DE2828614A1

DE2828614A1 - Anordnung zum gesteuerten transport eines stroms von im wirbelschichtzustand befindlichen feststoffteilchen durch eine austrittsoeffnung

Info

Publication number: DE2828614A1
Application number: DE19782828614
Authority: DE
Inventors: Niklas Olof Laurentius Berge
Original assignee: NORDISK FLUIDBAEDDFOERGASNING
Current assignee: NORDISK FLUIDBAEDDFOERGASNING
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1978-06-29
Publication date: 1979-01-11
Also published as: SE7707545L; GB2001862A

Description

30 058

28. Juni 1978

Handelsbolaget Nordisk Fluidbäddförgasning Trosa (Schweden)

Anordnung zum gesteuerten Transport eines Stroms von im Wirbelschxchtzustand befindlichen Feststoffteilchen durch eine Austrittsöffnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum gesteuerten Transport eines Stroms von im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen durch eine Austrittsöffnung, insbesondere eine derartige Anordnung, in der die Austrittsöffnung mit einem Behälter für Feststoffteilchen durch eine Leitung verbunden ist, die sich von dem Behälter allgemein seitwärts erstreckt und die Austrittsöffnung mit einer in der Wand des Behälters in der Nähe des unteren Endes desselben befindlichen Be-

809882/1005

hälteröffnung verbindet und so ausgebildet ist, daß sie ein Rutschen von nicht im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen in der Leitung von der Behälteröffnung zu der Austrittsöffnung verhindert, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur gesteuerten Zufuhr eines Fluidisierungsgases in die Leitung dient, und zwar derart, daß Feststoffteilchen in der Leitung in den Wirbelschichtzustand gebracht werden und ein steuerbarer Transport der im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen durch die Austrittsöffnung ermöglicht wird.

Derartige Anordnungen werden beispielsweise in Gasgeneratoren verwendet, in denen aus Kohle ein Brenngas erzeugt wird, indem feinverteilte Kohle zu ihrer wiederholten Erhitzung in einem Steigrohr und einem Fallrohr im Kreislauf geführt wird. Das Steigrohr bildet einen Hauptreaktionsraum, in dem ein schnell strömendes Wirbelbett aus Kohleteilchen dadurch aufrechterhalten wird, daß von dem unteren Ende des Reaktionsraumes Gas oder Luft in diesen geblasen wird. Das Fallrohr ist an seinem oberen Ende mit dem oberen Ende des Steigrohrs durch eine Gas-Feststoff-Trenneinrichtung verbunden, die dazu dient, aus dem ihr aus dem Steigrohr zugeführten Produktgas Kohleteilchen abzutrennen und an das Fallrohr abzugeben, das einen Behälter für diese Teilchen bildet und von dessen unterem Ende die Teilchen dem unteren Teil des Steigrohrs über eine Verbindungsleitung zugeführt werden können, die sich von dem Fallrohr allgemein seitwärts erstreckt und eine an dessen unterem Ende befindliche öffnung mit einer Austrittsöffnung verbindet, die

809882/1005

in das Steigrohr mündet. Während des Vergasungsvorganges in dem Gaserzeuger bilden sich durch Agglomeration relativ große Ascheteilchen, die infolge ihres großen Gewichts in dem Steigrohr herunterfallen. Am unteren Ende des Steigrohrs ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine kontinuierliche oder intermittierende Entnahme der Agglomerate ermöglicht.

Die bekannten Transportanordnungen der eingangs geschilderten Art haben den Nachteil, daß sie nur eine sehr

die begrenzte Steuerung der Menge der durch Austrittsöffnung transportierten Feststoffteilchen ermöglichen. Bei den bekannten Anordnungen ist ohne Verwendung von komplizierten mechanischen Einrichtungen gewöhnlich nur eine Ein-Aus-Steuerung möglich. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß sie gewöhnlich einen großen Druckverlust bedingen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung einer verbesserten Anordnung der eingangs geschilderten Art, insbesondere die Schaffung einer derartigen Anordnung, die in einem sehr großen Bereich eine sehr genaue Steuerung der Menge der im Wirbelschichtzustand transportierten Feststoffteilchen ermöglicht. In einem Gasgenerator der vorstehend genannten Art ist eine derartige genaue Steuerung des aus dem Fallrohr zu dem Steigrohr zurückgeführten Stroms der im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen besonders beim Anfahren äußerst wichtig, weil in dieser Betriebsphase die umgewälzte Feststoffmenge allmählich vergrößert werden soll, bis eine normale Arbeitstemperatur erreicht ist.

809882/1005

28286K

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einer Anordnung der eingangs geschilderten Art die Gaszufuhreinrichtung mehrere Gaseintrittsöffnungen oder mehrere Sätze von Gaseintrittsöffnungen aufweist, die in der Wand der Leitung in deren Längsrichtung in Abständen voneinander ausgebildet sind, und daß Ventileinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Zufuhr von Gas durch je eine der Gaseintrittsöffnungen bzw. durch je einen der Sätze von Gaseintrittsöffnungen unabhängig steuerbar ist.

Vorzugsweise ist in der Wand des Behälters etwas oberhalb der Behälteröffnung mindestens eine unabhängig steuerbare Gaseintrittsöffnung vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht in einem sehr großen Bereich eine sehr genaue Steuerung der Menge, in der die im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen transportiert werden. In einem Gasgenerator der vorstehend erwähnten Art ermöglicht die Anordnung gemäß der Erfindung während des Anfahrens eine genaue Steuerung der zunehmenden Menge, in der die Feststoffteilchen aus dem Fallrohr dem Steigrohr zugeführt werden, und nach dem Erreichen der normalen Arbeitstemperatur eine sehr genaue Einstellung dieser Menge, so daß der Wirkungsgrad des Gasgenerators erhöht werden kann.

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand ausführlicher an Hand der beigefügten schematischen Zeichnung beschrieben, die in Vorderansicht, teilweise geschnitten, einen Gasgenerator zeigt, der mit der erfindungsgemäßen Anord-

809882/1005

28286 H

nung zum gesteuerten Transport eines Stromes von im Wirbelschichtzustand befindlichen Kohleteilchen aus einem Fallrohr zu einem Steigrohr versehen ist.

Ein Steigrohr 10 bildet den Hauptreaktionsraum des Gasgenerators und ist an seinem unteren Ende mit einem Gaseinlaß 11 versehen, durch den Heißgas oder Heißluft in das Steigrohr 10 eingeleitet werden kann, um in diesem eine Wirbelschicht aus Kohleteilchen zu bilden, die dem Rohr 10 aus einem Fallrohr 12 zugeführt werden, das einen Behälter für die Teilchen bildet. Das Fallrohr 12 besitzt an seinem unteren Ende eine öffnung 13, von der eine horizontale Leitung 14 wegführt, die an ihrer Austrittsöffnung 15 in das Steigrohr 10 mündet. Dieses ist an seinem oberen Ende mit dem oberen Ende des Fallrohrs 12 durch eine Gas-Feststoff-Trenneinrichtung 16 verbunden, die aus dem ihn von dem Steigrohr 10 zugeführten Produktgas von diesem mitgeführten Kohleteilchen ausscheidet und dem Fallrohr 12 zuführt. Nach dem Abtrennen der Kohleteilchen von dem Produktgas wird dieses durch einen Gasaustritt 17 abgeführt. In dem Fallrohr fallen die ihm zugeführten Kohleteilchen zum unteren Ende des Fallrohrs. Das Steigrohr 10 besitzt einen Einlaß 18 zum Beschicken des Gasgenerators mit feinverteilter Kohle.

Infolge der endothermen Reaktionen, die in dem Gasgenerator, insbesondere in dem Steigrohr 10, stattfinden, wird die zugeführte Kohle unter der Einwirkung des zugeführten Heißgases vergast, so daß das durch die Austrittsöffnung 17 aus dem Gasgenerator austretende Produktgas

809882/10Q5

einen hohen Gehalt an brennbaren Bestandteilen hat. Während der Vergasung der Kohle bilden sich durch Agglomeration Ascheteilchen, die zu schwer sind, um in dem Steigrohr 10 von dem Gas aufwärts mitgeführt zu werden, und die daher in dem Steigrohr 10 herunterfallen und durch den Gaseintritt 11 aus dem Steigrohr 10 austreten.

Die Leitung 14, welche von der Öffnung 13 des Fallrohrs 12 zu der Austrittsöffnung 15 führt, hat eine solche Länge, daß in dem Fallrohr 12 befindliche Kohleteilchen nur im Wirbelschichtzustand in der Leitung 14 zu der Austrittsöffnung 15 transportiert werden können, während nicht im Wirbelschichtzustand befindliche Teilchen nicht in der Leitung 14 von der Öffnung 13 zu der Austrittsöffnung 15 rutschen können. Die größte Länge, bis zu der die Kohleteilchen in die Leitung 14 rutschen können, wenn der Gasgenerator nicht arbeitet, wird durch den in der Zeichnung mit o£ bezeichneten Böschungswinkel der Teilchen bestimmt.

Um nun einen steuerbaren Transport von Kohleteilchen von dem Fallrohr 12 zu dem Steigrohr 10 in der Leitung 14 zu ermöglichen, sind im unteren Teil der Wand der Leitung 14 mehrere Öffnungen 19 vorgesehen, die in der Längsrichtung der Leitung 14 in Abständen voneinander angeordnet sind und eine steuerbare Zufuhr von Fluidisierungsgas in die Leitung 14 und dadurch eine steuerbare Fluidisierung der Kohleteilchen in dieser Leitung ermöglichen. In der dargestellten Ausfuhrungsform ist der untere Teil der Leitung 14 doppelwandig und sind die Öffnungen 19 in der oberen Wand 20 dieses doppel-

809882/1005

wandigen Teils vorgesehen. Durch quer angeordnete Trennwände 22 wird der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden 20 und 21 des unteren Teils der Leitung 14 in mehrere Gaseinlaßräume 23 geteilt, die in der Längsrichtung der Leitung 14 aufeinanderfolgen. Den Räumen 23 kann Gas durch je eine Zuleitung 24 zugeführt werden, deren Mündung die untere Wand 21 durchsetzt. Durch in je einer der Zuleitungen 24 angeordnete Ventile 25 kann die Gaszufuhr zu den einzelnen Räumen 23 und den einzelnen Öffnungen 19 unabhängig gesteuert werden. In der dargestellten Ausführungsform steht jeder Raum mit dem Innern der Leitung 14 durch eine einzige Öffnung 19 in der Leitungswand 20 in Verbindung. Man kann aber jede öffnung 19 auch durch einen Satz von Öffnungen ersetzen, die in einer oder mehreren Querreihen oder in jedem anderen geeigneten Muster angeordnet sind. In der Praxis werden die öffnungen 19 von geeigneten Düsen gebildet, die in der Leitungswand 20 montiert sind.

Nachstehend wird nun die Wirkungsweise der von der Leitung 14 gebildeten Anordnung zum Transport von Feststoffteilchen ausführlicher erläutert. Wenn der Gasgenerator nicht arbeitet und nicht mit Gas beschickt wird, ist der in der Leitung 14 rechts von der strichpunktierten Linie A und unterhalb dieser Linie befindliche Raum, der durch den Böschungswinkel o£ der Kohleteilchen bestimmt wird, mit Kohleteilchen gefüllt, die sich nicht im Wirbelschichtzustand befinden. Dagegen ist der Raum oberhalb der Linie A und links von ihr leer. Die Länge der Leitung 14 ist nun so gewählt worden, daß die Linie A die obere Wand 20 des unteren Wandteils der Leitung

809882/1005

"7ο" 28286Η

im Abstand rechts von der Austrittsöffnung 15 schneidet, so daß nicht im Wirbelschichtzustand befindliche Kohleteilchen in der Leitung 14 nicht einfach zu der Austrittsöffnung 15 rutschen können. Zum Anfahren des Gasgenerators wird Gas durch den Einlaß 11 eingeleitet und vorzugsweise auch durch eine Anzahl von weiteren Einlassen, die einerseits in der Wand des Steigrohrs 10 oberhalb der Austrittsöffnung 15 und andererseits in dem oberen Teil des Fallrohrs 12 in dessen Wand vorgesehen sein können. Durch diese Gaszufuhr werden jedoch die im unteren Teil des Fallrohrs 12 befindlichen Kohleteilchen nicht in den Wirbelschichtzustand überführt, so daß keine Kohleteilchen durch die Austrittsöffnung 15 in das Steigrohr 10 transportiert werden. Zum Transport von Kohleteilchen durch die Austrittsöffnung 15 in das Steigrohr 10 muß man in die Leitung 14 Gas durch öffnungen 19 in der oberen Wand 20 des unteren Teils dieser Leitung einleiten. Diese Gaszufuhr wird durch die Ventile 25 gesteuert. Damit entsprechend dem Anstieg der Arbeitstemperatur in dem Steigrohr 10 die Menge der diesem zugeführten Kohleteilchen allmählich zunimmt, kann man so vorgehen, daß zunächst das Ventil 25 geöffnet wird, das die Gaszufuhr zu der der Austrittsöffnung 15 nächstliegenden Öffnung 19 steuert, und daß danach die übrigen Ventile 25 nacheinander in geeigneten Zeitabständen geöffnet werden. Nach einer gewissen Zeit kann man dann Fluidisierungsgas auch einer Reihe von Gaseintrittsöffnungen 26 zuführen, die in der Wand des Fallrohrs 12

etwas oberhalb der öffnung vorgesehen sind. Die Gaszufuhr zu den Öffnungen 26 kann mit geeigneten nicht gezeigten Ventileinrichtungen gesteuert werden. Nach dem

809882/1005

~ 4\~ 28286U

Beginn der Gaszufuhr durch die Öffnungen 26 kann man eine Feineinstellung der Menge der durch die Austrittsöffnung 15 transportierten Kohleteilchen dadurch erzielen, daß man eins oder mehrere der Ventile 25 ganz oder teilweise schließt. Wenn man zunächst jenes Ventil 25 schließt, das die Gaszufuhr zu der der Austrittsöffnung 15 nächstgelegenen Öffnung 19 steuert, wird der Strömungsquerschnitt in der Leitung 14 oberhalb dieser Öffnung 19 und auf beiden Seiten derselben durch die sich dort ansammelnden Kohleteilchen verengt. Wenn man danach eins oder mehrere der übrigen Ventile 25 schließt, kann man erreichen, daß die Höhe und Breite der den Strömungsquerschnitt verengenden Masse schrittweise zunimmt. Wenn schließlich alle Ventile 25 geschlossen werden, bleibt nur noch im oberen Teil der Leitung 14 ein schmaler Strömungskanal für den Transport von Kohleteilchen von dem Fallrohr 12 zu dem Steigrohr 10 frei. In diesem Strömungskanal werden die Kohleteilchen durch das über die Öffnungen 26 zugeführte Gas im Wirbelschichtzustand gehalten. Durch die Einzelsteuerung der Gaszufuhr durch die öffnungen 19 im unteren Teil der Leitung 14 mit Hilfe der Ventile 25 kann man daher die Menge der aus dem Fallrohr 12 in das Steigrohr 10 transportierten, im Wirbelschichtzustand befindlichen Kohleteilchen sehr genau steuern, und zwar sowohl beim Anfahren als auch danach, wenn der Gasgenerator seine normale Arbeitstemperatur erreicht hat. Zum Beenden des Betriebes des Gasgenerators werden alle Ventile 25 und das oder die Ventile geschlossen, welche die Gaszufuhr zu den öffnungen 26 steuern. Dadurch wird jede der Transport von im Wirbelschichtzustand befindlichen Kohleteilchen in der Lei-

- 10 -

809882/1005

tung 14 vollständig unterbrochen, sofern in dem nicht arbeitenden Gasgenerator keine Druckbedingungen herrschen, die eine Fluidisierung der Kohleteilchen in der Leitung 14 bewirken.

Die Erfindung ist auf das vorstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. Insbesondere ist die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf Gasgeneratoren eingeschränkt, sondern kann die Erfindung auch in anderen Gebieten der Technik Anwendung finden. Man kann auch die Form und den Aufbau der Verbindungsleitung abändern. Beispielsweise braucht diese Leitung nicht unbedingt genau horizontal zu sein, sondern kann sie von dem Behälter für das feinteilige Gut schräg aufwärts- oder schräg abwärtsführen. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine Leitung zu verwenden, die in der Draufsicht allgemein ringförmig ist und beispielsweise dazu dient, ein im Querschnitt ringförmiges Fallrohr mit einem Steigrohr zu verbinden, das mit dem Fallrohr konzentrisch und von ihm umgeben ist.

Bei Gasgeneratoren oder anderen Anlagen, in denen relativ hohe Arbeitstemperatüren auftreten können, kann die Anwendung einer derartigen Anordnung wärmetechnisch vorteilhaft sein.

- 11 -

809882/1005

Claims

28286U Patentansprüche

1. Anordnung zum gesteuerten Transport eines Stroms von iiti Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen durch eine Austrittsöffnung, die mit einem Behälter für Feststoffteilchen durch eine Leitung verbunden ist, die sich von dem Behälter allgemein seitwärts erstreckt und die Austrittsöffnung mit einer In der Wand des Behälters in der Nähe des unteren Endes desselben befindlichen Behälteröffnung verbindet und so ausgebildet ist, daß sie ein Rutschen von nicht int Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen in der Leitung von der Behälteröffnung zu der Äustrittsöffnung verhindert, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur gesteuerten Zufuhr eines Fluidisierungsgases in die Leitung dient, und zwar derart, daß Feststoffteilchen in der Leitung in den Wirbelschichtzustand gebracht werden und ein steuerbarer Transport der im Wirbelschichtzustand befindlichen Feststoffteilchen durch die Austrittsöffnung ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhreinrichtung mehrere Gaseintrittsöffnongen oder mehrere Sätze von Gaseintrittsöffnungen aufweist, die in der Wand der Leitung In deren Längsrichtung In Abständen voneinander ausgebildet slnd„ und daß ¥entileinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Zufuhr von Gas durch je eine der Gaseintrittsöffnungen bzw« durch je einen der Sätze der Gaseintrittsöffnungen unabhängig steuerbar Ist.

889882/188S

ORIGINAL INSPECTED

2. Anordnung nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet , daß in der Wand des Behälters etwas oberhalb der Behälteröffnung mindestens eine zusätzliche Gaseintrittsöffnung für ein Fluidisierungsgas vorgesehen ist und daß eine Ventileinrichtung zur unabhängigen Steuerung der Gaszufuhr durch die zusätzliche Gaseintrittsöffnung vorgesehen ist.

808882/1005