DE3529144C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelschicht­ reaktor der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Ein solcher Wirbelschichtreaktor ist durch die GB-PS 15 82 828 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform er­ streckt sich die rohrförmige Austragsvorrichtung als ge­ rades Rohr nach unten durch die Kammer für die Zufuhr des Fluidisierungsgases hindurch und besitzt unterhalb dieser Kammer eine mechanische Ventileinrichtung mit drehbarem oder verschiebbarem Schließglied. Unterhalb der Kammer, jedoch oberhalb der Ventileinrichtung kann Druckluft in stetigem Strom zugführt werden. Diese Anordnung ist ver­ besserungsfähig, weil Ventileinrichtungen der geschilderten Art bei körnigem und dazu noch heißem Feststoff früher oder später Schwierigkeiten bereiten. Die Zufuhr der Luft ober­ halb der Ventileinrichtung beeinflußt deren Funktion nicht.

Zur Handhabung pulverförmigen Materials ist es aus der US-PS 26 84 869 an sich bekannt, am weiteren Ende eines Fall­ rohrs ein kurzes Querrohr anzubringen, in dessen Achsrichtung Luft einblasbar ist, um Pulver aus dem offenen Ende des Querrohrs bedarfsweise abgeben zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ein­ fache und betriebssichere Vorrichtung zum Austragen von grobkörnigen Feststoffen aus dem Reaktorunterteil zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wieder­ gegebene Erfindung gelöst.

Der bedeutendste Vorteil der Erfindung gegenüber den bekannten Ausführungsformen besteht darin, daß sich im aus­ zutragenden Materialstrom keine bewegten Organe befinden, die verschleißanfällig sind und sich verklemmen können. Der J-för­ migen und der L-förmigen rohrförmigen Austragsvorrichtung ist gemeinsam, daß das Austragsrohr am unteren Ende eine Abwink­ lung aufweist, durch die das Ausströmen der grobkörnigen Fest­ stoffe gebremst wird. Die rohrförmige Austragsvorrichtung ist durch die Abwinklung gewissermaßen selbsthemmend. Durch die intervallweise Zuführung der Druckluft in und durch den abge­ winkelten Schenkel der J-förmigen bzw. L-förmigen Austrags­ vorrichtung wird die Selbsthemmung der grobkörnigen Feststoffe in diesem Bereich vorübergehend aufgehoben, so daß die grob­ körnigen Feststoffe austreten und auf dem darunterliegenden geneigten Kühlrost weitertransportiert werden können. Dies gelingt durch die bloße Formgebung der Austragsvorrichtung in Verbindung mit fest angeordneten Luftdüsen.

Ausgestaltungen der Erindung im einzelnen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Wirbelschichtreaktors im Vertikalschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Wirbelschichtreaktors im Vertikalschnitt.

Fig. 1 und 2 stellen den unteren Teil eines Wirbel­ schichtreaktors mit einem kegelförmigen Anströmboden 1 dar, der sich zur Mitte hin absenkt. Der Anströmboden 1 ist mit mehreren Düsen 2 bestückt, durch die die Verbrennungs- und Aufwirbelungsluft gleichmäßig verteilt aus einer unterhalb des Anströmbodens 1 angeordneten Kammer 4 der auf dem An­ strömboden 1 befindlichen Wirbelschicht 3 zugeführt wird. Die Kammer 4 wird von einem Gebläse 5 durch einen geneigten, mit Luftdüsen 7 ausgestatteten Kühlrost 6 mit Luft versorgt. In der Mitte des Anströmbodens 1 befindet sich eine Austrags­ öffnung 8 für das grobkörnige Material, von der nach unten ein sich nach unten erweiterndes vertikales Austragsrohr 9 abgeht. Das untere Ende des Austragsrohres 9 ist mit einem Lüftungsraum 10 verbunden, dessen Boden 21 geneigt ausge­ führt ist. Der Lüftungsraum 10 weist eine nach oben gerichtete Ablaßöffnung 15 auf. Das Austragsrohr 9 und der Lüftungsraum 10 mit der Ablaßöffnung 15 bilden eine J-förmige Austrags­ vorrichtung 16. Am Boden 21 des Lüftungsraums 10 ist unter­ halb der Ablaßöffnung 15 eine mit einer Drucklufteinleitung 11 verbundene Luftdüse 12 angeordnet. Die Druckluftleitung 11 weist ein periodisch wirkendes Ventil 13 auf, dessen Funktion von einer Regeleinrichtung 14 gesteuert wird, die den Druck der auf dem Anströmboden 1 befindlichen Wirbelschicht 3 er­ faßt. Die am Boden der Kammer 4 befindliche Ablaßöffnung 17 führt zu einer Förderschnecke 18, die mit einem Schlußspeiser 19 verbunden ist, unter dem eine Fördereinrichtung 20 ange­ ordnet ist.

Die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Anordnung funktioniert wie folgt:

In der unter dem Anströmboden 1 befindlichen J-förmigen Austragsvorrichtung 16 bilden die Feststoffe eine Sperre, die einen Luftdurchtritt durch diese Stelle von der Kammer 4 zur Wirbelschicht 3 verhindert, in der ein niedrigerer Druck als in der Kammer 4 herrscht. Die Austragung von Feststoffen aus dem Wirbelschichtreaktor erfolgt durch kurzes Einblasen von Druckluft durch die Luftdüse 12 in den Lüftungsraum 10, wobei das in der Austragsvorrichtung 16 befindliche Material fluidisiert wird und durch die Ablaßöffnung 15 heraus in die Kammer 4 übertritt. Der Luftimpuls ist kurz (0,3 bis 5 s), wo­ durch nur ein Teil der Menge an groben Feststoffen entfernt wird. In der Kammer 4 werden die Feststoffe mittels Luft auf dem Kühlrost 6 abgekühlt sowie durch die Ablaßöffnung 17, die Förderschnecke 18 und den Schlußspeiser 19 zur Fördereinrichtung 20 abgeführt. Der Druck in der Wirbelschicht 3 wird gemessen, und es steuert die Regeleinrichtung 14 die Menge der aus dem Wirbelschichtreaktor auszutragenden Feststoffe über die Ver­ stellung der Luftimpuls-Frequenz, zum Beispiel in Zeitabständen von 0,1 bis 10 min. Der Luftdruck liegt bevorzugt 0,2 bis 0,5 bar höher als der Luftdruck in der Kammer 4.

Weil die Austragsvorrichtung 16 die heißen Feststoff­ partikel in die Kammer 4 übertreten läßt, wo sie mit der für den Eintritt in die Wirbelschicht 3 bestimmten Luft in Berührung kommt, werden aus den Feststoffpartikeln Wärme sowie darin ent­ haltene feine Partikel unmittelbar unter dem Anströmboden 1 wiedergewonnen.

Die Austragsvorrichtung 16 kann wassergekühlt oder aus­ gemauert ausgeführt sein. Sie kann mehrere neben dem abwärts führenden Austragsrohr 9 angeordnete Ablaßöffnungen 15 bzw. eine das Austragsrohr 9 umgebende ringförmige Öffnung aufweisen. Bei großen Wirbelschichtreaktoren ist es von Vorteil, mehrere Austragsvorrichtungen 16 einzusetzen. Die Weite der Austrags­ öffnung 8 wird entsprechend der größten Stückgröße der auszu­ tragenden grobkörnigen Feststoffe gewählt. Ihr Durchmesser soll bevorzugt mindestens 20% größer sein als die größte vorkommende Stückgröße. Um Verstopfungen zu vermeiden, er­ weitert sich das Austragsrohr 9 bevorzugt nach unten hin gegen­ über der Austragsöffnung 8.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bilden das an die Austragsöffnung 108 des Anströmbodens 101 anschlie­ ßende vertikale Austragsrohr 109 und der Lüftungsraum 110 eine L-förmige Austragsvorrichtung. Die Ablaßöffnung 115 der Aus­ tragsvorrichtung ist hierbei zur Seite gerichtet. Vor der Ab­ laßöffnung 115 ist eine schwenkbare Klappe 122 angeordnet, die durch herausströmende Feststoffe geöffnet werden kann. Im Lüftungsraum 110 ist eine zur Ablaßöffnung 115 hin blasende Luftdüse 112 angeordnet, die mit einer Druckluftleitung 111 verbunden ist. Die Ausführungsform nach Fig. 3 funktioniert im übrigen analog zu der nach Fig. 1, und es sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile durch um 100 erhöhte Bezugszahlen gekennzeichnet.

Nachgebrachtes Beispiel

Ein Wirbelschichtreaktor mit ca. 65 MW war mit zwei Austragseinrichtungen 16 entsprechend Fig. 1 ausgestattet. Der Durchmesser der Austragsöffnung 8 war 130 mm. Die Ablaß­ öffnung 15 war 800 mm unter der Austragsöffnung 8 angeordnet. Die Menge der auszutragenden groben Feststoffe belief sich auf ca. 300 g/s. Die auszutragende Menge an groben Feststoffen wurde mit Luftimpulsen unter 1 s abgeführt. Die Lufteinblasung erfolgte in Zeitabständen von 0,5 min. Der Druck der einge­ blasenen Luft betrug 1,0 bar. Der Kammer 4 wurde Luft mit einem Druck von 0,5 bar zugeführt.

Claims (9)

1. Wirbelschichtreaktor
mit einer unter dem Anströmboden angeordneten Kammer für die Zufuhr des Fluidisierungsgases,
mit einer von einer Öffnung des Anströmbodens nach unten abgehenden rohrförmigen Austragsvorrichtung für grobkörnige Feststoffe und
mit einer Einrichtung zur Zufuhr von gasförmigem Medium in die rohrförmige Austragsvorrichtung zur Lockerung der in der Austragsvorrichtung befindlichen grobkörnigen Feststoffe,
dadurch gekennzeichnet,
daß die rohrförmige Austragsvorrichtung entweder J-förmig mit abgewinkeltem Lüftungsraum (10) und zum Anström­ boden (1) weisender Ablaßöffnung (15) oder L-förmig mit abge­ winkeltem Lüftungsraum (110) und seitwärts gerichteter Ablaß­ öffnung (115) ausgebildet ist,
daß die Ablaßöffnungen (15, 115) in die unter dem Anströmboden (1, 101) angeordnete Kammer (4, 104) münden,
daß die Kammer (4, 104) als Boden einen geneigten, mit Luftdüsen (7, 107) ausgestalteten Kühlrost (6, 106) mit daran angeschlossener Austragsöffnung (17, 117) aufweist und
daß mittels der Einrichtung (11, 12, 13; 111, 112, 113) zur Zufuhr von gasförmigem Medium Druckluft in kurzen Inter­ vallen in den abgewinkelten Lüftungsraum (10, 110) zuführbar ist.

2. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vor der Ablaßöffnung (115) der L-förmigen Austragsvorrichtung eine schwenkbare Klappe (122) angeordnet ist.

3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung mehrere neben dem von dem Anströmboden (1, 101) nach unten abgehenden, einen Teil der rohrförmigen Austragsvorrichtung bildenden Austragsrohr (9, 109) angeordnete Ablaßöffnung (15, 115) aufweist.

4. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ablaßöffnung (15) eine das von dem Anströmboden (1) nach unten abgehende, einen Teil der Aus­ tragsvorrichtung bildende Austragsrohr (9) umgebende ring­ förmige Öffnung bildet.

5. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das von dem Anström­ boden (1) nach unten abgehende, einen Teil der Austragsvor­ richtung bildende Austragsrohr (9) nach unten hin erweitert.

6. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (21) der J-förmigen Austragsvorrichtung eine Neigung zur Ablaßöffnung (15) hin aufweist.

7. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Einrichtung (11, 12, 13; 111, 112, 113) Druckluft in Eingabeintervallen von 0,3 bis 5 Sekunden zuführbar ist.

8. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Einrichtung (11, 12, 13; 111, 112, 113) Druckluft mit einem Druck zuführbar ist, der um 0,2 bis 0,5 bar höher als der Gasdruck in der Kammer (4, 104) ist.

9. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11, 12, 13; 111, 112, 113) durch eine Regeleinrichtung (14, 114) gesteuert ist, die den Druck der auf dem Anströmboden (1, 101) befindli­ chen Wirbelschicht erfaßt.