DE3339260A1

DE3339260A1 - Einrichtung zum waerme- und/oder stofftransport zwischen verschiedenen materialien

Info

Publication number: DE3339260A1
Application number: DE19833339260
Authority: DE
Inventors: László Dipl.-Ing. Dr. 1111 Budapest Boross; Ferenc Dipl.-Ing. 1074 Budapest Horvath
Original assignee: VILLAMOS IPARI KUTATO INTEZET; Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Current assignee: VILLAMOS IPARI KUTATO INTEZET; Villamosenergiaipari Kutato Intezet Rt
Priority date: 1982-11-23
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1984-05-30
Also published as: PL244721A1; DE3339260C2; GB8330061D0; DD217720A5; GB2131317B; CS253584B2; HU188819B; GB2131317A; BG44038A3; HUT36247A

Description

Einrichtung zum Wärme- und/oder Stofftransport zwischen verschiedenen Materialien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Wärme-und/oder Stofftransport, bei chemischen und physikalischen Vorgängen zwischen verschiedenen Materialien, vorzugsweise zur Verbrennung oder Vergasung von festen Brennstoffen,mit einem Gasverteiler, der in einem mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden und einem Verschlußdeckel versehenen Gehäuse angeordnet ist, einer durch den Gasverteiler aufrechterhaltenen, körnige Feststoffe, beispielsweise Brennstoffe enthaltenden Wirbelschicht und einem oberhalb der Wirbelschicht freien Raum.

Wirbelschichtapparate werden in mehreren Gebieten der Industrie im breiten MaSe, z.B. zum Wärmeaustausch zwischen Staub und Gas, zum Trocknen, für chemische Vorgänge und in letzter Zeit auch für feuerungstechnische Zwekke angewandt. Zur Feuerungstechnik gehören sowohl die Anwendung zur direkten Wärmeausnutzung als auch·die Vergasung des Brennstoffes.

Bei den bekannten Wirbelschicht-Feuerungsanlagen erfolgt die Wärmefreisetzung vorwiegend in der fluidisieren Wirbelschicht, aber im kleineren Maße auch in dem Raumteil oberhalb der fluidisierten Schicht. Das die fluidisierte Schicht durchströmende Gas nimmt nämlich aus dieser Schicht kleinere Partikel mit sich, deren Verbren-

nung auch in diesem Raumteil fortgesetzt wird. Diese aus der Wirbelschicht ausgetragenen Teilchen können aber in dem Raumteil oberhalb der Schicht nicht vollständig verbrennen, so daß die die Einrichtung verlassende Flugasche viele brennbare Partikel enthält. Aus diesen Anlagen wird der überwiegende Teil der Asche entlang der Wärmeübergabeflächen entfernt.

Zur Verminderung dieses Nachteiles wurde bereits vorge-

schlagen,einen Abtrenner hinter der Feuerungsanlage dieses Typs einzufügen und die abgetrennten brennbaren Teilchen in die fluidisierte Schicht zurückzubringen. Diese Maßnahmen erfordern aber ziemlich hohe Installations- und Betriebskosten und die angewandten Einrichtungen sind störanfällig und wartungsaufwendig.

Nachteilig ist noch bei den bekannten Fluidisationseinrichtungen, daß sie einen ziemlich großen Querschnittsbedarf und einen dementsprechend großen Grundflächenbedarf haben. Sie erfordern im weiteren eine gleichmäßige Kornverteilung in der fluidisierten Schicht, was eine besonders sorgfältige Einspeisung der Brennstoffe erfordert. Zum besseren Teillastverhalten wird die Schicht auf mehrere Sektionen aufgeteilt, die jedoch mit einer Teilbelastung kleiner als 60 bis 70% der Vollbelastung nicht betrieben werden können, denn sonst würde sich die fluidisierte Schicht unter 700⁰C abkühlen, was in Hinsicht auf die Verbrennung unerträglich ist.

Bei einem anderen Typ der vorbekannten Fluidisationseinrichtungen wird in dem Innenraum eine Zirkulation hervorgerufen, die Partikel der Brennstoffe werden also zu einer schnellen Bewegung gezwungen. Dabei wird das stetige Auswaschen der Partikel aus dem Verbrennungsraum ermöglicht. Die zu der guten Wärmeübergabe und zu der intensiven Verbrennung nötige größere Staubkonzentration in dem Verbrennungsraum wird mit einem diesem Raum nachgeschalteten, hochtemperaturbeständigen (z.B. gemauerten) Zyklon mit einer in der Regel senkrechten Achse erreicht, wobei der in dem Zyklon abgetrennte Staub in den Verbrennungsraum zurückgeleitet wird. Mit dieser Lösung arbeiten ■diese Anlagen mit einer Staubbelastung, die für die Kohlenstaubverbrennung kennzeichnend ist und bei den mit einer Fluidisationsschicht betriebenen Anlagen üblich ist.

Die Konstruktion der Zirkulationswirbelschicht-Anlagen

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ist äußerst kompliziert; die Installationskosten sind ebenfalls verhältnismäßig hoch; trotzdem sind sie störanfällig und wartungsaufwendig. Der Platzbedarf bei diesen Anlagen mit den Zyklonen zusammen ist noch größer, als bei den die konventionelle Schichtfluidisation anwendenden Anlagen.

Die die Fluidisation ausnutzenden Vergasungsanlagen werden zur Erzeugung industriellen Heizgases oder in Fernleitungen transportierten städtischen Gases sowie als erste Stufe einer mehrstufigen Verbrennungsanlage angewendet. Der bekannteste Typ dieser Anlagen ist der sogen. Winkler-Generator, bei dem Sauerstoff und Wasserdampf oder Luft und Wasserdampf zur Fluidisation und zur Vergasung angewendet werden. Der größte Nachteil der Sauerstoff und Wasserdampf verbrauchenden Anlagen besteht da-r rin, daß zur Sauerstoffversorgung eine zusätzliche Einrichtung mit hohen Installations- und Betriebskosten benötigt wird. Mit den Luft und Wasserdampf verbrauchenden Anlagen kann demgegenüber nur ein Gas mit vermindertem Heizwert von ungefähr 5 MJ/m³ hergestellt werden. Solches Gas kann nur in geringem Maße verwendet werden. Nachteilig ist noch bei diesen beiden Anlagen, daß der verbrennbare Inhalt der Flugasche - und die damit verbundenen Verluste - verhältnismäßig groß sind.

In einer anderen Art der vorbekannten Wirbelschicht-Vergasungsanlagen (sog. Duklafluid-Verbrennung) wird ein Winkler-Generator mit einem Gas-Staubverb.rennungskessel

verbunden. Diese Anlage ist aber ebenfalls mit den bei dem Winkler-Generator bestehenden Nachteilen verbunden und für Schwefeleinbindungen in festen Rückständen weniger geeignet, als die gekühlten Feuerungsanlagen.

Zur Erhöhung des Heizwertes des hergestellten Gases werden doppelzügige Anlagen angewendet, die mit zwei fluidisierten Schichten versehen sind. In der einen Schicht erfolgt die Vergasung bei Luftmangel in Form einer Was-

sergasreaktion mit Wasserdampf und in der anderen Schicht wird das Koks-Asche-Gemisch aus der ersten Stufe verbrannt, wobei ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Stufen erhalten wird. Die beiden Schichten sind mittels komplizierter Transport-, Einspeise- und Regeleinrichtungen miteinander verbunden. Das Rauchgas der wärmeproduzierenden Stufe und das Gas der Vergasungsstufe verlassen die Anlage getrennt voneinander.

Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich, sind auch diese Anlagen relativ kompliziert aufgebaut und die Installationskosten sind daher ebenfalls hoch; sie haben einen schwerfälligen Betrieb und großen Wartungs- und Servicebedarf.

Die Erfindung hat neben dem Eliminieren der Nachteile der vorbekannten Anlage die Aufgabe, zum Wärme- und/oder Stofftransport für chemische und physikalische Vorgänge, zwischen verschiedenen Materialien, vorzugsweise zur Verbrennung oder Vergasung von festen Brennstoffen eine Einrichtung zu schaffen, deren Platzbedarf kleiner ist und deren Wirkungsgrad trotzdem größer ist als bei den bekannten Anlagen, wobei die dort benötigten vielen zusätzlichen Einrichtungen nicht angewendet werden sowie die Verluste, der brennbare Inhalt der Flugasche kleiner sind und auch ein Betrieb mit Teilbelastungen ermöglicht wird.

Die die Lösung der zusammengesetzten Aufgabe ermögiichende Weiterentwicklung besteht erfindungsgemäß nun darin, daß unter dem Gasverteiler der Einrichtung mindestens ein Gaskasten angeordnet ist und in dem freien Raum eine exzentrische Gasströmung ausgebildet wird, wozu ein Gaskasten und der dementsprechend ausgebildete Gasverteiler oder mindestens zwei Gaskästen angewendet werden. Die exzentrische Gasströmung ist entlang mindestens einem Teil der einen Wand schneller, als entlang der gegenüberliegenden Wand. In dem freien Raum ist desweiteren eine Auslaß-

Öffnungen der Verbrennungsprodukte asymmetrisch, etwa in der Mitte der exzentrischen Gasströmung angeordnet.

Die größte Bedeutung dieser Lösung besteht darin, daß im Inneren der Einrichtung ein Zyklon mit horizontaler Achse ausgebildet ist, der die größeren Teilchen aus dem freien Raum in die Wirbelschicht zurückführt. Damit können eine große Menge der Flugasche und/oder des Staubes, sowie verbrennbare Partikel die Einrichtung nicht verlassen.

In einer erfindungsgemäßen vorteilhaften Ausführungsform kann in der Einrichtung mindestens eine die Wirbelschicht und/oder den freien Raum mindestens teilweise aufteilende Trennwand vorgesehen sein.

E.S kann im weiteren auch vorteilhaft werden, die Einrichtung mit zwei, voneinander durch eine Zwischenwand abgetrennten Gaskästen zu versehen, wobei die Zwischenwand als eine Fortsetzung der Trennwand ausgebildet werden kann.

Vorteilhafterweise kann in dem freien Raum eine Führungsplatte an die Trennwand angeschlossen und zwischen der Trennwand und der Führungsplatte ein Gassammei raum ausgebildet werden, in den eine Gasableitungsöffnung einmündet.

In einer anderen Ausführungsform wird erfindungsgemäß ein Durchlaß zwischen dem Gasverteiler und der Trennwand freigelassen.

Dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend können die in den freien Raum einmündenden Einlaßöffnungen oder -kanäle für die Sekundärluft und den körnigen Brennstoff ausgebildet werden.

Zur besseren Zirkulation hat sich schließlich als vorteilhaft gezeigt, den Abschlußdeckel nach außen gewölbt

*i *

auszubilden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden auf Grund von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung;

10. Fig. 2 den gleichen Schnitt wie in Fig. 1 für eine andere Ausführungsform;

Fig. 3 die Ausführungsform in Fig. 2 mit kleinen

Modifikationen;
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Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante, vorzüglich

zur Vergasung geeignet;

Fig. 5 den gleichen Schnitt für eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform;

Fig. 6 den Schnitt einer noch weiteren Ausführungsvariante mit zwei Trennwänden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Gehäuse der Einrichtung im wesentlichen aus zwei seitlichen Wänden 12 und 13 s einem Abschlußdeckel 8 und zwei Stirnwänden, so daß der horizontale Querschnitt des Gehäuses rechteckig ist. Zwischen den beiden Wänden 12 und 13.ist ein Gasver· teiler 11 angeordnet, der über sich eine fluidisierte Schicht oder Wirbelschicht 6 aufrechterhält. Oberhalb der fluidisierten Schicht 6 sind ein freier Raum 10, und unter dem Gasverteiler 11 mindestens ein Gaskasten ausgebildet.In der Ausführungsform aus Fig. 1 sind zwei Gaskästen 3 und 4 vorgesehen, die durch eine vertikale ' Zwischenwand 5 voneinander abgetrennt sind.

Die Fluidisation wird mit dem durch Einlasse 1 und 2 in

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ίο

die Gaskästen 3 und 4 geleiteten Gas, z.B. mit Luft, hervorgerufen, das durch die öffnungen bzw. Düsen des Gasverteilers 11 nach oben ausströmt.

Erfindungsgemäß wird in dem freien Raum 10 oberhalb der fluidisierten Schicht 6 eine exzentrische Gasströmung erzeugt, die mindestens einen Teil der einen Wand, z.B. der Wand 12, entlang eine größere Geschwindigkeit hat, als entlang der gegenüberliegenden Wand 13. Diese Maßnähme kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung auf zwei Weisen erreicht werden.

Bei der ersten Variante wird die exzentrische Gasströmung in dem freien Raum 10 durch die spezielle Ausbildung des Gasverteilers 11 erreicht, wobei die öffnungen, bzw. die Düsen in dem Gasverteiler 11 in Richtung zur Wand 13 immer kleiner werden, bzw. immer weiter voneinander angeordnet sind. Hierbei kann der Druck im Gaskasten 3 mit dem des Gaskastens 4 gleich sein, bzw. können die Gaskästen 3 und 4 als ein einziger Gaskasten 3 ausgebildet sein, wobei die Zwischenwand 5 weggelassen wird.· Diese Ausführung ist in den später noch ausführlicher erläuterten Fig. 5 und 6 dargestellt.

Zur Ausbildung der exzentrischen Gasströmung kann in einer anderen Ausführungsvariante (Fig. 1) so vorgegangen werden, daß in den beiden Gaskästen 3 und 4 unterschiedliche Gasdrücke eingestellt werden. Wenn z.B. der Druck im Gaskasten 3 größer ist als im Gaskasten 4, wird auch die Geschwindigkeit der Gasströmung entlang der Wand <12 größer als entlang der gegenüberliegenden Wand 13.

In Höhe des freien Raumes 10 der Einrichtung ist in einer der Stirnwände eine Auslaßöffnung 9 asymmetrisch angeordnet, so etwa, daß ihr Mittelpunkt im Mittelpunkt der asymmetrischen Gasströmung in dem freien Raum 10 liegt. Die Entstehung dieser asymmetrischen Strömung wird auch durch die bevorzugte Ausbildung des Abschlußdeckels 8 gefördert,

in der dieser nach oben insbesondere kreisbogenförmig gewölbt ist. Diese Ausführungsform kann auch so interpretiert werden, daß mit ihr ein Zyklon ausgebildet ist, dessen Mittelachse zu den Wänden 12 und 13 parallel ist, der aber nicht in der Mittelebene der Einrichtung, sondern dazu asymmetrisch angeordnet ist.

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform aus Fig. 1 gehen wir davon aus, daß die Gasströmung entlang der Wand 12 eine größere Geschwindigkeit hat, als entlang der Wand 13. Das aus dem Gaskasten 3 durch den Gasverteiler 11 und die fluidisierte Schicht 6 aufwärts strömende Gas nimmt aus der Schicht 6 Teilchen mit sich, die in dem freien Raum 10, besonders in dessen oberem Teil, in dem Zyklonraum 20 in eine zu der Einrichtung asymmetrische Zyklonströmung geraten. Die größeren Partikeln bewegen sich in der Nähe des Abschlußdeckels 8 und weiter der Wand 13 entlang nach unten, bis sie mit der aufwärts • gerichteten Strömung der Gase aus dem Gaskasten 4 kollidieren, die sie wieder in die Nähe der Wand 12 nach aufwärts weiterbewegen. Dadurch entsteht die asymmetrische Zyklonströmung, in deren Mittelachse etwa die Auslaßöffnung 9 angeordnet ist, in die in dieser Weise nur die Rauchgase und die kleineren, ausgebrannten Teilchen gelangen. Die zu großen Teilchen, deren Bewegungsrichtung mit der aufwärts gerichteten Strömung aus dem Gaskasten nicht verändert werden kann, fallen in die fluidisierte Schicht 6 zurück. Die anderen Partikel verweilen in dem freien Raum 10 für eine Zeitdauer, die zu ihrer vollständigen Verbrennung ausreicht. Da die Teilchen oberhalb des Gaskasten 3 in größerer Menge ausgewaschen werden, als oberhalb des Gaskastens 4 und die Teilchen an der Wand 13 zurückfallen, wandert die fluidisierte Schicht 6 in Richtung zu der Wand 12.

In der Ausführungsform aus Fig. 2 sind als Modifikation zu der aus Fig. 1 ein gekrümmter Gasverteiler 11, der von der Wand 13 aus zu der Wand 12 hin bogenförmig abfällt,

und eine den freien Raum 10 und die fluidisierte Schicht 6 mindestens teilweise unterteilende, als Fortsetzung der Zwischenwand 5 ausgebildete vertikale Trennwand 14 vorgesehen, deren oberer Rand zur Wand 12 hin schräg abgewinkelt ist. Zwischen dem Gasverteiler 11 und der Trennwand 14 ist ein Durchlaß 18 für die fluidisierte Schicht 6 ausgebildet. Es ist im weiteren ein Kanal 19 für die körnigen Brennstoffe angedeutet, der an der Wand 13 dicht oberhalb der Wirbelschicht 6 schräg nach unten einmündet. Hierbei kann sekundäre Luft durch eine oder mehrere Einlaßöffnungen 15, 16, 17 eingeleitet werden, die an der Wand 12 dicht oberhalb der Wirbelschicht 6 bzw. in dieser einmündet.

in dieser Variante können dank der Trennwand 14 die Strömungen mit größerer bzw. kleinerer Geschwindigkeit besser voneinander getrennt werden. Die asymmetrische Zyklon-, strömung entsteht wie in der Ausführung aus Fig. 1.

In der Ausführungsform aus Fig. 3 wird die sekundäre Luft durch nur zwei Einlaßöffnungen 16 und 17 eingeleitet, ■ die aber zueinander senkrechte Mittelachsen haben. Die Einlaßöffnung 16 mündet an der Wand 16 oberhalb der Einlaßöffnung 17, die dicht über der Wirbelschicht 17 an der einen Stirnwand mündet und einen Rechteckquerschnitt hat. Der an der Wand 12 schräg von oben her einmündende Kanal 19 für die körnigen Brennstoffe ist in der Nähe der Einlaßöffnungen 16 und 17 oberhalb desselben angeordnet.

Mit dieser AusfUhrungsform kann erreicht werden, daß oberhalb des Gaskastens 3 eine "schnelle" Wirbelschicht 6, d.h. eine steige aufwärts gerichtete Material strömung entsteht, die .natürl icherweise ein starkes turbulentes Strömungsbild hat. Durch eine entsprechende Ausbildung

des Gasverteilers 11 und/oder der Einstellung des Druckes im Gaskasten 3 kann eine Wirbelschicht 6 auch hier erhalten bleiben, wenn dies wünschenswert ist. Die Höhe und die Position der Oberfläche der Schicht 6 können durch

rl!

Änderung dieser Parameter, bzw. des Einleitens der sekundären Luft durch idi'e 'Öffnung 16 und/oder die öffnung 17 verändert werden. Wenn z.B. die sekundäre Luft nur durch 'die Einlaßöffnungen 17 eingeleitet wird, wird die Dicke der Teilchenschicht in der Wirbelschicht 6 oberhalb des Gaskastens 3 kleiner, was wegen der Verminderung des Wärmeabzuges durch die Kühlrohre bei Teilbelastungen besonders vorteilhaft ist.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, die zur Vergasung angewendet werden kann. Oberhalb des Gaskastens 4 ist hier unterhalb der Auslaßöffnung 9 an der Trennwand 14 eine Führungsplatte 21 angeschlossen» zwischen denen ein Gassammeiraum 22 ausgebildet ist, der in der Nähe der Verbindungsstelle der Trennwand 14 und der Führungsplatte 21 mit einer Gasableitungsöffnung 23 versehen ist. Die Führungsplatte 21 fällt zuerst von der Verbindunsstelle aus schräg zur Wand 13 hin ab und verläuft dann im Abstand von der Wand 13 vertikal nach unten, wobei ihr unteres Ende im Abstand über dem Gasverteiler 11 liegt. Die Führungsplatte 21 reicht in die fluidisierte Schicht 6 hinein, läßt aber einen größeren Durchlaß für die Teilchen in der Schicht 6 oberhalb des Gaskastens 3 frei. Wie bei den anderen Ausführungsformen ist die Auslaßöffnung 9 aus

²⁵: der vertikalen Mittelebene des Gehäuses zwischen den Wänden 12, 13 zu der Wand 13 hin, wo die aus dem Verteiler 11 nach oben strömende Gasströmung die kleinere Geschwindigkeit hat, versetzt angeordnet, so daß sie bezüglich

der Mittelebene asymmetrisch angeordnet ist. 30

In dem Raumteil 7 oberhalb des Gaskastens 3 erfolgt eine Verbrennung, wobei die größere Strömungsgeschwindigkeit erhalten bleibt. Die größeren Teilchen fallen zwischen der Führungsplatte 21 und der Wand 13 in die Schicht 6 zurück. Die durch die asymmetrische Zyklonströmung entstaubten und durch die Auslaßöffnung 9 abgeführten Verbrennungsprodukte haben noch einen erheblichen Wärmeinhalt, der in einem nachgeschalteten Wärmetauscher nutz-

bar gemacht werden kann. Diese Wärmemenge kann die Verbrennungsluft oder den Brennstoff vorwärmen oder Dampf herstellen.

In dem Gassammei raum 22 und dem dort befindlichen Teil der Wirbelschicht 6 wird der Brennstoff nur entgast und vergast, und der diesen Raumteil durch den Durchlaß 18 verlassende fluidisierte Staub enthält noch viele brennbare Teilchen, die in dem Raumteil 7 oberhalb des Gaskastens 3, bzw. in der Zyklonströmung vollständig verbrannt werden. Dabei werden nicht nur die Rauchgase, sondern auch die in die Schicht 6 zurückfallenden Teilchen erhitzt, was zur Aufrechterhaltung der Vergasung günstig beiträgt.

Das gemäß dieser AusfUhrungsform enstandene Gas hat einen . mittleren Heizwert und enthält die flüchtige Substanz des Brennstoffes, das aus dem Wasserdampf entstandene Wassergas und eventuell Luftgas. Es kann nach etwaiger weiterer Behandlung günstig zur Verbrennung in einer an sich bekannten Anlage verwendet werden. Diese Ausführungsform kann in dieser Weise eine erste Vergasungsstufe einer zweistufigen Verbrennungsanlage bilden,.wobei auch mit Erdgas oder ül betriebene Kessel in Frage kommen, da das entstandene Gas sehr arm an Staub und Asche ist.

Dementsprechend ist die erfindungsgemäße Einrichtung geeignet, bereits bestehende, mit Kohlenwasserstoffen betriebene Kessel auf Kohleverbrennung umzustellen, oh-

ne die Kessel umbauen zu müssen. *

Wie schon früher erwähnt, zeigen die Fig. 5 und 6 die Ausbildung, bei der die asymmetrische Strömung in dem freien Raum 10 mittels des Gasverteilers 11 selbst hervorgerufen wird, unter dem nur ein Gaskasten. 3 vorhanden ist. Speziell ausgebildet ist hier die Trennwand 14, die ähnlich wie die Führungsplatte 21 unter der Auslaßöffnung 9 angeordnet ist, zur Wand 13 hin abfallend stark geneigt

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ist, mit ihrem unteren Rand im Abstand von der Wand 13 .angeordnet ist, jedoch nicht in die fluidisierte Schicht 6 hineinreicht und zugleich die eine obere .Begrenzungswand des hier durch die eine Stirnwand des Gehäuses eingeführten Kanals 19 des eintretenden Brennstoffes ausbildet. In anderen Hinsichten arbeitet diese Ausführung wie bisher beschrieben.

In Fig. 6 sind zwei Trennwände 14 und 14' vorgesehen, von denen die eine linke Trennwand 14 in die fluidisierte Schicht 6 hineinreicht, die andere Trennwand 14' aber nicht, die stark geneigt angeordnet ist wie nach Fig. 5. Dadurch wird der freie Raum 10 auf drei Teile unterteilt, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Raumteilen in Richtung von der Wand 12 zu der Wand 13 immer kleiner werden. Der Brennstoffkanal 19 mündet wie nach Fig. 3 an der Wand 12 ein. Vor der Mündung des Kanals 19 ist in der einen Stirnwand des Gehäuses eine Sekundärluftöffnung 17 ausgebildet. Durch die Ausbildung der Trennwände 14 und 14' wird die Entstehung der asymmetrischen Zyklonströmung gefördert. Die Arbeitsweise ist im weiteren unverändert.

Nach Erfahrungen mit Versuchseinrichtungen kann festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Lösung neben den Vorteilen der vorbekannten Fl uidisationsanlagen weitere, teils unerwartete Vorteile hat, wobei die Nachteile der bekannten Lösungen nicht in Kauf genommen werden müssen. Da die Staubabscheidung in dem Feuerraum selbst erfolgt,

ist die Staubbelastung der nachgeschalteten Wärmeaustauschflächen erheblich vermindert und die Einrichtung kann als erste Stufe der nächsten Stufe unmittelbar vorgeschaltet werden. Sie kann sogar mit Gruskohle gespeist sein, da

während des Betriebes eine Zerkleinerung der Kohlekörner 35

erfölgt.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit eines Betriebes mit Teilbelastung. Wenn die sekundäre Luft in dem

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mit größerer Geschwindigkeit durchströmten Teil vermindert wird, kann eine fluidisierte Schicht eingestellt werden, die 1/4 bis 1/5 der Vollbelastung bedeutet.

In einem anderen Anwendungsfall kann die erfindungsgemäße Einrichtung dem Binden und der Entfernung des. Schwefelinhaltes der Verbrennungsprodukte dienen. Dazu kann von der Ausführungsform wie in Fig. 1 ausgegangen werden, wobei die Wirbelschicht 6 aus einem basischen Stoff (z.B. CaO, MgO enthaltend) bestehen kann. Das verschmutzte und zu reinigende Gas wird mit entsprechend vorgewählten Drücken in die Gaskästen 3 und 4 durch die Einlasse 1 und 2 eingeblasen. Das Gas kontaktiert mit den basischen Stoffen beim Durchströmen der Wirbelschicht 6 sowie während des Aufenthaltes in dem freien Raum 10 oberhalb der Wirbelschicht 6. Damit wird die Dauer der Berührung zwischen den basischen Stoffen und dem verschmutzten Gas erheblich verlängert, die schon lang genug ist, das Gas bis zum Taupunkt abzukühlen, bzw. den Schwefeligsäureanhydridgehalt des Gases zu binden. Das Schwefeligsäureanhydrid wird teilweise als Sulfat durch die Auslaßöffnung 9 aus der Einrichtung entfernt.

In einer anderen Ausführungsform zum gleichen Zwecke kann die Ausbildung der Einrichtung nach Fig. 2 Anwendung finden, wobei das zu reinigende Gas zum größten Teil durch die Einlaßöffnung 16 eingeblasen werden kann..Dabei wird durch die in die Gaskästen 3 bzw. 4 einmündenden Einlasse 1 und 2 nur eine verhältnismäßig kleine Menge des Gases t

eingebracht, um nur die Wirbelschicht 6 aufrechterhalten zu können. Es kann somit auf die Trennwand 14 verzichtet werden, da das Einblasen durch die Einlaßöffnung 16 allein ausreicht, eine exzentrische Gasströmung hervorzurufen.

In beiden obigen Ausführungen kann das Abkühlen des Gases bis zum Taupunkt durch in dem freien Raum 10 angeordnete Kühlrohre gefördert werden. Diese Maßnahme ist aber an sich bekannt, so daß sie keiner weiteren Erläterung bedarf.

Claims

3333260 VIERING & JENTSCHURA zugelassen beim Europäischen Patentamt European Patent Attorneys — Mandataires en Brevets Europoens DipWng. Hans-Martin Viering · DipWng. Rolf Jentschura · Steinsdorfstraße 6 · D-8000 München Anwaltsakte 4428 Villamosenergiaipari Kutatö Intezet Budapest/Ungarn Einrichtung zum Wärme- und/oder Stofftransport zwischen verschiedenen Materialien Patentansprüche

1. Einrichtung zum Wärme- und/oder Stofftransport, für chemische und physikalische Vorgänge zwischen verschiedenen Materialien, vorzugsweise zur Verbrennung oder Vergasung von festen Brennstoffen, mit einem Gasverteiler, der in

einem mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden und einem Abschlußdeckel versehenen Gehäuse angeordnet ist, einer von dem Gasverteiler aufrechterhaltenen, körnige Fest stoffe, beispielsweise Brennstoffe enthaltenden Wirbelschicht und einem oberhalb der Wirbelschicht ausgebilde-

·

ten freien Raum, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Gasverteiler (11) mindestens ein Gaskasten (3). angeordnet ist, und daß mittels des Gasverteilers (11) und eines Gaskastens (3) oder mittels mindestens zweier Gaskästen (3, 4) eine exzentrische Gasströmung in dem freien Raum (10) ausgebildet ist, wobei die Gasströmung entlang min-

I/P -Z-

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destens eines Teils der einen Wand (12) eine größere Geschwindigkeit hat, als entlang der gegenüberliegenden Wand (13), und daß in den freien Raum (10) eine Auslaßöffnung (9) asymmetrisch einmündet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer die Wirbelschicht (6) und/oder den freien Raum (10) mindestens teilweise unterteilenden Trennwand (14, 14') versehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit zwei von einer Zwischenwand (5) voneinander getrennten Gaskästen (3, 4) versehen ist, wobei die Zwischenwand (5) als Fortsetzung der mindestens einen Trennwand (14) ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Raum (10) eine Füh- * rungsplatte (21) an der Trennwand (14) angeschlossen ist und zwischen der Trennwand (14) und der Führungsplatte (21) ein Gassammei raum (22) ausgebildet ist, in den eine Gasableitungsöffnung (23) einmündet.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasverteiler (11) und der Trennwand (14) ein Durchlaß (18) freigelassen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer in den freien Raum (10) einmündenden Einlaßöffnung (16, 17) für Sekundärluft versehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem in den freien Raum (10) einmündenden Kanal (19) für den körnigen Brennstoff versehen ist.

l 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (19) mindestens teilweise von der Trennwand (14) begrenzt ist.

5 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis.8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußdeckel (8) nach aussen ausgewölbt ist.