DE2506080A1 - Verfahren und anlage zur behandlung von feststoffen in tiefen fliessbetten - Google Patents
Verfahren und anlage zur behandlung von feststoffen in tiefen fliessbettenInfo
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Postscheck München Nr. 47 392-8O3 Telegramme: Patentwedde-München
!3, Feb. 1375
Akte; 7807
Societe Fives-Cail Babcock
Paris/Frankreich
Verfahren und Anlage zur Behandlung von Feststoffen
in tiefen Fließbetten
Die Erfindung betrifft in allgemeiner Anwendung die Behandlung und Nutzbarmachung von körnigen Feststoffen in
einem Fließbett, welche einer Reaktion bei Temperaturen unterworfen sind, welche das Selbstzusammenbacken bestimmter
Produkte dieser Reaktion hervorrufen.
— 2 — 509834/.0 973 .
Auskünfte am Fernsprecher sind unverbindlich.
Es ist bekannt, daß bestimmte, unter Wärmeeinwirkung schmelzbar werdende Produkte einer Reaktion vorzugsweise
untereinander zusammenbacken, ohne mit den Partikeln des Ausgangsmaterials zu agglomerieren; dabei bilden sie immer
größere Agglomerate, welche sich nach Erreichen einer bestimmten Größe auf dem Rost der Fließbettunterlage absetzen
und von diesem entfernt werden müssen, um das Zusetzen des Rostes zu vermeiden, durch den der das Fließbett
formende Gasstrom hindurchgeht.
Insbesondere aus der französischen Patentschrift 1 092 ist es bekannt, daß eine Verbrennung von Kohle .durchgeführt
wird, indem diese in Form von Partikeln verbrannt wird, welche ein Fließbett bilden. In diesem besonderen
Falle handelt es sich bei den zu entfernenden Agglomeraten um Schlacke.
Die in dieser Patentschrift beschriebene Technik erfordert die Verwendung entweder eines gleichmäßig geneigten Rostes,
der zur Entfernung der Schlacke eine Aufwärtsbewegung ausführen muß, oder eines Rostes mit unterschiedlicher
Neigung, der denselben Zweck erfüllt. Diese Technik ist völlig zufriedenstellend, denn das Fließbett, um das es
sich." hier handelt, weist nur eine geringe Tiefe auf, weil
die Verbrennung in einer oxydierenden Atmosphäre durchzuführen ist, was durchaus den Möglichkeiten der in dieser
Patentschrift beschriebenen Anlagen entspricht; die Tiefe
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des Fließbettes ist bei diesen Anlagen durch die Ueigung
des Rostes und seine Länge begrenzt.
Uun erfordern verschiedene Reaktionen, insbesondere die
Vergasung von körnigen Brennstoffen, die Herstellung
von Klinkern in Zementfabriken etc. die Anwendung von
tiefen Fließbetten, welche die in der angeführten Patentschrift beschriebenen Anordnungen nicht in zufriedenstellender
Weise zu realisieren gestatten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches, wie im nachstehenden beschrieben,
durch Wärmezufuhr eine Reaktion in tiefen Fließbetten und dadurch die Bildung von Agglomeraten zur Folge hat, welche
sich auf der Unterlage, insbesondere auf dem Rost, absetzen und im Maße ihrer Ablagerung von ihm zu entfernen
sind. Im Sinne der Erfindung ist ein tiefes Fließbett eine Schicht, deren maximale Tiefe größer, meistens wesentlich
größer als die Schicht ist, welche zum vollständigen Oberdecken der Unterlage oder des Rostes gerade noch ausreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei nebeneinanderliegende Fließbetten ausgebildet werden, von
denen das eine tief und das andere weniger tief ist, welche miteinander in hydrostatischem Gleichgewicht gehalten
werden, an ihrer Basis über einen versenkt angeordneten Durchgang in Verbindung stehen und auf einer derartig eingerichten und installierten Auflage ruhen, daß
509834/0973 ~4"
die Agglomerate auf dieser Unterlage in Bewegung gesetzt werden, dergestalt, daß sie vom tiefen Bett zum weniger
tiefen Bett gelangen und von diesem durch dessen Oberfläche hindurch abgeführt werden.
Diese Bewegung erfolgt in ansteigender Richtung, wenigstens in einem Abschnitt des weniger tiefen Nebenbettes, dessen
horizontale Oberfläche auf diese Weise von der Schlacke durchdrungen wird.
Die Fortbewegung der Agglomerate kann durch jede geeignete Einrichtung erfolgen, durch Mitnehmer, Schneckenförderer,
oder Wanderroste, wobei bei einer vorteilhaften Ausbildung ein endloser Host mit einem oberen, aufwärts geneigten
Strang ausgebildet ist, welcher über das Uebenbett hinaus verlängert ist und mit seinem oberen Ende über das
Bett hinausragt.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage weist ein Schacht zwei nebeneinanderliegende Kammern,
eine Haupt- und eine Hebenkammer auf, welche für zwei
entsprechende Betten vorgesehen und miteinander durch eine am unteren Abschnitt der beiden Kammern angeordnete
öffnung verbunden sind, durch welche die gemeinsame Unterlage für die beiden Betten hindurchgeführt wird.
509834/0973
Die erfindungsgemäße Anlage kann, je nach ihrem Verwendungszweck,
folgende Einrichtungen aufweisen:
eine Einrichtung, beispielsweise Düsen, um über dem Niveau der Unterlage Reaktionsgase einzublasen, welche in bestimmten
Fällen auf eine höhere Temperatur erhitzt sein können, als die durch die Unterlage hindurch geblasenen Gase;
eine Einrichtung zur pneumatisch erfolgenden Versorgung des Hauptbettes mit körnigem Material durch Zerstäubung
auf der Oberfläche oder durch Einbringen in die Masse
des Bettes;
eine Einrichtung, um die von der Reaktion herrührenden Gase durch einen oder mehrere Zyklone oder andere Abscheider zu entstauben und ggf. die festen, durch die Absehe
idungjgewonnenen Teile wieder in das Hauptbett einzuführen*
eine Einrichtung, um das eingbrachte körnige Material
durch Wärmeaustausch mit den von der Reaktion herrührenden Gasen vorzuwärmen;
eine Einrichtung bei der Herstellung von Heizgasen, um
das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial der Einwirkung von überhitzter Luft oder Wasserdampf mit zusätzlichem
Sauerstoff auszusetzen.
- 6 509834/0973
Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel ist in der
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Es zeigen:
.Pig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Anlage;
Fig. 2 und 3 zwei vertikale Querschnitte nach den Linien H-II und IH-III der Eigo 1.
Gemäß dem gewählten und veranschaulichten Beispiel weist eine Anlage zur Auslösung einer Reaktion durch Wärmezufuhr
eines tiefen Fließbettes und zur kontinuierlichen Abführung von festen Produkten aus dieser Reaktion unter
günstigen Bedingungen einen Aufbau E auf, welcher aus einem Sehacht mit einem Boden 1, mit zwei vertikalen,
als vordere und hintere Mauer des Aufbaues angeordneten Wänden 2 und 3 und mit zwei vertikalen Seitenwänden 4,
sowie einer Decke 5 besteht. In der hinteren Querwand 3 ist an ihrem unteren Abschnitt eine rechtwinkelige Öffnung
6 vorgesehen, die sich bis zum Boden 1 erstreckt; der Aufbau E ist, ausgehend von der Wand 3, nach hinten
durch zwei Wände 7 verlängert, die beiderseits der Öffnung 6 angeordnet sind, sowie durch eine Decke 8 in Höhe des
oberen Randes der Öffnung.
Der obere Teil der Öffnung 6 ist durch eine Trennwand 9 abgedeckt, die eine Verlängerung der Wand 3 nach unten
darstellt.
- 7 509834/0973
Auf diese Weise bildet der Schacht zwei nebeneinander— liegende Kammern, eine Hauptkammer 10 mit großer Höhe
und eine niedrige Kammer 11, welche miteinander durch den nicht abgedeckten Teil der Öffnung 6 in Verbindung
stehen.
Die Kammer 10 weist einen Zwischenboden 12 mit nach hinten'
ansteigender Neigung auf, in welchem eine längsverlaufende Ausnehmung angeordnet ist, die ebenso breit oder
annähernd so breit wie die Öffnung 6 ist. Die Ausnehmung ist durch den oberen rechteckigen Strang 15 einer endlosen
Kette 14 mit nach unten durchhängendem Strang 16 abgedeckt.
Die endlose Kette 14 greift über eine vordere Walze 17»
die in einer in der Vorderwand 2 ausgesparten Öffnung angeordnet ist, und über eine hintere Walze 18, welche sich
auf einer Querwand 19 abstützt. Der obere Strang 15 der
endlosen Kette 14 bildet einen Wanderrost, der sich von vorn nach hinten ansteigend bewegt, und eine Einrichtung
in bekannter Ausführung soll Gas an der Unterseite des Wanderrostes zur Formung der Fließbetten in den Schaeht
einblasen.
An ihrem hinteren Ende ist die Kammer 11 durch eine Querwand
21 abgeschlossen und weist zwischen dieser und der Wand 19 eine quergerichtete Trennwand 22 auf, welche ebenso
wie die Wand 21 mit ihrem unteren Ende in einen Wasserbehälter 23 eintaucht, der einen Schlackengraben mit hydraulischer Sperre für den durch die Wände 7» 21 und 22
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■begrenzten Kanal bildet.
Die beiden die Hauptkammer 10 des Schachtes E begrenzenden
Seitenwände 4 sind mit einer Reihe von Düsen oder Mundstücken 24, welche zur Versorgung der Kammer 10 mit
Gas zum Erhitzen und/oder zur chemischen Behandlung dienen, und mit einer zweiten, höher angeordneten Reihe von
Düsen 25 ausgerüstet, die für die pneumatische Einführung von Materialpartikeln vorgesehen sind.
Ein Rohrstutzen 26 durchdringt die Vorderwand 2 an ihrem oberen Abschnitt und dient gleichfalls zur Versorgung der
Kammer 10 mit körnigem Material.
Ein Gasabzugsrohr 27 durchdringt die Decke 5 der Kammer
und führt zu einem Zyklon 28, welcher mit einem oberen Gasabzugsrohr 29 und einem unteren Rohr 30 versehen ist,
welches Peststoffe der Kammer 10 wieder zuführt. Das Rohr 27 ist mit einem Ansatz 31 versehen, der in Strömungsrichtung
gesehen, vor dem Eintritt des Rohres in den Zyklon 28 angeordnet ist.
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Anlage an einer als Beispiel gewählten besonderen Anwendungsart beschrieben,
die die Vergasung von Brennstoff, Kohle oder kohlenstoffhaltigem Material betrifft.
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250608Q
Bei dieser Anwendung bildet das zu vergasende, der Anlage zugeführte Material zwei Betten, ein tiefes in der Kammer
10 und ein weniger tiefes in der Kammer 11, dessen Oberfläche sich annähernd in der Höhe des unteren Randes
der Wandung 9 befindet, die vorzugsweise durch Wasser gekühlt wird. Die beiden Betten ruhen auf dem Rost 15,
der den oberen Strang der endlosen Kette 14 bildet.
Die Vorrichtung 20 bläst heiße Luft von beispielsweise 100 bis 150 0O unter den Rost 15. Diese warme Luft durchdringt
die beiden Fließbetten; da das Rohr 27 infolge der hydraulischen Sperre 25 die einzige Abzugsleitung
für den gesamten Schacht E bildet, kann das in der Kammer 11 ausströmende Gas nur durch das tiefe Bett hindurch
entweichen und trägt deshalb zur Vergasung des dieses Bett bildenden Brennstoffes bei, genau so wie die
diesem direkt zugeführte Luft. An der freien Oberfläche des weniger tiefen Bettes existiert daher ein Überdruck,
so daß sich die beiden Betten im Gleichgewicht befinden.
Da die Produktion von Gas mit hohem Heizwert durch Vergasung eine große Wärmezufuhr erfordert, wird in das
tiefe Bett durch die Rohre 24 Luft mit einer Temperatur von etwa 500 0O eingeblasen, mit viel höherer Temperatur
also, als sie die durch den Verteiler 20 eingeführte Luft besitzt, was unter anderem den Vorteil bietet, daß
der Rost vor zu hohen Temperaturen geschützt" ist.
- 10 509834/0973
Im Betrieb wird die Anlage mit Brennstoff versorgt, entweder direkt in die Masse des Hauptbettes mit Hilfe
der Düsen 25, durch Verteilung auf der Oberfläche über den Zulauf 26 oder auch auf beide Arten.
Die erzeugten Gase, die oben in der Kammer 10 ausströmen,
treten durch das Rohr 27 aus und gelangen in den Entstaubungszyklon
28. Der feste Anteil kehrt durch die leitung 30 zum tiefen Bett zurück, während der gasförmige
Anteil durch die Leitung 29 zu einer Speicherstelle abgezogen, einer Nutzbarmachung zugeführt wird, oder auch
einem oder mehreren Separatoren, Zyklonen oder dgl., die dem Zyklon 28 in Reihe nachgeschaltet sind.
Der Ansatz 31 dient zur Versorgung des Schachtes E mit
Brennstoff durch das Rohr 27» in welchem eine Rückgewinnung der Wärme des erzeugten Gases durch direkten
Wärmeaustausch zwischen dem Gas und dem neu zugeführten Brennstoff erfolgt.
Die selbst zusammenbackende Schlacke S, die sich im Betrieb der Anlage bildet, setzt sich auf dem Wanderrost
ab und gelangt aufwärts mit ihm zum weniger tiefen Bett, durchquert dessen Oberfläche und fällt zwischen den
Trennwänden 21, 22 in den Schlackengraben 23, der eine
hydraulische Sperre oder einen Wasserschutz darstellt.
- 11 509834/0973
Im veranschaulichten Beispiel befindet sich die höchste Stelle des Rostes 15 annähernd in derselben Höhe wie der
untere Rand der Trennwand 9» welcher ebenfalls in dieser Höhe angeordnet ist. Für andere Anwendungsfälle können
auch Höhenunterschiede vorgesehen sein, beispielsweise kann das obere Ende des Rostes 15 vorteilhaft höher als
der untere Rand der Trennwand 9 angeordnet sein, um zu bewirken, daß die Schlacke über die Oberfläche des weniger
tiefen Nebenbettes merkbar hervortritt. Ebenso kann der untere Rand der Trennwand 9 niedriger als die Oberfläche des zweiten Bettes angeordnet sein· In jedem Pail
ist der Durchgang, durch den die beiden Betten in Verbindung stehen, ein an ihrer Basis versenkt angeordneter
Durchgang.
Es ist vorteilhaft, durch das Rohr 32 auf die Oberfläche
der den Rost überragenden Schlacke Gas zu blasen, um ihre Entstaubung zu verbessern.
Selbstverständlich können die beschriebenen und dargestellten Anordnungen verschiedene Varianten und Modifikationen
erfahren, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.
So können die seitlichen Einspritzdüsen 25 für den Brennstoff in bezug auf die Lufteinblasdüsen anders angeordnet
sein und sich beispielsweise in derselben Höhe wie diese befinden.
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Es kann auch der neu zugeführte Brennstoff auf anderem als auf pneumatischem Wege eingebracht werden, beispielsweise
durch mechanische Mittel.
Der Zyklon oder die Zyklone zum Entstauben oder andere Separatoren könnten zum Wärmeaustausch zwischen den erzeugten
Gasen und dem frischen Brennstoff dienen, um Wärme zurückzugewinnen, wie es in Zementfabriken üblich
ist.
Ebenfalls zur Wärmerückgewinnung könnte auch ein Wärmeaustausch zwischen den erzeugten Gasen und der luft oder
anderen einzublasenden Gasen erfolgen.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung ist oberhalb
der tiefen Schicht aus in Reaktion befindlichen Peststoffen ein zweites Fließbett zur Behandlung der von dieser
Schicht herrührenden Gasen vorgesehen, wobei diese Behandlung beispielsweise in einer Entschwefelung bestehen
könnte, insbesondere bei der Vergasung von Brennstoffeno
Der Wanderrost 15 braucht nur an einem Abschnitt seines
Weges, und zwar an seinem hinteren Abschnitt, eine Neigung aufzuweisen. Er könnte anders als mit einer durchhängenden
Kette ausgeführt sein und die erfindungsgemäße Anlage könnte beispielsweise unter Verwendung eines
Schüttelrostes oder eines gemischten Rostes mit einem
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Abschnitt als Rost mit horizontaler Kette und einem
Abschnitt als Rost mit Mitnehmern oder mit einer geneigten, einen horizontalen Rost verlängernden Schnecke
zum Abführen der durch das Schmelzen erzeugten Agglomerate versehen sein.
Für die Vergasung kann ganz oder teilweise die Luft durch
ein Gemisch von Sauerstoff und Wasserdampf ersetzt werden?
Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen,
sich auf die Vergasung von Brennstoff beziehende Anwendung beschränkt. Sie ist auch für die Herstellung von
Klinkern in Zementfabriken geeignet, und insbesondere anwendbar für alle Reaktionen, die einen Vorteil aus der
Anordnung eines unter dem Fließbett angeordneten Rostes für die Zuführung von Gas zur Formung dieses Bettes ziehen,
wobei die tiefen in dieser Weise ausgeführten Fließbetten unter anderem den Vorteil bieten, ein Verfahren
mit Material mit wesentlich größerer Körnung durchführen zu können, als dies bei weniger tiefen Betten möglich
ist.
-5 09834/0973
Claims (2)
- Akte: P 7807PatentansprücheVerfahren, um körnige, schwebend im Fließzustand in einer tiefen Schicht gehaltene Peststoffe einer Reaktion durch Wärmeanwendung zu unterwerfen, welche das Zusammenbacken von Produkten der Reaktion und die Ablagerung der Agglomerate auf dem Boden der Schicht hervorruft, dadurch gekennzeichnet , daß diese Stoffe auf zwei nebeneinanderliegende Betten verteilt werden, auf ein tiefes Hauptbett und ein weniger tiefes Nebenbett, welche an ihrer Basis durch einen versenkt angeordneten Durchgang miteinander in Verbindung stehen und auf einer wenigstens unter einem Teil des Nebenbettes nach oben geneigten Unterlage ruhen, daß diese beiden Betten im Fließzustand und hydrostatischen G-leichgewicht miteinander gehalten werden und daß die Agglomerate auf der Unterlage in Bewegung gesetzt werden, dergestalt, daß sie vom Hauptbett zum Nebenbett gelangen und dem geneigten Abschnitt der Unterlage folgend durch die freie Oberfläche des Nebenbettes hindurch einem gasdichten Auslaß zugeführt werden.- II 509834/0973
- 2.) Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schacht mit zwei nebeneinanderliegenden Kammern • aufweist, welche auf einer Fließbettunterlage ein tiefes Hauptbett bzw. ein weniger tiefes Nebenbett aufnehmen können, welche an ihrer Basis durch einen versenkt angeordneten Durchgang miteinander in Verbindung stehen, wobei die Unterlage wenigstens unter einem Teil des Nebenbettes nach oben geneigt ist und der Sehacht in der Weise ausgebildet ist, daß die beiden Fließbetten in hydrostatischem Gleichgewicht gehalten sind, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Agglomerate auf der Unterlage in Bewegung zu setzen, dergestalt, daß sie vom Hauptbett zum Nebenbett gelangen und dem geneigten Abschnitt der Unterlage folgend durch die freie Oberfläche des Nebenbettes hindurch einem gasdichten Ausgang zugeführt werden.3·) Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Unterlage ein Wanderrost ist, welcher als oberer Strang einer endlosen Kette ausgebildet ist.4·) Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Rostes in größerer Höhe als das Nebenbett angeordnet ist.509834/0973
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