DE2629265A1

DE2629265A1 - Beschickungsanlage fuer einen wirbelschicht-verbrennungsofen

Info

Publication number: DE2629265A1
Application number: DE19762629265
Authority: DE
Inventors: Robin Gustaaf Frederik Nauta
Original assignee: Dorr Oliver Inc
Current assignee: Dorr Oliver Inc
Priority date: 1975-07-03
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-01-20
Also published as: FR2316539B3; ES449491A1; BE843710A; FR2316539A1; NL7607263A; US4036153A; CA1043172A; JPS6025687B2; JPS527170A; ZA763552B

Description

Diese Erfindung richtet sich auf eine neue Einrichtung zum Einführen von Beschickungs- und Sekundärluft in die Reaktionskammer eines Wirbelschichtreaktors hinein.

Wirbelschichtreaktocen sind mit Erfolg bei der Verbrennung von Brennstoffabfallströmen angewendet worden, wie z. B. Abwasserbzw. Klärschlamm und ttlraffinerieabfallen. In diesen Reaktoren wird eine Schicht inerter Teilchen, z. B. Sand, auf einer Gasverteilungs- oder Kontraktionsplatte gehalten. Luft oder ein

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anderes Gas wird durch die Kontraktionsplatte geführt, um die inerten Teilchen zu "fluidisieren". Nach dem Steigern der Schichttemperatur auf ein zweckmäßiges Niveau wird anfangs Brennstoff in die Schicht injiziert und gezündet, um die Schicht auf Betriebstemperatur zu bringen, und dann wird der Brennstoffabfall eingeführt. Der Abfall erfährt eine Verbrennung, erzeugt eine erhebliche Wärmemenge, die es ermöglicht, die eingeführte Brennstoffmenge zu vermindern, und kann in einigen Fällen die Notwendigkeit von Hilfsbrennstoff ausschalten.

Zweck der Wirbelschicht-Verbrennungsöfen ist es, vollständig die organischen Stoffe in dem Abfallbeschickungsstrom zu verbrauchen, als Rest nur eine inerte Asche zurückzulassen und diese Verbrennungsreaktion in einer soichen Weise durchzuführen, daß keine beanstandbaren Gerüche erzeugt werden. Geruchlose Verbrennung erreicht man durch vollständige Oxidation der organischen Stoffe und erfordert in der Praxis Temperaturen von mindestens etwa 700 ⁰C bis dtwa 800 C, je nach dem Prozentsatz überschüssiger Luft.

Bei arbeitenden WirbelschichWerbrennungsöfen ist' es möglich, die ganze für das fluidisieren der Schicht und für die Verbrennung des Abfallmaterials unter der Kontraktionsplatte erforderliche Luft einzuführen. In einem solchen Verbrennungsofen neigt der Schichtdurchmesser dazu, größer zu werden, und ein erheblicher Betrag der Verbrennung will im Freibordbereich

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über der fluidisierten Schicht auftreten, statt in der Schicht selber, eine Erscheinung, die als "Freibordbrennen'¹ bekannt ist. Die Freibordverbrennung ist weniger gut gesteuert als die Verbrennung in der Schicht, und die unvollständige Verbrennung tritt mit größerer Wahrscheinlichkeit mit sich ergebender Erzeugung unerwünschter Gerüche auf.

Es ist nun gemäß der Erfindung ein neuer Aufbau für einen Wirbelschichtreaktor vorgesehen, in welchem die Beschickungsrohre und die Sekundärluftröhre derart zusammenwirken, daß der Fluß Sekundärluft die Beschickungsrohre schützt. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten Anlage für die Einführung von Beschickungs- und Sekundärluft in die Reaktionskammer eines Wirbelschicht-Verbrennungsofens oder einer ähnlichen Vorrichtung hinein.

Erfindungsgemäß wird in einem Wirbelschicht-Verbrennungsofen

en ein verbesserter Beschickungsaufbau vorgeseh/ der in der Lage

ist, ein relativ trockenes Beschickungsmaterial zu behandeln.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen: Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Wltbelschicht-Verbrennungsofens, teilweise im Schnitt, mit vertikal ausgerichteten Rohren für die Einführung von Beschickungs-

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-A-material und Sekundärluft, gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Wirbelschichteinheit dieser Erfindung entlang der Linie 2-2 der Figur 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte abgebrochene Ansicht der Auslaßenden der Beschickungs- und Sekundärluftrohre gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt.

Allgemein gesagt ist die Wirbelschichteinheit gemäß der Erfindung mit nach unten gerichteten Einrichtungen für das verbundene Einführen von Beschickungs- und Sekundärluft in die Reaktions-Rammer der Wirbelschichteinheit versehen.

Insbesondere weist der Wirbelschicht-Verbrennungsofen gemäß der Erfindung eine obere Beschickungsanlage auf, in welcher die Be-. Schickung zu einer oder mehreren vertikal ausgerichteten Beschickungsrohren geleitet wird, die durch die Oberseite des Verbrennungsofens hindurchdringen und sich nach unten zu einer Stelle relativ dicht an dem Niveau der Wirbelschicht in der Reaktorkammer erstrecken; die Beschickungsrohre sindhLerbei mittig in umgebenden Sekundärluftrohren angeordnet, die einen ringförmigen Luftdurchgang um diese Beschickungsrohre herum für die Sekundärluft längs des ganzen Beschickungsrohres vorsehen.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Wirbelschichtreaktor 10 gezeigt, der eine Reaktorschale 11 aufweist. In der Reaktorschale 11

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teilt die Kontraktionsnlatte 14 die Fließmittelschicht innen in zwei Kammern, ein<yiWindkasten 13 unter der Kontraktionsplatte 14 und eine Reaktionskammer 12 darüber. Auf der Kontraktionsplatte 14 ist eine^Masse fluidisierter kleiner Festteilchen 15, z. B. Rand, vorgesehen,und die ausgedehnte Wirbelschicht erreicht das mit der Bezugszahl 16 bezeichnete Niveau. Die Beschickungsanlage des Reaktors weist einen endlosen Riemen 28, einen Beschickungstrichter 29, der oben auf dem Verbrennunasofen 10 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Beschickungsschnecken 31 auf , die am Boden des Trichters angeordnet sind. Die Beschickungsschnecken stehen mit den Beschickungsrohren 32 in Verbindung, die sich nach unten durch die Unterseite des Verbrennungsofens 10 zu einer Stelle erstrecken, die gut in der Reaktionskammer liegt, und erreichen das obere Niveau 16 der ausgedehnten Wirbelschicht 15. Luft wird (durch nicht dargestellte Mittel) zur Luftleitung 23 geleitet. Die Luftleitung 23 schafft die Zufuhr für die Fluidisierluftleitung 26 und die Sekundärluftleitung 27. Die Leitung 26 für fluidisierende Luft steht mit dem Windkasten 13 in Verbindung, während die Sekundärluftleituna 27 Luft durch den Einlaß 24 zu den Sekundärluftrohren 34 zuführt, die mittels Leitungen 30 miteinander verbunden sind. Die Luftleitungen 34 umgeben jeweils Beschickungsrohre 32 , sind konzentrisch zu diesen vnd im Abstand von ihnen. Zwtehen der Luftleitung und der Beschickungsleitung 3 2 besteht ein ringförmiger Gas-

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durchiaß 35.

In Figur 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Auslaßenden der Beschickungsleitung 32 und Luftleitung 34 nach einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, bei welcher das sich bauschende oder erweiternde Ende 33 der Beschickungsleitung 32 eine Verengung 43 in dem ringförmigen Luftdurchgang 3 5 bildet.

Im Betrieb der Wirbelschichteinheit der Erfindung wird Schlamm, der in der Form relativ trockenen Filterpreßkuchens vorliegen kann, von dem endlosen Riemen 28 in den Beschickungstrichter 29 zugeführt. Die Zuführschnecken 31 fördern das Material vom Zuführtricher 29 zu den Zuführleitungen 32. In einigen Fallen kann es wegen der Konsistenz der Beschickung notwendig sein, vertikal angeordnete (nicht gezeigte) Beschickungsschnecken im oberen Teil des Beschikkungsrohres zu haben, um das Beschickungsmaterial das Rohr hinunterzudrücken. In einigen Fällen bewegt sich die Beschickung durch die Leitung 3 2 hinab und fällt in die Wirbelschicht 15. Luft tritt in den Windkasten 13 aus der Fluidisierluftleitung 26 ein, geht durch die Kontraktionsplatte 14 hindurch und fluidisiert die kleinen Feststoffe der Wirbelschicht 15. Die Luft der Leitung 23 kann entweder vorgeheizt oder kalt sein. Die Sekundärluftleitung 27 führt Luft zu dem ringförmigen Durchgang 3 5 zwischen der Luftleitung 3 4 und der Beschickungsleitung 32 zu. Diese Luft schützt die

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Beschickungsleitung 32 gegen Wirkungen der heißen Feststoffe und Gase im Freibordbereich 12 des Reaktors 10. Gleichzeitig kühlt diese Luft die Luftleitung 3 4 und schützt die Luftleitung somit gegen die hohen Temperaturen, die in der Reaktionskammer vorherrschen. Die zweite Luftausgabe aus dem Luftdurchlaß 3 5 versucht, das oben auf der Wirbelschicht fließende Beschickungsmaterial zurück in die Wirbelschicht zu drücken, um die Freibordverbrennung minimal zu machen. Außerdem versucht die Sekundärluft, die Möglichkeit für die Vervollständigung der Verbrennungsreaktion oben an der Wirbelschicht oder nahe derselben zu schaffen, wodurch die Ausdehnung der Freibordverbrennung in der Reaktionskammer eingeschränkt wird. Eine Verengung 43 in dem ringförmigen Luftdurchlaß 35 erhöht, sofern vorgesehen, die Geschwindigkeit der Luft an dieser Stelle, so daß dann, wenn die Beschickung aus diesem oder jenem Grunde nicht durch die Beschickuncrsleitung fließt, die Sekundärluft verhindert, daß die Gase im Freibordbereich durch die Abfallbeschickungsleitung 32 hochkommen. In diesem Zusammenhang wird beobachtet, daß die Sekundärluft im Luftdurchgang 3 5 sich bei einem Druck befindet, der gleich dem der fluidisierenden Luft in dem Windkasten ist und sich deshalb bei einem höheren Druck befindet als die Gase, die aus der Wirbelschicht 15 austreten, und zwar infolge des Druckabfalls , der beim Durchgang durch die Kontraktionsplatte und die Wirbelschicht aufrecht erhalten wird. Es sei auch bemerkt, daß die Beschickungsleitung durch die Schneckenbeschicker und das darin befindliche Material sowie das Material

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im Beschickungstrichter verschlossen wird. Dieser Aufbau sorgt aus sich selbst für eine vernünftig wirksame Dichtung am oberen Ende der Beschickungsleitung 32. Das Beschickungsmaterial, welches zu der Schicht zugeführt wird, wird in der Schicht gut verbrannt , wobei die fluidisierende Luft diese Verbrennung trägt. Einige Brennstoff gase und feine Feststoffe entweichen jedoch aus der Schicht, und die Sekundärluft trägt die Verbrennung dieses Materials, und diese Reaktion erfolgt größtenteils in dem Bereich nahe an der Schicht.

Die Beschickungsleitungen 3 2 mit ihrer Kühlluftanlage (die Luftleitungen 34) können sich auf Erwärmung nach unten zu der fluidisierten Schichthin expandieren. Wenn die Stabilisierung der Leitungen erwünscht ist, kann ein Gleitring oder eine (nicht dargestellte) Führungsringanordnung in dem Wirbelschichtreaktwor vorgesehen sein.

Das Einführen eines Teils derjenigen Luft, die für die Verbrennung als Sekundärluft erforderlich ist, und zwar über die Wirbelschicht, hat den Vorteil, daß weniger Luftströmung erforderlich ist, welche durch die Kontraktionsplatte hindurchgehen muß, wobei die Möglichkeit geschaffen ist, eine Wirbelschichtreaktion mit einem kleineren Durchmesser am Niveau der Kontraktionsplatte zu benutzen. Dies schafft wirtschaftliche Vorteile beim Bau des Reakt^ors. Da jedobh Sekundärluft oben an der Wirbelschicht eingeführt wird, ist

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es notwendig, die Wirbelschicht nach außen verjüngend auszubilden, um eine Anpassung bzw. Versorgung für diese zusätzliche Luft vorzusehen, und diese Verjüngung oder Abschrägung kann zum äußersten Durchmesser des Preibordes ausgedehnt werden.

Somit ist eine Beschickungsanlage für eine Wirbelschichteinheit, wie z. B. einen Verbrennungsofen, vorgesehen worden, in der eine zweckmäßige Verteilung des Beschickungsmaterials sichergestellt ist und gleichzeitig für eine gute Verbrennung erforderliche Sekundärluft zugeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

1.! Wirbelschichteinheit, insbesondere Verbrennungsofen, mit einer Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Windkasten (13) von der Reaktionskammer (12) durch eine Kontraktionsplatte (14) getrennt ist, eine Masse kleiner Pestteilchen (15) der Fluidisierung auf dieser Kontraktionsnlatte (15) unterworfen ist, Luftzuführeinrichtungen (23, 26) für das Einführen von fluidisierender Luft in den Windkasten (13) hinein vorgesehen sind, Beschickungseinrichtungen (32, 34) zum Leiten der Beschickung in die Reaktionskammer (12) hinein mindestens eine nach unten gerichtete Beschickungsleitung (32), welche in die Reaktionskammer (12) hineingeht und dicht an oder über dem Niveau (16) der fluidisierten Masse der kleinen Festteilchen (15) in der Reaktionskammer (12) endet, und mindestens eine Sekundärluftzufuhrleitung (27, 34) aufweist, welche die Beschickungsleitung (32) umgibt und konzentrisch zu dieser, aber im Abstand von ihr derart angeordnet ist, daß ein ringförmiger Luftdurchgang (35) zwischen den Rohren vorgesehen ist für die Entnahme einer Sekundärluftzufuhr nach unten in die Reaktionskammer bei einem Niveau hinein, welches dicht bei der fluidisierten Masse von kleinen Festteilchen (15) und über dieser liegt, aber auf diese hingerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung (32, 34) vertikal ausgerichtet ist

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und durch die Oberseite der Reaktionskanuner (12) hindurchgeht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verengung (43) in dem ringförmigen Luftdurchgang (35) neben seinem Ausgangsende vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung des Luftdurchgangs durch ein erweitertes Teil (33) auf dem Abgabeende der Sekundärluftleitung (34) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (23, 26) für das Einführen fluidisierender Luft in den Windkasten (13) hinein durch eine Fluidisier-Luftleitung geht, ein Beschickungstrichter (29) oben auf dem Verbrennungsofen (10) für die Brennstoffbeschickung vorgesehen ist, Beschickungsschnecken (31) horizontal am Boden des Beschickungstrichters (29) derart angeordnet sind, daß sie die Brennstoffbeschickung zu mehreren vertikal angeordneten Beschickungsleitungen (32) führen, welche sich dB die Reaktionskammer (12) hinein durch die Oberseite des Verbrennungsofens (10) erstrecken und dicht an der fluidisierten Masse von kleinen Festteilchen (15) und über dieser enden, wobei jedes dieser Beechickungsrohre (32) von einer Sekendärluftleitung (34) umgeben ist und konzentrisch zu dieser liegt, welche an der Luftzuführeinrichtung (23, 27) angeschlossen ist, daß

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jede Sekundärluftleitung (3 4) im Abstand von der Beschickungsleitung (32) liegt, mit welcher sie derart zusammenwirkt, daß hierdurch ein ringförmiger Luftdurchgang (3 5) vorgesehen ist für das Abnehmen der Sekundärluftzuführ nach unten in die Reaktionskammer (12) hinein bei einem Niveau (16) dicht an der fluidisierten Masse von kleinen Festteilchen ( 15) und über dieser aber auf diese hingerichtet,und daß jeder der ringförmigen Luftdurchlässe (3 5) eine Verengung (43) neben seinem Ende hat, wodurch die Luftgeschwindigkeit an dieser Stelle erhöht ist.