen des Bettmaterials zu dem Boden des Regeneratorbetts vom Kopf des Vergasungsbetts einen vernünftigen Grad an Wärmeübertragung sicher-

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stellen wird. Unter Teillastbedingungen wird die innerhalb dem Regenerator freigegebene Wärme verringert und dies würde ohne Zutun zu einem Abfall von dessen Temperatur und des S0₂-Gehalts des den Regenerator verlassenden Abstroras führen. Weil der Regenerator bei Temperaturen im Bereich von 100Q bis 1150⁰O und die Vergasungsvorrichtung bei Temperaturen im Bereich von 800 bis 95O⁰O arbeitet, kann eine Erhöhung der Zirkulationsgeaohwindigkeit des Bettmaterials zu einer Verringerung der Regeneratortemperatur führen, während eine Verringerung der Zirkulationsgeschwindigkeit des Bettmaterials dazu neigen wird, diese zu erhöhen. Weil unter Teillastbedingungen die Akkumulationsgeschwindigkeit von Schwefel in dem Bettmaterial verringert wird, ist es zweckmäßig, die Bettmaterial-Zirkulierungsgeschwindigkeit so zu verringern, daß der Schwefelgehalt des Bettmaterials auf seiner normalen Höhe gehalten wird. Die Regeneratortemperatur kann daher dadurch gesteuert werden, daß man die Zirkulationsgeschwindigkeit des Bettmaterials unter Verwendung einer hohen Zirkulationsgeschwindigkeit unter Vollastbedingungen und einer geringen Zirkulationsgeschwindigkeit unter Teillastbedingungen variiert. Wenn der Luftstrom zu der Vergasungsvorrichtung und dem Regenerator in konstantem Verhältnis über den gesamten Ausstoßbereich erhalten wird, dann wird, weil der BOp-Gehalt des Regeneratorabstroms durch dessen Temperatur bestimmt wird, diese Temperaturkontrolle die Vergasungsvorrichtung und den Re-

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' generator über den ganzen Belastungsbereich iin Gleichgewicht halten'. Sollte irgendeine Änderung im Schwefelgehalt des Brennstoffs eintreten, wird es notwendig werden, den Luftstrom so einzustellen, daß die Fraktionen der Luftzuführung zwischen der Vergasungsvorrichtung und dem Regenerator im Gleichgewicht bleiben.

Wenn man eine konstante Schwefeldioxidkonzentration von dem Regenerator zu erhalten wünscht, dann wird der Anteil der Gesamtluftzuführung, die den Regenerator zugeführt wird, I durch den Schwefelgehalt des Brennstoffs bestimmt. Der Schwefelgehalt des Brennstoffs wird zweckmäßigerweise durch den Schwefeldioxidgehalt des heißen Gases unter dem Verteiler der Vergasungsvorrichtung gemessen und diese Messung kann dazu verwendet werden, ein Abmessventil·- auf eine geeignete getrennte Einstellung zu regulieren. Weil der Schwefelgehalt des Brennstoffs sich wahrscheinlich nur in dem Maß abwechselnd ändert wie frische Brennstoffzuführungen vorgenommen werden, muß diese Steuerung nicht j kontinuierlich vorgenommen werden und es kann tatsächlich, wenn der Schwefelgehalt des Brennstoffs bekannt ist, die Einstellung manuell vorgenommen werden.

Es ist für ein wirksames Arbeitsverfahren der Vergasungsvorrichtung wünschenswert, daß das Bettmaterial die Vergasungsvorriohtung dicht an seiner Oberfläche auf seinem Weg

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zu den Regeneratoren verläßt und zu der Vergasungsvorrichtung nahe dem Boden des Betts, eher als umgekehrt, zurückkehrt. Dies deshalb, weil die Oxidierungsbedingungen an der Basis des Vergasungsbettes eine bestimmte Menge des SO. am Rückfluß halten, sodaß der Schwefelgehalt des

2
Wirbelbettmaterials am Boden des Vergasungsbettes geringer sein kann und in gewissem Ausmaß in Sulfatform vorliegen kann, wobei das Ausmaß dieser Wirkung durch geeignete Maßnahmen wie Unterfeuerung verringert werden kann.

Eine schematische Darstellung eines Vergasungssystems ist in Figur 9 gezeigt. Wie aus der Zeichnung zu ersehen, wird eine Vergasungsvorrichtung 66 von unten angefeuert (d.h. durch Feuerung nahe dem Verteiler erhitzt) mittels einem selbstdosierenden Brenner 67 mit einem 4 zu 1 Verminderungsverhältnis, wobei der Brenner durch eine Hauptbelastungssteuervorrichtung 68 bewegt wird. Die gleiche Steuervorrichtung bewegt ebenso ein Steuerventil 69 für die Hauptbrennstoff zuführung, die durch die Leitung 70 zu der Vergasungsvorrichtung erfolgt, wobei eine Brennstoffpumpe 71 vorgesehen ist. Weil der Dosierungsbrenner 67 nicht die gesamtedber die Leitung 72 dem Vergasungsgerät 66 zugeführte Luft verarbeitet, ist eine sekundäre Luftzuführung 79 vorgesehen, wobei das Steuerventil 80 durch den Temperaturfühler 81 unter dem Verteiler 74- bewegt wird. Wenn daher eine konstante LuftZuführungs-Temperatur von etwa 90O⁰C

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erwünscht ist, wird dies automatisch duroh ein konstantes Brennstoff/Luft-Verhältnis unter dem Verteiler sichergestellt und die öesamtluftzuführung wird nach den Belastungserfordernissen eingestellt.

Während die Brennstoffzuführung zu dem Bett der Vergasungsvorrichtung ebenso duroh eine aweite Belastungssteuerung 75 gesteuert wird, weil die Vergasungavorrichtung in wirksamer Weise nur über einen engen Temperaturbereich entsohwefeln wird, ist es notwendig, die Brennstoffzuführung | unabhängig nach der Temperatur einzustellen. Wenn daher die Hauptbelaatungssteuerungsvorriahtung 68 immer einen leichten Brennst off Überschuß der Vergasungsvorrichtung auführt wird dies dazu führen, daß dies seine Arbeitstemperatur senkt. Es wird aber ein weiteres Drosselventil 76, das bei der Bettemperatur arbeitet und duroh einen Temperaturmeßfühler 86 gesteuert wird, dazu neigen, das Gleichgewicht wieder herzustellen, weil eine Verringerung der Brennstoffzuführung eine Erhöhung der Bettemperatur bewirken , wird.

Es ist zu ersehen, daß die Luftzuführung duroh die Leitung 72, unterstützt duroh einen Ventilator 77» auf zwei Wegen erfolgen kann, wobei ein erster Teil der Luftzuführung über die Leitung 78 läuft und ein zweiter Teil über die Leitung 79 erfolgt, wobei diese Zuführung durch ein Ventil 80 gesteuert wird, das duroh einen Temperaturmeßfühler 81 be-

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trieben wird, wobei ein Teil des zweiten Teils der Luft dem Bereich 73 und nahe dem Verteiler 74 zugeführt wird, während ein Teil des zweiten Teils über die Leitung 82 dem Regenerierungsgefäß 85 über ein Ventil 84, das durch einen SOg-Meßfühler 85 gesteuert wird, zugeführt wird. Das Wirbelbettmaterial 87 in der Vergasungsvorrichtung 66 läuft zu dem Regenerator 83 über die Leitung 88, die mittels einer Fließgeschwindigkeitssteuervorrichtung 89 unter Steuerung eines Temperaturfühlers9O gesteuert wird, wobei das Wirbelbettmaterial in der Vergasungsvorrichtung über die Leitung 91 zurückkehrt.

Figur 9A zeigt eine modifizierte Version des Steuerungssystem von Figur 9> wobei ähnliche Elemente gleiche Bezugsnummern haben. In der- Ausführungsform der Figur 9A wird die im Bereich 73 aus der Leitung 79 zugeführte Luftraenge durch den Temperaturmeßfühler 81 gesteuert, aber der Luftstrom zu dem Bereich 73 führt durch eine T-förmig geführte (oder entsprechende) Leitung 79. Die letzte Steuerung des Luftfitroms zu dem Regenerator erfolgt durch einen Meßfühler 85 in der Gasabführungsleitung aus dem Regenerator 83· Vorzugsweise mißt der Meßfühler 85 die SOo-Konzentration in dem Regeneratorabgas und wenn die SOg-Konzentration unter eine festgelegte Konzentration (beispielsweise 10 VOl.#) fällt, was eine Verringerung der Menge an regenerierbarem Sohwefel-enthaltendem Material anzeigt, wird das Ventil 84 progressiv geschlossen, bis die vorgesehene üO_?-

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' Konzentration erreicht ist. Der Meßfühler 85 kann die Sauerstoffkonzentration messen. In diesem Falle zeigt ein Sauerstoffüberschuß in dem Abgas eine Verringerung des regenerierbaren Schwefel-enthaltenden Materials an und das Ventil 84 wird zur Verringerung der Luftzuführung geschlossen, bis der Sauerstoffgehalt des Abgases wieder dem Ziel entspricht. Es wird jedoch.vorgezogen, lieber den SCU-Gehalt als den Sauerstoffgehalt zu bestimmen, weil obgleich Meßvorrichtungen zum Messen der Konzentrationen dieser beiden Gase zur Verfügung stehen, die SC^-Meßvorrichtungen empfindlicher ansprechen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß das Anlaufen der beiden vorausgehend beschriebenen Vorrichtungen einfach dadurch erreicht wird, daß man unter Verwendung des Brenners 67 unterfeuert und ausreichend Luft aus dem Ventil 80 verwendet, um die Zirkulation des Bettmaterials zu erreichen, bis die minimale Ar-beitsteraperatur erreicht ist.

In einer anderen Form des Steuerungssystems für das Entschwefelungswirbelbett verwendet man eine einfache Kontrolle der Gaskreislaufführung für die Temperatur- und Rück führungssteuerung. In dieser Form der Erfindung wird die Gesamtgasfließgesohwindigkeit konstant gehalten, aber der für die Verbrennung verfügbare Sauerstoff wird verringert oder durch Rauchgas verdünnt. Dies kann dadurch erfolgen, daß man Rauchgas durch die Vergasungsvorrichtung zum Kreis-

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lauf bringt, wodurch man die Notwendigkeit vermeidet, die Luftzuführung zu dem Verteiler vorzuerhitzen, wenn man unter Teillastbedingungen arbeitet. Der Anlauf bzw» der Beginn der Entschwefelungsvorrichtung dieser Art wird durch Uberfeuern, wie in Figuren 11 und 12 erläutert, bewirkt.

Wenn Rauchgas im Kreislauf verwendet wird, bestfeht eine einfache Anordnung darin, daß man das Gas mittels einer Leitung der Einlaßseite eines Gebläses zuführt, die Vergasungsanlage mit Luft versieht und daß man ein geeignetes Ventil verwendet, um das Verhältnis Rauchgas zu Luft, das dem Gebläuse zugeführt und an die Vergasungsvorrichtung freigegeben wird, zu steuern. Die Ventileinstellung kann unmittelbar durch die Belastung auf dem Kessel gesteuert werden, wie dies beispielsweise aus der Temperatur des

der
Dampfes,der/Turbine zugeführt wird, erkennbar ist oder durch die Wassertemperatur in einem zentralen Erhitzungssystem, d.h. wenn die Belastung heruntergeht, wird die Wassertemperatur ansteigen und entsprechend wird sich das Gasventil öffnen und mehr Abgas wird der Vergasungsvorrichtung zugeführt mit der dadurch bedingten Verringerung der für die Vergasung verfügbaren Sauerstoffmenge. Mit diesem Verfahren der Leistungskontrolle kann die Temperatur der Vergasungsvorrichtung unabhängig von der Ölzuführung gesteuert werden. Wenn beispielsweise die Anordnung so eingestellt ist, daß die Vergasungsvorridhtung beispielsweise bei 90O⁰C

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und 3O#iger stöchiometrischer Menge Luft bei Vollast arbeitet, dann wird, wenn die Last verringert wird, die in die Vergasungsvorrichtung freigegebene Wärme ebenso infolge des Rückgangs des verfügbaren Sauerstoffs verringert, wobei die Wärmeverluste konstant bleiben und Wärme durch das im Kreislauf geführte Gas absorbiert wird. Das Abfallen der Temperatur der Vergasungsvorrichtung kann bewirken, daß die Brennstoffzuführung verringert wird und dies wird zu einem Ansteigen der Bettemperatur führen und das Arbeitsverfahren kann sich bei Teillast bei einem stöchiometrischen Verhältnis, das größer als 30$ ist, stabilisieren.

Weil es wünschenswert ist, die tiOp-Konzentration in dem Gas, das den Regenerator verläßt, zu erhöhen, ist es notwendig, eine unverdünnte Luftzuführung in diesem Falle zu verwenden und es wird für diesen Zweck ein getrenntes Gebläse notwendig sein. Es ist erwünscht, die Luftzuführung zu dem Regenerator im Verhältnis zu der Brennstoffzufüh- | rung zu der Vergasungsvorrichtung zu halten und es müssen demgemäß die beiden Steuerventile durch die gleiche Information betätigt werden. Andererseits wird die Konstante der .Proportionalität von dem Schwefelgehalt des Brennstofföls abhängen und diese kann dadurch eingestellt werden, daß man Luft oberhalb des Steuerventils entnimmt. Die Temperaturkontrolle in dem Regenerator kann dadurch erhalten werden, daß man die Kreislaufgeschwindigkeit des Bettma-

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terials variiert, wobei sie so eingestellt wird, daß die Regeneratortemperatur an dem unteren Ende des Belastungsbereichs gehalten wird. Ein Verstärker für das ganze »System kann geeigneterweise ein Durchlauf- bzw. Mehrpunkttemperaturschreiber sein. Dieser kann mit Relais verbunden sein, die durch den Schreibmechanismus betätigt werden, die mittels motorisierter üteuerungsventile arbeiten können, durch die zusätzliche Einstellungen vorgenommen werden können, wenn die festgestellte Temperatur nach irgendeiner Seite eines ausgewählten "Yerweil"~Bands (engl. "dwell" band) fällt. £±ne solche Anordnung kann einen beweglichen Festpunkt bzw. Zollwert für ein Kiaftstoffsteuerungsventil, die Luftzuführung zu dem Regenerator und für die Zirkulationsgeschwindigkeit des Wirbelbettmaterials festlegen. Man kann auch einzelne Steuervorrichtungen verwenden. Das Ventil für die Rauchgaskreisführung kann durch Proportionalitätssteuerung vorgenommen und unmittelbar durch Änderung der Belastung aktiviert werden. Weil dies die Hauptkontrolle ist, ist es erforderlich, daß sie am frühesten anspricht. Die sekundäre Luftzuführung zu dem Gasbrenner muß ebenso über den gesamten Lastbereich variiert werden&önnen und dies könnte in ähnlicher Weise unmittelbar durch Änderungen in der Brennstoffgeschwindigkeit erreicht werden.

Figur 10 erläutert schomatisch ein Vergasungssystem unter

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Verwendung einer Rauchgaskreislauf führung. In dieser Jform der Erfindung wird die Gesamtfließgeschwindigkeit des Gases im wesentlichen konstant gehalten und die Temperatursteuerung wird dadurch vorgenommen, daß man die Sauerstoffmenge, die für die Verbrennung zur Verfügung steht, durch Kreislaufführung von Rauchgas (erhalten durch die Verbrennung des schwefelfreien Brennstoffgasprodukts in der Vergasungsvorrichtung) durch die Vergasungsvorrichtung im Kreislauf führt. So wird das Rauchgas im Kreislauf über die Leitung 104 geführt und in der Leitung 105 mit Luft, die durch die Leitung 106 zugeführt wird, unter der Steuerung einer Luftzuführungskontrollvorrichtung 103 gemischt, die auf ein Luft/Rauchgasproportionierungsventil 1Q-? wirkt. Die Einstellung der Steuerung 1OJ wird durch die Wasser- oder Dampftemperatur in dem durch das Brennstoffgasprodukt erhitzten Kessel bestimmt und eine diese Temperatur kennzeichnende Information wird der Steuervorrichtung von dem Kessel über die Signalleitung 102 zugeführt· Der gemischte Luft/Rauchgasstrom lauft über die Leitung 108 und durch den Ventilator oder das Gebläse 109 zu einem Vergasungsvorrichtung 110, wobei die Leitung in die Vergasungsvorrichtung in der Zone 111 unter dem Verteiler 112 und dem Wirbelbett 113 führt. Brennstoff wird an die Vergasungsvorrichtung 110 freigegeben durch die Leitung 114 unter der Steuerung eines Steuerventils 115 und einer Kontrollvorrichtung 116, die auf einen Teaperaturmeßfühler 117 en-

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spricht. Das Wirbelbettmaterial 113 wird von der Vergasungsvorrichtung 110 über das Rohr 118 zu einem Regenerator 119 überführt, wobei die Fließgeschwindigkeit durch eine Steuervorrichtung 120 (schematisch dargestellt) gesteuert wird, wobei diese auf einen Temperaturmeßfühler 121 anspricht. Das regenerierte Material kehrt zu der Vergasungsvorrichtung 110 über eine Leitung 122 zurück. Die Steuervorrichtung 120 kann, wie vorausgehend beschrieben, mittels Druckluft oder sie kann mechanisch arbeiten. So kann die Kontrollvorrichtung 120 eine Archimedische Schnecke enthalten, wobei die Drehgeschwindigkeit der Schnecke abhängig ist von der Temperatur, die durch den Meßfühler festgestellt wird.

Sekundäre Luft für die vollständige Verbrennung des vergasten Brennstoffs wird durch einen dritten Ventilator (nicht aufgezeigt) abgegeben, wobei dieser durch eine BrennstoffVentilkontrollvorrichtung 123 gesteuert wird. Ein Ventilator oder ein Gebläse 125 versorgt den Regenerator 119 mit Luft und ein Abnahmeventil 126 mit einer Luftabführungsleitung 127 dient dazu, die Luftzuführung auf den Schwefelgehalt des Brennstoffs einzustellen. Die Einstellung der Brennstoffventilsteuervorrichtung 123 regelt die öffnungsweite eines Ventils 124 in der Regeneratorluftleitung SOj daß die Geschwindigkeit des Luftstroms in einem im wesentlichen festen Verhältnis zu der Brennstoff-Fließgesohwindigkeit steht·

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Figur 11 zeigt schematisch ein Wirbelbett-Kesselsystein, das nach der Erfindung unter Bildung verwendbarer Wärme und im wesentlichen schwefelfreier Rauchgase arbeitet.

Das Kesselsystem enthält ein Reaktionsgefäß 200, in dem eine volle Verbrennung des Brennstoffs bewirkt wird und einen Regenerator 201, in dem die Schwefel-entfernende Wirksamkeit der Partikel in dem Wirbelbett 202 des Reaktionsgefäßes dadurch wiederhergestellt wird, daß man die I Partikel der Regenerierung in einem Bett 20$ unterwirft. Die überführung der Partikel von dem Reaktionsgefäßbett 202 und dem Regeneratorbett wird durch die Überführungsleitung 204- bewirkt, die abwärts von einem Behälter oder einer Ausweitung 205) in die Partikel aus dem Kopfbereich des Betts 2OJ spritzen, zu einem Bereich führt, der dem Boden des Regeneratorbetts 203 benachbart ist« In geeigneten Zeitabständen wird Preßluft aus einer Quelle (nicht gezeigt) über die Leitung 20$ in den horizontalen Boden- | abschnitt des Rohrs 204 eingeführt. Ein Regulator und üteuerungsventil 207 zur Regulierung der Einführung der Preßluft öffnet und schließt sich in Zeitabständen, die von der Beschickungsgesohwindigkeit des Brennstoffs zu dem Reaktorbett 202 abhängig sind. Die Preßluft befördert pneumatisch die Partikel in das Bett 2OJ, während die Masse der Partikel in dem Übertragungsrohr 204 über der Leitung 206 verhindern, daß ein wesentlicher Gasstrom von dem Re-

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generator 201 zu dem Reaktionsgefäß 200 läuft. Es ist zu ersehen, daß ein ähnliches System zur überführung von Partikeln von dem Kopfbereich des Regeneratorbetts 203 zu dem Boden des Kesselbetts 202 verwendet wird. Das Partikelübertragungssystem wird später im einzelnen beschrieben.

Das Bett des Reaktionsgefäßes 202 ist auf einem geeigneten Verteiler 209 und das Regeneratorbett auf einem geeigneten Verteiler 210 geträgert.

Luft wird dem Reaktionsgefäß 200 und dem Regenerator 201 über ein Gebläuse 211 zugeführt, wobei die Luft über die Verbindungsleitung 212 unter den Verteiler 209 des Reaktionsgefäßes 200 und von hier über die Leitung 213 zu der Unterseite des Verteilers 210 des Regenerators 201 geleitet wird. Brennstofföl wird in das Reaktionsgefäßbett über die Einspritzleitung 214, die dem Bereich der rückgekehrten regenerierten Partikel benachbart liegt, eingespritzt.

Wärme wird aus dem Bett 202 durch eine oder mehrere eingetauchte Schlangen 215 in dem Bett 202 entfernt. Der Wärmebedarf wird durch eine Steuervorrichtung 216 reguliert, der die Temperatur von Wasser oder Dampf, der durch die Schlagen 215 läuft, mißt. Die Einstellung der Steuervorrichtung 216 reguliert das Luftvolumen und die Geschwindigkeit der öleinspritzung durch Einwirken auf L.ο Luitsteuer-

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' Vorrichtung 217 und die Kraftstoffsteuervorrichtung 218, Die erstere-wirkt auf ein Brossenventil 219 in der Verbindungsleitung 212, das dadurch sicherstellt, daß die dem Bett des Reaktionsgefäßes 202 zugeführte Luftmenge in dem genauen stöchiometrischen Verhältnis zu der durch die Einspritzvorrichtung 214 zugeführten Brennstoffmenge steht.

Der Brennstoff brennt in dem Wirbelbett 202 und Schwefel aus dem Brennstoff reagiert mit Erdalkalimetalloxid, zum Beispiel Kalk unter Bildung von Calciumsulfat. "

Die Temperatur in dem Bett 202 wird im Bereich von 800 bis 95O⁰O durch irgendein geeignetes Hilfsmittel gehalten, wie beispielsweise durch Erhöhen oder Senken der Kühlmittelfließgeschwindigkeit durch die Sohlengen 215· Jedoch stellt, wie in der Ausführungsform erläutert, ein Thermoelement 221 Änderungen in der Temperatur fest und bewegt ein Korrekturventil 222 zur Verringerung der Brennstoffzuführung, wenn die Temperatur zu hoch ist, wobei die Brennstoff- *

steuervorrichtung 218 so eingestellt ist, daß ein leichter Brennstoffüberschuß über dem gewünschten Wärmebedarf besteht. Die Luftzuführung zu den Reaktionsgefäß 200 erfolgt immer im Überschuß zu der stöohionetrischen Menge, sodaß wenn zusätzlicher Brennstoff eingespritzt wird, iaaer ausreichend Luft zu seiner vollständigen Verbrennung zur Verfügung steht.

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Im wesentlichen verlassen schwefelfreie Rauchgase den Kopf des Reaktionsgefäßes 2OQ und sie werden von mitgerissenen feinen Teilchen dadurch befreit, daß man sie einen Zyklon 225 durchlaufen läßt und das Rauchgas dann zu einem Schornstein geführt, wobei es gegebenenfalls noch mehr Wärme in anderen Wärmeaustauschern, wie Abgasvorwärmern (Ekonomisern) und/oder Luftvorerhitzern über Verbindungsleitung 224 abgibt.

Die Feinteile, die von dem Rauchgas in dem Zyklon 223 abgetrennt werden, enthalten regenerierbare Mengen an Schwefelverbindungen und sie werden daher dem Regenerator zugeführt über eine Leitung 225, während das untere Ende in einem Behälter endet, der im horizontalen Abschnitt der Übertragungsleitung 204 so angeordnet is^,dass die Partikel mittels Druckluft von der Leitung 204 in das Regeneratorbett 203, wie vorausgehend beschrieben , befördert werden, wobei die feinen Teile mit den sich bewegenden Partikeln gemischt und mit diesen in das Regeneratorbett 203 befördert werden.

Die Qualität der das Reaktionsgefäß 200 verlassenden Rauchgase wird durch einen Schwefeldioxidmeßfühler 226 irgendeines geeigneten Typs analysiert. Wenn die Rauchgase eine SOp-Menge enthalten, die anzeigt, daß mehr als 1$ des Brennstoffschwefels aus dem Bett entweicht, wird eine Information durch den Meßfühler 226 gegeben, die nach geeig-

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neter Verstärkung die Öffnung des Doppelverschlußes 227 eines Trichters 228 bewirkt und dadurch aus dem Trichter 228 die Freigabe einer Menge aktiver Kalkpartikel bewirkt (d.h. Kalk, der durch Brennen unter 1200⁰G hergestellt ist oder von Partikeln eines Ausgangsmaterials wie Kalkstein oder Dolomit). Andere steuerbare Partikelbeschickungsvorrichtungen (nicht aufgezeigt) können anstelle der Doppelverschlußanordnung 227 verwendet werden, wobei eine geeignete Alternative ein Vibrationsförderband ist. Als Alternative oder zusätzlich kann der SOp-Meßfühler 226 ebenso auf f die Ventile 207 wirken, um diese zu veranlassen, die Übertragungsgeschwindigkeit der Partikei^wischen dem Bett des Reaktors 202 und dem Bett des Regenerators 203 zu erhöhen.

Um die Materialmenge in den beiden Betten 202 und 203 im wesentlichen konstant zu halten, bewirkt ein Druckschalter 229, der auf den Druck in dem Bett 202 anspricht, daß sich ein Ablaßventil 230 öffnet, wodurch Partikel aus der mit Sauerstoff versehenen Zone gerade oberhalb des Verteilers entleert werden, bis der durch den Schalter 229 bestimmte Druck auf einen vorbestimmten maximal gewünschten Druck fällt. Der Schwefelgehalt des entleerten Materials ist nicht sehr hoch, weil es einer Region entnommen wird, die unter der Einführungshöhe des Brennstoffs liegt und in welcher die Temperaturen zu nieder sind, um eine Reaktion im wesentlichen Ausmaß stattfinden zu lassen,

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Das Hegenerierungsgas in dem Regenerator 201 wird dadurch gebildet, daß man in den Regenerator einen Brennstoff einspritzt, der geeigneterweise der gleiche Brennstoff sein kann, der in dem Reaktionsgefäß 200 verbrannt wird und daß man stöchiometrische Mengen Luft so einführt, daß eine reduzierende Atmosphäre in dem Regeneratorbett vorherrscht. Bei den meisten Arbeitsverfahren ist eine optimale Luftmenge von ungefähr 55$ stöchiometrisch erforderlich, um Metallsulfat zu Oxid unter Freigabe von SO₂ zu reduzieren,

wobei die Arbeitstemperatur zwischen 1000 und 1150⁰C liegt und die Kohlenstoffabiagerung auf den Regeneratorbettpartikeln in annehmbaren Grenzen gehalten wird.

Das Brennstofföl wird durch eine Meßpumpe 232 eingespritzt mit einer Geschwindigkeit,, die durch eine Information von dem Luftströmungsmesser 233 gesteuert wird, der eine Luftgeschwindigkeit für eine 55#ige stöchiometrische Menge beibehält.

Die den Regenerator 201 verlassenden Gase werden hinsichtlich des SOp-Gehalts durch einen SOp-Meßfühler 234 analysiert, bevor sie einen Zyklon 235 zur Entfernung der mitgerissenen Feinteile durchlaufen. Die so entfernten Feinteile werden über die Leitung 236 zurückgeführt und die Featstoff-freien Gase verlassen das System über die Leitung 237· Aus praktischen Gesichtspunkten wird es vorgezogen, daß der SOp-Gehalt der Gase in der Leitung 237 so

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hoch aid möglich sein sollte. Es ist eine Anordnung möglich, einen so hohen SOp-Gehalt wie 15# cLe:r Gase zu erreichen, aber für die meisten Zwecke ist zur Beibehaltung eine geeignete Konzentration.

Es wird bevorzugt, den Regenerator 201 in dem Maß zu heizen, daß Schwefel aus ihm als SOo etwas schneller entfernt wird als er ihm durch die umgesetzten Partikel aus dem Reaktiousgefäßbett 202 zugeführt wird. Es ist daher der SQo-Gehalt der Regeneratorabgase leicht niederer als er sein könnte und der Meßfühler 234 kann dazu dienen, den SO^-Gehalt über diesen "verdünnten" Stand zu erhöhen, wozu er auf die Luftsteuerung 239 zur Erhöhung der Luftgeschwindigkeit und der entsprechenden Brennstoffgeschwindigkeit wirkt, um den SOp-Gehalt auf die gewünschte leicht ^verdünnte" Konzentration zu bringen. Der maximale Schwefeldurchsatz wird eintreten, wenn Brennstofföle mit hohem Schwefelgehalt verwendet werden. Diese sind unschwer mit einem Schwefelgehalt über 4 Gew.% zu haben.

Wenn der SOg-Gehalt der Abgase, wie er durch den Meßfühler 234 gemessen wird, fällt, ist die einzige wahrscheinliche Ursache, daß der Schwefelgehalt des Materials in dem Regeneratorbett 203 gefallen ist. Eine Information wird von dem Meßfühler zu der Luftfließeteuerung 239, die stromabwärts des Strömungsmessers 233 liegt, gegeben, wodurch die Steuervorrichtung 239 veranlaßt wird, die Luft-

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fließgeschwindigkeit zu senken. In dem Maß wie die Luftfließgeschwindigkeit gesenkt wird, informiert der Strömungsmesser 233 die Brennstoffdosierungspumpe 232, die Einführung von Brennstoff zu reduzieren, um die stöchiometrische Einstellung beizubehalten und es wird demgemäß die Menge an dem Regeneratorbett 203 gebildeten reduzierenden Gas so gesenkt, daß der SOp-Gehalt in dem Regeneratorabgas im wesentlichen bei der gewünschten Konzentration (zum Beispiel 10$) gehalten wird.

Es wurde festgestellt, daß bei einer Teilbelastung des Systems die Regeneratorbettemperatur dazu neigt, niederer zu sein als beim Arbeiten unter voller Belastung, weil die Wärmeverluste aus dem Regenerator 201annähernd konstant während allen Arbeitsverfahren bleiben, während die durch die Teilverbrennung des Brennstoffs entwickelte Wärme in dem Maße fällt, je weniger Brennstoff eingespritzt wird. Wenn die Temperatur fällt, wird die zu SOo zersetzte Sulfatmenge verringert und der SOo-Meßfühler 234 wird weiterhin den Luftstrom (und demzufolge auch den Brennstoffstrom) zu dem Regenerator mittels einer geeigneten Information an den Luftströmungsregler 239 verringern. Diese Situation kann zu einer zunehmenden Stillegung des Regenerators 201 führen, da die Oberflächengasgeschwindigkeit durch das Bett verringert wird.

Diese Neigung zu einer zunehmenden Stillegung wird dadurch 109828/1685 ~⁴⁹~

vermieden, daß man einen Minimalstand der Drosselung der Luftzuführungsgeschwindigkeit und damit auch eineminimale Brennstoffzuführungsgeschwindigkeit zu dem Regenerator festlegt, der das Bett 203 unter Wirbelbedingungen bei einer vernünftigen Temperatur von ungefähr 1050⁰O hält.

Dm übermäßig hohe Temperaturen bei hoher Erhitzung des Regeneratorbetts 203 zu vermeiden, wird die Temperatur des Betts 203 durch ein Thermoelement 24-1 festgestellt i

und bei übermäßigen Temperaturen (zum Beispiel über 1130 G) öffnet eine Steuervorrichtung 242 zunehmend ein Ventil mit einer Zuführungsleitung für ein Verdünnungsmittel unter Ansprechen auf die übermäßige Temperatur. Das Verdünnungsmittel kann jede Flüssigkeit sein, die als Temperaturregulator wirken kann und es kann im Kreislauf geführtes gekühltes Rauchgas aus dem Reaktiousgefäß 200 sein. Da jedoch das Verdünnungsgas die £>02~Konzentration, die durch den SOp-Meßfühler 234 festgestellt wird, beeinflussen kann und möglicherweise eine unerwünschte Verringerung des Heizungsausmaßes bewirken kann, ist das bevorzugte Verdünnungsmittel ein fließendes Medium, das aus der Gasableitung zu dem βθρ-Meßfühler 234 kondensiert werden kann. Ein geeignetes fließendes Medium ist daher Dampf, der unter dem Verteiler 210, wie aufgezeigt, eingeführt wird oder Wasser, das fein versprüht entweder unter oder über dem Verteiler 210 eingespritzt werden kann.

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Die relativen Größen cfes Reaktionsgefäßes 200 und des Regenerators 201 sind im grob verzerrten Maßstab in Figur zur Erleichterung der Erläuterung aufgezeigt. Die Arten von Brennstofföl, die zweckmäßig in dem Reaktionsgefäß verbrannt werden sollten, werderjhauptsächlich einen Üchwefelgehalt ira Bereich von 2 bis 4- Gew.J#, d.h. einen Durchschnitt von ungefähr 3 Gew.% enthalten. Die Verbrennung eines Brennstofföls (Heizöls) mit einem Schwefelgehalt von 5 Gew.% liefert normalerweise ein Heizgas mit einem SOo-Gehalt von ungefähr 2000 ppm. Die Arbeit des Systems von Figur 11 sollte ein Abgas aus dem Regenerator mit einem S0₂-Gehalt von 10$ (d.h. 100 000 ppm) liefern. Entsprechend muß, wenn das Reaktionsgefäß und der Regenerator bei dem gleichen Druck arbeiten, der Querschnitt des Regenerators nur 1/50 des Querschnitts des Heaktionsgefäßes 200 ausmachen.

Wenn das Kesselsystem von Figur 11 kalt angefahren wird, ist es nicht leicht möglich, Brennstoff unmittelbar in das Bett des Reaktionsgefäßes 202 oder in das Bett des Regenerators 203 einzuspritzen, bis sich die Masse des Bettmaterials dort auf eine solche Temperatur erhitzt hat, bei der der Brennstoff ohne übermäßiges Kracken zu Teer und Koks verbrennen kann. Eine geeignete minimale Temperatur für das Bettmaterial ist ungefähr 65O bis 75O⁰O in dem Reaktionegefäß und ungefähr 8OQ bis 90O⁰G in dem Regenerator.

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Eine einfache und wirksame Weise, das Bettmaterial wenigstens auf seine Arbeitstemperatur zu erhitzen,besteht darin, Brennstoff aus einem oder mehreren Einspritzleitungen gerade über der expandierten Höhe der Betten zu verbrennen, wobei die Flammen an dem Kopf der Betten spielen, während ausreichend Luft durch die Betten geblasen wird, um wenigstens den Hauptteil ihres Materials so zu verwirbeln, daß eine ausreichende Partikelzirkulation in jedem Bett er- ,

reicht wird, um eine ziemlich schnelle und gründliche Erhitzung der Betten zu ermöglichen. Der hierzu verwendete Brennstoff kann jeder geeignete Brennstoff wie Erdgas oder ein Erdgasprodukt, Kohlengas, Leichtöl oder Heizöl· (engl. fuel oil) sein,In Figur 11 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 260 in dem Reaktionsgefäß 200 und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 261 in dem Regenerator aufgezeigt. Die Aufwärmungsgesohwindigkeit kann dadurch erhöht werden, daß man etwas Rauchgas wieder zirkulieren läßt, das durch Abtrennen des Brennstoffs bei den Einspritzvor- * richtungen 260 und 261 entwickelt wird.

Eine AusführungsforB des bevorzugten Partikelüberführungssystems von Figur 11, das ebenso bei allen Kesseln und Vergasungsanlagen der Erfindung bevorzugt wird, ist in den Figuren 11a und 11b aufgezeigt.

Verdichtet· luft wird aus einer Pumpe einer Lagerbehälter S

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über ein Druckregulierungsventil V zugeführt. Die Pressluft aus dem Behälter S durchläuft ein Ventil 207b, wobei dessen Öffnung und Schließen mittels einer Steuerung durch den Regler 207» erfolgt. Der Regler 207a empfängt Informationen über die Brennstoffzuführungsgeschwindigkeit zu dem Reaktionsgefäß 200 aus einem Meßgerät (nicht gezeigt) in der Pumpeneinheit 218 über eine Informationsleitung 218a und wenn der Brennstoffzufluß sich erhöht, wirkt der Regler 207a auf das Ventil 207b, daß es sich in einer erhöhten Frequenz öffnet und schließt, wobei die Dauer der Ventilöffnung des Ventils 207b im wesentlichen konstant ist und die Dauer, in der das Ventil 207b geschlossen ist, variiert wird. In ähnlicher Weise wird, wenn der Kraftstoff Zustrom abnimmt, der Üffnungs- und Schließungszyklus des Ventils 207b in seiner Frequenz durch Verlängern der Verschlußzeit verringert.

Auf diese Weise werden intermittierende Luftstöße von Preßluft vom Ventil 207b durch die Leitung 206 in den horizontalen Abschnitt der Leitung 206c abgegeben, wobei diese den Zugang zu dem Regenerator 201 bildet. Das Rohr 206c bildet einen Auslaß aus einem Mischbehälter 206b, in den von oben Partikel aus dem Rohr 204 fallen. Es ist zu ersehen, daß die obere Seite des Mischbehälters 206c zu einer Spitze ansteigt und daß die Falleitung 225 in den Behälter 206b unterhalb der Spitze eintritt. Die Leitung 204 kann mit Partikeln gefüllt sein, die in den Behälter

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205 aus dem Reaktorbett 202 gespritzt werden. Bei jedem Druckluftstoß aus der Leitung 206 werden Partikel in den Behälter 206c durch Luftdruck in das Regeneratorbett 203 über die Leitung 206c befördert. Ebenso wie Partikel aus der Leibung 204 befördert werden, ermöglicht der Luftstoß feinen Teilen aus der Falleitung 225, die in den Behälter 206b eingeführt ist, sich mit gröberen Partikeln aus der Leitung 204 in dem Behälter 206b zu mischen.

Der Transport des Materials wird durch einen gewissen Verwirb elungsgrad erhöht, aber die Verwirbelung ist im allgemeinen zu dem Behälter 206b infolge der Materialmasse in dem Rohr 204 über den Behälter beschränkt und weiterhin infolge der 1-eigung der groben Partikel, in dem Behälter 206b den Luft durchtritt in die !"alleitung 225 zu schließen. Die vertikale Wandung des Behälters 206b an der Seite des Regenerators 201 verbessert den Mischvorgang von groben und feinen Partikeln. Es wird bevorzugt, eine geringe Menge f Gas in die linke schräge Seite des Behälters 206b einzuführen, um die Klebe-Abgleitviskosität der Partikel zu verringern. Das für diesen Zweck vorgesehene Gas wird duroh die Leitung 206a eingeführt und die Einführung kann kontinuierlich erfolgen oder sie kann synchron mit den Luftstößen aus der Leitung 206 vorgesehen sein, wozu man eine Verbindung zwischen der Leitung 206 und 206a vorsieht.

Um die Leitung 204 im wesentlichen voll mit! relativ groben

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Partikeln zu erhalten, ist das Volumen des Behälters 205 vorzugsweise größer als das Gesamtpartikelvoluraen, das durch jeden Luftstoß befördert wird und die Höhe des Behälters 205 im Verhältnis zu der oberen Höhe des Bettes 202 muß so ausgewählt werden, daß man einen Kompromiß eingeht zwischen einer maximalen Höhe, bei der die spritzende Partikelmenge zu nieder ist, um ausreichend Material in den Behälter 205 für au£3reichende Übertragungsgeschwindigkeiten zu dem Regenerator beizul:. halten und einer minimalen Höhe, bei der der Partikelhaufen in dem Rohr 204 nicht ausreicht, um ein Rückfließen der Partikel bei jedem Druckluftstoß zu vermeiden.

Es ist klar, daß ein in den Figuren 11a und 11b gezeigtes System ebenso zur Rückführung der Partikel von dem Regenerator 201 zu dem Reaktionsgefäß 2OQ verwendet wird.

Das Keseelsystem von Figur 12 ist eine Anpassung an Prinzipien des Kesselsystems von Figur 11 unter Verwendung einer großen Anzahl von Kesseln, wobei die Anlage so ausgelegt ist, daß sie wesentlichen Schwankungen der Belastung angepaßt ist. Teile, die auch in den Kesseln der Figuren 11 und 12 vorgesehen sind, haben die gleichen Bezugsnummern.

Der Hauptunterschied zwischen den Kesseln dar Figur 11 und 12 besteht in der Konstruktion des Reaktionsgefäiies 200. In Figur 12 ist der Verteiler 209 in drei getrennt arbeitsfähige Teile 209a, 2Q9b und 209c aufgeteilt duroh Aufteilen

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des Zwischenraums zwischen dem Verteiler in drei Kassettenräume 25Oa, 25Ob und 25Oc durch zwei vertikale Wandungen 251, 252. Zu jeder Kammer 25Oa₁ 25Ob, 25Oc wird Luft aus einem entsprechenden Ventil 219a, 219b, 219o zugeführt. Wenn daher nur der Kammer 25Oc Luft zugeführt wird, wird allein das Ventil 219 geöffnet, werden nur die Teile in dem Bett 202, die über dem Verteilerteil 209c sich befinden, verwirbelt werden und der Verwirbelungsteil des Bettes 202 (hierbezeichnet "Modul 2Q2c") wirkt als Ver- *

brennungsvorrichtung für Brennstofföl, das in den Modul 2Q?c unabhängig von den Wirkungszustand der anderen Betten des Moduls 202a und 202b eingespritzt wird. Jeder Bettmodul hat seinen eigenen eingetauchten Satz von Wärmeaustauschschlangen 215a» 215b, 2150 und seinen eigenen Satz der Temperatursteuerungen221, 224, von Brennstoffeinsprit Zungssteuervorrichtungen 218 und Luft-Brennstoffverhältnis-Steuervorr"ichtungen 217· Diese einzelnen Vorrichtungen sind nur für den Bettmodul 202a aus Einfachheits- { gründen aufgezeigt.

Das Reaktionsgefäß 200 kann daher unter Verwendung von einem, zwei oder drei Bettinoduli betrieben werden, abhängig von der Belastung, wie sie duroh die Steuervorrichtung ausgewiesen wird. Zu der Steuervorrichtung 216 gehört ein Programmierer, dessen Konstruktion dem Fachmann klar ist und der sicherstellt, daß die Bettaodulu nur in den folgjen-

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den Kombinationen in Betrieb genommen werden: 202 c allein, 202 c + 202 b; 202 c + 202b + 202a. Der Grund für diese Arbeitsweise besteht darin sicherzustellen, daß das Bettmaterial, das zur Schwefeladsorption verwendet wird, übertragbar sein soll zu dem Regeneratorbett 205 und damit eine solche Übertragung stattfinden kann, muß der Heaktionsgefäßbettmodul, der dem ubertragungsbehalter benachbart ist, d.h. der Modul 203c, sich in verwirbeltem Zustand befinden und jeder weitere Bettmodul, der verwendet werden soll, muß dem Modul 202c benachbart, d.h. es muß der Modul 202b oder es müssen die benachbarten Moduli 202b und 202c sein, wenn die beiden letzteren so verwirbelt sind, daß das Bettmaterial von den wirksamen Teilen des Betts immer geeignet ist, zu dem Behälter 205 zu wandern. Ähnliche Bedingungen sind vorgesehen für die Verteilung des regenerierten Materials aus dem Regeneratorbett 203 zu den wirksamen Teilen des Reaktionsgefäßbettes 200.

Die Steuervorrichtung 216 regelt die Luft- und Brennstoffzuführung zu dem wirksamen Modul (bzw. zu den wirksamen Modulu)des Betts 202 in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform von Figur 11, daß die minimale Luftzuführung zu einem aktiven Bettmodul wenigstens ausreichend ist, einen wesentlichen Grand an Entwirbelung zu verhindern und daß, wie in der Ausführungsform von Figur 11, wenn der Wärmebedarf für einen besonderen Modul auf einen solch niederen Wert fällt, daß eine wesentliche Entwirbelung 109828/1685 -57-

— ρ/ —

erfolgen kann, die Luftzuführung (und entsprechend die Brennstoffzuführung) zu diesem Modul angehalten und der Modul inaktiviert wird. Der Programmierer der Steuervorrichtung 216 stellt ebenso sicher» daß die Wärmeaustausohflüssigkeit (zum Beispiel Wasser und/oder Dampf) nur durch die Wärraeaustausohschlange 215 geleitet wird, die sich in einem aktivierten Bettraodul befindet, wozu er eine geeignete Steuerungsinformation zu den entsprechenden Zirkulationsventilen 216a, 216b, 216o schickt.

Die relativen Größen des Reaktionsgefäßes 200 und des Regenerators 201 werden vorzugsweise durch die gleichen Prinzipien, wie sie im Verhältnis mit der Ausführungsfore von ligur 11 erläutert wurden, beherrscht und in einer bevorzugten aber nicht zwingenden Konstruktion haben die relativen Querdurohsohnitte des gesamten Bettes des Reaktionsgefäßes 202 und des Regeneratorbettes 205 das Verhältnis von 50:1. Es muß darauf hingewiesen werden, daß wenn nur | ein Bettmodul (d.h. der Modul 202o) wirksam ist, die Massenflieligeschwindigkeit von Luft und Brennstoff in dem Modul 202c meist ein Drittel der Massenfließgesohwindigkeit von Luft und Kraftstoff ausmacht, als wenn das Gesamtreaktionsgefäßbett 202 aktiv ist. Die übertragungsgeschwindigkeit der Partikel von dem Modul 202c zu dem Regenerator wird durch die Brennstoffzuführungsmenge zu dem Reaktor bestimmt und es wird daher ungefähr ein Drittel der maximalen Menge ausmachen. Die Schwefelkonzentration in dem

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Material, was dem Regeneratorbett 203 zugeführt wird, wird daher ungefähr die gleiche sein, die bei einer vollen Arbeitsweise des Reaktionsgefäßes 202, aber die Übertragungsgeschwindigkeit von Schwefel-enthaltendem Material zu dem Regenerator 201 wird ημΓ ein Drittel der Geschwindigkeit sein, als wenn das gesamte Reaktionsgefäß arbeitet.

Unter diesen Umständen wird das Zuführungsverhältnis von

auf Luft (und Brennstoff) zu dem Regenerator 201/einen Wert von ungefähr einem Drittel seines vollen Werts fallen, weil der SQp-Meßfühler ein Fallen der SOp-Konzentration anzeigen wird, wenn die volle Luft- und Brennstoffzuführung beibehalten werden. Wenn daher eine übermäßige Temperaturabnähme in dem Bett 203 durch den Thermofühler 241 angezeigt wird, wird eine Information die Steuervorrichtung 242 veranlassen, das Ventil 243 so zu öffnen, daß die Zugabe eines Streckmittelmediums wie Wasser oder Dampf verursacht wird, um eine progressive Stillegung des Regenerators, wie oben erläutert, zu verhindern.

Es ist aus der vorausgehenden Beschreibung klar, daß während die Ausführungsform von Figur 11 geeignet ist, Wärme zu liefern, bei denen die erforderlichen Luft- und Brennstoffzuführungsgeschwindigkeiten eine Oberflächengeschwindigkeit im Reaktorbett 203 zur Folge haben, die in ihrem Maximum gerade unter der Geschwindigkeit liegt, die das Mitreißen eines unerwünschten Teils der Partikel aus dem

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Bett verursachen (zum Beispiel 5,04 in/Sek. (10 feet/Sek.)> sofern die Partikelgröße hauptsächlich im Bereich von 5»1 bis 1,6 mm (1/8 - 1/16 inch) liegt) und zu einer Überlastung des Zyklons 225 führen würde und bei einem Minimum gerade über der Geschwindigkeit liegen würde, bei welcher die Entwirbelung des Betts 202 (besonders durch Beeinträchtigung einer zufriedenstellenden Luftverteilung und Zirkulation der Partikel in dem Bett 2Q2) bedeutend sein würde, ist die Ausführungsform der Figur 12 geeignet, den Wärmeausstoß im Bereich von einem Maximum, das durch die übermäßige Belastung von drei Bettmodulen 202a, 202b und 202c bestimmt ist, bis zu einem Minimum, das durch eine bedeutende Entwirbelung während dem Arbeitsverfahren des Bettmoduls 202c allein bestimmt wird, zu befriedigen. So kann die Wärmeleistung der Ausführungsform von Figur 11 durch einen Faktor (das so bezeichnete "Verminderungs- bzw. Verstellungsverhältnis"-im engl. "turn-down ratio" bezeichnet) von ungefähr 2,5:1 bei einer vernünftigen Größe und Be- f lastung des Zyklons 223 variieren, während das Verhältnis der Ausführungsform von Figur 12 ungefähr dreimal so groß, d.h. ungefähr 7,5*1 ist.

Obgleich es hier nicht aufgezeigt ist, liegt es ia Kaheen der vorliegenden Erfindung, daß jeder Bettmodul des Reaktionsgefäßes 200 einen entsprechenden Regenerator 201 aufweisen kann«

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2059A23

Bei dem Oxidierungsverfahren der Absorptionssteuerung kann die Wärmeübertragung unabhängig von dem Verbrennungsausmaß gesteuert werden. Dies ermöglicht, daß man den Kessel schnell anlaufen lassen kann und ermöglicht die Beibehaltung einer Wärmelagerung, die plötzlichen Leistungsschwankungen Rechnung trägt. Diese Anordnung ist besonders für Stromspitzen geeignet.

Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn innerhalb des Wirbelbetts eine vollkommene Verbrennung erfolgt, daß die Wärmeaustauschoberflächen vollständig in das Wirbelbett eingetaucht sein sollten, um den Vorteil hoher Geschwindigkeiten der Wärmeübertragung, wie sie in diesem Bereich möglich sind, wahrzunehmen. Unter diesen Umständen kann es jedoch, wenn nicht SpezialStufen zur Verringerung des Wärmeaustausche beim Beginn eingebaut sind, schwierig werden, den Kessel ohne intensive Überheizung auf Leistung zu bringen. Sogar wenn der Wärmeaustausch durch geeignete Mittel verringert wird, muß eine beträchtliche Menge Bettmaterial auf Temperatur gebracht werden, bevor das Bett als Verbrennungsvorrichtung verwendet werden kann und dies verlängert die Anlaufzeit, Ein weiterer Nachteil der eingetauchten Warraeubertragungsflachen besteht darin, daß die optimale Wärmeübertragung nur bei einer relativ niederen Gasgeschwindigkeit erreichbar ist und dies macht eine große Herdfläche erforderlich.

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In dieser Modifikation wird eine Verbrennungsvorrichtung rait hoher Gasgeschwindigkeit verwendet, die ebenso als feste Übertragungspunipe dient, wobei Wärme von der Verbrennungsvorrichtung durch den Strom der Feststoffe durch die Verbrennungsvorrichtung in der gleiohen Eichtung wie der Gasstrom entfernt wird. Geeignete Mittel werden verwendet, um die heißen Feststoffe von den Verbrennungsgasen zu trennen und man läßt dann die Partikel duroh die Schwerkraft über eine oder mehrere Rückführungsleitungen zurüok zu dem Verteiler der Verbrennungsvorrichtung fließen. Mittel stehen zur Verfügung, die das Ausmaß dar abwärts fließenden feststoffe duroh die oder ded· Bückführungsleitung steuern und diese können eine geeignete Wärmeübertragungsflache enthalten, die die ¥är»e von den fließenden Feststoffen entnimmt. Weil die Wärmeübertragung im Gegenstrom verläuft, ist diese Anordnung besonders vorteilhaft, wenn überhitzter Dampf verwendet wird. Ein Betrieb mit Teilleistung kann durch Deaktivieren eines Teils der Rück- f leitungen durchgeführt werden und Behälter mit hohem Niveau, die keine Wärmeübertragungsfläohen aufweisen, können als Wärmeaustauscher zur Verringerung der Temperatur der Schornstfeingase verwendet werden. Weil in diesem Bett keine Verbrennung erfolgt, kann es bei einer »ehr geringen Temperatur, beispielsweise 35O⁰G gegenüber einer Minimal-, temperatur von 80O⁰O bei der Verbrennungsanlage betrieben werden,

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Figur 13 erläutert einen Wirbelbettkessel, in dem die Wärmeübertragung unabhängig von der Verbrennungsgeschwindigkeit gesteuert wird, das Reaktionsgefäß oder die Verbrennungsanlage 92, die den Brennstoff durch den Brennstoffeinlaß 103 aufnimmt, kann eine rechteckige Form aufweisen und mit einer Gasgeschwindigkeit von ungefähr 2,1 bis 3,04 in/Sek. (7 bis 10 feet) bei 850⁰O arbeiten. Bei einer geeigneten Höhe über der Oberfläche des Betts, wie bei 93 aufgezeigt, ist die Leitung der Verbrennungsvorrichtung verengt, um die Überführung von Bettmaterial in den Behälter 94 zu erreichen. Dieser Behälter kann die Form eines ungeteilten Trichters aufweisen oder er kann durch vertikale Aufteilungen, wie aufgezeigt, unterteilt sein, wobei jeder Abschnitt mit zwei Fallrohren versehen ist, wobei das eine bei 95» geneigt, zu sehen ist und das andere bei 96 vertikal das Fließen des Bettmaterials steuert. Wie in Figur 13 gezeigt, wird die Steuerung und Überführung des Bettmaterials durch Druckluft durch das System 206', 2Q7^K bewirkt, wie es bei den Figuren 11a und 11b beschrieben wurde und die Übertragungsgeschwindigkeit des Materials steht im Verhältnis zu dem Ausmaß der Brennstoffeinspritzung und schließlich der Kesselbelastung in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Figur 11.

Der geneigte Durchgang 95 führt das Bettmaterial von dem

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Behälter 94 in der Verbrennungsvorrichtung zurück, ohne daß Wärme in dem Verfahren entnommen wird. Dies ermöglicht das Material in dem Behälter SMf so auszutauschen, daß der Behälter als Wärmelagerung verwendet werden kann. Das vertikale Fallrohr 96 beinhaltet einen Wärmeaustauscher, der aus zwei konzentrischen Röhren 97»98 besteht, wobei die innere Röhre 97 mit horizontalen Querröhren 99 so verstrebt sein kann, daß ihre Oberfläche ausgedehnt wird und das Bettmaterial beim Abwärtsfluß sich so vermischt, daß frische Partikel kontinuierlich die Wärmeaustauscherflächen treffen. Ein Obenbett 100 kann bei einer relativ niederen Temperatur, beispielsweise 35O°C, betrieben werden und kann zur Vorerhitzung des Beschickungswassers verwendet werden, durch das man den Kessel durch Wärmeaustauscherröhren 101, die in das Bett 100 eingetaucht sind, leitet. Durch Auswahl einer geeignet großen Ausbaufläche kann die Gasgeschwindigkeit in dem Bett 100 nieder genug, beispielsweise bei 0,3 bis 0,6 m/Sek. (1 bis 2 feet) gehalten werden, um | dadurch Zyklone unnötig zu machen und das Bettmaterial kann

der
Kalkstein sein, da jeder Kalk/sich in diesem Bett befindet, rekarboniert werden wird. Dieses Bett muß nur tief genug sein, um die Wärmeaustauscherröhren 101, beispielsweise in einer Tiefe von ca. I5 cm (6") einzutauchen. Die Verbrennungsvorrichtung kann dadurch in Betrieb genommen werden, daß man ihren Verteiler 102 unterfeuert, d.h. daß man diesem von unten Wärme zuführt oder das Bettmaterial über-

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feuert in der Weise, wie es vorausgehend für die Anlaufzeit beschrieben wurde, wobei alle Fallrohre nicht arbeiten, sodaß kein Durchsatz des ßettriiatorials in der Verbrennungsvorrichtung; erfolgt. I¹Jiη Betrieb mit Teilleistung kann dadurch erhalten werden, daß man einen geeigneten Teil vertikaler Fallrohre 36 in Betrieb nimmt,aber während dieses Betriebszustands kann das in den Behältern verbleibende Bettmaterial auf Arbeitstemperatur gebracht werden, sodaß ein Ansprechen auf Laststeigerung möglich wird.

Die vorliegende Erfindung wurde vorausgehend im Hinblick auf die Vergasung oder Verbrennung von flüssigen Brennstoffen, wie Heizöl, beschrieben. Jedoch kann die Erfindung ebenso auf feste Brennstoffe angewendet werden, wobei diese entweder allein oder in einer tichlämme mit einer Flüssigkeit verwendet werden können, wobei diese Flüssigkeit selbst wieder ein Brennstoff, beispielsweise ein Heizöl, sein kann.

Bei der Behandlung fester Kohlenwasserstoff-Brennstoffe, zum Beispiel Kohle, die einen großen Anteil Asche, zum Beispiel 20 Gew.% oder mehr, enthalten können, müssen Mittel vorgesehen werden zum Entfernen der Asche aus dem Verfahren, ohne daß ein wesentlicher Verlust von Wirbelbettmaterial eintritt. Es wurde festgestellt, daß Kohle, die wenigstens 24 Gew.% Dolomit enthält, in einem Wirbelbett ohne Sinterung unter den vorausgehend erwähnten üeaktions-

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bedingungen und bei I'emperaturen im Bereich von 800 bis 95O⁰G gebrannt werden kann, wobei die Kohienasciienparbikel nicht dazu neigen an Partikeln, die das Wirbelbett bilden, anzuhaften. Es wird bevorzugt, daß dio in dem Wirbelbett zu verbrennende Kohle in ihrer Größe so bemessen isb, daß ihre Äschenpartikel im weisen blichen geringer sind als die des V/irbelbebtmaterials, Geeignete Mit bei, zum Beispiel Zyklone mit geringer Wirksamkeit, können verwendet werden, um Wirbelbettpartikel in der Verbrennungskammer zurückzuhalten, um den Abfluß der Aschenparbikel zu ermöglichen und diese können aus dem Rauchgas nach bekannten Verfahren entfernt werden. Die Kohle kann dem Wirbelbett oder den Wirbelbetben in bekannter Weise, beispielsweise mitbels pneumatischem 'ransport, zugeführt werden oder es kann ein Gemisch von Kohle oder Kohlenwasserstoff, zum Beispiel als K-ohle/Ülschlärame verwendet werden.

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2t]/ n;nr.

Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF ? Γ! ξ Q / 9 Ί

PATENTANWÄLTE / U O J 4 Z J

8 MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR 45

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Ur. Berg Üipl.-lng. Stapf, 8 Münchan 30, Atuuerkircherslruße 4.5 ■

^lhrZeiChän IhrSchrab-n IWZeichan _Dat„_m J <}, j,.)..^ J^,

20 23 5

P 20 59 421.4

Esso Res. and Engineering Co.

Anwaltsakte 20 235

Neuer Hauptanspruch

//j Weitere Ausbildung des Verfahrens zur Entfernung von Schwefel aus Schwefel enthaltenden Kohlenwasserstoffbrennstoffen durch Inberührungbringen von Schwefel enthaltenden heißen gasförmigen Produkten mit einem Wirbelbett von Calcium- und/oder Magnesiumoxyd bei einer Temperatur, bei der sich der vorhandene Schwefel mit dem Wirbelbettoxyd oder den Wirbelbettoxyden unter Bildung fester Schwefelverbindungen von Calcium und/oder Magnesium umsetzt, durch Regenerieren von Calcium- und/oder Magnesiumoxyd durch Entfernen von Schwefel aus den Schwefelverbindungen von Calcium und/oder Magnesium und Verwendung des regenerierten CaLcUun- und/oder Magnes liunoxyds zur Wirbelbettreaktlon mit weiteren ^;Jc;hv/-jfeL enthaltt?n:ien heliku. qasföt ni Igen Produkten gemäß Patentanmeldung P 17 70 602.4, dadurch gehu/hti <· ■> O O - 2 --

.-,-0IjIi₁J' ./l-i»-.. 13 ''U 41 ; SO /J 43) liill) ?3 Jl 10) Tel»flfam,re: BfcRGSTAPf ΡΑΓΕΝΓ München TELEX 05 24 550 BtRt! d 3.r,ki ft : y:räch a V,,»m,o Ji.k Mi.ilwo 453100 Poitsche k : München 653 43

kennzeichnet, daß das InberührungbrIngen im Reaktor dadurch erfolgt, daß die Calcium- und/oder Magnesiumoxydteilchen oberhalb wenigstens des Teiles eines am Boden des Reaktors befindlichen Gasverteilers im Reaktor fluidisiert werden, in welchem die Kohlenwasserstoffbrennstoffe wenigstens teilweise durch ein aufwärts strömendes Sauerstoff enthaltendes Gas verbrannt werden, das mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt wird, daß die Oberflächengeschwindigkeit des Gases im Reaktor f genügend hoch ist, um eine wesentliche Entfluidisierung der Teilchen oberhalb wenigstens des angegebenen Teiles des Verteilers zu verhindern, und daß die Regenerierung von Calcium- und/oder Magnesiumoxyd aus den Schwefel sowie Calcium und/oder Magnesium enthaltenden festen Verbindungen in einem im Reaktor enthaltenen fluidisierten Bett erfolgt, wobei ein Teilchenbett durch aufwärts strömendes Regenerierungsgas, das wenigstens einen Teil der festen'Verbindungen unter Freiwerden von Schwefeldioxyd in Calcium- und/oder Magnesiumoxyd umwandelt, flui- " disiert wird und Teilchen aus dem Bereich des oberen Teiles des fluidisierten Bettes kontinuierlich in die Bodenzone des Regenerators überführt werden und Teilchen aus dem Bereich des oberen Teiles des fluidisierten Bettes des Regenerators mit etwa der gleichen Geschwindigkeit in die Bodenzone des Reaktors zurückgeführt werden und daß die Temperatur im Reaktor im wesentlichen im Bereich von 800 - 95O°C und die Temperatur im Regenerator im wesentlichen im Bereich von 1000 - 1150⁰C gehalten wird.

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des Wirbelbetts in dem Regenerator der Bodenzone des Reaktionsgefäßes mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit zuführt, mit der man Partikel aus dem Reaktionsgefäß zu dem Regenerator überführt, daß man die Zuführungsgeschwindigkeit des Brennstoffs zu dem Teil des Reaktionsgefäßes reguliert, daß man die Zufdhrungsgeschwindigkeit des freien, Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Teil des Reaktionsge-

W fäßes über einer unteren Grenze reguliert, so daß die Oberflächengeschwindigkeit des Gases in dem Reaktionsgefäß ausreichend hoch ist, um eine wesentliche Entwirbelung der Partikel in dem Bett des Reaktionsgefäßes wenigstens über dem Teil des Verteilers zu verhindern, daß man eine Information erzeugt, die die Temperatur in dem Bett des Reaktionsgefäßes anzeigt und man die Temperatur in dem Bett des Reaktionsgefäßes im wesentlichen im Bereich von 800 95O⁰C entsprechend der die Temperatur anzeigenden Informa-

^ tion hält, und daß man eine Information erzeugt, die die Temperatur des Regeneratorbetts anzeigt und man die Temperatur des Regeneratorbetts im wesentlichen im Bereich von 1000 - 1150⁰C hält.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsgeschwindigkeit des freien, Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Reaktor in stöchiometrischem Verhältnis zu der Zuführungsgeschwindigkeit des Brennstoffs zu dem Reaktionsgefäß steht, wodurch der Brennstoff in im wesentlichen schwefelfreie, verbrennbare Gase bei einer

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Bett-Temperatur des Reaktionsgefäßes von 800 - 95O⁰C umgewandelt wird, daß das regenerierende Gas freien Sauerstoff enthält und die Zuführungsgeschwindigkeit des freien Sauerstoffes zu dem Bett des Regenerators ausreichend ist, um die Temperatur in dem Regenerator im Bereich von 1000 1150⁰C zu halten und die Erdalkalimetalloxide unter Freigabe von SO₉ zu regenerieren, daß man die Zuführungsge-

C.

schwindigkeit des Sauerstoffes in dem regenerierenden Gas entsprechend dem Schwefelgehalt des Brennstoffs und entsprechend der Zuführungsgeschwindigkeit des Brennstoffs zu dem Reaktionsgefäß reguliert, wodurch das in dem Regenerator gebildete Gas einen im wesentlichen konstanten SOg-Gehalt hat.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 daduroh gekennzeichnet, daß man die Zuführungsgeschwindigkeit des freien, Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Reaktionsgefäß unter stöchiometrischen Verhältnissen zu der Zuführungsgeschwindigkeit ä des Brennstoffs zu dem Reaktionsgefäß" verwendet, wodurch der Brennstoff in im wesentlichen schwefelfreie, verbrennbare Gase bei einer Bett-Temperatur des Reaktionsgefäßes von 800 - 95O⁰O umgewandelt wird, daß das regenerierende Gas freien Sauerstoff enthält und die Zuführungsgesohwindigkeit des freien Sauerstoffs zu dem Regenerierungsbett ausreichend ist, um die Temperatur in dem Regenerator im Bereich von 1000 bis 1150⁰C zu halten und die Brdalkalimetalloxide unter Freigabe von SOg zu regenerieren, daß man 109828/1685 ~⁶⁹"

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die Konzentration des SOg in dem in dem Eegenerator hergestellten Gas feststellt und die Zuführungsgeschwindigkeit des regenerierenden G-ases so reguliert, daß die S0₂-Konzentration in dem Gas, das in dem Regenerator hergestellt wird, im wesentlichen konstant ist.

4· Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß man ein Rauchgas, das durch die volle Verbrennung des Teils des im wesentlichen schwefelfreien, verbrennbaren Gases, das in dem Reaktionsgefäß hergestellt wird, mit dem freien Sauerstoff enthaltenden Gas zur Beibehaltung der Oberflächengeschwindigkeit des Gases in dem Bett des Reaktionsgefäßes über der unteren Grenze mischt, daß man die Menge des freien Sauerstoff enthaltenden Gases in dem Gemisch mit der Brennstoffmenge reguliert, die dem Reaktionsgefäß entsprechend der erforderlichen Menge an verbrennbarem Gas zugeführt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächengeschwindigkeit des Gases in dem Bett des Reaktionsgefäßes über der unteren Grenze hält durch völlige Verbrennung eines Teils des Schwefel enthaltenden Brennstoffs mit einem Teil des freien Sauerstoff enthaltenden Gases, wodurch heiße Verbrennungsgase, die SOp enthalten, gebildet werden, daß man die heißen Verbrennungsgase mit dem Rest des freien Sauerstoff enthaltenden Gases mischt, wodurch ein heißes Gas, das freien üauer-

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stoff und SO« enthält, gebildet wird, daß man das heiße Gras dem Bett des Reaktionsgefäßes zuführt und Schwefel enthaltenden Brennstoff dem Bett des Reaktionsgefäßes in einer ausreichenden Geschwindigkeit zuführt, um die gewünschte Menge an im wesentlichen schwefelfreiem, verbrennbarem bei einer Bett—Temperatur von 1000 bis 1150⁰O zu bilden.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß man den SOp-Gehalt des heißen Gasgemisches feststellt und die Zuführungsgeschwindigkeit des freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Regenerator entsprechend dem SOp-Grehalt des heißen Gasgemischs regulierte

7β Vorrichtung zur Herstellung eines im wesentlichen schwefelfreien, verbrennbaren Gases aus einem Schwefel enthaltenden Brennstoff,,dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält» ein Reaktionsgefäß mit einem Boden und einen mit Düsen ver- g sehenen Gasverteiler, der im Abstand über dem Boden angeordnet ist, ein Bett von verwirbelbaren Partikeln, die Erdalkalimetalloxid, geträgert auf dem Verteiler, enthalten und eine Aufnahmevorriohtung des verbrennbaren Gases über dem Partikelbett, Mittel zum Einspritzen des Schwefel enthaltenden Brennstoffes in das Bett, Mittel zum Zuführen eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Zwischenraum zwischen dim Boden und dem Verteiler zur Verteilung in das Bett, Mittel, die aÄspreohen auf die Temperatur in

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n/t

dem Bett, um die Geschwindigkeit der Brennstoffzuführung durch Verringerung der Brennstoffeinspritzungsgeschwindigkeit zu verringern, wenn die Bett-Temperatur gegen 80O⁰C fällt und durch Erhöhen der Einspritzgeschwindigkeit des Brennstoffs, wenn die Bett-Temperatur sich gegen 95O⁰G erhöht, wodurch während dem Arbeitsverfahren die Bett-Temperatur des Reaktionsgefäßes im Bereich von 800 - 95O⁰G gehalten wird, der Brennstoff zu im wesentlichen schwefelfreien, verbrennbaren Gasen umgewandelt wird und der Schwefel aus dem Brennstoff sich mit den Partikeln unter Bildung fester, Schwefel enthaltender Verbindungen von Erdalkalimetallen vereint, ein Regeneratorgefäß mit einem Boden und einem mit Düsen versehenen Gasverteiler, der im Abstand über dem Boden angeordnet ist, ein Bett von verwirbelbaren Partikeln, die auf dem Verteiler geträgert sind, Mittel zur Überführung von Partikeln aus dem Kopfbereich des Betts von verwirbelbaren Partikeln in dem Reaktionsgefäß zu einer Bodenzone des Betts in dem Regenerator mit einer steuerbaren Geschwindigkeit und Mittel zur Überführung von Partikeln aus dem Kopfbereich des Partikelbetts in dem Regenerator zu einer Bodenzone des Betts in dem Reaktionsgefäß, wobei die Geschwindigkeiten der Partikelüberführung in jeder Richtung ungefähr gleich sind, Mittel, die ansprechen auf die Temperatur in dem Regeneratorbett, wobei sie die Übertragungsgeschwindigkeit der Partikel zwischen dem Reaktionsgefäß und dem Regenerator erhöhen bei Temperatürzunähme und senken bei Temperaturabnahme, wodurch eine Temperatur von

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1000 - 1150⁰C in dem Regeneratorbett während dem. Arbeite-Terfaliren "beibehalten wird, Mittel zur Zuführung eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases in das Regeneratorbett durch den Verteiler des Regenerators, wodurch Erdalkalimetalloxid unter !reigabe von SOp enthaltenden Gasen regeneriert wird, eine Aufnahme für die Gase über dem Regeneratorbett und Mittel zum Regulieren der Zuführungsgeschwindigkeit des freien Sauerstoff enthaltenden Gases durch das Regeneratorbett entsprechend der Zuführungsge- " schwindigkeit von Schwefel in dem Schwefel enthaltenden Brennstoff zu dem Reaktionsgefäß *

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regulierung der Zuführungsgeschwindigkeit von Sauerstoff enthaltendem Gasedurch den Regenerator Mittel enthalten, die ansprechen auf die Einspritzgeschwindigkeit des Schwefel enthaltenden Brennstoffs zu dem Bett des Reaktionsgefäßes und weiterhin Steuervorrichtungen aufweisen, g die auf den Schwefelgehalt des Brennstoffes einstellbar sind c

9β Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, daß sie Ventile aufweist zum Mischen des Sauerstoff enthaltenden Gases und des AbgaBes, (das durch die Verbrennung der im wesentlichen schwefelfreien, verbrennbaren Gase in dem Reaktionsgefäß gebildet wird), in gewünschten Verhältnissen und Mengen, wodurch die Oberfläohengeschwindig-

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keit des Gases duroh das Bett des Eeaktionsgefäßes über der Geschwindigkeit gehalten wird, bei der eine wesentliche Entwirbelung der Partikel in dem Bett erfolgen kann, und daß die Ventile auf eine Information eingestellt sind und arbeiten, die für die Geschwindigkeit der Brennstoffeinspritzung in das Bett des Reaktionsgefäßes indikativ ist„

1O₀ Vorrichtung gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß sie Brhitzungsmittel für den Erhitzungsteil des Sauerstoff enthaltenden Gases, das nahe dem Verteiler des Reaktionsgefäßes zugeführt wird, aufweist, daß die Erhitzungsmittel einen Brenner enthalten zum Verbrennen eines veränderlichen Verhältnisses des Schwefel enthaltenden Brennstoffs mit etwas kalten Sauerstoff enthaltendem Gas und zum Bewirken des Mischens der sich ergebenden Verbrennungsgase mit dem verbleibenden kühlen Sauerstoff enthaltenden Gas, woduroh ein heißes Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch gebildet und dadurch eine erhöhte Oberflächengeschwindigkeit dee Sauerstoff enthaltenden Gases durch das Reaktionsgefäß gesohaffen wird, sowie Mittel, die ansprechen auf die Temperatur des heißen Gasgemisches, um die Menge des kühlen Sauerstoff enthaltenden Gases zu variieren, wodurch die Temperatur des heißen Gasgemischs des Betts des Reaktionsgefäßes eine Temperatur von 800 - 95O°G beibehält.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält zum Feststellen des SOg-Gehalts

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des angegebenen Gasgemischs, sowie Mittel enthält, die ansprechen auf den SQp-Gehalt desselben, um die Zuführungsgeschwindigkeit des freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Regenerator zu regulieren.

12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zum Feststellen des SOp-Gehalts der äen Regenerator verlassenden Gase und Mittel zum Regulieren der Zuführung des Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Regenerator enthält, wodurch eine ausgewählte SOg-Konzentration in den Regeneratorabgasen beibehalten wird.

13· Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß man die Zuführungsgeschwindigkeit des Sauerstoffe in dem dem Reaktionsgefäß zugeführten, freien Sauerstoff enthaltenden Gas so einstellt, daß sie wenigstens ausreichend ist, die vollständige Verbrennung des Brennstoffe zu bewirken, wodurch der Brennstoff zu im wesentlichen schwefelfreien Rauchgasen unter Bildung von Wärme umgewandelt wird und die EBawandlung von wenigstens einem Teil des Erdalkalimetalloxids zu Erdalkalimetallsulfat erfolgt, daß man die Temperatur in dem Bett des Reaktionsgefäßes zwischen 800 und 95O⁰C hält, wozu man die Temperatur in dem Bett feststellt und die in dem Bett verbrannte Brennstoffmenge variiert, daß man Wärme in wenigstens einer ausgewählten Menge von den heißen Bettpartikeln des Reaktionsgefäß es dadurch '

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entfernt, daß man eine Wärme entfernende Flüssigkeit in indirektem Wärmeaustausch mit der ausgewählten Partikelmenge in einer Geschwindigkeit zirkulieren .läßt, die mit der Geschwindigkeit der Brennstoffverbrennung in dem Reaktionsgefäß in Wechselbeziehung steht und daß man Erdalkalimetalloxid aus dem Erdalkalimetallsulfat unter Freigabe von SO₂ regeneriert, wozu man ein reduzierendes Gas verwendet, das durch Verbrennen eines Brennstoffs im Bett des Regenerators mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas hergestellt ist, wobei dieses zwischen 40 und 80 $ der stöchiometrischen Menge Sauerstoff, die zur völligen Verbrennung des Brennstoffs erforderlich ist, enthält und daß man die übertragungsgeschwindigkeit der Partikel zwischen dem Bett des Reaktionsgefäßes und dem Bett des Regenerators entsprechend der Zuführungsgeschwindigkeit des Brennstoffs zu dem Reaktionsgefäß reguliert.

14· Verfahren gemäß Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß man die SOp-Konzentration in den das Bett des Regenerators verlassenden Gasen feststellt und daß man die Zuführungsgeschwindigkeit von Sauerstoff und Brennstoff zu dem Bett des Regenerators variiert, wodurch die Menge des in dem Bett des Regenerators gebildeten Reduzierungsgases erhöht wird, wenn die SOp-Konzentration zunimmt und gesenkt wird, wenn die SOp-Konzentration abnimmt.

15· Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14 dadurch gekennzeich-

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net, daß man die Temperatur in dem Bett des Regenerators feststellt und daß man eine Kühlungsflüssigkeit durch das Bett des Regenerators leitet, wenn die !Temperatur 1150 G erreicht.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 "bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man den SOp-Gehalt der Rauchgase feststellt und daß man frische Erdalkalimetalloxid enthaltende Partikel dem Reaktionsgefäßbett zuführt, wenn der SOp-Ge- g halt höher als ein ausgewählter Maximalgehalt ist.

17« Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmeaustauschflüssigkeit bei einer gewünschten Geschwindigkeit nur durch die Wärmeaustauschröhren zirkulieren läßt, die in solchen !eilen des Betts des Reaktionsgefäßes eingetaucht sind, die verwirbelt sind, in welchen Brennstoff verbrannt wird,

18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17» dadurch d gekennzeichnet, daß man heiße Partikel" aus dem Reaktionsgefäß in eine zeitlich vorübergehende Lagerungszone überführt und wenigstens einen Seil der heißen Partikel in der zeitlichen Lagerungszone in einen indirekten Wärmeaustausch mit der Wärmeaustauschflüssigkeit bringt, wodurch die flüssigkeit erhitzt wird und daß man danach die Partikel dem verwirbelten Bett des Reaktionsgefäßes wieder zuführt und daß man wenigstens einen üeil der verbleibenden heißen

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Partikel in der zeitlichen Lagerungszone unmittelbar dem Wirbelbett des Reaktionsgefäßes ohne Wärmeaustausch zuführt.

19» Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Partikel zu dem Wirbelbett des Reaktionsgefäßes nach dem Wärmeaustausch mit der wärmeentfernenden Flüssigkeit pneumatisch mit einer Geschwindigkeit bewirkt wird, die von der Geschwindigkeit der Wärmeentfernung durch die Flüssigkeit abhängig ist.

20. Vorrichtung zur Verbrennung eines Schwefel enthaltenden Brennstoffs unter Bildung von verwendbarer Wärme und eines im wesentlichen sciiwefelfreien Bauchgases, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- ein Reaktionsgefäß mit einem Boden und einem mit Düsen versehenen Gasverteiler, der im Abstand über dem Boden angeordnet ist,

- ein Bett von verwirbelbaren Partikeln, die Erdalkalimetalloxid, geträgert auf dem Verteiler, enthalten,

- verwirbelbare Partikel, die Erdalkalimetalloxid, geträgert auf dem Verteiler, enthalten,

- einen Rauchgasabzug über dem Bett der Partikel,

- Mittel zum Einspritzen des Schwefel enthaltenden Brennstoffs in das Bett,

- Mittel zur Zuführung eines freien Sauerstoff enthaltenden Gases zu wenigstens einem ausgewählten Teil des Zwischenraums unter dem Verteiler, um die Partikel über dem Bett

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zu verwirbeln,

-Mittel zur Regulierung der Zuführungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs im Verhältnis zum Brennstoff, so daß wenigstens ausreichend Sauerstoff für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs zur Verfügung gestellt wird, um damit ein Rauchgas unter £reigabe von wertvoller Wärme und von Schwefel aus dem Brennstoff durch Kombinieren mit dem Erdalkalimetalloxid unter Bildung von Erdalkalimetallsulfat zu bilden, wodurch das Rauchgas im wesentlichen schwefelfrei wird,

- Mittel, die ansprechen auf die Bett-Temperatur des Reaktionsgefäßes, um die in dem Bett verbrannte Brennstoffmenge zu erhöhen, weil die Bett-Temperatur dazu neigt, gegen 800⁰O abzufallen und die Menge des verbrannten Brannstoffs zu senken, wenn die Bett-Temperatur dazu neigt, sich gegen 95O⁰O zu erhöhen,

- ein Regeneratorg*efäJ3 mit einem Boden und einem mit Düsen versehenen Gasverteiler, der im Abstand über dim Boden an- f geordnet ist,

- ein Bett von verwirbelten Partikeln, die auf dem Verteiler geträgert sind,

- Mittel zur Überführung der Partikel aus dem Kopfbereich des Betts des Regenerators zu einer Bodenzone des Betts des ReaktionsgefäSes mit einer Geschwindigkeit, die abhängig ist von der Geschwindigkeit der Brennstoffverbrennung in dem Reaktionsgefäß, und

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- Mittel zur Überführung von Partikeln aus dem Kopfbereich des Bettes des Reaktionsgefäßes zu einer Bodenzone des Bettes des Regenerators mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit, wie der Überführungsgeschwindigkeit von dem Regenerator zu dem Reaktionsgefäß,

- Mittel zum Einspritzen eines Brennstoffs in das Regeneratorbett,

- Mittel zur Zuführung eines Sauerstoff enthaltenden Gases in den Zwischenraum unter den Verteiler des Regenerators zur Verwirbelung der Partikel in dem Regenerator,

- Mittel zum Regulieren der Zuführungsgeschwindigkeit des Sauerstoff enthaltenden Gases zu dem Regenerator, so daß der Sauerstoff zwischen 40 und 80 $> der stöchiometrischen Menge für die vollständige Verbrennung des Brennstoffs gehalten wird, wobei in dem Arbeitsverfahren der Brennstoff zu einem reduzierenden G-as unter Freigabe von Wärme umgewandelt wird und das reduzierende Gas wenigstens einen Teil des Brdalkalimetallsulfats zu Erdalkalimetalloxid unter Freigabe von SO₂ umwandelt, und

- Mittel zur Zirkulierung einer wärmeentfernenden Flüssigkeit in indirektem Wärmeaustausch mit den heißen Partikeln mit einer Geschwindigkeit, die mit der Geschwindigkeit der Brennstoffverbrennung in dem Bett des Reaktionsgefäßes in Wechselbeziehung steht.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Feststellung der SOp-Konzentration in

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dem Gas aufweist, das den Regenerator verläßt und daß sie weiterhin Mittel aufweist, die auf die SOp-Konzentration ansprechen, um die Zuführungsgeschwindigkeit von Brennstoff und Sauerstoff enthaltendem Gas zu dem Regenerator zu variieren, wodurch die Konzentration des den Regenerator verlassenden ÜOp "bei annähernd einer konstanten Konzentration gehalten wird,

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 20 oder 21 dadurch gekenn- f zeichnet, daß sie Mittel zur Feststellung der !!temperatur in dem Regenerator und Mittel zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit in das Regeneratorbett mit einer auf die Bett-Temperatur ansprechenden Geschwindigkeit aufweist, wodurch die Bett-Temperatur des Regenerators im wesentlichen zwischen 1000 und 1150⁰C gehalten wird·

23ο Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Feststellung des SOo-Gehalts der in dem Reaktionsgefäß hergestellten Rauchgase, weiter Mittel enthält, die auf den einen gewünschten Maximalgehalt überschreitenden SOp-Gehalt ansprechen, um die Zugabe frischer Partikel, die Erdalkalimetalloxid enthalten, zu dem Bett des Regenerators zu bewirken und Mittel aufweisen, die auf die Partikelmenge in der Vorrichtung ansprechen, um Partikel aus der Vorrichtung auszuscheiden, · die im Überschuß gegenüber der gewünschten Menge vorhanden sind.

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24. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält: einen Behälter, der im allgemeinen über der Hohe des Betts angeordnet ist, in dessen oberem Ende Partikel während dem Arbeitsverfahren überführt werden, wobei der Behälter mit dem Bett des Reaktionsgefäßes durch wenigstens ein erstes Fallrohr in Verbindung steht, wodurch die Partikel unmittelbar von dem Behälter dem Eeaktorbett zugeführt werden können und ebenso mit dem Bodenbereich des Betts des Reaktionsgefäßes durch wenigstens ein zweites Fallrohr in Verbindung steht, in dem wenigstens eine Wärmeübertragungsfläche gelegen ist, die Fläche auf der einen Seite einen Weg der Partikel und auf der anderen Seite einen Weg der wärmeentfernenden Flüssigkeit begrenzt, Mittel, die zum Überführen der Partikel durch das erste Fallrohr und Mittel, die zum Überführen der Partikel durch das zweite Fallrohr betätigbar sindo

25β Vorrichtung gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Überführen der Partikel durch das zweite Fallrohr betätigbaren Mittel Mittel aufweisen, die auf die Geschwindigkeit der Wärmeentfernung durch die Wärmeentfernungsflüssigkeit ansprechen, um den Transport der Partikel pressluftangetrieben mit einer Geschwindigkeit zu bewirken, die von der Wärmeentfernungsgeschwindigkeit abhängt.,

26· Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25 j dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand unter dem Verteiler des

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Reaktionsgefäßes in eine Vielzahl von Zellen durch, vertikale Wandufagen aufgeteilt wird, wodurch, wenn Sauerstoff enthaltendes Gas einer Zelle zugeführt wird, die Partikel nur in dem Seil des Betts über der Zelle verwirbelt werden, das die Vorrichtung enthält, Mittel zum Regulieren der Zuführungsgeechwindigkeit von Sauerstoff enthaltendem Gas und Prograimnierungsmittel, die bewirken, daß das Gas einer ausgewählten Anzahl von Zellen zugeleitet wird, die Vorrichtung weiter enthält« Mittel, die auf die Programmierungsmittel ansprechen, damit der Schwefel enthaltende Brennstoff nur zu dem Seil des Betts des Reaktionsgefäßes gelenkt wird, das während dem Arbeitsverfahren Über der ausgewählten Anzahl der Zellen verwirbelt wird, daß eingetaucht sind in jedem Teil des Bettes des Reaktionsgefäßes über jeder Zelle ein Wärmeaustauschmittel, durch das die wärmeentfernende Flüssigkeit zirkuliert, und Kontrollmittel, die auf aen Wärmebedarf von der Vorrichtung ansprechen, wobei sie die wärme entfernende Flüssigkeit nur zu den War* % meaustausohmitteln in dem verwirbelten Teil des Betts lenken, wobei dem verwirbelten Teil des Betts des Reaktionsgefäßes benachbart sind Mittel zum Übertragen der Partikel zwischen dem Bett des Reaktionsgefäßes und dem Regeneratorbett.

27· Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der Ansprüche 13 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die , Partikel von dem Kopf bereich dee Bettes des Reaktionegefäßes

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zu der Bodenzone des Regenerators durch, intermittierende (Jasstöße, die in Richtung auf den Regenerator gerichtet sind, durch Partikel, die in der Übertragungsröhre zwischen dem Reaktionsgefäß und dem Regenerator eingeschlossen sind, überführt werden und Partikel von dem Kopfbereich des Regeneratorbetts zu der Bodenzone des Reaktionsgefäßes durch intermittierende G-asstö'ße, die auf das Reaktionsgefäß zu gerichtet sind, durch Partikel, die in der tfoertragungsröhre zwischen dem Regenerator und dem Reaktionsgefäß eingeschlossen sind, überführt werden»

28o Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der Ansprüche 13 bis 19 oder Anspruch 27» dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in dem Bett des Reaktionsgefäßes zusätzlich zu dem Erdalkalimetalloxid Eisen oder eine Eisenverbindung, wie Eisenoxid, zur Entfernung von Vanadium aus dem Brennstoff enthalten.

29« Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einem der Ansprüche 13 bis 19 oder Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in dem Bett des Reaktionsgefäßes Aluminiumoxid zur Entfernung von Natrium aus dem Brennstoff enthalten.

30. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12 oder einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfbereich des Betts in dem Reaktionsgefäß verbunden

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ist mit der Bodenzone des Regenerators durch eine erste Leitung, die sich abwärts von dem Regenerator senkt und die mit einer zweiten Leitung verbunden ist, die sich auswärts gerichtet von der Bodenzone des Regenerators in einer allgemeinen horizontalen Richtung erstreckt, wobei die erste und die zweite Leitung eine Verbindung haben, die Wandung von dieser, die am weitesten von dem Regenerator abseits liegt, abwärts geneigt ist zu dem Boden des Regenerators, wodurch während dem Arbeitsverfahren Partikel von dem Reaktionsgefäß in der ersten Leitung und in der Verbindungsregion eingeschlossen werden, daß ein Rohr verwendet wird, das durch die entfernte Verbindungswandung läuft, durch welches beim Arbeitsverfahren intermittierende Gasstöße gegeben werden, wodurch Partikel mittels Druckluft von dem Verbindungsbereich und der zweiten Leitung in die Bodensone des Regenerators überführt werden, daß eine ähnliche erste Leitung, die abwärts von dem Kopfbereich des Regeneratorbetts zu einer ähnlichen Verbindung mit einer ahn- ι liehen zweiten Leitung führt, die mit der Bodenzone des Reaktionsgefäßes in Verbindung steht und in einer ähnlich geneigten Wandung mit einem ähnlichen Rohr zur Freigabe intermittierender Gasstöße für den druokluftgesteuerten Transport von Partikeln in das Reaktionsgefäß aus dem Regenerator sorgt ο

Vorrichtung gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung an ihrem oberen Ende mit einem Be-

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hält er .',versehen ist, der zu dem entsprechenden Partikel enthaltenden Kessel zu geöffnet ist, daß das Volumen des Behälters das Gesamtvolumen des Materials, das durch jeden Gasstoß pneumatisch befördert wird, übersteigt, daß die Größe und formgebung der Öffnung zu dem Behälter von dem ihm entsprechenden Kessel und die Stellung der öffnung im Verhältnis zu dem Kopf des Partikelbetts bei Verwirbelung so eingerichtet ist, daß eine ausreichende Menge von Partikeln während dem Arbeitsverfahren in den Behälter spritzen, um ein wesentliches Abfließen von Gas bis zu der entsprechenden ersten Leitung gegen den Widerstand der darin gepackten Partikel zu vermeiden»

32 ο Verfahren zur Reinigung von Brennstoffen gemäß Anspruch 1 und im wesentlichen, wie vorausgehend beschrieben.

33ο Verfahren zur Reinigung von Brennstoffen, im wesentlichen wie unter Bezugnahme auf eine der Figuren 9» 9A, IO und 1OA der begleitenden Zeichnungen beschrieben und/oder erläutert.

34« Vorrichtung zur Reinigung von Brennstoffen gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 20, im wesentlichen, wie vorausgehend beschrieben»

35· Vorrichtung zur Reinigung von Brennstoffen, im wesentlichen wie unter Bezugnahme auf eine der Figuren 11 und 12 oder in den Figuren 13 und H beschrieben und/cder erläutert,

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