DE2710522A1 - Waermereaktor - Google Patents

Waermereaktor

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DE2710522A1
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bed
container
reactor according
partition
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Withdrawn
Application number
DE19772710522
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English (en)
Inventor
Douglas Allison Mitchell
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Aerugo (general Engineers) Ltd Darlington Gb
Original Assignee
MITCHELL DOUGLAS ALLISON
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • B01J8/386—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only internally, i.e. the particles rotate within the vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/12—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated exclusively within the combustion zone
    • F23C10/14—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated exclusively within the combustion zone the circulating movement being promoted by inducing differing degrees of fluidisation in different parts of the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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Description

Patentanwalt Leinweber S Zimmermann
Rosental 7/II.Aufg,
D-8000 München 2
MIiZ 1977
Z/11/5579
Douglas Allison MITCHELL 7 Clifton Gardens, Eaglescliffe, Stockton-on-Tees, Cleveland, England
Wa rrae r e ak t ο r
Die Erfindung bezieht sich auf Wärmereaktoren, und insbesondere auf solche Reaktoren, die Fließ- bzw. Wirbelbetten enthalten.
Es sind beispielsweise Verbrennungsöfen bekannt, die die brennbaren Bestandteile von Abfallmaterial, wie z.B. Hausmüll und kommerzieller, landwirtschaftlicher und industrieller Abfall verbrennen können.
Derartiges Abfallmaterial enthält jedoch häufig einige unbrennbare Bestandteile, die von Zeit zu Zeit aus dem Ver-
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brennungsöfen entnommen werden müssen. Außerdem können einige Bestandteile des Abfallmaterials schmelzen und sich in dem Verbrennungsofen in feste, unbrennbare Produkte verwandeln, die ebenfalls von Zeit zu Zeit zusammen mit der bei der Verbrennung anfallenden Asche aus dem Verbrennungsofen beseitigt werden müssen.
Die Ausbildung von Fließbett-Verbrennungsöfen ermöglicht die Durchführung einer Verbrennung innerhalb des Bettes, während die unbrennbaren Produkte durch das Bett zu geeigneten Abzugsstellen wandern, die sowohl über dem Bett (für Flugasche) als auch unter dem Bett (für verfestigte Asche) angeordnet sind.
Bisher wurde die erforderliche Zirkulation des Fließbettes in derartigen Verbrennungsofen dadurch bewirkt, indem Luftkammern unter dem Bett angeordnet wurden, die Druckluft in das Bettmaterial einleiten. Es war jedoch erforderlich, mindestens zwei« aber noch häufiger drei getrennte Primärluft-Verteilungseinrichtungen sowie eine Sekundärluft-Zufühieinrichtung vorzusehen, um eine angemessene Zirkulation des Bettes und eine erfolgreiche Arbeitsweise des Verbrennungsofens zu erzielen. Außerdem war die Konstruktion und Ausbildung der herkömmlichen Verbrennungsöfen mit einem zirkulierenden Fließbett derart, daß die Tiefe des Bettes auf ungefähr 400 bis 700 mm begrenzt ist, mit der Folge, daß unter anderem die Verweilzeit des Abfallmaterials in dem Bett entsprechend begrenzt ist.
In der nachfolgenden Beschreibung ist unter der Bezeichnung "Fließbett" und ähnlichen Begriffen ein Bett zu verstehen, in dem Festkörperteilchen im allgemeinen in regelloser Bewegung vorliegen, die durch ein strömendes Fluid voneinan-
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~γ~
der getrennt sind. Dieser Begriff umfaßt daher Betten, in denen ein sprudelnder oder pneumatischer Transport stattfindet.
Ferner ist unter der Bezeichnung "Wärmereaktor" ein Behälter zu verstehen, in dem eine Reaktion, wie z.B. eine Veraschung, Verbrennung, Teiloxidation, Vergasung, Pyrolyse, Rösten oder Katalyse stattfindet.
Mit der Erfindung wird ein Wärmereaktor mit einem Ofenbehälter geschaffen, der gekennzeichnet ist durch eine in dem Ofenbehälter angeordnete Trennwand, um in diesem eine erste und eine zweite Kammer zu begrenzen, wobei diese Kammern an oder nahe dem oberen und dem unteren Bereich der Trennwand miteinander in Verbindung stehen, eine Masse aus einem Makroteilchenmaterial, das ein erstes Bett in der ersten Kammer bildet, eine weitere Masse aus einem Makroteilchenmaterial, das ein zweites Bett in der zweiten Kammer bildet. Einrichtungen zum Verwirbeln der oberen Bereiche des zweiten Bettes in einem stärkeren Maße als die oberen Bereiche des ersten Bettes, eine Ablenkeinrichtung über der zweiten Kammer, um beim Gebrauch des Reaktors einen Sprühregen aus Makroteilchen von dem zweiten Bett über die Oberseite des ersten Bettes umzulenken, mindestens einen Einlaß vom Äußeren des Behälters zum Zuführen eines zu behandelnden Materials in den Behälter, mindestens einen Auslaß am Boden der zweiten Kammer zum Austragen von unbrennbaren Produkten und/oder Bettmaterial und einen Rauchgasauslaß aus dem Behälter.
Wenn in dem Behälter ein Festkörpermaterial behandelt werden soll, dann münden der oder die Einlasse jeweils in die erste Kammer. Wenn eine Flüssigkeit oder ein Gas behandelt werden soll, dann münden der oder die Einlasse jeweils in die unteren Bereiche der zweiten Kammer.
Wenn ein solcher Reaktor beispielsweise als Verbrennungs-
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ofen verwendet wird, dann wird ein brennbare und nicht brennbare Stoffe enthaltendes festes Abfallmaterial durch den oder die Einlasse in die erste Kammer eingespeist. Dieses Material wird von dem ersten Bett weitgehend eingehüllt und teilweise verbrannt oder verkokt. Anfangs wird eine gewisse Menge flüssigen Brennstoffs in die erste Kammer eingebracht, um die Verbrennung einzuleiten, wobei das Bett aus Makroteilchen, in diesem Fall zweckmäßigerweise ein hitzefestes Material, rasch ausreichend heiß wird, um die Verbrennung aufrecht zu erhalten. Da das Bettmaterial in den oberen Bereichen der zweiten Kammer in einem stärkeren Ausmaß verwirbelt wird als in den oberen Bereichen der ersten Kammer, tritt das Bettmaterial aus der zweiten Kammer aus, und es wird durch die Ablenkeinrichtung in Form eines Sprühregens über die Oberseite der ersten Kammer umgelenkt. Bettmaterial aus der ersten Kammer wandert sodann unter der Trennwand hindurch von der ersten Kammer in die zweite Kammer, wobei es die unbrennbaren Materialien und/oder die teilweise verbrannten festen brennbaren Produkte mitnimmt, die sich am Grund der ersten Kammer angesammelt haben. Die festen brennbaren Produkte werden schließlich in der zweiten Kammer vollständig verbrannt, während die unbrennbaren Materialien von Zeit zu Zeit durch den oder die Auslässe am Boden der zweiten Kammer aus dem Behälter entnommen werden.
Reaktoren gemäß der Erfindung beseitigen die Notwendigkeit von Sekundärluft zur Gewährleistung einer angemessenen Zirkulation, der Sprühregen von einer Kammer zu der anderen ist leicht zu bewirken, und die Trennwand bildet einen zwangsweisen Weg für die Zirkulation. Außerdem kann die Tiefe der Betten gegenüber herkömmlichen Einrichtungen erheblich gesteigert werden, wodurch die Verweilzeiten innerhalb dieser Betten in entsprechender Weise ausgedehnt werden können.
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Vorzugsweise begrenzt die Trennwand innerhalb des Behälters eine erste und eine zweite Kammer, die jeweils über ihre gesamte Höhe eine gleichbleibende Querschnittsfläche haben, wobei für jede Kammer eine gesonderte Verwirbelungseinrichtung vorgesehen ist, die so ausgelegt sind, daß sie das zweite Bett in einem stärkeren Maße verwirbeln als das erste Bett.
Bei einem abgewandelten Reaktor begrenzt die Trennwand innerhalb des Behälters eine erste und eine zweite Kammer, deren Querschnittsfläche vom unteren Bereich zum oberen Bereich zunimmt bzw. abnimmt, wober für beide Kammern eine gemeinsame Verwirbelungseinrichtung vorgesehen ist.
Die Ablenkeinrichtung kann aus einem innerhalb des Behälters ortsfest angeordneten Blechteil bestehen, das sich über die Oberseite der zweiten Kammer erstreckt, wobei dieses Blechteil vorzugsweise von der zweiten Kammer zu der ersten Kammer hin nach oben abgewinkelt ist.
Bei einem bevorzugten Reaktor begrenzt die Trennwand innerhalb des Behälters eine erste und eine zweite Kammer, von denen die eine die andere umgibt.
Bei einer Ausführungsform eines solchen bevorzugten Reaktors ist vorgesehen, daß die erste Kammer die zweite Kammer umgibt und daß die Ablenkeinrichtung aus einem umgedrehten kegelförmigen Bauteil besteht, das zentral über der zweiten Kammer angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen der Oberseite der Trennwand und der Ablenkeinrichtung die Dicke der Kaskade bzw. des Sprühregens von dem zweiten Bett über die Oberseite des ersten Bettes bestimmt«
Vorzugsweise sind der Behälter und die Trennwand zylind-
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risch, um in dem Behälter eine zentrale zylindrische Kammer und eine diese umgebende ringförmige Kammer zu begrenzen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von einigen in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert„ Es zeigt:
Fig. 1 einen vertikalen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsofen,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. I,
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich wie Fig. 2, jedoch durch eine andere AusfUhrungsform eines erfindungsgemäßen Verbrennungsofens, und
Fig. 4 einen vertikalen Axialschnitt durch noch eine andere AusfUhrungsform eines erfindungsgemäOen Verbrennungsofens.
In den Fig. L und 2 ist ein FlieObett-Verbrennungsofen gezeLgt, bestehend aus einem vertikal angeordneten zylindrischen Ofenbehälter 2, in dessen unterem Bereich eine zylindrische Trennwand 4 koaxial angeordnet Ist. Der Behälter und die Trennwand begrenzen zusammen eine rLngförmlge erste Kammer 6, die eine zylindrische zweite Kammer 0 umgibt.
Am Umfang des Behälters 2 sind unter gLeichem Abstand vier tinlaßrohre 10 angeordnet, durch die ein Material In die Kammer 6 zugefUhrt werden kann. Der Boden des IlehüLters Ist zu der Längsachse des Behälters hin nach unten geneigt, wobei ein zylindrisches Rohr L2 einen Auslaß aus der zweiten Kammer 8 bildet.
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to
Der Boden des Behälters umfaßt eine unter der Kammer 6 angeordnete erste Luftkammer 14 und eine unter der Kammer 8 angeordnete getrennte zweite Luftkammer 16, wobei das untere Ende der Trennwand 4 vom Boden des Behälters im Abstand angeordnet ist, so daß die Kammern 6 und 8 unterhalb der Trennwand miteinander in Verbindung stehen.
Jede Kammer 6 und 8 enthält eine Masse aus körnigem hitzefestem Material, das ein Bett A bzw. B bildet, wobei dieses Material typischerweise grobkörniger Sand und/oder Asche und/ oder Schlacke mit einem Durchmesser zwischen 1 und IO mm ist.
Das obere Ende des BehäLters 2 ist durch eine Oberwand 10 verschlossen, wobei ein nach unten ragendes Rohr, oder ein Fallrohr 20 im oberen Bereich des Behälters angeordnet ist, dessen oberes Ende sich unmittelbar unter der Oberwand 18 befindet. Das untere Ende des Rohrs 20 erstreckt sich in eine Kammer oder eine Abscheidkammer 22 hinein, die mittig über der Kammer 0 angeordnet ist, wobei ein Auslaßkanal 24 von dieser Kammer 22 ausgeht und aus dem Behälter heraus ins Freie geführt ist.
Die Bodenwand 26 der Kammer 22 hat Lm wesentlichen die Form eines umgedrehten Kegels, um eine Ablenkeinrichtung zu bilden, wie dies noch näher erläutert wird. Hin Rohr 28 steht mit dem Inneren der Kammer 22 in Verbinduncj und erstreckt sich vom untersten Bereich der Bodenwand 26 axial durch das Zentrum der Kammer 8 und durch das Rohr 12 hindurch aus dem Behälter heraus nach außen. Wahlweise kann das Rohr 28 auch innerhalb der Kammer 8 nahe das Bodens derselben enden.
Bei der Verwendung des Verbrennungsofens wird Druckluft aus den Luftkammern L4 und 16 in das BettmaterlaL in den Kammern 6 und 8 eingeleitet, so daß beidcj Betten A und B verwir-
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belt werden, und zwar das Bett D in einem stärkeren Maße als das Bett A. Die Verwirbelung des Bettes A kann beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 4 Gmf liegen, und diejenige des Bettes B kann in der Größenordnung von 4 bis 40 Gmf liegen, was von den Verbrennungserfordernissen abhängt, wobei Gmf eine Maßangabe für den Massenfluß der Verwirbelungsluft oder des gasförmigen Mediums bei der minimalen Verwirbelung eines Bettes ist, d.h., etwas mehr als zur Entstehung eines Fließbettes erforderlich ist.
Müll oder Abfall, der sowohl brennbare als auch unbrennbare Stoffe enthält, wird durch die Einlaßrohre 10 eingebracht, damit er durch das kürnige Material des Bettes A eingehüllt wird. Zunächst wird auch ein flüssiger Brennstoff, wie z.B. Benzin oder Diesel in das Bett eingespeist, um die Verbrennung einzuleiten, die sich nach kurzer Zeit selbst unterhalt, wie dies noch erläutert wird. Die brennbaren Bestandteile werden daher im Bett A zumindest teilweise verbraucht.
Die Verwirbelung des Bettes B ist derart, daß das hitzefeste körnige Material desselben pneumatisch nach oben bewegt und von der Oberseite des Bettes gegen die von der abgewinkelten Bodenwand 26 der Kammer 22 gebildete Ablenkeinrichtung geschleudert wird« Dieses Material wird in Form eines im wesentlichen horizontalen Sprühregens über die Oberseite des Bettes A verteilt, *m auf das Material des Bettes A zu fallen, woraufhin die festen teilweise verbrannten Stoffe und die nicht brennbaren Bestandteile des dem Bett A zugeführten Abfalls durch das Bett A hindurch nach unten wandern und unter der Trennwand 4 hindurch in die unteren Bereiche der Kammer 8 fließen, wo die Verbrennung vervollständigt wird. Es ist erkennbar, daß um die Trennwand 4 ein zirkulierendes Fließbett geschaffen wird.
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Die unbrennbaren Bestandteile des Abfalls und die festen Verbrennungsprodukte fallen in das Auslaßrohr 12 unter der Kammer 8 und können periodisch aus dem Verbrennungsofen entnommen werden.
Die Primärverbrennung des Abfalls in der Kammer 6 hat die Entstehung von Verbrennungsgasen zur Folge, die in dem Behälter 2 zu dessen Oberwand 18 hin aufsteigen, wobei von diesen Gasen mitgerissene Teilchen in die Kammern zurückfallen können. Die Gase strömen dann durch das Rohr 20 nach unten in die Kammer 22 und durch den Auslaßkanal 24 aus dem Behälter heraus. Das von den Verbrennungsgasen möglicherweise mitgerissene Bettmaterial fällt aus der Kammer 22 durch ein Rohr 20 nach unten und wird außerhalb des Behälters gesammelt.
Die in der Kammer ß erfolgende Sekundärverbrennung der von der Kammer 6 zurückgeführten angekohlten Teilchen bewirkt eine Erwärmung der der Kammer 8 zugeführten Luft. Der im wesentlichen horizontale Sprühregen oder die Kaskade von der Kammer 8 zu der Kammer 6 über die Trennwand 4 hinweg wird fortwährend mit vorgewärmter Verbrennungsluft und mit gasförmigen Verbrennungsprodukten aus der Kammer 8 versorgt, und bildet daher einen abschließenden Brenner, durch den die gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Kammer 6 hindurchströmen.
In den oberen Bereichen des Behälters und ohne ab- und zunehmende Bewegung der Verbrennungsgase aus den Kammern 6 und 8 werden Makroteilchen bestimmter physikalischer Eigenschaften, wie z.B. Dichte, Größe, Form od. dgl., in dem Freiraum unter der Oberwand 18 eingefangen, aus dem sie weder nach oben noch nach unten entweichen können. Dieser Umstand bewirkt eine mehr körnige als staubige Atmosphäre in dem Freiraum, wodurch die Verbrennungsgase durch einen "Schwebogürtel" hindurchströmen,
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so daß eine physikalische Wechselwirkung bei dem Zusammenstoasen der von den Verbrennungsqasen mitgerissenen MakroteiLehen mit der den "Gürtel" bildenden Materie stattfindet.
Wie aus Piq. 2 hervorgeht, ist die Kammer 8 mitteLs i.ing-ILcher Rippen 30, die sich radial zwischen dom Rohr 2B und der Trennwand 4 erstrecken, in Unterkammern 8B1-4 unterteilt. Diese Unterteilung, die vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig Ist, verhindert, daß das Material des Bette3 U bei der Verwirbelung ernsthaft jua dem Gleichgewicht kommt.
Der in Fig. i gezeigte Verbrennungsofen ermöglicht beispielsweise eine Dampferzeugung oder eine Fernheizung mit der bei der Verbrennung des Abfalls erzeugten V/iirme. Genauer gesagt begrenzt eine zusätzliche Trennwand )2, die unter bestimmten Umstanden auch entfallen kann, ein«! dritte Kammer -J4 Im Zentrum der Kammer 8. Diene Kammer .14 steht mit der Kammer Π sowohl oberhalb als auch unterhalb der Trennwand J2 in Verbindung, und sie hat ein (jetrennte« Wirbelbett, um den Wärmeaustausch zwischen den holden benachbarten Kammern zu steuern. ELn Hündel von Wa" rmeaiiMtauschrohren 16 Lot In der Kammer J4 angeordnet und erstreckt sich axlaL durch diese Lb« hindurch. Kino durch diese Rohre! hLndurchqeleLtet« Flüssigkeit wird durch die In dem Verbrennungsofen erzeugte Wannt.» erhitzt, und diene Flüssigkeit kann erv;ünschten£aLls Ihrerseits dazu benutzt werden, um die Uetrlebstemperatur des» hotten H und demzufolge der. Hefte» Λ zu steuern.
In B1Ig. 4 Ist ein Verbrennungsofen gezeigt, bei dem die Betten A und B gegenüber dem Ln Flg. 1 gezeigten Verbrennungsofen vertauscht sind. Das orLimire Verbrennungsbett A Ist Ln der Mitte des BehULters 2 angeordnet, wobei der AbfaLL Ln dieses durch ein ElnLaßrohr LO1 elncjeleLtet wird, das sich
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durch die überwand IB und ax La L durch den oberen Hereich des Behalters hindurch erstreckt, um In dem oberen Bereich der din Bett A enthaltenden mittleren Kammer zu enden.
Der Boden den UehaLters 2 und die Luftkammern LP, 16' sind von der Mittellinie des Behälters nach außen geneigt, wobei nahe dem Umfancj des Behalters 2 unterhalb der das Bett B enthaltenden .iuüere» Kammer AuslaUrohre L2· angeordnet sind.
Hin weiteres Fallrohr it)' im oberen Bereich des Behälter:} 2 begrenzt zusammen mit einem an der Wand den Behälters 2 befestigten kegolstumpEförmigen BLechteil 26· eine Uingkammer 11' zwischen dem Rohr 20· und der V/and des Behältern 1, von der ein AusLaÜkanaL 11' abzweigt. »as BLechteil 2β1 bildet die Ablenkeinrichtung £iir die Kaskade vom Bett B und A, wobei der Freiraum von dem Uingraum zwischen dem FaiLrohr 20· und dem Rohr 10' gebildet wird.
Bei aLlen Au3fiihrungsforuien der Erfindung kann das obere; tliveau der Betten A und B in den zugeordneten Kammern verändert werden, um den jeweiligen Hrfordernisisen zu entsprechen. »iose Dutten könnet) boiiipieLsweiso auf dem gLeichen flivfjau sein, um obcirhalb der Fr^nnv/and Λ Ln Bririihrutuj zu utehon. Wahlweise kann die OberfL;ic:hii de« Btittoii Λ bei dor (/erwLrheLung unter, beispielsweise! orheibLLch unter der Obcirsnito der I'ri-nnv/and I :it: tu f wodurch die hLbzefesten Mati-r iaLtf! ilchen «les Bottns B, die pnoninatisch nach oIküi gtigen din AbLenk-:;inrichtuncj transportiert werden und die im wesentlichen horizontale Kaskade iibf>r der Obersuitu des Bettys Λ bilden, nach unten auf das Bett Λ falLen.
WenncjLuich die Frennv/Unde 4 ΙκίΙ den verschLüdiitien gezeigten AusfUhrungsformen vertikaL sind, no können diese Wände nach oben zur Oberseite des Behälters 2 hin geneigt sein, v/o-
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durch die Querschnittsflächen der Betten A und B zu deren oberen Bereichen hin zunimmt bzwe abnimmt. Es ist erkennbar, daß anstelle der Luft kammern 34 und 16 eine einzige Luitkammer verwendet werden kann, die Luft mit dem gleichen Druck den beiden Kanunern 6, 8 zuführt, um die gewünschte Kaskade vom Bett B zum Bett A zu erhalten, weil das Bettmaterial an der Oberseite der Kammer 8' in einem stärkeren Maße verwirbelt wird als an der Oberseite der Kammer C infolge der dort vorhandenen unterschiedlichen Querschnittsflächen.
Es ist auch zu erwähnen, daß der eriindungsgemäße Reaktor nicht unbedingt zylindrisch, sondern beispielsweise auch rechteckig sein kann und eine ebene Trennwand aufweisen kann, die benachbarte rechteckige Kammern begrenzt. Weiterhin kann ein einzelner Reaktor eine Anzahl von miteinander fluchtenden oder konzentrischen Betten« wie z.B. die Betten A und B, aufweisen.
Wenngleich die Erfindung an Hand eines Müllverbrennungs- bzw. Veraschungsofens erläutert wurde, so kann der erfindungsgemäße Wärmereaktor beispielsweise auch zur Verbrennung, teilweisen Oxidation, Vergasung, Pyrolyse (wobei ein flüssiger Brennstoff durch das Bett A hindurchgeleitet wird und eine Einrichtung zur Ableitung der Produkte vorgesehen ist), zum Rösten (wobei das zu röstende Material die Makroteilchen-Betten A und B bildet), oder zur Katalyse (wobei die Makroteilchen des Bettes A den Katalysator bilden, durch den die zu behandelnden Stoffe hindurchgeleitet werden) verwendet werden.
Wärmereaktoren gemäß der Erfindung ermöglichen eine rasche Umwälzung des Bettmaterials, die längs einer durch die Trennwand zwischen den beiden Kammern begrenzte Bahn erfolgen soll. Die lÄnwälZungsgeschwindigkeit, die eine Folge der
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Verbrennungsgeschwindigkeit ist, kann leicht eingestellt werden, indem das Ausmaß der Verwirbelung im Bett B verändert wird.
Verglichen mit bestehenden Reaktoren ermöglichen die erfindungsgemäßen Reaktoren eine größere Betriebsflexibilität, eine einfachere Steuerung und einen höheren Verbrennungswirkungsgrad. Insbesondere kann die Tiefe der Betten gegenüber bekannten Anordnungen wesentlich vergrößert werden, wodurch die Verweildauer des in den beiden Verbrennungsbetten zu behandelnden Material gesteigert werden kann. Es sind weniger und leichter einstellbare Steuereinrichtungen für die Verwirbelungsluft vorhanden, das Erfordernis der Sekundärluft ist beseitigt, während der Sprühregen wegen der kurzen Wurfweite leicht mit einer minimalen Verschlammung des Bettes bewirkt werden kann.
Die in den erfindungsgemäßen Reaktoren erzielbare hohe IJmwäl zge schwind! gke it verhindert auch eine Schichtung des Bettmaterials, wie sie häufig bei den Betten der bekannten Fließbett-Reaktoren auftritt. In derartigen bekannten Reaktoren befinden sich die Betten in einem geschichteten Zustand, wobei sich die kleinen Teilchen sämtlich an der Oberseite des Bettes und die großen Teilchen am Boden des Bettes befinden. Infolge der Verhinderung einer solchen Schichtung können die erfindungsgemäßen Reaktoren ein Bettmaterial verwenden, das Teilchen eines weiteren Größenbereichs enthält, als dies boi herkömmlichen Anordnungen der Fall ist.
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Claims (13)

  1. Patentanwälte Uinwcbar & 2ιλ i,ßr RosentEl 7 JIL Auffl.
    Patentansprüche
    L .1 l/arme reaktor mit einem Of enbehülter, qekennze Lehnet durch eine Ln dem OfenbehäLter (2) angeordnete Trennwand (4), um Ln diesem eine erste und eine zweite Kammer (6, B) zu becjrenzen, wöbeL dLese Kammern an oder nahe denn oberen und dem unteren Bereich der Trennwand miteinander Ln Verbindung stehen, eine Masse aus einem Makrot€;LLchenmater IaL, das ein erstes Bett (Λ) Ln der ersten Kammer bildet, eine weitere Masse aus einem MakroteLLchenmaterLaL, das ein zweites Bett (B) Ln der zweiten Kammer blLdet, Einrichtungen (14, L6) zum Verwlrbeln der oberen Bereiche des zweiten Bettes Ln einem stärkeren MaUe als die oberen Bereiche des ersten Bettes, eine Ablenkeinrichtung (26) über der zweiten Kammer, um beim Gebrauch des Reaktors einen Sprühregen aus Makroteilchen von dem zweiten Bett über die Oberseite des ersten Bettes umzulenken, mindestens einen ELnLaO (LO) vom Äußeren des Behälters zum Zuführen eines zu behandelnden Materials in den Behälter, mindestens einen Auslaß (12) am Boden der zweiten Kammer zum Austragen von unbrennbaren Produkten und/oder Bettmaterlal und einen Rauchgasauslaß (24) aus dem Behälter.
  2. 2. Wärmereaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Einlasse (10) jeweils in die erste Kammer (6) münden.
  3. 3. Wärmereaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Einlasse (10) jeweils in die unteren Bereiche der zweiten Kammer (8) münden.
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  4. 4. Wdrmereaktor nach einem der Ansprüche L bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) innerhalb des Behälters (2) eine erste und eine zweite Kammer (6, 0) begrenzt, die jeweils über ihre gesamte Höhe eine gleichbleibende Querschnittsfläche haben, und dall für jede Kammer eine gesonderte Verwirbeiungseinrichtimg (L4, Lf>) vorgesehen Int, wobei die Verwirbelungseinrichtungen so ausgelegt sind, dal) sie da3 zweite Bett (B) in einem stärkeren Maße verwirbeln als das erste Bett (Λ).
  5. 5. Wärmereaktor nach einem der Ansprüche L bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) innerhalb des Behälters (2) eine erste und eine zweite Kammer (6, M) begrenzt, deren Querschnlttsflache vom unteren Bereich zum oberen Bereich zunimmt bzw. abnimmt, und daß für beide Kammern eine gemeinsame Verwirbelungseinrichtung vorgesehen ist.
  6. 6. Wärmereaktor nach eLnem der Ansprüche L bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung (26, 26' ) aus einem innerhalb des Behälters (2) ortsfest angeordneten Blechteil besteht, das sich über die Oberseite der zweiten Kammer (8) erstreckt.
  7. 7. Wärmereaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechteil (26, 26·) von der zweiten Kammer (8) zu der ersten Kammer (6) hin nach oben abgewinkelt ist.
  8. 8. Wärmereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4) innerhalb des Behälters (2) eine erste und eine zweite Kammer (6, 0) begrenzt, von denen die eine die andere umgreift.
  9. 9. Wärmereaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
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    daß die erste Kammer (6) die zweite Kammer (8) umgibt und daß die Ablenkeinrichtung aus einem umgedrehten kegelförmigen Bauteil (26) besteht« das zentral über der zweiten Kammer (8) angeordnet ist.
  10. 10. Wärmereaktor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) und die Trennwand (4) zylindrisch sind« um in dem Behälter eine zentrale zylindrische Kammer (8) und eine diese umgebende ringförmige Kammer (6) zu begrenzen.
  11. 11. Wärmereaktor nach Anspruch 9 oder 10 und 9, dadurch gekennzeichnet ι daß die zweite Kammer (8) in mehrere längliche Unterkammern (B1-B4) unterteilt ist«,
  12. 12. Wärmereaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet« daß in wärmeaustauschender Beziehung zu der zweiten Kammer (8) ein oder mehrere von einem Fluid durchströmte Rohre (36) vorgesehen sind.
  13. 13. Wärmereaktor nach Anspruch 12 und 11« dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der zweiten Kammer (8) eine dritte Kammer (34) angeordnet ist und daß sich das oder die Rohre (36) durch die dritte Kammer erstrecken.
    709837/0988
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