DE3529144A1

DE3529144A1 - Vorrichtung im wirbelschichtreaktor

Info

Publication number: DE3529144A1
Application number: DE19853529144
Authority: DE
Inventors: Folke Dipl.-Ing. Karhula Engström
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1986-03-06
Also published as: ATA243685A; AT399106B; US5093085A; FI843385A0; DE3529144C2; SE8503927L; SE8503927D0; FR2569576B1; CA1247330A; FI75504B; KR860001612A; FR2569576A1; KR890005266B1; FI843385A; SE462519B; FI75504C

Description

Patentanwälte *

Dipl.-Ing. Walter Kuborn
Dipl.-Phys. Dr.Peter Palgen

4 Düsseldorf ". . . ; " . -,.- ;..

Mulvanystraßo 2 '.".'". '.''.: ;

Teleion 632727 " " O Γ Ο Λ 1 / /

..3. ο ο ζ y ι 4 4

Vorrichtung im Wirbelschichtreaktor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Wirbelschichtreaktor, dessen Rostplatte eine öffnung zum Austragen des grobkörnigen Materials aufweist.

Im unteren !Teil des Wirb el schicht reakt ο rs sammelt sich grobkörniges nichtbrennendes Material an, das ausgetragen werden muss. Die Austragung von grobkörnigem Material aus dem Reaktor ist problematisch, weil:

- die Temperatur des auszutragenden Materials hoch, ca.

7OO - 1000 ⁰C ist, wobei die Festigkeit der Konstruktionswerkstoffe gering ist;

- das auszutragende Material sowohl feine Partikel als auch grobe Fremdkörper, wie z.B. Mauerwerk oder fremde Eisenstücke enthält. Weil Temperatur und Körnungsgrösse des auszutragenden Materials stark variieren, werden auch die Strömungseigenschaften des Materials verändert;

- die Menge des auszutragenden Materials auf mehr als 50 % des aufgegebenen Brennstoffdurchsatzes ansteigen kann, wobei die Wiedergewinnung von Wärme hinsichtlich des Wirkungsgrades von Kessel bedeutend wird.

Aus dem US-Patent Nr. 3,39?,657 ist eine Vorrichtung zur Austragung grobkörnigen Materials bekannt. Diese Vorrichtung weist ein mit einer Öffnung des Rostes verbundenes Rohr, wobei die Funktion der Vorrichtung durch eine am geneigten Abschnitt des Rohres angeordnete Klappe geregelt werden kann. Infolge der Inhomogenität des auszutragenden Materials ist die Funktion der Vorrichtung jedoch unsicher.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine einfache und betriebssichere Vorrichtung zum Austragen von Asche aus dem Reaktor-Unterteil zustande gebracht werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mit der im Rost befindlichen AustragsöfCnung verbundenes, vorwiegend senkrechtes

; : .; : 3529H4

Rohr, das mit einer unterhalb der Austragsöffnung angeordneten Ablassöffnung in Verbindung steht, sowie Vorrichtungen aufweist zur Zuführung von Druckluft in kurzen Perioden in den das Rohr mit der Ablassöffnung verbinden "Raum.

Der bedeutendste Vorteil der Erfindung den bislang bekannten Vorrichtungen gegenüber besteht darin, dass sich dabei im auszutragenden Materialstrom keine bewegten Organe befinden.

Im folgen wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung im Vertikalschnitt und

Fig. 2 einen Schnitt der Fig. 1 nach der linie A-A.

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung im Vertikalschnitt.

Fig. 1 und 2 stellen den unteren Teil eines Wirbelschichtreaktors mit einem kegelförmigen Rost 1 dar. Der Rost 1 ist mit mehreren Düsen 2 bestückt, durch die Verbrennungsund Aufwirbelungsluft gleichmässig verteilt aus einem unterhalb des Rostes angeordneten luftschrank 4 der auf dem Rost befindlichen Wirbelschicht 3 zugeführt wird. Der luftschrank wird von einem Gebläse 5 durch einen geneigten, mit luftdüsen 7 ausgestatteten Kühlrost 6 mit luft versorgt. In der Mitte des Rostes 1 befindet sich eine AustragsÖffnung 8 für das grobkörnige Material, die in ein, sich nach unten hin erweiterndes senkrechtes Rohr 9 mündet. Das untere Ende des Rohres 9 ist mit einem lüftungsraum 10 verbunden, dessen Boden 21 geneigt ausgeführt ist. Der lüftungsraum weist eine nach oben gerichtete Ablassöffnung 15 auf. Das Rohr 9 und der Raum 10 samt der Cffnung 15 bilden eine J-förmige Austragsvorrichtung 16. Am Boden 21 des Iüftungsraums ist unterhalb der Ablasscffnung 15 eine mit der Druckluftleitung 11 verbundene Luftdüse 12 angeordnet. Die leitung 11 weist ein periodisch wirkendes Ventil 13 auf, dessen Funktion voja einer Regeleinrichtung 14 gesteuert wird, die den Druck der auf dem Rost befindlichen Wirbelschicht erfasst. Die im Boden des Luftschranke befindliche Ablass-

3529H4

öffnung 17 führt zu einer Förderschnecke 18, die mit einem Schlussspeiser 19 verbunden ist, unter dem eine Fördereinrichtung 20 angeordnet ist.

Die den Abbildungen entsprechende Vorrichtung funktioniert wie folgt:

In der unter dem Rost befindlichen J-förmigen Austragsvorrichtung 16 bildet die Asche eine Sperre, die einen luftdurchtritt durch diese Stelle vom luftschrank 4 zur Wirbelschicht 3 verhindert, in der ein niedrigerer Druck als im luftschrank herrscht. Die Austragung von Asche aus dem Reaktor erfolgt durch kurzes Einblasen von Druckluft durch die luftdüse 12 in den Iüftungsraum 10, wobei das in der Austragsvorrichtung befindliche Material fluidisiert wird und durch die Ablassöffnung 15 heraus in den luftschrank fliesst. Der Luftircpuls ist kurz, 0,3 -5 s, wodurch nur ein Teil der groben Aschemenge entfernt wird. Im luftschrank wird die Asche mittels Luft auf dem Kühlrost 6 abgekühlt sowie durch öffnung 17, Schraube 18 und Schlussspeiser 19 zur Fördereinrichtung 20 abgeführt. Der Druck in der Wirbelschicht wird gemessen, und eine Regeleinrichtung steuert die Menge der aus dem Reaktor auszutragenden Asche über die Verstellung der Luftimpuls-Frequenz, z.B. in Zeitabständen von 0,1 - 10 min. Der Luftdruck liegt bevorzugt 0,2 - 0,5 bar höher als der im Luftschrank 4.

Weil die Austragsvorrichtung die heisse Asche in den Luftschrank einführt, wo sie mit der in die Reaktor-Brennkammer fliessenden Luft in Berührung kommt, werden aus der Asche Wärme sowie darin enthaltene feine Partikel unmittelbar unter dem Rost wiedergewonnen.

Die Austragsvorrichtung 16 kann wassergekühlt oder ausgemauert ausgeführt sein. Sie kann mehrere neben dem abwärts führenden Rohr 9 angeordnete Ablassöffnungen 15 bzw. eine vom Rohr 9 umgebene ringförmige Öffnung aufweisen. Bei grossen Reaktoren ist es von Vorteil, mehrere Austragsvorrichtungen 16 einzusetzen. Die Weite der Austragsöffnung 8 wird ent-

^;·; ■■■ : .-': 3529ΗΑ • 6-

sprechend der grössten Stückgrösse des auszutragenden Materials gewählt. Ihr Durchmesser soll bevorzugt zumindest 20 % grosser sein als die höchste Stückgrösse. Um Verstopfungen zu vermeiden, erweitert sich das Rohr 9 "bevorzugt nach unten hin bzw. ist grosser ausgeführt als die öffnung 8.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bilden das mit der Austragsöffnung 108 des Rostes 101 verbundene senkrechte Rohr 109 und der lüftungsraum 110 eine L-förmige Austragsvorrichtung. Die Ablassöffnung 115 der Austragsvorrichtung ist zur Seite gerichtet. Vor der Ablassöffnung ist eine Absperrklappe 121 drehbar angeordnet, die durch die herausströmende Asche geöffnet wird. Im lüftungsraum ist eine zur Ablassöffnung hin blasende luftdüse 112 angeordnet, die mit einer Druckluftleitung 111 verbunden ist. Die Vorrichtung entsprechend Fig. 3 funktioniert analog zu der in Fig. 1. In Fig. 3 sind die Teile durch dieselben Nummern wie in Fig. 1 gekennzeichnet, wobei man durch Hinzufügen von 1 bzw. 10 vor die Nummer dreistellige Ziffern erhalten hat.

Beispiel

Ein Wirbelschichtreaktor mit ca. 65 KW war mit zwei Austragseinrichtungen entsprechend Fig. 1 ausgestattet. Der Durchmesser der Austragsöffnung war 130 mm. Die Ablassöffnung war 800 mm unter der Austragsöffnung angeordnet. Die Menge der auszutragenden groben Asche belief sich auf ca. 300 g/s. Die auszutragende Aschemenge wurde mit Iuftimpulsen unter 1 s abgeführt. Die lufteinblasung erfolgt in Zeitabständen von 0,5 min. Der Druck der eingeblasenen luft betrug 0,5 bar. Dem luftschrank wurde luft mit einem Druck von 0,5 "bar zugeführt.

- Leerseite -

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Waiter Kuborn Dipl.-Fhys. Dr.Peter Paigen .: : ."-.·-. . ■ -. ; ' 4 Düsseldorf - - --",.."".""". Mulvanystraßn 2 - ... Telefon 6327ir 3529144 Patentansprüche

1. Vorrichtung in einem Wirbelschichreaktor, dessen Rost eine öffnung für die Austragung des grobkörnigen Materials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mit der Austragsöffnung (8, 108) des Rostes (1, 101) verbundenes, im wesentlichen senkrechtes Rohr (9, 109), das mit einer tiefer als die Austragsöffnung liegenden Ablassöffnung (15, 115) in Verbindung steht, sowie Vorrichtungen (11, 12, 13,.14, 111, 112, 113, 114) zur Zuführung von Druckluft in kurzen Intervallen in den das Rohr mit der Ablassöffnung venbindenden Raum (10, 110) umfasst.

2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingabeintervall von 0,3 - 5 s Dauer ist.

3. Vorrichtung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Luft mit einem um 0,2 - 0,5 höheren Druck gegenüber dem des Luftschranks (4, 104) eingeblasen wird.

4. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Luftzufuhrvorrichtungen (11, 111, 12, 112, 13, 113) durch eine Regeleinrichtung (14, 114) gesteuert wird, die den Druck der auf dem Rost befindlichen Wirbelschicht erfasst.

5. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (15) nach oben gerichtet ist.

6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (15, 115) neben dem Rohr (9, 109) angeordnet ist.

3529U4

7. Vorrichtung gemäss Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ablassöffnung (115) eine schwenkbare Klappe (122) angeordnet ist.

8. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Rohr (9, 109) mehrere Ablassöffnungen (15, 155) angeordnet sind.

9. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (15) eine das Rohr (9) umgebende ringförmige öffnung bildet.

10. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablassöffnung (15, 115) in einem unter dem Rost (1, 101) befindlichen Luftschrank (4, 104) angeordnet ist.

11. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rohr (9) nach unten hin erweitert.

12. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (21) des das Rohr mit der Ablassöffnung verbindenden Lüftungsraums (10) zur Ablassöffnung (15) hin eine Neigung aufweist.

13. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftdüse (12) unterhalb der Ablassöffnung (15) angeordnet ist.