DE3244742A1

DE3244742A1 - Vorrichtung zum austragen von feststoffpartikeln aus einem behaelter, insbesondere einem wirbelschichtreaktor sowie verfahren zum betreiben einer solchen vorrichtung

Info

Publication number: DE3244742A1
Application number: DE19823244742
Authority: DE
Inventors: Karl Heinrich van Dr. 4300 Essen Heek; Harald Prof.Dr. Jüntgen; Reinhold Dr.-Ing. 4320 Hattingen Kirchhoff; Heinrich 4630 Bochum Wagener
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE3244742C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von
Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor mit Seitenwänden sowie einem Anströmboden oberhalb eines Windkastens. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung.
Das Austragen von Feststoffpartikeln aus Behältern erfolgt über die verschiedensten Fördersysteme, wie Förderbänder, Förderschnecken, Fallrohre und dergleichen. In Fällen besonders ungünstiger Prozeßbedingungen im Behälter, wie hohen Temperaturen und/oder hohen Fluiddrücken erweist sich insbesondere ein dosiertes Ausschleusen von Feststoffen als schwierig, zumal wenn der Feststoff eine sehr heterogene Körnung aufweist oder zur Agglomeration neigt.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Feststoffe auch unter schwierigen Prozeß-und Materialbedingungen aus einem Behälter ausgetragen werden können, wie dies z.B. beim Ascheabzug aus druckbetriebenen Wirbelfeuerungs- oder Vergasungsreaktoren der Fall ist; desgleichen soll ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung bereitgestellt werden.
Die Erfindung wird hinsichtlich einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 und hinsichtlich eines Verfahrens zum Betreiben einer solchen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß sich im Mündungsbereich des Fallrohres bei Nichtbetrieb der Düse für den horizontalen Feststofftransport nur geringe Feststoffmengen ansammeln können, die von der Düse bei erneuter Fluidbeaufschlagung ohne wesentliche Agglomeratbildung gelockert und fortgespült werden können, so daß auf diese Weise ein dosierter Feststoffaustrag aus dem Behälter möglich ist.
Mit Hilfe einer Feststoffschleuse, in welche das weitere Fallrohr mündet, wird es möglich, Feststoffe auch aus druckbetriebenen Behältern auszuschleusen, ohne daß die für die Feststoffschleuse notwendigen beidseitigen Absperrorgane, insbesondere das Absperrorgan "Strom auf" der Feststoffschleuse, durch strömende Feststoffpartikel in seiner Schließfuntkion beeinträchtigt wird, da vor einem Schließen durch Unterbrechen des Fluidstromes der Düse für horizontalen Feststofftransport sich im Mündungsbereich des Fallrohres in dem Raum unterhalb dieses Fallrohres eine Feststoffschüttung bildet, die einen Weitertransport des Feststoffes zur Feststoffschleuse verhindert. In solchen Fällen bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den weiteren Vorteil, daß durch den Fluidstrom für den horizontalen Feststofftransport eine Kühlung der Feststoffpartikel eintritt und hierdurch die Elemente der Feststoffschleuse und weiteren Fördereinrichtungen vor allzu hohen Temperaturen geschützt werden.
Eine der Düse gegenüberliegende Revisionsklappe (Patentanspruch 3) ermöglicht ein schnelles Eingreifen für den Fall, daß im Mündungsbereich des Fallrohres doch einmal eine Verstopfung eintreten sollte.
Durch mindestens zwei gleich ausgebildete Räume, in die das Fallrohr mündet, wird ein kontinuierlicher Feststoffaustrag und eine Feststoffverteilung auf verschiedene Behälter erreicht, was insbesondere bei der Verwendung nachgeschalteter Feststoffschleusen, die jede für sich nur diskontinuierlich arbeiten können, von besonderem Vorteil ist.
Eine oberhalb des Mündungsbereiches endende Förderfluidleitung im Fall rohr unterstützt den Weitertransport des Feststoffes nach einer Unterbrechung des Fluidstromes für den horizontalen Feststofftransport und Aufbau eines Schüttkegels aus Feststoff.
Eine nach oben gerichtete Wirbelfluidleitung, in dem vom Behälterboden zunächst etwa senkrecht sich nach unten erstrekenden Fallrohrbereich verbessert die Dosiermöglichkeit, insbesondere beim Austragen von Feststoffen aus Wirbelschichtreaktoren, da der Feststoffaustrag erst dann beginnen kann, wenn die Geschwindigkeit des nach oben gerichtete Wirbelfluids den sogenannten Schwebepunkt der Feststoffpartikel unterschreitet.
Der Austrag von Feststoffpartikeln, insbesondere aus Wirbelschichtraktoren, wird dadurch erleichtert, daß das Fallrohr an der tiefsten Stelle eines schräg liegenden Anströrribodens des Behälters ansetzt, wobei eine trichterförmige Ausgestaltung des Anströmbodens unter Freilassung einer zentralen Fallrohrmündung besonders bevorzugt wird.
Ein Verfahren zum Betreiben der Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 ermöglicht ein gesteuertes Beaufschlagen der Düse mit Förderfluid eine gezielte Dosierung des Feststoffaustrages; bevorzugt wird ein getakteter Betrieb der Düse, so daß entweder die Feststoffpartikel entsprechend den hydraulischen Bedingungen in der Austragsvorrichtung abgefördert oder diese Förderung völlig unterbrochen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Näheren erläutert. Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäusen Vorrichtung.
Ein Wirbelschichtreaktor 1 mit Seitenwänden 2, einem Anströmboden 3 oberhalb eines Windkastens 4, insbesondere in der Ausgestaltung eines Dampfsammelkastens, mit Wirbelfluidleitung 5 weist ein am Behälterboden 6 mittig ansetzendes Fallrohr 7 auf. Der Anströmboden 3 besteht aus rostähnlich angeordneten, einen Trichter bildenden Düsenrohren 8. Das Fallrohr 7 besteht aus einem zunächst sich senkrecht vom Behälterboden 6 nach unten erstreckenden Rohrabschnitt 9, der in einen zunächst schräg und dann wieder annähernd senkrecht verlaufenden Rohrabschnitt 10 mündet. Durch eine nach oben gerichtete Wirbelfluidleitung 11 wird der Rohrabschnitt 9 mit einer steuerbaren Wirbelfluidmenge beaufschlagt.
Das Fallrohr 7 mündet mit seinem Rohrabschnitt 10 in einem Raum 12, 13 mit annähernd horizontalem Boden 14, 15. Eine Düse 16, 17 im Bereich der Seitenwand 18 des Raumes 12, 13 ist im wesentlichen horizontal auf dem Mündungsbereich 19, 20 des Fallrohres 7 gerichtet. Von dem Mündungsbereich 19, 20 und der Düse 16, 17 fortweisend, weist der Raum 12, 13 ein am Boden 14, 15 ansetzendes weiteres Fallrohr 21, 22 auf. Das weitere Fallrohr 21, 22 mündet in eine Feststoffschleuse 23, 24, die mit Einlaßventilen 25, 26 und Auslaßventilen 27, 28 versehen ist. Als Feststoffschleuse eignen sich die unterschiedlichsten bekannten Einrichtungen. Eine Revisionsklappe 29, 30, insbesondere in der Ausgestaltung eines Blindflansches, gegenüber der Seitenwand 18 erleichtert das Begehen des Raumes 12, 13. Die Feststofförderung im Fallrohr 7 wird durch Förderfluidleitungen 31, 32 unterstützt.
Mit Hilfe des Wirbelfluides aus Leitung 11 kann unter anderem bei der Vergasung oder Verbrennung von Kohle die Einhaltung eines vorbestimmten Mindestabbrandes gesteuert werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden im Feststoffstrom zu bewegende Teile im Bereich der Austragsvorrichtung vermieden, so daß diese besonders verschleißfest und störunanfällig ist.
Ausführungsbeispiel Die in der Zeichnung dargestellte Austragsvorrichtung wurde in einer Kohlevergasungsanlage eingesetzt, bei welcher feinkörnige Kohle (z.B. kleiner 1 mm) im Wirbelschichtreaktor 1 mit Wasserdampf aus dem Dampfsammelkasten 4 und der Wirbelfluidleitung 11 vergast. Der Vergasungsgrad wurde über den Ascheabzug gesteuert und auf etwa 50 % eingestellt. Entsprechend der in der Zeichnung nicht dargestellten Zudosierung an Frischkohle in den Wirbelschichtreaktor 1 wurden durchschnittlich 100 - 120 kg Vergasungsrückstand/h kontinuierlich im wechselseitigen Betrieb über die Feststoffschleusen 23 und 24 abgezogen; hierzu wurden folgen Fluidmengen eingestellt: Die Wirbelfluidleitung 11 wurde mit 20 kg Dampf/h bei 45 bar und 257 0c beaufschlagt, durch die Düsen 16 bzw. 17 wurden insgesamt/ jeweils 15 - 20 m3 Produktgas im Normzustand/h zum Abtransport des Vergasungsrückstandes in die Feststoffschleusen 23 bzw. 24 im wechselseitigen Betrieb geleitet.
Der auszuschleusende Feststoffstrom konnte im Fallrohr 7 durch Erhöhung der Dampfmenge in der Wirbelfluidleitung 11 auf 50 kg/h unterbrochen werden. Die Einlaßventile 25, 26 konnten bei Bedarf also auch in einem festofffreien Gasstrom betätigt werden.
1 Behälter 2 Seitenwände 3 Anströmboden 4 Windkasten (Dampfsammelkasten) 5 Wirbelfluidleitung 6 Behälterboden 7 Fallrohr 8 Düsenrohre 9 Rohrabschnitt 10 Rohrabschnitt 11 Wirbelfluidleitung 12 Raum 13 Raum 14 Boden 15 Boden 16 Düse 17 Düse 18 Seitenwand 19 Mündungsbereich 20 Mündungsbereich 21 weiteres Fallrohr 22 weiteres Fallrohr 23 Feststoffschleuse 24 Feststoffschleuse 25 Einlaßventil 26 Einlaßventil 27 Auslaßventil 28 Auslaßventil 29 Revisionsklappe(flansch) 30 Revisionsklappe(flansch) 31 Förderfluidleitung 32 Förderfluidleitung

Claims

Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter (1), insbesondere einem Wirbelschichtreaktor, mit Seitenwänden (2) sowie einem Antrömboden (3) oberhalb eines Windkastens (4), dadurch gekennzeichnet, daß ein Fallrohr (7) aus dem Behälter (1) von oben in einen Raum (12, 13) mit einem im wesentlichen horizontalen Bodden (14, 15) mündet und der Raum (12, 13) im Bereich einer Seitenwand (18) eine im wesentlichen horizontal auf dem Mündungsbereich (19, 20) des Fallrohres ausgerichtete Düse (16, 17) für horizontalen Feststofftranport sowie ein von der Düse und dem Mündungsbereich fortweisendes, am Boden ansetzendes weiteres Fallrohr (21, 22) aufweist.
2. Austragsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Fallrohr (21, 22) in einer Feststoffschleuse (23, 24) mündet.
3. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine auf der der Düse (16, 17) gegenüberliegenden Seitenwand des Raumes (12, 13) angeordnete Revisionsklappe (29, 30).
4. Austragsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (7) gleichzeitig in mindestens zwei gleich ausgebildete Raume (12, 13) mündet.
5. Austragsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet durch eine oberhalb des Mündungsbereiches (19, 20) endende Förderfluidleitung (31, 32) im Fallrohr (7).
6. Austragsvorrichtung nach eInem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Fallrohr (7) vom Behälterboden (6) zunächst etwa senkrecht nach unten erstreckt und eine nach oben gerichtete Wirbelfluidleitung (11) in dem Fallrohr (7) mündet.
7. Austragsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (7) an der tiefsten Stelle eines schräg liegenden Anströmbodens (3) des Behälters (1) ansetzt.
8. Verfahren zum Betreiben einer Austragsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gesteuertes Beaufschlagen der Düsen mit Förderfluid.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch gesteuertes Beaufschlagen des Fallrohres mit nach oben gerichtetem Wirbelfluid.