DE2946102C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schwelen von feinkörnigem, Kohlenwasserstoffe enthaltendem Gut mit Hilfe feinkörniger, auf Temperaturen von etwa 500 bis 1000°C erhitzter Feststoffe, wobei das feinkörnige Gut in einem Wirbelkanal durch Mischen mit den erhitzten Feststoffen auf Temperaturen von etwa 400 bis 900°C erhitzt wird und die Mischung eine Verweilzone durchläuft.

Verfahren und Vorrichtungen zum Schwelen sind bereits aus den deutschen Patentschriften 18 09 874, 19 09 263 und der deutschen Offenlegungsschrift 25 27 852 sowie den dazu korrespondierenden US-Patenten 36 55 518, 37 03 442 und 40 28 045 bekannt. Dabei werden die erhitzten Feststoffe mit dem zu schwelenden Gut in einem mechanischen Mischwerk zusammengebracht. Bei den erhitzten Feststoffen handelt es sich zumeist um Rückstand des Schwelprozesses, der in einer pneumatischen Förderstrecke mittels Verbrennungsgasen auf die erforderlichen Temperaturen gebracht wird.

Ein Wirbelkanal zum Schwelen von Briketts oder körniger Kohle im Sandbett ist in der US-PS 34 76 649 beschrieben. Aus der DE-OS 16 71 334 kennt man eine Schwelkammer mit abwärts gerichteter Umlenkführung zum Durchmischen des heißen Wärmeträgers mit dem Schwelgut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Vorrichtung mit möglichst wenig Wirbelgas auszukommen und die Zufuhr des Wirbelgases dosieren zu können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale. Die Unteransprüche haben Ausgestaltungsmöglichkeiten zum Inhalt.

Einzelheiten des Wirbelkanals sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Wirbelkanal im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1.

Der Wirbelkanal dient zum Vermischen von feinkörnigem Wärmeträger und Schwelgut und zum Transport dieser Materialien zu einer nicht dargestellten Verweilzone, in welcher das Gemisch nachentgasen kann. Die Wirbelkammer (20) besitzt einen Einlaufstutzen (21) für die erhitzten, als Wärmeträger dienenden Feststoffe. Im Einlaufstutzen (21) befindet sich ein Dosierschieber (22). Zu schwelendes feinkörniges Gut tritt über die Leitung (23) ein, welche zum Zuteilen eine Zellenradschleuse (24) oder ein anderes Dosierorgan aufweist. Darunter befindet sich eine nicht dargestellte Vorrichtung, welche unter Verwendung von Leitblechen o.ä. den einlaufenden Gutstrom über die ganze Kanalbreite verteilt. Der Boden (25) ist horizontal oder vom Zulaufbereich zum Ablauf (26) hin etwas geneigt. Der Neigungswinkel, gemessen gegen die Horizontale, liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 0,2 bis 10°.

Kaltes oder vorerhitztes Wirbelgas wird der Kammer (20) aus der Hauptleitung (27) mit Zweigleitungen (28) (vgl. auch Fig. 2) und Düsenleitungen (29, 30, 31, 31 a) zugeführt. Wie jeweils zwei Düsenleitungen parallel nebeneinander angeordnet sind, ist aus Fig. 2 und den Leitungen (31) und (31 a) zu ersehen. Die Anzahl der parallel zueinander verlegten Düsenleitungen richtet sich nach der Breite des Wirbelkanals, die ihrerseits von dem geforderten Feststoffdurchsatz bestimmt wird. Die normalerweise parallel zum Boden (25) verlaufenden Teile der Düsenleitungen (29) bis (31 a) besitzen Austrittsöffnungen für Wirbelgase. Diese Austrittsöffnungen sind zur Seite und schräg zum Boden (25) hin gerichtet, damit auch ohne eine ständige Spülung mit Wirbelgas Feststoffe nicht in die Leitungen eindringen können. Die Austrittsgeschwindigkeit des Wirbelgases aus den Öffnungen wird vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 60 m/sec gewählt.

Beim Betrieb der Wirbelkammer (20) als Vermischungs- und Transporteinrichtung wird über dem Boden (25) zumeist nur eine relativ geringe Schichthöhe an Feststoffen von etwa 0,1 bis 1,0 m eingestellt. Bei niedrigerer Schichthöhe ist die gewünschte Verwirbelung des feinkörnigen Materials und eine ausreichende Querbewegung zum Homogenisieren der Mischung am leichtesten zu erreichen. Zum Regulieren der Schichthöhe dient u.a. ein Einstellschieber (32) in der Nähe des Ablaufs (26). Statt des Einstellschiebers (32) kann auch ein feststehendes Wehr vorgesehen werden. Die Feinkornschicht über dem Boden (25) bedeckt wohl die Leitungen (29) bis (31 a), sie läßt in der Kammer (20) aber genügend freien Raum, damit die Gase und Dämpfe ohne Behinderung zur Abzugsleitung (33) gelangen können.

Der vertikale Abstand der Feststoffeinläufe vom Boden (25) beeinflußt unter bestimmten Randbedingungen die Förderleistung des Wirbelkanals. Es kann deshalb zweckmäßig sein, in der Höhe verstellbare Einlaufeinrichtungen vorzusehen, beispielsweise durch Verwendung teleskopartig ineinandergeschobener Zulaufleitungen.

Der Ablauf (26) mündet in die nicht dargestellte Verweilzone, bei der es sich z.B. um einen Behälter handeln kann. Ein solcher Behälter kann auch ohne separate Abzugsleitung für entstehende Dämpfe ausgebildet sein, da diese Dämpfe im Gegenstrom zu den abwärts rieselnden Feststoffen durch den Ablauf (26) nach oben in die Kammer (20) gelangen und durch die Leitung (33) abgezogen werden können.

Die Verweilzeit des Schwelgutes in der Kammer (20) ist nicht kritisch und kann etwa zwischen 2 und 40 Sekunden liegen. Wenn schon nach einem Bruchteil der gesamten Verweilzeit eine ausreichende Vermischung mit dem heißen Wärmeträger erreicht ist, bedeutet dies, daß auch die gewünschte Freisetzung von Gasen und Dämpfen aus dem Schwelgut bereits im Wirbelkanal weitgehend vollzogen wird.

Man ist bestrebt, bei Verwenden der Wirbelkammer (20) mit möglichst wenig Wirbelgas auszukommen, da es sich in dem durch die Leitung (33) abgezogenen Produkt wiederfindet und die nachgeschalteten Gaskühl- und Kondensationsapparate zusätzlich belastet. Die Erfindung sieht deshalb vor, den Wirbelkanal im Bedarfsfall der Länge nach in mehrere Zonen zu unterteilen, die mit unterschiedlichen spezifischen Wirbelgasmengen beaufschlagt werden. Fig. 1 zeigt beispielhaft eine Unterteilung in drei Zonen, die zu den drei Paaren von Düsenleitungen (29, 30, 31, 31 a) gehören. Der ersten, am Gutseintritt gelegenen Zone wird zweckmäßig vergleichsweise viel Gas zugeführt, um als Folge der größeren Wirbelgasgeschwindigkeit zu intensiver Teilchenbewegung und damit schnell zu einer guten Durchmischung zu gelangen. In die mittlere Zone wird vorzugsweise wenig Gas eingeleitet, so daß die Förderung des Materials in Längsrichtung eben noch gewährleistet ist, während in der dritten Zone wieder etwas höhere Geschwindigkeiten eingestellt werden, um Durchfluß und gleichmäßigen Ablauf sicherzustellen. Die Geschwindigkeiten sind in erster Linie von der Körnung der Mischgüter abhängig. In der Mischzone am Einlauf wird vorteilhaft mit der 1,3- bis 1,6-fachen Wirbelpunktsgeschwindigkeit gearbeitet.

Die Länge der einzelnen Zonen kann verschieden sein. Man kann auch das Wirbelgas in rasch fluktuierender Menge in den Wirbelkanal einleiten. Um Wirbelgas zu sparen, kann man auch mit pulsierender, d.h. kurzzeitig unterbrochener Zugabe arbeiten, vorzugsweise in den auf die Mischzone folgenden Zonen.

Beispiel

Als Misch- und Transporteinrichtung wird ein Wirbelkanal verwendet, wie er in der Zeichnung dargestellt ist. Ihm werden stündlich 150 t Teersand zugeführt, welcher auf etwa 0 bis 10 mm vorzerkleinert wurde. Sein anorganisches Trägermaterial hat eine Körnung von 0 bis 2 mm. Gleichzeitig werden in den Wirbelkanal 750 t/h Wärmeträger mit einer Temperatur von 650°C eingeleitet. Der Wärmeträger ist ausgeschwelter Teersand und hat somit ebenfalls die Körnung 0 bis 2 mm. Die Aufgabe der zulaufenden Massenströme erfolgt so, daß zunächst ein Teil des Wärmeträgers, dann der Teersand und danach der Rest des Wärmeträgers aufgegeben wird, so daß der Teersand zwischen zwei Schichten des Wärmeträgers gelangt.

Der Wirbelkanal ist 5 m lang und 3 m breit. Sein Boden (25) ist 3° gegen die Horizontale geneigt. Er hat am Auslaufende ein feststehendes Wehr von 100 mm Höhe. Das Wirbelgas wird über 30 parallel liegende Düsenleitungen zugeführt. Als Wirbelgas wird kaltes Schwelgas verwendet, das am Ende einer der Schwelvorrichtung angeschlossenen Kondensationseinrichtung abgenommen und zum Wirbelkanal zurückgeführt wird.

Durch das Einleiten von 10 000 Nm³/h Wirbelgas werden Wärmeträger und Teersand in den Wirbelzustand versetzt und rasch miteinander vermischt. Dabei stellt sich eine Mischtemperatur von 510°C ein, bei welcher die im Teersand enthaltene organische Substanz weitgehend verdampft wird. Sie verläßt den Wirbelkanal als Öldampf und Spaltgas in Mischung mit dem Wirbelgas und verdampfter Feuchtigkeit durch die Leitung (33). Der Wärmeträger, vermischt mit dem frisch entstandenen, etwas Kohlenstoff enthaltenden Rückstand, verläßt den Wirbelkanal durch den Ablauf (26).

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Schwelen von feinkörnigem, Kohlenwasserstoffe enthaltendem Gut mit Hilfe feinkörniger, auf Temperaturen von etwa 500 bis 1000°C erhitzter Feststoffe, wobei das feinkörnige Gut in einem Wirbelkanal durch Mischen mit den erhitzten Feststoffen auf Temperaturen von etwa 400 bis 900°C erhitzt wird und die Mischung eine Verweilzone durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkanal im Inneren mehrere, parallel zum Boden im Abstand zu diesem verlaufende Wirbelgasleitungen aufweist und die Düsenöffnungen der Wirbelgasleitungen zur Seite und schräg zum Boden hin gerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelkanal einen etwa horizontalen oder zum Ablauf hin schwach geneigten Boden aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Feststoffgemisches im Wirbelkanal 0,1 bis 1,0 m beträgt.