DE2461632A1

DE2461632A1 - Verteilerplatte fuer wirbelschichtoefen

Info

Publication number: DE2461632A1
Application number: DE19742461632
Authority: DE
Inventors: Michael Harris Barker; Alan Gregson Roberts
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1974-12-27
Publication date: 1975-07-17
Also published as: FR2257863B2; NL176807B; BE824287R; DE2461632C2; NL7500249A; IT1046341B; NL176807C; GB1487391A; FR2257863A2; US3958916A; CA1015260A

Description

OR.-ING. VON KREGLER DRJ-I^Q. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER OR. FUSS DIPL. CH?M. ALEtC VON KREISLER DlPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING

5 KÖLN !,DEICHMANNH.AUS

Köln, den ²^· Dezember Ke/Ax

The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor lane, London, EC2Y, 9BU (England).

--Verteilerplatte für Wirbelschichtofen (Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 23 03 452.8))

Ein Wirbelschichtofen wird betrieben, indem ein brennbares Gemisch von luft und Brennstoff durch ein Bett eines feuerfesten feinteiligen Materials geblasen wird, am das 3etfim Schwebezustand zu halten. Der Brennstoff, der fest» flüssig oder gasförmig oder ein Gemisch sein kann, verbrennt innerhalb der Wirbelschicht, die hierdurch bei hoher Temperatur, z.B. im Bereich von 700° bis 1800⁰C gehalten wird.

In Wirbelschichtofen sind sehr hohe Wärmeleistungen und gute Wärmeübergangseigenschaften erreichbar. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch zuweilen beim Eintraget flüssiger Brennstoffe, z.B. Heizöl, in Wirbelschichtöfen, da die Zuführungsdüsen zum Verstopfen neigen. Perner können die Verbrennungscharakteristiken sehr empfindlich auf die Brennstoffverteilung reagieren.

Im deutschen Patent (Patentanmeldung P 23 03 452.8) wurde bereits eine Verteilerplatte für Wirbelschichtofen vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine mit Heizgas- und Heizölzuführungen versehene Kammer

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und eine Vielzahl von durch die Kammer geführten Luftrohren, deren Inneres über Öffnungen mit der Kammer in Verbindung steht, und die mit einem Ende in Köpfe auslaufen, die mit Austrittsöffnungen versehen sind, die ein brennbares Gemisch einem Wirbelschichtofen zuführen.

Die Hauptanmeldung beschreibt somit eine der Zuführung von flüssigem Brennstoff in Wirbelschichten dienende Vorrichtung, die weniger zum Verstopfen neigt als die bekannten Aufgabevorrichtungen. Es ist erwünscht, daß 1) das Heizöl mit möglichst viel Verbrennungsluft in die Wirbelschicht und 2) das Heizöl nur in ein vollständig

in-den. Schwebezustand oder.Wirbelzustand überführtes _; Bett gespritzt wird.

Die Erfindung ist auf eine Weiterentwicklung der Verteilerplatte des Hauptpatents gerichtet, die es ermöglicht,. eine größere Luftmenge für die Verbrennung verfügbar zu machen und dennoch das Bett im Schwebezustand unterhalb der Brennstoffzuführungsstellen zu halten. j

Gegenstand der Erfindung ist eine für. die Verwendung in einem Wirbelschichtofen geeignete Verteilerplatte mit einer Kammer, die mit einem Brennstoffeintritt versehen ■ ist,—und einem die Kammer durchquerenden Luftrohr, dessen Inneres mit der Kammer in Verbindung steht, und das mit einem Ende in einem Kopf ausläuft, der mit Aüstrittsöffnungen versehen ist, die ein brennbares Gemisch aus Brennstoff und Luft einem Wirbelschichtofen zuführen, wobei das Luftrohr von einem Rohr umgeben ist, das einen Lufteintritt und einen Luftaustritt aufweist, der so ausgebildet ist, daß Luft einem Bereich der Wirbelschicht unterhalb des Kopfes zugeführt wird, der das brennbare . Gemisch der Wirbelschicht zuführt.

Das kürzere umgebende Rohr ist vorzugsweise mit einer Heizgasversorgung verbunden. Vorzugsweise ist eine mit einem Heizgaseintritt versehene weitere Kammer vorhanden,

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die mit dem umgebenden Rohr in Verbindung steht. Bevor der Wirbelschichtofen für die Verbrennung von öl verwendet wird, wird er durch Vorheizen des Betts durch Verbrennung von Heizgas, z.B. Propan und Luft, angefahren.

Die Verteilerplatte weist vorzugsweise eine Vielzahl von zentralen Luftrohren und kürzeren umgebenden Rohren auf. Vorzugsweise beträgt die Rohrdichte (Luftröhre mit um-

gebenden Rohren) 75 bis 130 Doppelrohre pro m .

Die gesamte Querschnittsfläche der Austritte der Rohrköpfe beträgt vorzugsweise 1 bis 4$ der Gesamtfläche der Platte.

Die Austritte der Austrit.tsköpfe bilden vorzugsweise Durchgänge durch die Seite des zentralen Rohrs. Die j Durchgänge verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Wanddes zentralen Rohrs.

Die Erfindung ist in erster Linie für flüssige Brennstoffe vorgesehen, jedoch kann die Verteilerplatte auch für feste Brennstoffe verwendet werden. In diesem Pail ist die Verteilerplatte einfach als Luftvertellungssystem wirksam. Das Heizöl kann in die Wirbelschicht nach der Kletterfilmtechnik, die in der Hauptanmeldung beschrieben wird, eingeführt werden.

Die Abmessungen der Lufteintritte und Luftaustritte

des äußeren umgebenden Rohres bzw. der äußeren umgeben- '. den Rohre werden vorzugsweise so gewählt, daß der Anteil der in die zentralen Luftrohre eintretenden Luft 30 bis 70$ der Gesamtluftzufuhr zur Verteilerplatte ausmacht. ;

Das Wirbelbettmaterial selbst besteht aus Mineralteil- ^; chen, deren Größenbereich und Schüttgewicht der Geschwindigkeit des Trägergases angepasst sind. Als Wirbelb'ettmaterialien eignen sich beispielsweise zerkleinertes

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feuerfestes Material, Sand, Dolomit und Kalkstein. i

Die Verteilerplatte kann auch für Vergasungszwecke verwendet werden, d.h. das Verhältnis von Brennstoff zu Luft in dem Geraisch, das dem Bett zugeführt wird, kann von einem stöchiometrischen Unterschuss bis zu einem stöchiometrischen Überschuss der Luft variiert werden. Die Platte kann beispielsweise für die Herstellung eines Heizgases mit niedrigem Heizwert, das entfernt vom _: Wirbelschichtofen verbraucht wird, verwendet werden.

i Die Erfindung wird-unter Bezugnahme auf die Abbildung weiter erläutert. Diese Abbildung zeigt einen senkrechten Teilschnitt durch eine Verteilerplatte gemäß der Erfindung und stellt nur eine einzige konzentrische Rohranordnung dar.

Der Wirbelschichtofen besteht aus einer Einströmkammer, einer Verteilerplatte und einer Wirbelschicht aus Sand mit einer Korngröße von 0,5/1,68 mm und einem Schüttgewicht von 1,28 bis 1,6 kg/dm. . Die Wirbelschicht ist in einem feuerfest ausgekleideten Behälter von 0,91 χ 7,32 m angeordnet.

Die Platte besteht aus einer Heizgaskammer 1, einer ölkammer 2 und einer Anzahl von senkrechten Anordnungen von jeweils zwei konzentrischen Rohren 3 und 4. Das Innenrohr 3 ist durch die Gaskammer 1 und die Ölkammer geführt und endet in einem Kopf 5, der so ausgebildet ist, daß er ein brennbares Gemisch einem Wirbelschichtofen zuführt. Das kürzere Außenrohr 4 ist durch die Heizgaskammer 1 geführt und endet in einem Kopf 6, der so ausgebildet ist, daß er Verbrennungsluft der Wirbelschicht zuführt. (Während des Anfahrens der Wirbelschicht führt der Kopf 6 ein Gemisch von Verbrennungsluft und Heizgas der Wirbelschicht zu. Durch die kleinen Löcher 7 kann Heizgas aus der Gaskammer 1 in die Außen-

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rohre 4 mitgerissen werden.)

Die Luftzufuhr zu. den Innenrohren und zu den Außenrohren kann gemeinsam oder getrennt sein. Etwa 50$ der als , Trägergas dienenden Luft strömt längs der langen Innenrohre unter Ausbildung eines kletternden Ölfilms, wäh- : rend der Rest durch den Spalt 8 zwischen Innenrohr 3 j und Außenrohr 4 eintritt und aus dem Kopf 6 austritt und hierdurch das Bett in den Wirbelzustand überführt. ;

Der Kopf 5 des Innenrohrs führt der Wirbelschicht Öl zu und.ist so ausgebildet, daß gute Verteilung und Vermischung von Brennstoff und Luft erzielt wird. Die jeweilige Konstruktion hängt von den einzelnen Eigenschaften des Wirbelbettmaterials und des verwendeten flüssigen Brennstoffs ab.

Das Heizöl wird dem Innern des Innenrohres 3, d.h. der Innenwand des Rohres 3 mit Hilfe einer Mengenregelvorrichtung 9 in Form von Rohrstücken zugeführt. Als Mengenregelvorrichtungen sind ferner Wehre, Meßblenden oder: Rohre mit porösen Wänden geeignet.

Während des Betriebs des Ofens wird die Wirbelschicht mit einem Propan-Luft-Gemisch vorgeheizt, wobei das Propan aus der Heizgaskammer 1 zugeführt wird. Nachdem geeignete Betriebsbedingungen erreicht sind, wird die Propanzufuhr allmählich verringert und die Ölzufuhr* eingeschaltet. ·

Das Öl, das in das Innere des Innenrohrs 3 mit der Mengenregelvorrichtung 9, z.B. einer Vorrichtung mit i gleichbleibendem Flüssigkeitsstand eingeführt wird, wird; mit einem Luftstrom im Rohr 3 nach oben getrieben, d.h. im Rohr wird ein kletternder Film des Öls ausgebildet.

Das öl erreicht schließlich.die Austrittslöcher am Kopf 5 des Innenrohres, wo es von der Luft mitgerissen und in der Wirbelschicht verbrannt wird.

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Die gesamte Querschnittsfläche der Austrittsöffnungen der Rohrköpfe "beträgt 1 bis 4$ der Gesamtfläche der Verteilerplatte.

Die Austrittsöffnungen der Rohrköpfe 5 "bilden Durchgänge durch die Seite des Luftrohres. Diese Durchgänge sind im wesentlichen senkrecht zur Wand des Luftrohres 3 ausgerichtet.

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Claims

Pate ntansprüche

( 1)Werteilerplatte für Wirbelschichtofen, bestehend aus V-^ einer mit einem Brennstoffeintritt versehenen

kammer, durch die ein Luftrohr geführt ist, dessen |

Inneres mit der Kammer in Verbindung steht, und das !

mit einem Ende in einen Kopf ausläuft, der mit Aus- ^:

' trittsöffnungen versehen ist, die ein "brennbares j

Gemisch aus Brennstoff und luft einem Wirbelschicht- :

ofen zuführen, gemäß Patent (Patentanmel- j

dung P 23-03 452.8), gekennzeichnet durch ein das i Luftrohr (3) umgebendes Rohr (4)* das mit einem Luft-j

eintritt (8) und einem Luftaustritt (6) versehen ist j

und Luft in einen Bereich der Wirbelschicht unter- ; halb des Kopfes (5), der das brennbare Gemisch der Wirbelschicht zuführt, einführt.
2) Verteilerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr! net, daß das Rohr (4), das das Luf-trohr (3) umgibt, | mit einer' Heizgasversorgung verbunden ist.
3) Verteilerplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizgasversorgung eine weitere Kammer (1) vorhanden ist, die mit einem Heizgaseintritt versehen ist und mit dem umgebenden Rohr (4) in Verbindung steht.
4) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 3» gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Luftrohren (3) mit umgebenden Rohren (4).
5) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 4i dadurch gekennzeichnet, daß die Luftrohre in einer Dichte von

75 bis 130 Rohren pro m angeordnet sind.
6) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Austrittsöffnungen der gesamten Rohrköpfe (5) 1 bis

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der Gesamtfläche der Verteilerplatte ausmacht.
7) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Lufteintrittsöffnungen (8) und Luftaustrittsöffnungen (6) der äußeren umgehenden Rohre (4) so "bemessen ist, daß 30 bis 70$ der insgesamt der Verteilerplatte zugeführten Luft längs der zentralen Luftrohre (3) strömt.
8) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der Köpfe (5) Durchgänge durch die Seite der Luftrohre (3) bilden und die Durchgänge im wesentlichen senkrecht zur Wand der zentralen Rohre (3) ausgerichtet sind.

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