DE3244742C2 - Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung

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Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor, mit Seitenwänden sowie einem Anströmboden oberhalb eines Windkastens können die Feststoffpartikel auch unter schwierigen Prozeß- und Materialbedingungen, wie z. B. beim Ascheabzug aus druckbetriebenen Wirbelfeuerungs- oder Vergasungsreaktoren dadurch ausgetragen werden, daß ein Fallrohr aus dem Behälter von oben in einen Raum mit einem im wesentlichen horizontalen Boden mündet und der Raum im Bereich einer Seitenwand in eine im wesentlichen horizontale, auf den Mündungsbereich des Fallrohres ausgerichtete Düse für horizontalen Feststofftransport sowie ein von der Düse und dem Mündungsbereich fortweisendes, am Boden ansetzendes weiteres Fallrohr aufweist. Durch gesteuertes Beaufschlagen der Düse mit Förderfluid kann die Austragsmenge gesteuert werden; hierzu können auch eine oberhalb des Mündungsbereiches endende Förderfluidleitung im Fallrohr und/oder eine nach oben gerichtete, im Fallrohr mündende Wirbelfluidleitung verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter, insbesondere einem Wirbelschichtreaktor mit Seitenwänden sowie einem Anströmboden oberhalb eines Windkastens. Des weiteren 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 Piweßhedingungen im Behälter, wie hohen Temperaturen und/oder hohen Fluiddrüeken erweist sich insbesondere ein dosiertes Ausschleusen von Feststoffen als schwierig, /unial wenn der Feststoff eine sehr heterogene Körnung aufweist oder zur Agglomeration neigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 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
to 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« det Feststoffschleuse, durch strömende Feststoffpartikel in seiner Schließfunktion beeinträchtigt wird, da vor einem Schließen durch Unterbrechen des Flnidstromes der Düse für horizontalen Feststofftransport sich im Mündungsbereich des Fallrohres in dem Raum unterhalb dieses Fallrohres eine Feststoffschüiiung bildet, die einen Weitertransport des Feststoffes zur Feststoffschleuse verhindert. In solchen Fällen bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung den weiteren Vorteil, daß durch den Fiuidstroin für den horizontalen Feststofftransport eine Kühlung der Feststoffpartikel eintritt und hierdurch die Elemente der Feststoffschleusc 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 nachgcschalteter Feststoffschleusen, die jede für sich nur diskontinuierlich arbeiten können, von besonderem Vorteil ist.
Eine oberhalb des Mündungsbereiches endende Förderfluidlcitung im Fallrohr unterstützt den Weitertransport des Feststoffes nach einer Unterbrechung des Fluidstromes für den horizontalen Feststofftransport und Aufbau eines Schüttkegels aus Feststoff.
fto Eine nach oben gerichtete Wirbeifluidleitung, in dem vom Behälterboden zunächst etwa senkrecht sich nach unten erstreckenden Fallrohrbereich verbessert die Dosiermöjrlichkcit. insbesondere beim Austragen von Feststoffen aus Wirbelschichtreakloren.da der Fcststoffaus-
hi trag erst dann beginnen kann, wenn die Geschwindigkeit des nach oben gerichteten Wirbcll'luids den sogenannten Sdiwebepunkt der Feslsioffpartikcl unterschreitet.
Der Austrag von Feststoffpartikeln, insbesondere aus Wirbelschichtreaktoren, wird dadurch erleichtert, daß das Fallrohr an der tiefsten Stelle eines schräg liegenden Anströmbodens 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 Beirieb der Düse, so- daß entweder die Feststoffpartikel entsprechend den hydraulischen Bedingungen in der Austragsvorrichtung abgefordert 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 erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Wirbelschichtreaktor 1 mit Seitenwänden 2, einem Anströmboden 3, oberhalb eines Windkastens 4. insbesondere in der Ausgestaltung eines DampLammelkastens, mit Wirbelfluidieitung 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 Wirbelfluidieitung 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 den 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 Feststoffschleutx- 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 Feststoffförderung 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 bi>
Die in der Zeichnung dargestellte Austragsvorrichtung wurde in einer Kohlevergasungsanlage eingesetzt. bei welcher feinkörnige Kohle (/. B. kleiner als 1 mm) im Wirbelschiehtrcakicr I mit Wasserdampf aus dem n; Diimpfsammeikastcn 4 und der Wirbdfluidlciiiing 11 vergast. Der Vergasutigsgisd wurde über den Ascheabzug gesteuert und auf etwa 50% eingestellt. Lntsprechend 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 folgende Fluidmengen eingestellt: Die Wirbelfluidieitung 11 wurde mit 20 kg Dampf,'h bei 45 bar und 257CC beaufschlagt, durch die Düsen 16 bzw. 17 wurden insgesamt/jeweils 15—20 mJ 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 Wirbelfluidieitung 11 auf 50 kg/h unterbrochen werden. Die Einlaßventile 25, 26 konnten bei Bedarf also auch in einem feststofffreien Gasstrom betätigt werden.
Bezugszeichenliste
1 Behälter
2 Seitenwände
3 Anströmboden
4 Windkasten (Dampfsammeikasten)
5 Wirbelfluidieitung
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 v.eiteres Fallrohr
22 weiteres Fallrohr
23 Feststoffschleuse
24 Feststoffschleuse
25 Einlaßventil
26 Einlaßventil
27 Auslaßventil
28 Auslaßventil
29 Revisionsklappe(flansch)
30 Revisionsklappe(flanseh)
31 Förderfluidleitung
32 Förderfluidleitung
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Austragen von Feststoffpartikeln aus einem Behälter (1). insbesondere einem Wirbelschichtreaktor, mit Seitenwänden (2) sowie einem Anströmboden (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 Boden (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 Feststofftransport sowie mindestens ein von der Düse und dem Mündungsbereich fortweisendes, am Boden ansetzendes, weiteres Fallrohr (21, 22) aufweist.
2. Austragsvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Fallrohre (21, 22) in je einer Feststoffschleuse (23,24) münden.
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 Räume (12,13) mündet.
5. Austragsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —4. gekennzeichnet durch eine oberhalb des Münducgsbere^-hes (19, 20) endende Förderfluidleitung{31,3?.) 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.
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