DE2740054A1

DE2740054A1 - Auswechselbare duese fuer verteilerplatten von wirbelschichtoefen

Info

Publication number: DE2740054A1
Application number: DE19772740054
Authority: DE
Inventors: Bryan Beacham; Gordon William Sutton
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1976-09-08
Filing date: 1977-09-06
Publication date: 1978-03-16
Also published as: NO146032B; SE7710016L; IT1084444B; FR2364068A1; NL7709784A; DK400877A; BE858525A; CA1065686A; NO773092L; JPS5333422A; GB1589566A; US4165040A; FR2364068B1; SE429687B; NO146032C

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD MbYES EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Krnisler \ 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln

Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

Ke/Ax

5 Köln l , 5. Sept. 1977

OtlCHMANNHAUS AM MAUPTCAIINHOF

THE BRITISH PETROLEUM COMPANY LIMITED, Britannic House, Moor Lane, London, EC2Y 9BU (England)

Auswechselbare Düse für Verteilerplatten von Wirbelschichtofen

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Auswechselbare Düse für Verteilerplatten von Wirbelschichtofen

Die Erfindung betrifft Düsen und mit diesen Düsen versehene Verteilerplatten für Wirbelschichtofen.

Ein Wirbelschichtofen wird betrieben, indem ein brennbares Gemisch von Luft und Brennstoff durch ein Bett eines feuerfesten feinteiligen Materials geblasen wird, um das Bett im Schwebezustand zu halten. Der Brennstoff, der fest, flüssig oder gasförmig oder ein Gemisch sein kann, verbrennt innerhalb der Wirbelschicht, die hierdurch bei hoher Temperatur, beispielsweise im Bereich von 700° bis 100O⁰C gehalten wird.

In Wirbelschichtofen sind sehr hohe Wärmeleistungen und gute Wärmeübergangscharakteristiken erreichbar.

In großtechnischen Wirbelschichtofen, insbesondere solchen, für die öl als Brennstoff verwendet wird, muß der Zustand der Brennstoffeinspritzdüsen beispielsweise für Instandhaltungszwecke periodisch überprüft werden, um lange Betriebsperioden unter optimalen Bedingungen zu ermöglichen.

Die Erfindung ist auf dieses Problem gerichtet und betrifft die Verwendung von Einspritzdüsen, die während des Betriebs des Wirbelschichtofens auswechselbar sind.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine für die Verwendung in einer Wirbelschicht geeignete Düsenanordnung mit einer Düse, die mit einer umgebenden Hülse ver-

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sehen ist, wobei die Düse in ihrer umgebenden Hülse beweglich ist und diese an einem Ende mit dichtem Abschluß berührt, einem Eintritt für ein unter Druck stehendes Gas zu dem Raum zwischen der Hülse und der Düse und einem am anderen Ende der Hülse angeordneten Ventil, durch das die Düse aus der Hülse gezogen werden kann.

Der Ausdruck "mit dichtem Abschluß" bedeutet dicht genug, um praktisch zu verhindern, daß Teilchen des Wirbelmaterials in die umgebende Hülse fallen.

Im Betrieb der auswechselbaren Düse in einer Wirbelschicht kann beim Herausziehen der Düse aus der Hülse das Druckgas in das Bett strömen, wodurch mit Hilfe eines Luftpolstereffekts verhindert wird, daß das Wirbeigut in die Hülse fällt.

Vorzugsweise sind eine oder mehrere Düsen in eine Verteilerplatte eingesetzt. Beispielsweise kann in einem ölgefeuerten Wirbelschichtofen eine Verteilerplatte mit einer oder mehreren auswechselbaren Düsen, denen Heizöl und Luft zugeführt wird, und einer Anzahl von nicht herausnehmbaren Düsen für die Zufuhr von Luft zur Wirbelschicht versehen sein. Wenn die Öldüsen verstopft sind oder gewartet werden müssen, können sie vorzugsweise einzeln aus der Wirbelschicht entfernt werden, während der Wirbelschichtzustand aufrechterhalten und eine erhöhte Ölmenge den verbleibenden Düsen zugeführt wird, so daß die Temperatur der Wirbelschicht im wesentlichen aufrechterhalten wird. Die Düsen werden vorzugsweise bewegt, indem sie durch die umgebende Hülse geschoben werden.

Bei einem ölgefeuerten Wirbelschichtofen ist die Ver-80981 1 /0809

teilerplatte vorzugsweise mit einer Einströmkanuner für die Luft, insbesondere auch mit einer Brenngaskammer für den Gebrauch während des Anfahrens des Wirbelschichtofens versehen. Ferner kann eine Kammer für flüssigen Brennstoff in die Verteilerplatte eingearbeitet sein.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse, die die Düse umgibt, mit der Einströmkammer für die Luft verbunden, und die als hauptsächliches Trägergas dienende Luft dient gleichzeitig als Druckgas für den Raum zwischen der Hülse und der auswechselbaren Düse. Diese Ausführungsform der Erfindung ist konstruktiv verhältnismäßig einfach und erfordert keine größeren konstruktiven Änderungen vorhandener Wirbelschichtofen mit fest eingebauten Düsen. Wenn jedoch die Versorgung mit Druckgas ausfällt, verdichtet sich das Wirbelschichtmaterial und fällt in die Luftkammer. Die zweite Ausführungsform der Erfindung stellt einen Versuch dar, diesen Nachteil auszuschalten und bietet gleichzeitig die Möglichkeit der Entnahme von Wirbelgutmaterial für Analysezwecke, wobei die Wirbelschichthöhe für die Regelung der Belastung usw. unter ruhenden oder aufgewirbelten Bedingungen verringert wird.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die die Düse umgebende Hülse eine Trennwand sein, die mit Abstand von dem Hauptluftzufuhrrohr und der Düse angeordnet ist und den Raum zwischen der Düse und dem Rohr gegen die Luftkammer der Wirbelschicht-Verteilerplatte isoliert. Der Raum zwischen der Hülse und der Düse ist dann mit einem gesonderten Eintritt für Gas, das unter Druck steht, versehen. Das unter Druck stehende Gas für den Raum zwischen der Hülse und der Düse kann das gleiche Gas oder unabhängig von dem

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unter Druck stehenden Trägergas für die Aufwirbelung der Schicht sein.

Das Ventil, durch das die Düse herausgezogen werden kann, um sie von ihrer Hülse zu trennen, ist vorzugsweise ein Kugelventil. Während des Ausbaues der Düse kann, wenn die Düse aus dem Ventil austritt, eine gewisse Menge Druckluft entweichen, aber dieser Verlust stellt gewöhnlich kein Problem dar. Um jedoch diesen Verlust an Druckluft zu vermeiden, ist es zweckmäßig, unter dem Kugelventil ein Düsenverschlußrohr anzuordnen, das den dichten Abschluß aufrechterhält und hierdurch das Entweichen von Druckluft verhindert, während das Kugelventil geschlossen ist. Einem ähnlichen Zweck dient dieser Düsenrohrverschluß während des Auswechselns der Düse, wobei die Wirbelschicht unter Belastung ist. Der Düsenrohrverschluß besteht vorzugsweise aus einer ringförmigen Kunststoffdichtung in einem umgebenden Sitz, durch den die Düse gezogen wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Äusführungsform eines austauschbaren Brennstoffdüsensystems unter Verwendung eines Düsenführungsrohres.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine weiter vereinfachte Ausführungsform eines austauschbaren Brennnstoffdüsensystems.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform weist die Verteilerplatten-Baugruppe für einen Wirbelschichtofen eine Einströmkammer 1, einen Eintritt 2 für die

Zufuhr von Heizöl und eine senkrechte Anordnung von 80981 1 /0809

drei koaxialen Rohren 3, 4, 10 auf. Das innere Rohr dieser koaxialen Rohre erstreckt sich nach unten durch die Lufteinströmkammer 1 und eine Heizgaskammer 5 bis zu einem Kugelventil 6 (Worcester Typ 44, Durchmesser 38,1 mm). Das kürzere Außenrohr 4 steht in direkter Verbindung mit der Lufteinströmkammer 1 und der Heizgaskammer 5 und endet in einem Kopf 7, durch den die als Trägermedium dienende Verbrennungsluft der Wirbelschicht 8 zugeführt wird.(Während des Anfahrens des Wirbelschichtofens führt der Kopf 7 der Wirbelschicht ein Gemisch von Verbrennungsluft und Heizgas zu. Die Öffnungen 9 ermöglichen es, Heizgas aus der Heizgaskammer 5 in das Luftrohr 4 mitzureißen.) Das Innenrohr 3 und das Außenrohr 4 sind mit Abstand zueinander angeordnet. Das Innenrohr 3 ist von einem Führungsrohr umgeben. An einer Stelle zwischen dem Ventil 6 und der Einströmkammer 1 ist ein Druckluftanschluß 11 bis zu dem Raum zwischen dem Führungsrohr 10 und dem Innenrohr 3 geführt. Gesonderte Luftdüsen 12 dienen zur Verteilung von Luft (und Gas während des Anfahrens) durch Löcher 9, um das Bett im Wirbelschichtzustand zu halten.

Das Heizöl wird den Innenwänden des inneren Rohres 3 durch den Eintritt 2 an einer Stelle unter dem Kugelventil 6 zugeführt. Gleichzeitig wird Luft dem Rohr 3 an seiner Mündung zugeführt. Das in dieser Weise in das Innere des Rohres 3 eingeführte öl bewegt sich im Rohr 3 in einem Luftstrom von unten nach oben unter Bildung eines kletternden Films, der schließlich durch den Austrittskopf 13 des Rohres 3 in die Wirbelschicht 8 eintritt.

Das Heizölrohr 3 ist somit in seiner Betriebsstellung von einem Führungsrohr oder einer Führungshülse 10 um-

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geben, die sich am oberen Ende 14 verjüngt, wobei ein lockerer Sitz zwischen dem Ölrohr 3 und dem Führungsrohr 10 ausgebildet wird.

Wenn eine Düse 3 aus der Verteilerplatte während des Betriebs des Wirbelschichtofens ausgebaut werden soll, wird wie folgt gearbeitet:

Der Druckluftanschluß 11 wird mit dem Führungsrohr 10 verbunden. Die Düse wird dann allmählich herausgezogen. Sobald sich der Düsenkopf 13 am oberen Ende 14 des Rohres 10 vorbeibewegt hat, dient die aus dem Anschluß 11 kommende Druckluft als Trägermedium für die Wirbelschicht und verhindert, daß Wirbelgut in das Führungsrohr 10 eintritt. Die Düse wird weiter herausgezogen, bis sich der Kopf 13 an einer Stelle zwischen dem Kugelventil 6 und einer Düsenrohrdichtung 15 befindet. Die Düse 3 kann nach dem Schließen des Kugelventils 6 vollständig herausgezogen werden, so daß es nach Belieben ersetzt oder geprüft werden kann. Das erneute Einsetzen der Düse erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge wie der Ausbau der Düse.

Das Führungsrohr 10 isoliert die Düse 3 von der Einströmkammer 1 und ermöglicht die Entnahme von Wirbelschichtmaterial in geregelter Menge in Abhängigkeit von der Luftströmung durch das Zuführungsrohr 11 und dem Grad der öffnung des Kugelventils 6. Die der Wirbelschicht zugeführte Menge der als Trägermedium dienenden Luft wird während des Ausbaues der Düse nicht beeinflußt. Falls Wirbelschichtmaterial in das Führungsrohr 10 fällt, kann dieses Material verhältnismäßig leicht beseitigt werden. Die Brennstoffeinspritzdüsen können ausgebaut werden, während sich das Bett im ruhendem Zustand oder im Wirbelzustand befindet. Im letzteren Fall wird das Bett nach dem Ausbau der Düse in seinem Wirbelzustand gehalten.

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Fig. 2 zeigt eine grundlegendere Version der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Bei dieser Version werden nur zwei koaxiale Rohre verwendet.

Zum Ausbau der Brennstoffeinspritzdüse aus der Verteilerplatte während des Betriebs des Wirbelschichtofens wird wie folgt gearbeitet:

Die Düse 3 wird allmählich herausgezogen, bis sich der Düsenkopf 13 am oberen Ende des konzentrischen Rohres 4 vorbeibewegt hat. Bei weiterem Herausziehen strömt Druckluft aus der Einströmkammer 1 durch den nunmehr zwischen dem oberen Ende des Rohres 4 und dem Düsenkopf 13 gebildeten Spalt. Diese Druckluft aus der Einströmkammer 1 strömt in das Bett 8 und trägt dazu bei, es im Wirbelzustand zu halten. Das Herausziehen der Düse wird dann durch das Kugelventil 6 in der gleichen Weise fortgesetzt, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Die Maßnahmen zum Wiedereinsetzen sind im wesentlichen eine Umkehrung der Arbeitsgänge beim Ausbau.

Bei dieser vereinfachten Form ist kein Hilfsanschluß für Druckluft erforderlich, vielmehr ist man während des Ausbaues der Düse auf die Zufuhr von Druckluft aus der Einströmkammer angewiesen. Diese Anordnung bietet zwar keine Sicherheit dagegen, daß Wirbelmaterial beim Ausfall der Druckluftzufuhr in die Einströmkammer fällt, jedoch ist sie einfach herzustellen und verhältnismäßig wirksam im Betrieb.

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Claims

Patentansprüche

1. Düsenanordnung mit einer Düse (3) und einer die Düse umgebenden Hülse (10), wobei die Düse (3) beweglich und an einem Ende (14) der Hülse (10) mit ihrer umgebenden Hülse in dichter Berührung ist, einem Eintritt (11) für ein unter Druck stehendes Gas in den Raum zwischen der Hülse (10) und der Düse (3) und einem am anderen Ende der Hülse (10) angeordneten Ventil (6), durch das die Düse (3) aus der Hülse (10) herausgezogen werden kann.

2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (6) ein Kugelventil ist.

3. Düsenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Kugelventil (6) ein Worcester-Ventil ist.

4. Düsenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (3) durch die umgebenden Hülsen (10) verschiebbar sind.

5. Düsenanordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Dichtung (15), durch die die Düse (3) nach dem Durchgang durch das Ventil (6) herausgezogen wird.

6. Düsenanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (15) aus einem Dichtungsring besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

7. Verteilerplatte für einen Wirbelschichtofen, gekennzeichnet durch eine Düsenanordnung nach Anspruch 1 bis 6 und eine Kammer (1) für die Zufuhr von als Trägermedium dienendem, unter Druck stehendem Gas in die Wirbelschicht (8).

8. Verteilerplatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) unmittelbar mit dem Raum zwischen der Düse (3) und ihrer umgebenden Hülse (10) verbunden ist.

9. Verteilerplatte nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) und der Raum zwischen der Düse (3) und ihrer umgebenden Hülse (10) durch eine Trennwand in Form eines im wesentlichen koaxial zur Düse (3) verlaufenden Rohres isoliert ist

10. Verteilerplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von unter Druck stehendem Gas zum Raum zwischen der Düse (3) und ihrer umgebenden Hülse (10) unabhängig von der Zufuhr von Trägergas zur Kammer (1) ist.

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