DE2356059A1 - Fluidised bed furnace adjustable gas nozzle - has sliding damper prevents clogging and cools furnace floor - Google Patents

Fluidised bed furnace adjustable gas nozzle - has sliding damper prevents clogging and cools furnace floor

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DE2356059A1
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Erhard Albrecht
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Rheinstahl AG
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas

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Abstract

A noozle for a fluidised be furnace projects upwards through the furnace floor to supply an upward flow of gas into the bed. The nozzle comprises a central, vertically guided pin capped by a flat disc and surrounded, below the level of this disc, by a fixed sleeve, with an annular space between the pin and this sleeve; the sleeve is fixed in the furnace floor and pref. its upper edge is higher than the furnace floor. The cross-section of the nozzle can be varied by rotating the pin and thus raising or lowering the cap; the outward flow of air or gas from the nozzle cools the immediately adjacent region of the furnace floor, so that this portion can be construed of heat-resistant steel instead of refractory material. A uniform supply of gas can be maintained over the entire area of the furnace floor adjusting the nozzles to compensate for local variations. The nozzles do not become blocked by the bed material.

Description

Düsseldorf, den 8. 11. 1973Düsseldorf, November 8, 1973

Reg.-Nr, -2410/11Reg.-No, -2410/11

Rheinstahl AktiengesellschaftRheinstahl Aktiengesellschaft

4-3 Essen , Am Rheinstahlhaus 14-3 Essen, Am Rheinstahlhaus 1

Düse für einen WirbelschichtofenNozzle for a fluidized bed furnace

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düse für einen Wirbelschichtofen, die die Oberfläche des Bodens des Wirbelschichtofens durchdringt und mit einem Gas für die Erzeugung des Wirbelbettes beaufschlagbar ist, und aus v/elcher das Gas nach oben abgedeckt austritt.The invention relates to a nozzle for a fluidized bed furnace, which is the surface of the bottom of the fluidized bed furnace penetrates and can be acted upon with a gas for the generation of the fluidized bed, and from v / elcher the gas escapes covered at the top.

lilt Rücksicht -auf die in der Wirbelschicht während des Betriebes auftretenden Temperaturen verwendet man starkwandige Böden aus feuerfestem Material, durch die in unterschiedlicher Weise ein Gas für die Erzeugung eines Wirbelbettes einströmen kann. So kennt man nach der DT-Ps 1 207 5 38 Luftdüsen mit unterschiedlichen Austrittsquerschnitten, um je nach Beaufschlagung eines unter dem Boden befindlichen Windkastens mit Druckluft mehr oder weniger große Bereiche des Wirbelbettes in Bewegung zu bringen und zuhalten. Jedoch können sieh die genannten Austrittsquerschnitte während des Betriebes durch Zusetzen oder auch durch teilweises Ausbrechen der feuerfesten Ausmauerung verändern, so daß die Beibehaltung der unterschiedlichen Austrittsquerschnitte nicht gewährleistet ist. Gleichfallslilt consideration - for those in the fluidized bed during operation Occurring temperatures one uses thick-walled floors made of refractory material, through which in different Way a gas can flow in for the production of a fluidized bed. So you know after the DT-Ps 1 207 5 38 air nozzles with different outlet cross-sections, depending on the impact one under the floor located wind box with compressed air more or less to move and keep large areas of the fluidized bed in motion. However, you can see the outlet cross-sections mentioned during operation by clogging or change by partially breaking out the refractory lining, so that the retention of the different Outlet cross-sections is not guaranteed. Likewise

0 9 8 2 0/0574 ÖAD 0 9 8 2 0/0574 ÖAD

sind als Düsen kegelstumpfförmige Einsätze bekannt, die in entsprechende Öffnungen im feuerfesten Boden eingesetzt werden. Es ergibt sich infolge der kegelstumpfförmigen Wandung dieser Düsen somit innerhalb des Bodens eine sehr gute Dichtungsfläche, doch kann der von Austrittsöffnungen innerhalb der im Ofen befindlichen Wandungsbereiche der Düsen gebildete Gesamtaustrittsquerschnitt nur einmal vorgegeben und später nicht mehr geändert werden, so daß insbesondere durch Verschleiß oder dergleichen bedingte, unbeabsichtigte Querschnittsänderungen nicht mehr ausgleichbar sind. Gemeinsam ist den bekannten Düsen ausschließlich, daß ihre nicht in Nähe der unmittelbaren Gasaustritte liegenden Bereiche eine starke Erhitzung erfahren können, was im übrigen zur Ausführung des Bodens in der bereits erwähnten, feuerfesten Zustellung zwingt.are known as nozzles frustoconical inserts that be inserted into corresponding openings in the refractory floor. It arises as a result of the frustoconical Wall of these nozzles thus a very good sealing surface within the bottom, but that of outlet openings overall exit cross-section formed only once within the wall areas of the nozzles located in the furnace specified and later not changed, so that in particular due to wear and tear or the like, unintentional changes in cross-section can no longer be compensated for. The only common feature of the known nozzles is that their areas which are not in the vicinity of the immediate gas outlets experience strong heating can, which forces the rest of the execution of the floor in the already mentioned, refractory lining.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse für Wirbelschichtofen derart zu verbessern, daß sich bei ihr der Austrittsquerschnitt nicht nur einmalig vorgeben läßt, sondern auch nach längerer Betriebszeit auf Grund entsprechender Überwachungen verändern läßt. Weiterhin soll die neue Düse nicht nur sich selbst, sondern auch den sie umgebenden Boden des Wirbelschichtofens derart gleichmäßig kühlen, daß sich letzterer anstatt aus feuerfestem Material aus entsprechend hitzebeständigem Stahl herstellen läßt.The invention is based on the object of improving a nozzle for fluidized bed furnaces in such a way that with her the outlet cross-section can not only be specified once, but also after a long period of operation due to corresponding Can change monitoring. Furthermore, the new nozzle should not only be itself, but also that of you surrounding floor of the fluidized bed furnace so evenly cool that the latter instead of refractory material can be made from appropriately heat-resistant steel.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Düse aus einem zentralen, vertikal geführten und in seiner Höhenlage einstellbaren Bolzen besteht, der von einer im Düsenboden fest angeordneten Hülse mit Abstand umgeben ist, und dessen obere Stirnseite mit einem den Abstand zwischen Bolzen und Hülse überdeckenden, an seiner Unterseite flachen Körper verbunden ist.According to the invention this is achieved in that the nozzle consists of a central, vertically guided and height-adjustable bolt, which is supported by an im Nozzle bottom fixed sleeve is surrounded at a distance, and its upper end face with a distance is connected between the bolt and the sleeve overlapping, flat body on its underside.

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Der Vorteil der neuen Düse wird erkennbar, wenn man die durch ihre Ausführungsform bedingten strömungstechnischen Verhältnisse betrachtet. Das für die Fluidisierung des Wirbelbettes vorgesehene Gas gelangt zunächst z.B. aus einer Sammelleitung oder aus einem Windkasten in den Spalt zwischen Bolzen und Hülse und strömt in diesem Spalt nach oben. Am Ende dieses Spaltes umgibt das eindringende'Gas den Bolzen wie ein manteiförmiger Schleier, da die Gasströmung im Bereich der Hülse eine Ausrichtung erfahren hat. Dieses Gas prallt sodann vor die flache Unterseite des mit der oberen Stirnseite des Bolzens verbundenen Körpers und wird dementsprechend von der Unterseite in eine horizontale Richtung umgelenkt. Somit liegt die Hauptaustrittsrichtung des Gases in einer horizontalen Ebene, in der es so lange verbleiben kann, bis es mit dem in gleicher Weise austretenden Gas der benachbarten Düsen in Berührung kommt. In. dieser Berührungszone kommt es zu einer turbulenten Umlenkung des Gases nach oben, so daß es in diesem Zustand die Fluidisierung des Wirbelbettes bewirken kann.'Beim weiteren Emporsteigen innerhalb des Wirbelbettes nimmt das Gas schließlich auch dessen Temperaturen an und kann die im Wirbelbett oder darüber vorgesehenen Reaktionen bewirken. Der Boden des Ofens wird demgegenüber wegen der flächenhaften, im wesentlichen horizontalen Ausbreitung des die Düsen verlassenden Gases auf der Eintrittstemperatur des Gases gehalten und kann somit erheblich kühler als das heiße Wirbelbett bleiben. Dies ermöglicht es, von der bisher angewendeten Art der feuerfesten Zustellung des Bodens abzuweichen und letzteren aus starkem Stahlblech herzustellen. Insbesondere kann man unmittelbar unterhalb eines auf diese Weise hergestellten Bodens einen Windkasten anordnen,' so daß für die Betriebsweise, bei welcher die Bodentemperatur mit der Eintrittstemperatur des Gases übereinstimmt, besonders günstige Voraussetzungen geschaffen werden können.The advantage of the new nozzle becomes apparent when you look at the due to their design fluidic Conditions considered. The gas provided for the fluidization of the fluidized bed initially escapes, for example a collecting line or from a wind box into the gap between the bolt and the sleeve and flows into this gap above. At the end of this gap, the penetrating gas surrounds the bolt like a jacket-shaped veil, because the gas flow has undergone alignment in the area of the sleeve. This gas then bounces off the flat underside of the body connected to the upper face of the bolt and is accordingly from the underside in diverted a horizontal direction. Thus the main exit direction is of the gas in a horizontal plane in which it can remain until it is in contact with the in in the same way escaping gas from the neighboring nozzles comes into contact. In. this contact zone occurs a turbulent deflection of the gas upwards, so that in this state there is the fluidization of the fluidized bed As it rises further inside the fluidized bed, the gas finally also decreases its temperature and can cause the reactions provided in the fluidized bed or above. The bottom of the oven will on the other hand because of the extensive, essentially horizontal spread of the gas leaving the nozzles kept at the inlet temperature of the gas and can thus remain considerably cooler than the hot fluidized bed. This makes it possible to deviate from the previously used type of refractory lining of the floor and the latter Manufactured from strong sheet steel. In particular, one can immediately below one produced in this way Arrange floor a wind box, 'so that for the mode of operation in which the floor temperature with the The inlet temperature of the gas matches, particularly favorable conditions can be created.

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Schließlich ist es bei Verwendung der neuen Düsen auch möglich, das Wirbelbett gleichmäßiger zu beaufschlagen. Dies liegt daran, daß es aus den beschriebenen Gründen nicht, wie bisher, zu einer von einer punktförmigen Eintrittsstelle ausgehenden Aufwärtsströmung des Gases kommt, sondern daß die Aufwärtsströmung des Gases von den Grenzlinien ausgeht, die zwischen den einander benachbarten, horizontal überströmten Flächen bestehen. Dadurch wird weiterhin verhindert, daß es zum Durchblasen des einströmenden Gases kommt.Finally, when using the new nozzles, it is also possible to apply more evenly to the fluidized bed. This is because, for the reasons described, it is not, as before, to one of a point-shaped entry point outgoing upward flow of gas comes, but that the upward flow of gas comes from emanates from the boundary lines that exist between the adjacent, horizontally overflowing surfaces. This also prevents the inflowing gas from being blown through.

Um zu verhindern, daß der zwischen Bolzen und Hülse bestehende Spalt während des Betriebes mit niedriger Windpressung oder in den Betriebspausen durch Partikel des Wirbelbettes verstopft werden, ist es zweckmäßig, die Oberkante der Hülse höher als die Oberfläche des Bodens des Wirbelschichtofens anzuordnen. Somit ist die im Boden des Ofens vorgesehene Öffnung nicht nur oben, sondern auch seitlich abgedeckt.In order to prevent the gap between the bolt and the sleeve from being exposed to low wind pressure during operation or become clogged by particles of the fluidized bed during breaks in operation, it is advisable to use the To arrange the upper edge of the sleeve higher than the surface of the floor of the fluidized bed furnace. So that's in the ground The opening provided for the furnace is not only covered at the top, but also at the side.

Den für die Ausströmung des fluidisierenden Gases maßgeblichen Querschnitt kann man durch Verschiebung des Bolzens in einer vertikalen Führung beliebig zwischen Null und der gesamten spaltförmigen Fläche zwischen Bolzen und Hülse verändern. Vorteilhaft ist hierfür der Bolzen an seinem dem Wirbelbett abgewandten Endabschnitt mit einem Außengewinde ausgebildet, das in das Innengewinde einer Brücke eingreift, die mit der in einem Windkasten nach innen vorstehenden Hülse verbunden ist. Hierbei kann das Gas zu beiden Seiten der Brücke in die Hülse einströmen, während man durch mehr oder weniger starkes Einschrauben des Bolzens in die Hülse den Austrittsspalt verändern kann.The decisive factor for the outflow of the fluidizing gas Cross-section can be set anywhere between zero by moving the bolt in a vertical guide and change the entire gap-shaped area between the bolt and the sleeve. The bolt is advantageous for this formed at its end portion facing away from the fluidized bed with an external thread which goes into the internal thread a bridge engages which is connected to the inwardly protruding sleeve in a wind box. Here can the gas can flow into the sleeve on both sides of the bridge, while screwing in more or less forcefully of the bolt in the sleeve can change the exit gap.

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Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der die Düse schematisch dargestellt ist.To further illustrate the invention, reference is made to the Reference is made to the drawing in which the nozzle is shown schematically.

Der aus starkem Stahlblech bestehende Roden 1 des Wirbelschicht of ens besitzt eine Bohrung, in welche die Hülse 2 fest eingesetzt ist. Zu diesem Zwecke kann letztere beispielsweise mit Hilfe eines zeichnerisch nicht dargestellten Gewindes und einer Gegenmutter in den Boden eingeschraubt sein. Statt dessen kann man aber auch die zeichnerisch schematisch angedeutete Kehlnaht 3 aufschweizen. Unterhalb des Bodens 1 befindet sich ein Windkasten, in den die Hülse 2 hineinragt. Ihr unteres Ende dient der Befestigung von den Stegen 4 einer Brücke, in welche in ihrer Mitte ein Innengewinde 5 eingeschnitten ist. In letzteres greift das Außengewinde 6 des Bolzens 7 ein.' Um ihn im Gewinde 5 verdrehen zu können, ist er an seinem unteren Teil mit einem Vierkant 8 ausgeführt. Mit Hilfe einer zeichnerisch nicht dargestellten Haltemutter kann man eine einmal vorgegebene Stellung leicht arretieren.The clearing 1 of the fluidized bed made of strong sheet steel of ens has a bore into which the sleeve 2 is firmly inserted. For this purpose, the latter can for example screwed into the ground with the aid of a thread (not shown in the drawing) and a lock nut be. Instead of this, however, the fillet weld 3, which is indicated schematically in the drawing, can also be welded on. Below the bottom 1 there is a wind box into which the sleeve 2 protrudes. Its lower end is used for attachment from the webs 4 of a bridge into which an internal thread 5 is cut in its center. In the latter engages the external thread 6 of the bolt 7. ' In order to be able to turn it in the thread 5, it is designed with a square 8 on its lower part. With help a retaining nut, not shown in the drawing, can be easily locked in a predetermined position.

An das» obere Ende des Bolzens 7 ist eine Scheibe 9 angeschweißt. In diesem Falle ist eine Kehlnaht 10 zweckmäßig, weil von der Unterseite der Scheibe 9 die in Richtung der Pfeile 11 austretende Gasströmung umgelenkt werden muß. Durch eine entsprechend angerundet ausgebildete Kehlnaht 'β "wird bei dieser Umlenkung eine unnötige Turbulenzerzeugung vermieden, so daß sich die Strömung in horizontaler Richtung weitgehend laminar ausbreitet, bis sie in der beschriebenen Weise von der in gleicher Weise austretenden Strömung benachbarter Düsen nach oben umgelenkt wird. Der Strömungsverlauf ist im rechten Teil der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Dabei breitet sich die in Richtung des Pfeiles 11 austretende StrömungA washer 9 is welded to the upper end of the bolt 7. In this case, a fillet weld 10 is useful because from the underside of the disk 9 in the direction the arrows 11 exiting gas flow must be deflected. With a suitably rounded shape Fillet weld 'β' becomes unnecessary with this deflection Avoided generation of turbulence, so that the flow in the horizontal direction spreads largely laminar until it is in the manner described by the in the same Way emerging flow of adjacent nozzles is deflected upwards. The flow course is in the right part the drawing illustrated schematically. The flow emerging in the direction of arrow 11 thereby spreads

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in Richtung der Pfeile 12 im wesentlichen horizontal aus, bis es mit der sich in gleicher V/eise ausbreitenden Strömung 13 benachbarter Düsen zu einem Zusammenstoßen und hierdurch bedingten Umlenken in Richtung des Pfeiles IM- nach oben kommt.in the direction of the arrows 12 essentially horizontally until it spreads in the same way with the Flow 13 of adjacent nozzles to a collision and deflection caused thereby in the direction of the arrow IM- comes upstairs.

Der Abstand zwischen der Oberkante der Hülse 2 und der Scheibe 9 wird vorteilhaft so gewählt, daß der Winkel zwischen der Innenkante der Büchse 2 und der unteren Außenkante der Scheibe 9The distance between the upper edge of the sleeve 2 and the disc 9 is advantageously chosen so that the angle between the inner edge of the sleeve 2 and the lower outer edge of the disc 9

kleiner ist als der Schüttkegel der die Wirbelbettmasse bildenden Partikel, also beispielsweise des Sandes. Somit kann man die Düsen ständig offenhalten, ohne daß Sand durch sie austreten könnte.is smaller than the pouring cone of the particles forming the fluidized bed mass, for example the sand. Thus you can keep the nozzles open at all times without sand being able to escape through them.

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Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1, Düse für einen VJirbel schicht ofen, die die Oberfläche des Bodens des Wirbelschichtofens durchdringt und mit einem Gas für die Erzeugung des Wirbelbettes beaufschlagbar ist, und aus welcher· das Gas nach oben abgedeckt austritt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem zentralen, vertikal geführten und in seiner Höhenlage einstellbaren Bolzen (7) besteht, der von einer im Boden(l)fest angeordneten Hülse (2) mit Abstand umgeben ist, und dessen obere Stirnseite mit einem den Abstand zwischen Bolzen (7) und Hülse (2) überdeckenden, an seiner Unterseite flachen Körper (9) verbunden ist.1, nozzle for a VJirbel-layer furnace, which penetrates the surface of the bottom of the fluidized-bed furnace and can be acted upon with a gas for the production of the fluidized bed, and from which the gas emerges covered upwards, characterized in that it emerges from a central, vertical guided and adjustable in its height bolt (7), which is surrounded by a sleeve (2) fixed in the bottom (l) at a distance, and its upper end face with a distance between the bolt (7) and sleeve (2) covering , flat body (9) is connected on its underside. 2, Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet3 daß2, nozzle according to claim 1, characterized in that 3 die obere Kante der Hülse (2) höher als die Oberfläche des Bodens (1) des Wirbelschichtofens liegt.the upper edge of the sleeve (2) is higher than the surface of the floor (1) of the fluidized bed furnace. 3, Düse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net i daß der Bolzen(7)an seinem dem Wirbelbett abgewandten Endabschnitt mit einem Außengewinde (6) ausgebildet ist, das in das Innengewinde (5) einer Brücke eingreift, die mit Stegen (4) mit der in einem Windkasten nach innen vorstehenden Hülse (2) verbunden ist.3, nozzle according to claims 1 and 2, characterized in that the bolt (7) is formed at its end section facing away from the fluidized bed with an external thread (6) which engages in the internal thread (5) of a bridge which is provided with webs ( 4) is connected to the inwardly protruding sleeve (2) in a wind box. 4, Düse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der inneren Oberkante der Hülse (2) und der unteren Außenkante des sie überdeckenden, flachen Körpers kleiner ist als der Schüttkegel der die4, nozzle according to claims 1 to 3, characterized in that the angle between the inner upper edge of the sleeve (2) and the lower outer edge of the flat body covering it is smaller than the pouring cone of the ' Wirbelbettmasse bildenden Partikel.'Particles forming fluidized bed mass. 509820/0574509820/0574 LeerseiteBlank page
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