DE2601322C3

DE2601322C3 - Verbrennungsofen zum Veraschen nichtmineralischer Naturprodukte, insbesondere zur Herstellung weißer Reisschalenasche für feuerfeste Baustoffe

Info

Publication number: DE2601322C3
Application number: DE2601322A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 3406 Bovenden Bartha; K. 6621 Werbeln Schmidt; Alexander 3400 Goettingen Tutsek; Clotilde 6638 Dillingen Wolf
Original assignee: Refratechnik GmbH
Current assignee: Refratechnik GmbH
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE2601322B2; DE2601322A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsofen nach dem Oberbegriff des Hauptanspi uches.

Durch die GB-PS 9 69 538 ist bereits ein Verbrennungsofen dieser Art bekannt, bei dem die Reisschalen unter ständiger Sauerstoffzufuhr in den Wirbelbettreaktor, dessen Temperatur zwischen 500 und 800⁰C liegen soll, eingebracht werden. Ein wesentlicher Nachteil des mittels dieses Verbrennungsofens durchführbaren Verfahrens liegt darin, daß bei den genannten Temperaturen unter Luftzufuhr der vorgeschriebene Temperaturbereich unterhalb von 800⁰C praktisch nicht eingehalten werden kann. Somit ist es nicht möglich, den bekannten Verbrennungsofen regelungstechnisch so zu führen, daß tatsächlich unter werksmäßigen Betriebsbedingungen kontinuierlich kohlenstoffarme, weiße Reisschalenasche erzeugt wird, wie sie für feuerfeste Zwecke benötigt wird.

Andererseits ist bereits ein Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer, weißer Reisschalenasche bekannt (DE-OS 24 16 291), bei dem die Reisschalen zunächst ausschließlich zur Abtrennung der nachverbrennbaren flüchtigen Bestandteile ohne Luftzufuhr auf eine erste, verhältnismäßig niedrige Abtenntemperatur erhitzt werden, woraufhin die von flüchtigen Bestandteilen befreiten Reisschalen zur Überführung des fixen Kohlenstoffes in die Gasphase vor der Temperung bei der oberhalb der Kristallisationstemperatur des S1O2 liegenden Tempertemperatur unter Zugabe eines Reaktionsmitteis, wie Luft, auf die unterhalb der Kirstallisationstemperatur liegende Vergasungstemperatur erhitzt werden. Hierdurch gelingt es, unter großtechnisch durchführbaren Bedingungen weißte, kohlenstoffarme, homogene Reisschalenasche mit einheitlich niedrigem Kohlenstoffgehalt sowie durchgehend definierter SiOrKristallmodifikation und homogenem SiO2-Kristallisationsgrad unter energetisch wirtschaftlichen Bedingungen zu erzeugen.

Der Verbrennungsofen der eingangs genannten Art ist zur Durchführung des Verfahrens nach der DE-OS 24 16 219 allerdings nicht geeignet, weil bei dem bekannten Verbrennungsofen die Temperaturen des Abtrennreaktors und des Vergasungsreaktors, die dort konzentrisch angeordnet sind, nicht unabhängig voneinander geregelt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsofen der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich zur Durchführung des Verfahrens nach der DE-OS 24 16 291 eignet und die Möglichkeit bietet, in der in der letztgenannten Druckschrift bereit angesprochenen Weise die vom Ausgangsmaterial abgetrennten flüchtigen Bestandteile weiter zu nutzen.

Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Verbrennungsofen nach der Erfindung gibt die Möglichkeit, in großtechnischem Maßstab kohlenstoffhaltige, nicht-mineralische Naturprodukte zu veraschen und die dabei abtrennbaren flüchtigen Bestandteile zu weiteren Veredelungsprodukten, insbesondere 2ur Furfurolerzeugung, zu verwenden. Die gewonnene Reis-

bo schalenasche ist praktisch kohlenstofffrei und eignet sich insofern vorzüglich zur Herstellung von Baustoffen, insbesondere feuerfesten Baustoffen, wobei hinsichtlich der insoweit erzielten Vorteile auf die Verfahrensbeschreih'ing in der DE-OS 24 16 291 Bezug genommen

h~. wird.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens, bei der oberhalb des Abtrennreaktors ein mittels aus dem

Hohlmantel des Abtrennreaktors aufsteigender Gase geregelt außenbeheizter Zwischenstockierungsbehälter angeordnet ist, der eine Fördereinrichtung zum Eintragen des Ausgangsmaterials sowie einen Verteilerkonus zum Weiterleiten des Materials in den Abtrennreaktor aufweist. Hierdurch läßt sich das zu behandelnde Ausgangsmaterial in für die weitere Prozeßführung vorteilhafter Weise inertisieren.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung betrifft die Ausgestaltung des Wirbelschichtrostes und zeichnet sich dadurch aus, daß der Wirbelschichtrost des Vergasungsreaktors eine Vielzahl konzentrischer Rostringe mit veränderlichem Zwischenabstand aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, daß die Rostringe einander zugewandte Schrägflächen aufweisen, deren gegenseitiger Abstand bei einer Höhenverstellung der Rostringe zueinander variiert; und daß Einrichtungen zur relativen Höhenverstellung der einzelnen Rostringe je nach lokal erforderlichem Rost-Öffnungsquerschnitt vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Rostringe abstützende, aus einer Vielzahl aneinander angelenkter Glieder bestehende höhenverstellbare Stellarme, vorteilhafterweise drei in der Rostmitte miteinander verbundene Stellarme, vorgesehen, die in weiterer Ausgestaltung mittels an ihren Außenenden angreifender hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten höhenverstellbar sind, die über einen Regler in Abhängigkeit von der Wirbelschichttemperatur im Vergasungsreaktor betätigt werden. Dies gibt die Möglichkeit, den durch die Zwischenabstände zwischen den einzelnen Rostringen gegebenen Öffnungsquerschnitt über den gesamten Ofenquerschnitt zu verändern. Diese Maßnahme hat sich als besonders wichtig herausgestellt, um über den gesamten Ofenquerschnitt im Vergasungsreaktor eine konstante Temperatur zu erzielen, weil nämlich durch die erfindungsgemäß vorgesehene Rostverstellung den Randbereichen des Vergasungsreaktors mehr Luft zugeführt werden kann als dem Zentralbereich. Eine derartige Luft/Rauchgaszuführung ist vorteilhaft, um über den gesamten Vergasungsreaktor-Querschnitt konstante Temperaturen zu erzielen, wie sie für die Erzeugung von Endprodukten, insbesondere Reisschalenasche, definierter Qualität erforderlich sind.

Weiterhin kann der Tauchrohrabzieheinrichtung vorteilhafterweise eine unterhalb des Vergasungsreaktors angeordnete Nachverbrennungskammer zur vollständigen Nachverbrennung des in dem durch die Tauchrohrabzieheinrichtung zugeführten Endprodukts noch enthaltenen Restkohlenstoffes nachgeschaltet sein, welche einen Stufenrost in Form einer Kaskadendarre mit überlappten Schlitzen aufweist. Vorzugsweise sind dabei auf den einzelnen Stufen der Darre abwechselnd oberschlächtige und unterschlächtige Stauwehre zum Aufhalten des entgegenfließenden Endproduktes vorgesehen, welche winkelmäßig mittels eines Rostantriebes verstellbar sind. Diese Nachverbrennungskammer gibt die Möglichkeit, das im Vergasungsreaktor gleichsam »vorverbrannte« Zwischenprodukt welches noch einen Rest-Kohlenstoffgehalt von etwa 10%, bezogen auf das Ausgangsprodukt, aufweisen kann, vollständig zu oxidieren, so daß <ias Endprodukt nach der Nachverbrennung im Mittel zu 97% aus SiO₂ besteht

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 einen ersten Teil eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens im Längsschnitt;
F i g. 2 die dem in F i g. 1 gezeigten Teil des Verbrennungsofens nachgeschalteten Vorrichtungselemente, wobei die Anschlußpunkte der verschiedenen Verbindungsleitungen mit A bis M bezeichnet sind;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Wirbelschichtrost des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens in der Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 4 eine Einzelheit des in F i g. 3 gezeigten Wirbelschichtrostes in nochmals vergrößerter Darstellung;
F i g. 5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des unteren Teiles eines erfindungsgemäßen Verbrennungsofens in zu F i g. t analoger Darstellung; und

F i g. 6 eine Einzelheit des in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispieles.
Wie F i g. 1 erkennen läßt, weist das dort gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verbrennungsofens einen Zwischenstockierungsbehälter 01 auf, der oberhalb eines Abtrennreaktors 02 angeordnet ist. Der Zwischenstockierungsbehälter 01 weist einen beheizbaren Hohlmantel auf. Unterhalb des Zwischenstockierungsbehälters 01 ist ein Abtrennreaktor 02 angeordnet, der einen Hohlmantel und ein Innenrohr aufweist, die beide mit Sekundärheizgasen beaufschlagbar sind und zwischen sich eine ringförmige Reaktionskammer einschließen, in welche ein Rührer 03

JO hineinragt, der hohl ausgebildet ist und durch den Inertgase über entsprechende öffnungen der Rührerarme in die Reaktionskammer des Abtrennreaktors 02 einleitbar sind. Der Rührer ist so ausgebildet, daß das von ihn aus dem Zwischenstockierungsbehälter 01 einfließende Ausgangsmaterial nach unten zwangsgefördert und gleichzeitig ein Anbacken an den Abtrennreaktorwänden verhindert wird.

Über ein Tauchrohr 05 gelangt das Ausgangsmaterial, welches in dem Abtrennreaktor 02 von den flüchtigen Bestandteilen befreit worden ist, in einen darunter angeordneten Vergasungsreaktor 06, an dessen oberem Ende ein Wärmeaustauscher 07, dessen Zweck weiter unten noch im einzelnen erläutert wird, angeordnet ist. Am unteren Ende des Vergasungsreaktors 06 befindet sich ein Wirbeischichtrost 08, dessen erfindungsgemäßer Aufbau weiter unten noch im einzelnen erläutert wird. Dem Wirbelschichtrost 08 ist über eine Luft- und Rauchgaszuführung 09 aus einer ersten Vorreaktionskammer 010 ein Luft/Gasgemisch zuleitbar, dessen Zusammensetzung ebenso wie dessen Temperatur geregelt werden können. Die Vorreaktionskammer 010 wird über ein Rauchgasgebläse 011 mit am oberen Ende des Vergasungsreaktors 06 angezogenen Rauchgasen und über ein Frischluftgebläse 012 mit im Wärmeaustauscher 07 vorgewärmter Frischluft versorgt Die Frischluft tritt dabei Ober ein perforiertes Tauchrohr

013 in die erste Vorreaköonskammer 010 ein. Weiterhin weist die Vorreaktionskammer 010 einen Hilfsbrenner

014 auf, der mit Fremdenergie beaufschlagt werden mi kann und zum Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient

Ein Teil der durch das Frischluftgebläse 012 geförderten vorerwärmten Frischluft wird etwa auf der Höhe des in den Vergasungsreaktor 06 hineinragenden t>s Endes des Tauchrohres €5 über eine Ringleitung 015 in den Vergasungsreaktor direkt eingeblasen, also unter Umgehung des Wh-belschichtrostes 08, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten. Am oberen

Ende des Vergasungsreaktors 06, oberhalb des Wärmeaustauschers 07, wird ein Teil der im Vergasungsreaktor 06 erzeugten Rauchgase über eine Rauchgasleitung 016 zu dem bereits genannten Rauchgasgebläse 011 abgezogen, während ein anderer Teil der Rauchgase über Regelarmaturen 017 in das Innenrohr sowie in den Hohlmantel des Abtrennreaktors 02 gelangen. Die Regelarmaturen 017 ermöglichen es, die Menge der in den Abtrennreaktor 02 übertretenden Rauchgase je nach der Temperatur im Abtrennreaktor, die ja definiert unterhalb derjenigen des Vergasungsreaktors liegen soll, zu regeln.

Wie Fig. 1 und 2 weiterhin erkennen lassen, ist oberhalb des Zwischenstockierungsbehälters 01 ein Teerabscheider 018 angeordnet, oberhalb dessen eine Glockcnbodcnkolonne OJ9 montiert ist. !m Teerabscheider 018 wird nur der Urteer sowie zu dessen Flüssighaltung erforderliches Kondensat abgeführt. Die im Teerabscheider 018 und in der Glockenbodenkolonne 019 nicht kondensierenden, im Abtrennreaktor 02 vom Ausgangsmaterial abgetrennten flüchtigen Bestandteile gelangen in der aus F i g. 1 und 2 ersichtlichen Weise in einen Einspritzkondensator 020, während die abgeführten kondensierten Bestandteile, mit Ausnahme des Urteers, in einen Behälter 021 mit nachgeordneter Pumpe 022 gelangen, welche die Kondensate wiederum über eine Rückführleitung 023 am oberen Ende der Glockenbodenkolonne 019 einführt. Eine Prozeßwasserleitung 024 führt dem Einspritzkondensator 020 bzw. der Glockenbodenkolonne 019 Prozeßwasser zu, während über eine Frischwasserleitung 025 der Einspritzkondensator 020 mit Kühlwasser versorgt wird. Unterhalb des Einspritzkondensators 020 ist ein Scheidegefäß 026 angeordnet, aus dem das im Einspritzkondensator 020 erzeugte Kondensat ebenfalls in den Behälter 021 gelangt, während das Gas über eine Überschußgasleitung 027 zu einer zweiten Vorreaktionskammer 028 mit vorgeschaltetem Brenner 029 geleitet wird, in die seitlich über eine Leitung 030 aus dem Rauchgasgebläse 011 ebenfalls Rauchgas aus dem Vergasungsreaktor 06 eingeführt wird. Die Abziehung des Überschußgases über die ÜberschuBgasleilung 027 erfolgt über ein Gebläse 031. In der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise wird das von der zweiten Vorreaktionskammer 028 erzeugte Inertgasgemischt einmal über eine Ringleitung 032 in den Hohlmantel des Abtrennreaktors 02 eingeleitet, wo es sich mit den dort ebenfalls über die Regelarmaturen 017 einströmenden Rauchgasen vermischt wobei anzumerken ist daß natürlich die Menge und die Temperatur des aus der zweiten Vorreaktionskammer 028 zugeführten Gases regelbar sind. Ein anderer Teil des durch die zweite Vorreaktionskammer 028 erzeugten Inertgases gelangt über eine Leitung 033 in den Hohlrührer 03 und steigt von dort aus dann innerhalb der ringförmigen Reaktionskammer des Abtrennreaktors 02 nach oben, wobei sich beim Durchströmendes als Kontaktkatalysator wirkenden Ausgangsmaterials Essigsäure bildet die als Grundlage für eine laufend steigende Furfurolkonzentration in der dem Teerabscheider 018 und der Glockenbodenkolonne 019 nachgeschalteten Veredelungsstufe dient

Das Gebläse 031 fördert das Oberschaßgas 027 aus dem ScheidegefäB 026 gegen ein Puffergasometer 034, welches den ständig notwendigen Betriebsdruck für die Gasversorgung sicherstellt Ober ein Abfackelventil 035 kann überschüssiges Gas entweder zu einer Abfackelanlage geführt oder aber einer anderen Nutzungseinrich tung zugeleitet werden.

Wie die Zeichnung zeigt (Fig. 1), befindet sich im Vergasungsreaktor 06 bis zu einem Niveau 036 ein Wirbelbett, aus dem über eine Tauchrohreinrichtung laufend das veraschte Endprodukt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel kohlenstofffreie, weiße Reisschalenasche, einem Zyklon 037 zugeführt wird, von wo die Reisschalenasche über eine Austrageeinrichtung 038 entnommen werden kann. Ein Rauchgasgebläse 039 zieht aus allen Stufen des Reaktors, nämlich aus dem Vergasungsreaktor 06, dem Abtrennreaktors 03, dem ZwischenstockierungsbehälterOl und dem Teerabscheider 018, mindestens jeweils einen Teil der aufsteigenden Rauch- bzw. Inertgase ab. Aus einem Mineralisatorbehälter 040 können der durch das Rauchgasgebläse 11 beaufschlagten ersten und zweiten Vorrcaktionskammer 010 bzw. 028 über eine Pumpe 041 Mineralisatoren zugeführt werden, welche, wie in der älteren Anmeldung P 24 16 291.2-45 im einzelnen dargelegt, zur Steuerung der SiOr Kristallisation der Reisschalenasche dienen.

F i g. 1 zeigt weiterhin, daß der Teer aus dem Teerabscheider 018 durch eine Teerleitung 042 abführbar ist. Weiterhin läßt F i g. 1 erkennen, daß in den Zwischenstockierungsbehälter 01 ein Schneckenförderer 043 zum kontinuierlichen Eintragen des Ausgangsmaterials, also der Reisschalen, auf einen Verteilerkonus des Zwischenstockierungsbehälters 01 hineinragt. Ebenfalls ist gezeigt, daß das Rauchgasabzugsgebläse 039 die gesammelten Rauchgase aus einer Rauchgas-Sammelleitung 045 zu einem Rauchgasablaß 044 führt. Dem Rauchgasabzugsgebläse 039 wird ebenfalls, gegebenenfalls, über ein Filter 046, aus dem Zyklon 037 zusammen mit der von Kohlenstoff befreiten Reisschalenasche aus dem Wirbelbett im Vergasungsreaktor 06 abgeführtes Rauchgas zugeleitet.

Zu F i g. 2 ist noch anzumerken, daß auch der zweiten Vorreaktionskammer 028, ähnlich der ersten Vorreaktionskammer 010, ein Hilfsbrenner 048 mit Fremdenergiezufuhr vorgeschaltet ist.

Die Konstruktion des erfindungsgemäß vorgesehenen, besonders vorteilhaften Wirbelschichtrostes 08 ergibt sich aus den F i g. 3 und 4. Wie diese erkennen lassen, besteht der Wirbelschichtrost 08, der am unteren Ende des Vergasungsreaktors 06 angeordnet ist, aus einer Vielzahl von Rostringen 049, deren Zwischenabstände 050 veränderbar sind. Diese Veränderung der Zwischenabstände 050 wird dadurch ermöglicht, daß die Rostringe 049 einander zugewandte Schrägflächen 015 aufweisen und auf drei Stellarmen 052 abgestützt sind, die in der Rostmitte miteinander verbunden sind und jeweils aus einer Vielzahl aneinander angelenkter Glieder bestehen. Die Stellarme 052 sind an ihren äußeren Enden über Kolben-Zylinder-Einheiten 053 hydraulisch anhebbar, wobei diese Kolben-Zylinder-Einheiten durch Regler 054 gesteuert werden, die auch die Temperatur im Vergasungsreaktor 06 ansprechen. Durch das Verstellen der Stellarme 052 in der Höhe ist es somit möglich, in der aus Fi g. 4 ersichtlichen Weise den Zwischenabstand zwischen einzelnen Rostringen 049 nahe der Umfangswandung des Vergasungsreaktors 06 gegenüber dem Zentralbereich zu vergrößeren, so daß also am Rand mehr Luft in das im Vergasungsreaktor 06 gebildete Wirbelbett einströmt Dies hat den Vorteil, daß über den gesamten Vergasungsreaktorquerschnitt eine konstante Temperatur erhalten werden kann, wie dies für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck von besonderer Bedeutung ist. Die Anströmrichtung des Wirbelschicht-

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rostes 08 ist in den Fig.3 und 4 im übrigen durch die eingezeichneten Pfeile angezeigt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in den F i g. 1 bis 4 dargestellt worden ist, arbeitet wie folgt:

Reisschalen 100 werden über den Schneckenförderer 043 auf den Zwischenstockierungsbehälter 01 gegeben. Bereits hier, also im Zwischenstockierungsbehälter, erfolgt eine Vorkonditionierung der Reisschalen durch die aus dem Abtrennreaktor 02, der sich natürlich auf einer wesentlich höheren Temperatur befindet als der Zwischenstockierungsbehälter 01, aufströmenden Inertgase, wobei der vorhandene Wasserdampf (Veredelungsstufe) zur Bildung von Essigsäure führt.

Aus dem Zwischenstockierungsbehälter 01 gelangen die Reisschalen über den vorgesehenen Verteilerkonus in Ringform in den Abtrennreaktor 02, in dem sie von den flüchtigen Bestandteilen befreit werden. Die Temperatur des Abtrennreaktors liegt beispielsweise im Bereich von 200⁰C bis 450⁰C. Der Hohlrührer 03 im Abtrennreaktor 01, der über die Leitung 033 von Inertgas durchströmt wird, bewirkt nicht nur eine innige Durchmischung und ständige Umwälzung der Reisschalen, sondern fördert darüber hinaus die Reisschalen, unter Verhinderung von Anbackungen, zum Tauchrohr 05, in dem sie gravitativ absinken und in den Vergasungsreaktor 06 gelangen. Nach der vollständigen Verbrennung im Vergasungsreaktor 06, bei welcher der fb.e Kohlenstoff vollständig entfernt wird — die Temperatur liegt hier beispielsweise zwischen 450° und 700⁰C — werden die vom Kohlenstoff befreiten Reisschalen über das Gebläse 038 und den Zyklon 037 zum Auslaß gefördert, wo sie als kohlenstofffreie, weiße Reisschalenasche 200 zur Verfügung stehen. Diese Reisschalenasche ist, wie in der älteren Anmeldung P 24 16 291.2-45 im einzelnen dargelegt ist, hervorragend für feuerfeste Bauzwecke geeignet. Die gleichzeitig mit der Reisschalenasche aus dem Wirbelschichtniveau 036 abgeführten Rauchgase gelangen, gegebenenfalls über den Filter 046, zum Rauchgasabzugsgebläse 039.

Die im Vergasungsreaktor 06 entstehenden Verbrennungs- oder Rauchgase, die durch die Oxidation des fixen Kohlenstoffs erzeugt werden, strömen über den Wärmeaustauscher 07 und werden von dort teilweise sofort durch das Rauchgasabzugsgebläse 039 zum Rauchgasablaß 044 über die Rauchgas-Sammelleitung 045 abgeführt Ein anderer Teil der Rauchgase wird über die Rauchgasleitungen 016 mittels des Rauchgasgebiäses 011 abgezogen und rezirkuliert Ein wiederum anderer Tei' der Rauchgase steigt über die Regelarmaturen 017 in den Hohlmantel sowie in das Innenrohr des Abtrennreaktors 02 auf. Die aufgestiegenen Rauchgase werden teilweise am oberen Ende des Innenrohres bzw. des äußeren Hohlmamels des Abtrennreaktors durch das Rauchgasabzugsgebläse 039 zur Rauchgas-Sammelleitung 045 abgeführt Ein anderer Teil der im Abtrennreaktor 02 aufsteigenden Rauchgase jedoch geht in den Außenmantel des Zwischenstockierungsbehälters 01 über. Von dort erfolgt wiederum ein teilweiser Abzug in die Rauchgassammelleitung 045, während der andere Teil, nach Vermischung mit dem ω durch die zweite Vorreaktionskammer 028 über die Ringleitung 032 aufgegebenen Inertgas in den Mantel für den Teerabscheider 018 und die Glockenbodenko-Ionne019übergehlund dort zur Heizung dient

Dem Vergasungsreaktor 06 wird über die Luft- und RaUchgäszUführung 09 aus der ersten Vorreaktionskammer 010 ein Luft/Inertgasstrpm zugeführt, der durch den Wirbelschichtrost 08 von unten eingeblasen wird und im Vergasungsreaktor 06 das Wirbelbett mit dem oberen Niveau 036 aufrechterhält. In der Vorreaktionskammer 010, welche der Rauchgaszuführung 09 vorgeschaltet ist, erfolgt die Zusammenstellung des Luft- und Rauchgasgemisches in der Weise, daß über das Gebläse 012 durch den Wärmeaustauscher 07 geführte Frischluft 800, die der Vorreaktionskammer 010 über das perforierte Tauchrohr 013 zugeführt wird, mit den über das Gebläse 011 oberhalb des Wärmeaustauschers 07 aus dem Vergasungsreaktor 06 abgezogenen Rauchgasen gemischt wird, wobei zum Inbetriebsetzen noch der Hilfsbrenner 014 mit der Fremdenenergiczufuhr 111 vorgesehen ist. Außerdem wird durch die Ringleitung 015 oberhalb des Niveaus 036 des Wirbelbettes in den Vergasungsreaktor vor der Vorreaktionskammer 010 abgezweigte erhitzte Frischluft direkt eingeblasen, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten.

Dem im Abtrennreaktor 02 absinkenden Ausgangsmaterial, also den Reisschalen 100, wird über den Hohlrührer 03 das Inertgasgemisch zugeführt, welches in der zweiten Vorreaktionskammer 028 mit dem vorgeschalteten Brenner 029 hergestellt wird. Der Brenner 029 wird mit erhitzter Frischluft aus dem Gebläse 012 bzw. aus dem Wärmeaustauscher 07 versorgt. Außerdem wird dem Brenner 029 bei der Abtrennung der flüchtigen Bestandteile in dem Abtrennreaktor 02 erzeugtes Prozeßgas, nämlich das Überschußgas aus dem Scheidegefäß 026, über die Überschußgasleitung 027 und das Gebläse 031 in der noch zu schildernden Weise zugeführt, bedarfsweise ebenfalls nach Vorerhitzung im Wärmeaustauscher 07.

Der zweiten Vorreaktionskammer 028 ist ein Hilfsbrenner 048 mit Fremdenenergiezufuhr 111 und Frischluftzufuhr 112 für das Inbetriebsetzen zugeordnet, ebenso für den Fall, daß nicht hinreichend Gas in der Veredelungsstufe 018,019 erzeugt wird. Weiterhin wird in der zweiten Vorreaktionskammer 028 das durch den Brenner 029 erzeugte Inertgas mit im Wärmeaustauscher 07 erhitztem Rauchgas aus dem Gebläse 011 gemischt.

Die Heizung des Abtrennreaktors 02 erfolgt einmal über die in seinem Hohlmantel sowie in seinem Innenrohr aufsteigenden Rauchgase aus den Regelarmaturen 017 bzw. aus dem Vergasungsreaktor 06 und zum anderen mittels des nicht dem Hohlrührer 03 über die Leitung 033 zugeführten Inertgases aus der zweiten Vorreaktionskammer 28, welches über eine Ringleitung 032 ebenfalls direkt in den äußeren Hohlmantel des Abtrennreaktors 02 eingeführt wird.

Die Außenbeheizung des Zwischenstockierungsbehälter 01 erfolgt über aus dem Hohlmantel des Abtrennreaktors 02 übergeführte, aufsteigende Inertgase. Weiterhin steigen im Zwischenstockierungsbehälter 01 die im Abtrennreaktor 02 von den Reisschalen abgetrennten flüchtigen Bestandteile auf und bewirken hier eine Vortrocknung und Konditionierung der aufgegebenen Schalen.

Der Verbrennungsofen nach der Erfindung arbeitet wie folgt:

Im Kolonnenteil 018, 019, der durch aus dem Hohlmantel des Zwischenstockierungsbehälters 01 aufsteigendes Inertgas außenbeheizbar ist wird im Teerabscheider 018 Urteer abgeschieden und über die Leitung 042 abgeführt

In der Glockenbodenkolonne 019 entstehende Kondensate (Essigsäure usw.) werden über zwei auf unterschiedlichem Niveau liegende Leitungen in den

Behälter 021 geführt. Vom oberen Ende der Glockenbodenkolonne 019 abströmende Gase gelangen in den Einspritzkondensator 020, der über die Frischwasserleitung 025 mit Frischwasser 600 versorgt wird, welches als Warmwasser 700 abgeführt wird. Außerdem wird dem Einspritzkondensator 020 über die Prozeßwasserleitung 024 Prozeßwasser zugeführt. Das Prozeßwasser bewirkt eine zusätzliche Kühlung der im Einspritzkondensator 020 zugeführten Gase. Aus dem Einspritzkondensator 020 gelangt die Flüssig/Gas-Phasc in das Sci.eidegefäß 026, von dem die Flüssigphase in der gezeigten Weise zum Behälter 021 gefördert und von dort durch die Pumpe 022 und die Rückführleitung 023 rezirkuliert wird. Die Gasphase aus dem Scheidegefäß 026 wird in der bereits beschriebenen Weise über die Überschußgasleitung 027 teilweise zum Brenner 029 für die zweite Vorreaktionskammer 028 geführt und kann zum anderen Teil als Überschußgas 110 entnommen oder aber abgefackelt werden.

Im Kolonnenteil 018/019 sowie unter Benutzung der Reisschalen im Zwischenstockierungsbehälter 01 als Kontaktkatalysator (Tauchrohrzufuhr der rückgeführten Flüssigkeit) erfolgt eine Anreicherung der Kondensate mit Furfurol in dem verwirklichten Kreislauf. Die in der Glockenbodenkolonne 019 erzeugte Essigsäure wirkt für sich kondensierten Pentosane als Katalysator, wodurch sich bei etwa 250°C im Zwischensiockierungsbehälter 01 Furfurol bildet, welches im Bedarfsfall bei 300 abgeführt werden kann.

Bei dem in den F i g. 5 und 6 erläuterten Ausführungs- jo beispiel, welches besonders vorteilhaft ist, wird das aus dem Vergasungsreaktor 06 über ein Tauchrohr 056 abgeführte »Endprodukt«, welches — zumindest in ungünstigen Fällen — noch bis zu etwa 10% Restkohlenstoff enthalten kann, nochmals nachver- J5 brannt, woraus sich dann ein Endprodukt mit einem SiCh-Gehalt von im Mittel 97% ergibt. Hierzu ist eine unterhalb des Vergasungsreaktors 06 in der aus F i g. 6 ersichtlichen Weise angeordnete Nachverbrennungskammer 057 vorgesehen, in welche das aus dem Vergasungsreaktor 06 kommende Gut durch das Tauchrohr 056 gelangt, innerhalb der Nachverbrennungskammer 057 ist ein Stufenrost 058 angeordnet, über den das hier nur als Zwischenprodukt zu betrachtende Endprodukt des Vergasungsreaktors 06 im Gegenstrom dem Reaktionsgas aus der Kammer 010 entgegengeleitet wird, wobei der im Reaktionsgas vorhandene Luftsauerstoff das über den Stufenrost 058 geführte Produkt nachverbrennt und endgültig verascht. Aus der dem Stufenrost gegenüberliegenden Rauchgaskammer wird das dort entstehende Rauchgas in der ersichtlichen Weise ebenfalls über das Rauchgasabzugsgebläse 039 abgeführt.

Wie insbesondere Fig. 6 erkennen läßt, ist der Stufenrost 058 als Kaskadendarre mit überlappten Schlitzen 061 ausgebildet, wobei der eingezeichnete Winkel λ geringfügig größer ist als der Rutschwinkel des Produktes. Auf den einzelnen Stufen der Kaskadendarre 058 sind Stauwehre 062 angeordnet, welche das entgegenfüeßende Produkt aufhalten und die über ein Steuerungssystem und einen Rostantrieb 059 hinsichtlich ihres Anstellwinkels verstellt werden können.

Die Stauwehre 062 sind so ausgelegt, daß abwechselnd ein oberschlächtiges und ein unterschlächtiges Wehr vorgesehen sind, so daß das abrutschende Gut infolge dur Wechselwirkung in der Weise durchmischt wird, daß das das oberschlächtige Wehr überschreitende Gut zunächst die auf der Oberfläche befindlichen Teile an die nächste Darrenstufe abgibt, während das jeweilige unterschlächtige Wehr zuerst das unten befindliche Gut in die nächste Stufe weiterleitet.

Insgesamt läßt die in der Zeichnung gegebene Übersicht erkennen, daß der erfindungsgemäßen Vorrichtung Reisschalen 100, Frischluft 800, Mineralisatoren 900 sowie Frischwasser 600 und gegebenenfalls Fremdenergie 11 nebst Hilfs-Frischluft 112 zugeführt werden. Als Ausgangsprodukte werden neben den gegebenenfalls zur Warmwassererzeugung usw. verwertbaren Rauchgasen 400 und der kohlenstofffreien, für feuerfeste Bauzwecke geeigneten Reisschalenasche 200 Überschußgas 110, Furfurol 300 und Teer 500 gewonnen.

Selbstverständlich ist es bei anderer, dem Fachmann geläufiger Prozeßführung in der Veredelungsstufe auch möglich, aus den abgetrennten flüchtigen Bestandteilen, je nach Zusammensetzung des Ausgangsmaterials 100, andere Stoffe zu gewinnen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbrennungsofen zum Veraschen von Kohlenstoff in fixer und flüchtiger Form enthaltenden Stoffen, wie nicht-mineralischen Naturprodukten, insbesondere zur Herstellung kohlenstoffarmer, weißer Reisschalenasche für die Herstellung von vornehmlich feuerfesten Baustoffen, mit einem zylindrischen Abtrennreaktor, der mit einer Beschikkungsvorrichtung für das Ausgangsmaterial verse- ίο hen ist, und einem zylindrischen Wirbelbett-Vergasungsreaktor, der über ein Tauchbeschickungsrohr mit dem Abtrennreaktor verbunden ist, wobei der Wirbelbettreaktor ein Gebläse zur Einführung von Frischluft und rückgeführten Rauchgasen aufweist, '5 dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrennreaktor (02) oberhalb des Vergasungsreaktors (06) angeordnet ist und einen gasbeheizten Hohlmantei sowie einen Inertgasanschluß in Form eines Rührers (03) aufweist; und daß der Vergasgungsre- M aktor (06) am unteren Ende einen Wirbelschichtrost (08) besitzt und mit einer kontinuierlich arbeitenden Tauchrohrabzieheinrichtung (056) für das Endprodukt vorgesehen ist

2. Verbrennungsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsreaktor (06) oberhalb des Wirbelbettniveaus (036) eine seitliche Zuführung (015) für auf eine regelbare Temperatur erhitzte zusätzliche Frischluft (800) aufweist

3. Verbrennungsofen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Ringleitung (01S) zum Einblasen von zusätzlicher Frischluft (800) in den Vergasungsreaktor (06).

4. Verbrennungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine der Luft- und Rauchgaszuführung (09) für den Wirbelschichtrost (08) vorgeschaltete erste Vorreaktionskammer (010) zum Konditionieren des in den Vergasungsreaktor (06) einzublasenden Luft/Raischgasgemisches.

5. Verbrennungsofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorreaktionskammer (010) die Form eines langgestreckten Zylinders hat und ein zentrales, langgestrecktes, perforiertes Tauchrohr (013) zum Zuführen erhitzter Frischluft (800) über ein Frischluftgebläse (021) sowie eine weitere Zuleitung zur Rückführung von am oberen Ende des Vergasungsreaktors (06) über eine Rückführleitung (016) und ein Rauchgasgebläse (011) abgezogene Rauchgase aufweist; und daß seitlich der ersten Vorreaktionskammer (010) ein mit so Fremdenergie (111) beaufschlagter, über das Frischluftgebläse (012) mit Frischluft versorgter Hilfsbrenner(014) angeordnet ist.

6. Verbrennungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtrennreaktor (02) ein gasbeheiztes Innenrohr aufweist, welches zusammen mit dem gasbeheizten Hohlmantel eine ringförmige Reaktionskammer bildet, in die der Rührer (03) eingreift, wobei aus dem Vergasungsreaktor (06) aufströmende Rauchgase sowohl den Hohlmantel als auch das Innenrohr des Abtrennreaktors (02) beheizen.

7. Verbrennungsofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hohl ausgebildete Rührer (03), dessen Rührerarme Ausströmöffnungen für die ^hi Inertgaszufuhr aufweisen, über eine Leitung (033) mit einer zweiten Vorreaktionskammer (028) zur Erzeugung des Inertgases verbunden ist.

8. Verbrennungsofen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Ringleitung (032) zum Einführen eines Teiles des durch die zweite Vorreaktionskammer (028) erzeugten Inertgases in den Hohlmantel des Abtrennreaktors (02).

9. Verbrennungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen oberhalb des Abtrennreaktors (02) angeordneten, mittels aus dem Hohlmantel des Abtrennreaktors (02) aufsteigender Gase geregelt außenbeheizten Zwischenstockierungsbehälter (01), der eine Fördereinrichtung (043) zum Eintragen des Ausgangsmaterials (100) sowie einen Verteilerkonus zum Weiterleiten des Materials in den Abtrennreaktor (02) aufweist

10. Verbrennungsofen nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine mittels aus dem Außenmantel des Zwischenstockierungsbehälters (01) übertretender Gase geregelt außenbeheizte, dem Zwischenstockierungsbehälter (01) vorgeschaltete Veredelungsstufe mit einem oberhalb des Zwischenstockierungsbehälters (01) angeordneten Teerabscheider (018) und diesem nachgeschalteter Glockenbodenkolonne(019).

11. Verbrennungsofen nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Rauchgasammelleitung (045) sowie ein Rauchgasabzugsgebläse (039) zum wenigstens teilweisen Abziehen der Rauch- bzw. Sekundärheizgase (400) jeweils vom oberen Ende des Vergasungsreaktors (06), des Abtrennreaktors (02), des Zwischenstockierungsbehälters (01) und der Veredelungsstufe (018,019).

12. Verbrennungsofen nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen der Tauchrohrabzieheinrichtung für das Endprodukt nachgeschalteten, ebenfalls mit dem Rauchgasabzugsgebläse (039) verbundenen Zyklon (37).

13. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine der Tauchrohrabzieheinrichtung (056) nachgeschaltete, unterhalb des Vergasungsreaktors (06) angeordnete Nachverbrennungskammer (057) zur vollständigen Nachverbrennung des in dem durch die Tauchrohrabzieheinrichtung zugeführten Endprodukt noch enthaltenen Restkohlenstoffes, welche einen Stufenrost (058) in Form einer Kaskadendarre mit überlappten Schlitzen (061) aufweist.

14. Verbrennungsofen nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einzelnen Stufen der Darre (058) abwechselnd oberschlächtige und unterschlächtige Stauwehre (062) zum Aufhalten des entgegenfließenden Endproduktes vorgesehen sind, welche winkelmäßig mittels eines Rostantriebes (59) verstellbar sind.

15. Verbrennungsofen nach Anspruch 13 oder 14 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverbrennungskainmer (057) ebenfalls mit dem Rauchgasabzugsgebläse (039) verbunden ist.

16. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch einen aus der Veredelungsstufe (018, 019) mit den kondensierten Abtrennprodukten, mit Ausnahme des Urteers, beaufschlagten Behälter (021) mit nachgeordneter Pumpe (022) zum Rezirkulieren des mit Furfurol angereicherten Kondensates in die Glockenbodenkolonne(019).

17. Verbrennungsofen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Glockenbodenkolonne (013) ein Einspritzkondensator (020) mit anschlie-

ßendem, über eine Kondensatleitung mit dem Behälter (021) verbundenem Scheidegefäß (026) für die die Veredelungsstufe (018, 019) gasförmig verlassenden Produkte nachgeordnet ist, wobei aus dem Scheidegefäß (026) eine Oberschußgasleitung (027) mit Gebläse (031) zur Speisung eines der zweiten Vorreaktionskammer (028) vorgeschalteten Brenners (029) abführt, die ein Puffergasometer (034) aufweist.

18. Verbrennungsofen nach Anspruch 17, gekennzeichnet ^urch eine Vorerwärmung des dem Brenner (029) zugeführten Überschußgases im Wärmeaustauscher (07) des Vergasungsreaktors (06).

19. Verbrennungsofen nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorreaktionskammer (028) einen Hilfsbrenner (048) mit separater Energie- und Luftversorgung (111; 112) aufweist

20. Verbrennungsofen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite VorreaJciionskammer (028) über das Rauchgasgebläse (011) mit der Rauchgasabführung des Vergasungsreaktors (06) verbunden ist.

21. Verbrennungsofen nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzuführung des Brenners (029) der zweiten Vorreaktionskammer (028) mit dem Luftgebläse (012) verbunden ist.

22. Verbrennungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (040, 041) zum Einführen von Mineralisatoren in die erste und/Gder zweite Vorreaktionskammer (010,018).

23. Verbrennungsofen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtrost (08) des Vergasungsreaktors (06) eine Vielzahl konzentrischer Rostringe (049) mit veränderlichem Zwischenabstand (050) aufweist.

24. Verbrennungsofen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Rostringe (049) einander zugewandte Schrägflächen (051) aufweisen, deren gegenseitiger Abstand bei einer Höhenverstellung der Rostringe zueinander variiert; und daß Einrichtungen (052, 053, 054) zur relativen Höhenverstellungen der einzelnen Rostringe (049) je nach lokal erforderlichem Rost-Öffnungsquerschnitt vorgesehen sind.

25. Verbrennungsofen nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Rostringe (049) abstützende, aus einer Vielzahl aneinander angelenkter Glieder bestehende höhenverstellbare Stellarme (052).

26. Verbrennungsofen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß drei in der Rostmitte miteinander verbundene Stellarme (052) vorgesehen sind.

27. Verbrennungsofen nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellarme (052) mittels an ihren Außenenden angreifender hydraulischer Kolben-Zylinder-Einheiten (053) höhenverstellbar sind, die über einen Regler (054) in Abhängigkeit von der Wirbelschichttemperatur im Vergasungsreaktor (06) betätigt werden.