DE3322971C3 - Wirbelschichtreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelschichtreaktor mit geregelt zirkulierender Wirbelschicht für exotherme Reak­ tionen, bei dem der Brennstoff einem Reaktionsraum mit isolierten Wandflächen zugeführt sowie Fluidisierungsgas durch einen Anströmboden eingeblasen wird und sich zwi­ schen einem oberhalb des Reaktionsraums angeordneten, im Querschnitt wesentlich größeren Freiraum mit Heizflächen und dem Reaktionsraum ein Speisekanal mit Heizflächen er­ streckt.

In der deutschen Offenlegungsschrift 28 19 996 ist ein Wirbelschichtreaktor beschrieben, bei dem der größte Teil des Reaktionsraumes mit Berührungsheizflächen ausgefüllt ist, so daß der Querschnitt hier geringer ist als im Bereich oberhalb des Anströmbodens. Die Gasgeschwindigkeit und Feststoffkonzen­ tration ist im gesamten Bereich der Berührungsheizflächen sehr hoch, so daß an den Berührungsheizflächen ein erheb­ licher Abrieb durch die Feststoffteilchen eintritt. Erst oberhalb der Berührungsheizflächen, nach Durchlaufen eines Separators, gelangen die Gase und Feststoffteilchen in einem im Querschnitt größeren Freiraum, von wo aus die Feststoffteilchen über einen Speisekanal zum Reaktionsraum zurückgeführt werden.

Vorteilhaft ist bei dem bekannten Wirbelschichtreaktor, daß er sich wegen seines günstigen Wärmetauschers und seiner verhältnismäßig einfachen Konstruktion besonders als Feue­ rung für die Dampferzeugung eignet. Er läßt sich mit den unterschiedlichsten, insbesondere auch minderwertigen Brenn­ stoffen mit hohem Asche- und Schwefelgehalt wirtschaftlich betreiben, wobei sich die Schwefelemission durch Einspeisen von Kalkstein, Kalk oder Dolomit in die Wirbelschicht zum stabilen Abbinden des Schwefels gering halten läßt. Eine vergleichsweise niedrige Verbrennungstemperatur von 800 bis 900°C gewährleistet darüber hinaus sehr niedrige Stickoxid­ gehalte im Abgas.

Diesen Vorteilen steht als wesentlicher Nachteil die im Vergleich zu herkömmlichen Staub- und Rostfeuerungen unzu­ reichende Teillastregelung gegenüber. Der Betrieb einer Wirbelschichtfeuerung läßt sich normalerweise nur von Nenn­ last bzw. Vollast auf 75 bis 80% herunterregeln. Die Dampf­ erzeugung läßt sich daher bei einer Wirbelschichtfeuerung einem größeren Schwankungen unterliegenden Strom- oder Wärmebedarf kaum richtig anpassen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Wirbelschicht zu ihrer Aufrechterhaltung bestimmter Feststoff- und Fluidisierungsgasmengen, d. h. einer bestimmten Suspensions- bzw. Feststoffdichte, bedarf. Darüber hinaus muß im Hinblick auf die Umweltbelastung die Rauchgastemperatur bei 800 bis 900°C liegen. Das erfordert entsprechende Heiz- bzw. Kühlflächen, deren Wärmeaufnahme von der Differenz zwischen der Wirbelschichttemperatur und der Heizflächentemperatur sowie der vergleichsweise hohen und vom Leistungsbedarf kaum abhängigen Wärmedurchgangszahl abhängig ist. Die einzige Variable ist mithin die Tempe­ raturdifferenz, so daß bei sinkender Last bzw. sinkendem Leistungsbedarf die Wirbelschichttemperatur rasch abnimmt und bei einem Teillastbetrieb von 75 bis 80% der Nennlast eine untere Grenze erreicht, die gerade noch eine aus­ reichende Verbrennung gewährleistet.

Um den Schwierigkeiten beim Teillastbetrieb zu begegnen, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 24 302 eine Wirbelschichtfeuerung bekannt, bei der die Verbrennung und der Wärmeübergang von den Verbrennungsprodukten auf die Heizflächen räumlich voneinander getrennt stattfinden. Dies geschieht mit Hilfe eines Wirbelschichtreaktors, dessen Feststoffteilchen mit dem heißen Rauchgas ausgetragen und in einem dem Reaktor nachgeschalteten Rückführzyklon abge­ schieden und von dort direkt oder über einen Wirbelschicht­ kühler gekühlt mindestens teilweise wieder in die Wirbel­ schicht eingespeist werden. Das Repetieren mindestens eines Teils der Feststoffteilchen verlängert die Verweilzeit des repetierten Feststoffanteils im Reaktor und gewährleistet demgemäß einen hohen Verbrennungsgrad. Darüber hinaus er­ laubt die Mengenregulierung des repetierten ausgebrannten Feststoffs, die Wirbelschichttemperatur in der Wirbel­ schicht im wesentlichen konstant zu halten. Dementsprechend wird im Teillastbereich entsprechend mehr ausgebrannter Feststoff in den Reaktionsraum zurückgeführt.

Obgleich der Wärmeübergang des Feststoffs vornehmlich in dem externen Wirbelschichtkühler stattfindet, sind auch bei Wirbelschichtreaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht in dem Freiraum über dem Reaktionsraum Heizflächen angeordnet. Diese unterliegen angesichts der hohen Strömungsgeschwindig­ keit der Gas/Feststoff-Suspension in Abhängigkeit von der Feststoffkonzentration im Rauchgas und der Teilchengröße einem mehr oder minder starken Verschleiß. Da der Ver­ schleiß mit der Teilchengröße zunimmt, wird die Wirbel­ schicht vorzugsweise mit feingemahlenen Brennstoffen be­ trieben, was jedoch angesichts der dafür erforderlichen Brennstoffaufbereitung zusätzliche Kosten mit sich bringt. Aus Gründen des Heizflächenverschleißes ist auch die Wir­ belgeschwindigkeit und damit der Gas- und Feststoffdurch­ satz je Flächeneinheit des Reaktionsraumquerschnitts be­ grenzt. Das wiegt umso schwerer, als der Wärmeübergang maßgebend von der Verweilzeit und der Konzentration der Feststoffteilchen an den Heizflächen abhängt. So werden etwa 80 bis 95% der Verbrennungswärme von den Feststoffteil­ chen auf die Heizflächen übertragen.

Bei Wirbelschichtreaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht sind zwar die Verschleißprobleme wegen des überwiegend ex­ ternen Wärmeübergangs von den Feststoffteilchen auf die Heizflächen wesentlich geringer als bei Wirbelschichtreak­ toren ohne nennenswerten Feststoffaustrag. Dafür fallen aber hohe Kosten für den externen Zyklon an, der angesichts der hohen Abgastemperatur und der hohen Feststoffkonzen­ tration im Abgas aus Gründen des Verschleißes eine Ausmaue­ rung erfordert, die keine hohen Temperaturgradienten ver­ trägt und daher lange An- und Abfahrzeiten bedingt, was sich insbesondere bei Reparaturen nachteilig bemerkbar macht. Darüber hinaus erfordert das externe Wirbelbett für die Wärmeabgabe und die einzelnen Feststoffströme einen erheblichen apparativen und regeltechnischen Aufwand, womit die Vorteile des geringeren Heizflächenverschleißes und der besseren Teillastcharakteristik wieder verlorengehen.

Ein Wirbelschichtreaktor nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 ist in dem EPA-Bericht 650/2-73-048a "Eva­ luation of the fluidized-bed combustion process", Vol. I, "Pressurized fluidized-bed combustion process development and evaluation", 1973, Titelblatt, Seiten 310 bis 316, beschrieben. Dieser Wirbelschichtreaktor weist nur im Freiraum selbst angeordnete Heizflächen, jedoch keine Wandheizflächen und diese nur entlang dem gesamten Spei­ sekanal und keinen Speicherraum auf. Die dem Wirbel­ schichtreaktor zugeführte Sekundärluft dient dazu, die Menge der repetierten Feststoffteilchen zu beeinflußen, so daß grundsätzlich ein gewisser Sekundärluft-Strom er­ forderlich ist, solange Feststoffe repetiert werden, wo­ durch eine Beschränkung im Regelverhalten gegeben ist, die die Flexibilität des bekannten Wirbelschichtreaktors im Betrieb vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähn­ ten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Wirbel­ schichtreaktor mit zirkulierender Wirbelschicht zu schaf­ fen, der in weiten Grenzen einen wirtschaftlichen Teil­ lastbetrieb zuläßt, in dem sich bei Teillastbetrieb die in die Wirbelschicht gespeiste Gasmenge ohne Beeinträch­ tigung der Wirbelschicht wesentlich verringern läßt, so daß weniger Feststoffteilchen an die Wandheizflächen ge­ langen, und bei dem sich die Temperatur im Reaktions­ raum durch Repetieren der Feststoffteilchen auch im Teil­ lastbereich konstant halten sowie der Wärmeübergang auf die Heizflächen feinfühlig und in weiten Grenzen einstel­ len lassen.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird vorgeschlagen, daß erfindungsgemäß der Freiraum Wandheizflächen besitzt, der Speisekanal im Bereich des Reaktionsraums aus minde­ stens einem Speicherraum für zirkulierende Feststoffteil­ chen sowie mindestens einem in den Reaktionsraum münden­ den verschließbaren Kanal mit regelbarem Öffnungsquer­ schnitt besteht und sich zwischen dem Freiraum und dem Speicherraum Heizflächen erstrecken. Das Verhältnis der Querschnitte des Reaktions- und des Freiraums kann 1 : 3 bis 1 : 8 betragen, es beträgt vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 5.

Das erlaubt im Reaktionsraum eine hohe Strömungsgeschwindig­ keit von beispielsweise 8 bis 14 m/s bei einer Feststoffkon­ zentration von 1 bis 10 kg/Nm³ jeweils bei Vollast, da der Reaktionsraum heizflächenfrei ist und demgemäß ein ver­ schleißfestes Futter aus Stampfmasse auf einer bestifteten Wandung aufweist, das hohe Temperaturgradienten verträgt und eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit im Reaktionsraum erlaubt es, bei Teillastbetrieb die in die Wirbelschicht eingespeiste Gas­ menge wesentlich zu verringern, ohne daß die Gefahr einer Beeinträchtigung der Wirbelschicht besteht. Eine Verringe­ rung der Gasmenge bzw. Strömungsgeschwindigkeit im Reak­ tionsraum wirkt sich dahingehend aus, daß der in den Frei­ raum gelangende Gasstrahl kürzer und querschnittskleiner wird. Entsprechend geringer ist das Strahlvolumen des Rauch­ gasstrahls, und entsprechend weniger Feststoffteilchen ge­ langen an die Wandheizflächen. Hinzu kommt, daß sich den Rauchgasstrahl umgebende Strahlung absorbierende und lang­ sam strömende Gasschichten bilden. Auf diese Weise bewirkt die Eintauchtiefe des Rauchgasstrahls im Freiraum eine Ände­ rung des Wärmeübergangs.

Eine geringere Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases be­ wirkt demgemäß einen entsprechend geringeren Wärmeübergang an den Berührungsheizflächen im Freiraum und im zweiten Kesselzug, der sich zudem mit Hilfe der Feststoffkonzen­ tration im Rauchgas zusätzlich einstellen läßt.

An dem beispielsweise stufenförmigen Übergang zwischen dem Reaktions- und dem beispielsweise als Rohr-Steg-Konstruk­ tion ausgeführten Freiraum kommt es infolge der Quer­ schnittsvergrößerung beispielsweise auf das Vier- bis Fünf­ fache zu einer wesentlichen Verlangsamung der Gasströmung, und zwar bei jeweils kreisförmigem Querschnitt im Verhält­ nis des Quadrats der Radien. Gleichzeitig kommt es zu einem Druckverlust und dementsprechend zu einer Verringerung der Konzentration des Feststoffs insbesondere an den Heizflä­ chen, deren Verschleiß entsprechend gering ist, da die Fest­ stoffkonzentration radial nach außen abnimmt.

Mit der Strömungsgeschwindigkeit des Gases bzw. unter dem Einfluß der Schwerkraft und des Strömungswiderstandes bzw. Schwebevermögens verringert sich auch die Teilchengeschwin­ digkeit in zunehmendem Maße. Da der Strömungswiderstand mit der Teilchengröße zunimmt, werden die gröberen Teilchen verhältnismäßig schneller abgebremst als die feineren Teil­ chen. Erreicht die Geschwindigkeit eines Teilchens Null, dann hat es seine größte Steighöhe im Freiraum erreicht und fällt zurück in die Wirbelschicht. Da die Feststoffteilchen eine unterschiedliche Größe besitzen, nimmt die Zahl der groben Teilchen mit zunehmender Freiraumhöhe ab. Es kommt auf diese Weise zu einer Art Windsichtung in eine im Reaktor verbleibende grobe Teilchenfraktion und eine den Reaktor mit dem Gas verlassene feine Teilchenfraktion. Der Trennschnitt zwischen den Fraktionen und damit auch die Austragrate lassen sich mit Hilfe des Querschnittsverhält­ nisses und insbesondere der in den Reaktionsraum einge­ leiteten Menge des Fluidisierungsgases einstellen; denn es werden alle Teilchen mit dem Gas ausgetragen, deren Sink­ geschwindigkeit kleiner als die mittlere Gasgeschwindigkeit im Freiraum ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, das den Reaktor bzw. den Freiraum verlassende Gas verhältnismäßig feststoffarm und damit die Kosten für die Gasreinigung ebenso wie den Heiz- bzw. Kühlflächenverschleiß im zwei­ ten Zug gering zu halten.

Im Bereich des Reaktionsraums befindet sich mindestens ein Speicherraum, der die im Freiraum auf Null abgebremsten, überwiegend inerten Feststoffteilchen min­ destens teilweise aufnimmt und dosiert in den Reaktionsraum einspeist. Das Repetieren der zirkulierenden Feststoffteil­ chen gewährleistet ein vollständiges Ausbrennen und erlaubt es, die Temperatur im Reaktionsraum einzustellen, insbeson­ dere auch im Teillastbereich konstant zu halten sowie den Wärmeübergang auf die Heizflächen wesentlich zu beeinflus­ sen, da der Wärmeübergang weitaus überwiegend durch Teil­ chenkonvektion und Teilchenstrahlung geschieht. Die Bela­ dungsrate ist daher eine sehr wirksame Variable für eine lastabhängige Regelung des Wärmeübergangs.

Um den Wärmeübergang an den Berührungsheizflächen im Frei­ raum und im zweiten Kesselzug mit Hilfe der Feststoffkon­ zentration einstellen zu können, erstreckt sich zwischen dem beispielsweise den Reaktionsraum konzentrisch umgeben­ den Speicherraum und dem Reaktionsraum mindestens ein ver­ schließbarer Kanal mit regelbarem Öffnungsquerschnitt. Mit Hilfe der Menge der repetierten Feststoffteilchen läßt sich auf diese Weise der Wärmeübergang auf die Heizflächen zu­ sätzlich nicht nur feinfühlig, sondern auch in weiten Gren­ zen einstellen, so daß insgesamt ein Teillastbetrieb in weiten Grenzen möglich ist.

Mit Hilfe der zwischen dem Freiraum und dem Speicherraum angeordneten Heizflächen, beispielsweise Heizrohre, zum Kühlen der in den Speicherraum fallenden Feststoffteil­ chen, läßt sich die Teilchentemperatur im Speicherraum einstellen und die fühlbare Wärme der zirkulierenden Teilchen übertragen. Die Teilchen gelangen zudem mit vorgegebener Temperatur in den Reaktionsraum, so daß sich dort stabile Reaktionsbedingungen ergeben und insbeson­ dere die Temperatur konstant gehalten werden kann.

Das Speicherraumvolumen sollte mindestens dem Volumen der ruhenden Wirbelschichtschüttung entsprechen, um bei sehr geringer Teillast mit extrem niedriger Teilchenkonzentra­ tion im Reaktionsraum arbeiten zu können.

Eine weitere Möglichkeit für den Teillastbetrieb ergibt sich, wenn der Reaktionsraum aus mindestens zwei Teilräumen beispielsweise mit gleichem Querschnitt besteht, die durch eine vertikale Wand voneinander getrennt sein können. In diesem Falle kommt zu den vorerwähnten Variablen noch die Verringerung der Querschnittsfläche des Reaktionsraums hin­ zu, die gleichzeitig ein entsprechend geringeres Flächen­ verhältnis am Übergang zwischen dem Reaktions- und dem Frei­ raum mit sich bringt. So läßt sich beispielsweise bei Halb­ last eine Teilraumfeuerung abschalten und der andere Teil­ raum unter Vollastbedingungen weiterbetreiben, ohne daß die anderen Regelungsmöglichkeiten verlorenge­ hen.

Insgesamt ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Wirbel­ schichtreaktor ein sehr hoher Wirkungsgrad der Verbrennung, da der Brennstoff und der Verbrennungssauerstoff in der Reaktionskammer äußerst intensiv miteinander verwirbelt werden und gerade die größeren und demgemäß schwerer voll­ ständig ausbrennbaren Teilchen angesichts ihres geringeren Schwebevermögens bevorzugt bzw. häufiger zirkulieren als die leichter ausbrennbaren kleinen Teilchen, bis sie schließlich den Reaktor über einen Ascheabzug gegebenen­ falls mit einem Festbettkühler oder infolge des mit dem Verbrennungsgrad zunehmenden Schwebevermögens den Reaktor mit dem Rauchgas verlassen. Dabei läßt sich die Reaktions­ temperatur im Hinblick auf die Entschwefelung mit einem Kalziumträger und die No_x-Emission optimal einstellen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung eines axialen Längs­ schnitt durch eine Reaktionskammer,

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Horizontalschnitt nach der Linie III-III der Fig. 1.

Der erfindungsgemäße wirbelschichtbefeuerte Reaktor 1 be­ steht aus einem Reaktionsraum 2 und einem darüber befindli­ chen Freiraum 3, an den sich ein zweiter Kesselzug 4 mit Heizflächen 5 anschließt. Die Freiraumwandung besteht aus Rohr-Steg-Rohrwänden, desgleichen auch der Reaktionsraum 2, der jedoch feuerungsseitig ein in der Zeichnung nicht darge­ stelltes feuerfestes Mauerwerk, beispielsweise aus einer mittels Stiften an einer tragenden Wandung verankerten Stampfmasse aufweist.

Der Reaktionsraum 2 besitzt einen wesentlich geringeren Querschnitt als der Freiraum 3, da sich beiderseits des Reaktionsraumes je ein Speicherraum 6 mit je einem in den Reaktionsraum 2 mündenden Speisekanal 7 erstreckt. Die Spei­ sekanäle weisen Dosierschieber 8 zum Einstellen der in den Reaktionsraum 2 gelangenden Bettasche auf. Im oberen Teil der Speicherräume 6 er­ strecken sich Heizflächenrohre 9 in mehreren Lagen über die gesamte Speicherraumöffnung. Die Heizflächenrohre 9 be­ stehen aus verschleißfestem Material oder besitzen ober­ seitig eine Panzerung aus verschleißfestem Material, da sie von den herabfallenden Feststoffteilchen beaufschlagt werden. Die Verschleißbeanspruchung ist jedoch angesichts der durch das aufströmende Gas gebremsten Fallgeschwindig­ keit der Teilchen verhältnismäßig gering. Unterhalb des Reaktionsraums 2 befindet sich eine Anfahrbrennkammer 10 mit zwei Primärluftdüsen 11 sowie ein Ascheabzug 12, der zu einem nicht dargestellten Festbettkühler führt. Oberhalb der Anfahrbrennkammer 10 münden Brennstoffdüsen 13 und Kalk­ düsen 14 in den Reaktionsraum sowie in dessen oberen Teil Sekundärluftdüsen 15. Im oberen Teil des Freiraums ist schließlich ein Querüberhitzer 16 angeordnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Wirbelschichtreaktor mit inter­ ner Feststoffzirkulation strömt das Fluidisierungsgas ange­ sichts des verhältnismäßig geringen Querschnitts mit hoher Geschwindigkeit durch den Reaktionsraum 2 in den Freiraum 3. Das Gas ist in Abhängigkeit von dem jeweiligen Leistungs­ bedarf mehr oder minder stark mit durch die Kanäle 7 zugeführter Zirkulationsasche beladen und verringert seine Strömungsgeschwindigkeit und seine Feststoffkonzentration in­ folge der Querschnittsvergrößerung im Freiraum erheblich. Zwar bildet sich im Freiraum 3 ein zentrischer Rauchgas­ strahl aus; dieser ist jedoch von absorbierenden Gasschich­ ten mit wesentlich geringerer Strömungsgeschwindigkeit umge­ ben. Da der Querschnitt und die Scheitelhöhe des Rauchgas­ strahls und damit das Volumen der absorbierenden Gasschich­ ten von der Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases abhän­ gen, läßt sich der Wärmeübergang an die Heizflächen des Freiraums durch eine Änderung der Rauchgasgeschwindigkeit dem Leistungsbedarf entsprechend einstellen. In dersel­ ben Weise wirkt eine Änderung der Beladungsrate des Rauchga­ ses mit Feststoffteilchen, da der Wärmeübergang zum Teil durch Teilchenkonvektion und Teilchenstrahlung bewirkt wird.

Die Steighöhe der Feststoffteilchen hängt von deren Schwebe­ vermögen bzw. Masse und der Rauchgasgeschwindigkeit ab. Demzufolge ändert sich mit zunehmender Höhe im Freiraum die Korngrößenverteilung in der Weise, daß jeweils die gröbsten Teilchen in Richtung auf die Speicherräume 6 zu­ rückfallen. Dort treffen sie zunächst auf die gitterartig angeordneten Heizflächenrohre 9. Dabei ergibt sich ange­ sichts der geringen Kontaktzeit ein hoher Wärmeübergang. Die Teilchen sammeln sich alsdann in den Speicherräumen 6, von wo sie durch die Speisekanäle 7 dosiert wieder in den Reaktionsraum gelangen. Die Menge der im Rauchgas verblei­ benden und den Reaktor verlassenden Teilchen hängt einer­ seits von der Siebanalyse der Feststoffteilchen und anderer­ seits von der Rauchgasgeschwindigkeit im Freiraum ab. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, den Feststoffaustrag so ein­ zustellen, daß sich sowohl an den Heizflächenrohren 9 als auch an der Freiraumwandung und den Abhitzekühlflächen des zweiten Kesselzugs ein optimaler Wärmeübergang ergibt. Grob gerechnet findet der Wärmeübergang bei Normalbetrieb zu jeweils 30% an den Heizflächenrohren 9 und den Heizflächen des Freiraums 3 sowie zu etwa 4% am Querüberhitzer 16 und zu etwa 36% an den Kühlflächen 5 des zweiten Kesselzugs 4 statt.

Die infolge des geringen Querschnitts verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Reaktionskammer 2 erlaubt es, bei guter Querschnittsdurchmischung außer der Feststoff­ beladung auch die Gasmenge wesentlich zu verringern, so daß sich auch bei sehr niedriger Teillast das Luftverhältnis des Vollastbetriebs beibehalten läßt. Hinzu kommen der hohe Verbrennungsgrad infolge der Teilchenzirkulation sowie eine weitestgehende Rauchgasentschwefelung bei sehr niedriger No_x-Konzentration im Rauchgas. Der apparative Aufwand ist dabei infolge des Wegfalls der externen Feststoffzirkula­ tion ebenso wie der Bedarf an Betriebsenergie wesentlich geringer als bei den herkömmlichen Reaktoren mit zirkulie­ render Wirbelschicht. Hinzu kommt das günstige Anfahrverhal­ ten, da lediglich die Reaktionskammer eine feuerfeste Aus­ kleidung besitzt und die hier vornehmlich infrage kommenden Stampfmassen auf einer bestifteten tragenden Wandung einen hohen Wärmegradienten und damit ein rasches An- und Abfah­ ren erlauben.

Claims (10)

1. Wirbelschichtreaktor mit geregelt zirkulierender Wir­ belschicht für exotherme Reaktionen, bei dem der Brennstoff einem Reaktionsraum mit isolierten Wand­ flächen zugeführt sowie Fluidisierungsgas durch einen Anströmboden eingeblasen wird und sich zwischen einem oberhalb des Reaktionsraums angeordneten, im Quer­ schnitt wesentlich größeren Freiraum mit Heizflächen und dem Reaktionsraum ein Speisekanal mit Heizflächen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Freiraum (3) Wandheizflächen besitzt, der Speisekanal im Be­ reich des Reaktionsraums (2) aus mindestens einem Speicherraum (6) für zirkulierende Feststoffteilchen sowie mindestens einem in dem Reaktionsraum (2) mün­ denden verschließbaren Kanal (7) mit regelbarem Öff­ nungsquerschnitt (8) besteht und sich zwischen dem Freiraum (3) und dem Speicherraum (6) Heizflächen (9) erstrecken.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherraumvolumen mindestens dem Volumen der ruhenden Wirbelschichtschüttung entspricht.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß Heizflächenrohre (9) mindestens in einer oberen Rohrlage aus einem verschleißfesten Werkstoff bestehen oder oberseitig verschleißfest gepanzert sind.

4. Reaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein Querschnittsverhältnis von Reaktionsraum (2) zu Freiraum (3) von 1 : 3 bis 1 : 8.

5. Reaktor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen stufenförmigen Übergang zwischen dem Reaktionsraum (2) und dem Freiraum (3).

6. Reaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (2) von einem Speicherraum (6) konzentrisch umgeben ist.

7. Reaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsraum (2) aus mindestens zwei Teilräumen besteht.

8. Reaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen zwei Teilräumen eine vertikale Trennwand erstreckt.

9. Reaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb des Re­ aktionsraums (2) eine Anfahrbrennkammer (10) befin­ det.

10. Reaktor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Reaktionsraums (2) ein Ascheabzug (12) angeordnet ist.