DE4013224A1 - Fluidised bed height measurement - in waste material pyrolysis reactor - Google Patents

Fluidised bed height measurement - in waste material pyrolysis reactor

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Abstract

Measurement of the fluidised layer height in a fluidised bed pyrolysis reactor for thermal decompsn. of waste material is carried out by determining the temp. boundary between the fluidised bed and the overhead gas space by means of temp. sensors located at various heights, the novelty being that the temp. sensors (24) are preheated to above (pref. at least 150K above) the temp. of the fluidised bed. USE/ADVANTAGE - A greater temp. difference is obtd. between the sensors within the bed and those in the gas space above the bed, so that the boundary can be located reliably and with high precision and, thus, the fluidised bed height can be precisely determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Wir­ belschichthöhe in einem Pyrolysereaktor für die thermi­ sche Zersetzung von Abfallmaterial mit einem Wirbelbett und einem darüber befindlichen Gasraum durch Ermittlung der Temperaturgrenze zwischen dem Wirbelbett und dem Gasraum mittels in unterschiedlicher Höhe angeordneter Temperaturfühler sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring the us bed height in a pyrolysis reactor for the thermi decomposition of waste material with a fluidized bed and a gas space above it by determination the temperature limit between the fluidized bed and the Gas space by means of different heights Temperature sensor and a device for performing of the procedure.

Bei Pyrolysereaktoren mit einem Wirbelbett, welches das zu pyrolysierende Abfallmaterial neben dem für die Aus­ bildung der Wirbelschicht erforderlichen feinkörnigen Wirbelmaterial, wie z. B. Sand, sowie pulverförmigen Zu­ schlagstoffen zur Bindung der Schadstoffe umfaßt, ist die genaue Kenntnis der jeweiligen Höhe der Wirbel­ schicht für einen wirtschaftlichen Betrieb des Pyrolyse­ reaktors wichtig. Einerseits sollte eine bestimmte Min­ desthöhe des Wirbelbettes eingehalten werden, anderer­ seits muß oberhalb der Wirbelschicht genügend Raum blei­ ben.In pyrolysis reactors with a fluidized bed, which the waste material to be pyrolyzed in addition to that for the Aus formation of the fluidized bed required fine-grained Vertebral material such as B. sand, and powdery zu includes impact materials for binding the pollutants the exact knowledge of the respective height of the vertebrae layer for economical pyrolysis operation reactor important. On the one hand, a certain min minimum height of the fluidized bed are observed, others on the one hand, sufficient space must remain above the fluidized bed ben.

Neben Verfahren zur Bestimmung der Wirbelschichthöhe mittels Differenzdruckmessung oder mittels optoelektri­ scher Fühler ähnlich einer Lichtschranke, die in der DE-PS 37 21 476 erörtert sind, ist aus dieser Druck­ schrift ein Verfahren zum Regeln der Wirbelschichthöhe bekannt geworden, bei dem durch Auswertung der Tempera­ turdifferenz zwischen der Wirbelschicht und dem sich über der Wirbelschicht ausbildenden Gasraum bestimmt wird. Hierzu sind Temperaturfühler in unterschiedlicher Höhe im Reaktionsraum des Pyrolysereaktors angeordnet, die auf die jeweilige unmittelbar Umgebungstemperatur ansprechen und hierdurch die jeweilige Höhe der Wirbel­ schicht anzeigen sollen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Temperatur im Wirbelbett niedriger liegt als die in dem darüber befindlichen Gasraum. Mittels geeigneter Auswerteschaltungen ist es so möglich, durch Erfassung der jeweiligen Temperaturen und deren räumliche Zuord­ nung in Bezug auf den Pyrolysereaktor die Höhe der Wir­ belschicht zu bestimmen.In addition to methods for determining the height of the fluidized bed by means of differential pressure measurement or by means of optoelectri sensor similar to a light barrier, which is in the DE-PS 37 21 476 are discussed, is from this print written a method for regulating the fluidized bed height became known in which by evaluating the tempera difference between the fluidized bed and the determined above the fluidized bed gas space becomes. There are different temperature sensors for this Height in the reaction chamber of the pyrolysis reactor, to the respective immediate ambient temperature address and thereby the respective height of the vertebrae should show shift. It must be taken into account that the temperature in the fluidized bed is lower than that in the gas room above. By means of suitable Evaluation circuits it is possible through detection the respective temperatures and their spatial assignment in relation to the pyrolysis reactor the level of the we to determine the bed layer.

Andererseits besteht bei dem bekannten Verfahren das Problem, daß bei zu geringen Temperaturunterschieden zwischen dem Wirbelbett und dem Gasraum die Meßgenauig­ keit nicht ausreicht. Es läßt sich keine ausgeprägte Temperaturschwelle erkennen, die dem Übergang vom Wir­ belbett zum Gasraum zuordenbar wäre, d. h. eine exakte Bestimmung der Wirbelbetthöhe ist nicht möglich. Hier­ durch bedingt ist ein kontinuierlicher Pyrolysebetrieb beeinträchtigt.On the other hand, in the known method Problem that with too small temperature differences between the fluidized bed and the gas space not enough. There is no pronounced Recognize temperature threshold, the transition from the we would be assignable to the gas space, d. H. an exact It is not possible to determine the height of the fluidized bed. Here continuous pyrolysis operation is necessary impaired.

Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Meßverfahren zur Be­ stimmung der Wirbelschichthöhe in einem Pyrolysereaktor der eingangs genannten Art anzugeben, daß die Nachteile beim Stand der Technik vermeidet und eine zuverlässige Messung gewährleistet. Ferner soll eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden. Starting from the prior art mentioned above it is therefore an object of the invention to provide a measurement method for loading adjustment of the fluidized bed height in a pyrolysis reactor of the type mentioned that the disadvantages avoids the prior art and reliable Measurement guaranteed. Furthermore, a facility for Perform the procedure.  

Erfindungsgemäß ist die Lösung der Aufgabe dadurch ge­ kennzeichnet, daß vorgewärmte Temperaturmeßfühler ver­ wendet werden, deren Vorwärmtemperatur oberhalb der Tem­ peratur des Wirbelbettes liegt.According to the invention the solution to the problem is ge indicates that preheated temperature sensors ver be used, the preheating temperature above the tem temperature of the fluidized bed.

Hierdurch wird der Umstand ausgenutzt, daß ein auf be­ stimmter Temperatur befindlicher Temperaturmeßfühler durch das kältere Wirbelbett abgekühlt wird, während der im oberhalb des Wirbelbettes befindlichen Gasraum ange­ ordnete, ebenfalls auf gleicher Temperatur vorgewärmte Temperaturmeßfühler eine solche Abkühlung nicht erfährt. Hierdurch ergibt sich eine deutlich größere Temperatur­ differenz zwischen solchen Temperaturmeßfühlern, die vom Wirbelbett umgeben sind, und solchen, die sich außerhalb des Wirbelbettes befinden.This takes advantage of the fact that a be on temperature sensor located at the correct temperature is cooled by the colder fluidized bed during the in the gas space above the fluidized bed arranged, also preheated to the same temperature Temperature sensors do not experience such cooling. This results in a significantly higher temperature difference between such temperature sensors, from Fluid bed are surrounded, and those that are outside of the fluidized bed.

Aufgrund der mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erhöhten Meßgenauigkeit infolge größerer Temperaturdif­ ferenz zwischen dem vom Wirbelbett umgebenen und den au­ ßerhalb des Wirbelbetts befindlichen Temperaturmeßfüh­ lern, die jeweils einem bestimmten Lageort im Pyrolyse­ reaktor zugeordnet sind, läßt sich die jeweilige Höhe des Wirbelbettes mit größtmöglicher Genauigkeit angeben.Because of the procedure according to the invention increased measurement accuracy due to larger temperature diff reference between that surrounded by the fluidized bed and the au Temperature sensor located outside the fluidized bed learn, each a specific location in pyrolysis are assigned to the reactor, the respective height specify the fluidized bed with the greatest possible accuracy.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorwärmtemperatur wenigstens 150° oberhalb der Temperatur des Wirbelbettes liegt, um den zuvor erwähnten Temperaturunterschied, der den Grenzbereich zwischen dem Wirbelbett und dem Gasraum in­ diziert, genauer zu erfassen.According to an advantageous development of the invention it is provided that the preheating temperature at least 150 ° above the temperature of the fluidized bed, um the aforementioned temperature difference, the Border area between the fluidized bed and the gas space in dicated to grasp more precisely.

Eine Einrichtung zur Durchführung des zuvor behandelten Verfahrens, die mit mehreren Temperaturmeßfühlern verse­ hen ist, welche mit vertikalem Abstand zueinander ange­ ordnet sind, wobei wenigstens ein Temperaturmeßfühler ständig vom Wirbelbett beaufschlagt ist, während die weiteren Temperaturmeßfühler sich in dem Gasraum darüber befinden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßfühler entlang einer aus einem in­ nenbeheizten Rohr gebildeten Vorwärmstrecke angeordnet sind, die vom Gasraum aus in das Wirbelbett eintaucht.A facility for performing the previously discussed Process that verse with multiple temperature sensors hen, which is at a vertical distance from each other are arranged, with at least one temperature sensor  is constantly acted upon by the fluidized bed, while the another temperature sensor in the gas space above according to the invention is characterized in that that the temperature sensor along one from one in nenheated tube formed preheating section arranged that plunges into the fluidized bed from the gas space.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Innenbeheizung der Vorwärmstrecke mittels elektrischer Widerstandsheizung.According to an advantageous embodiment of the invention the preheating section is heated internally by means of electric resistance heating.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung ist die Vorwärmstrecke gasbeheizt.According to another advantageous development of the Er the preheating section is gas heated.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das die Vorwärmstrecke bildende innenbe­ heizte Rohr elastisch mit dem Gehäuse des Pyrolysereak­ tors verbunden ist. Hierdurch wird unter anderem er­ reicht, daß aus dem Kontakt mit dem Wirbelbett resultie­ rende Schwingungen nicht von der Vorwärmstrecke auf das Reaktorgehäuse übertragen werden.According to a further embodiment of the invention provided that the preheating section forming the interior heated pipe elastic with the housing of the pyrolysis reac tors is connected. This makes him, among other things is enough that the result of contact with the fluidized bed vibrations from the preheating section to the Reactor housing are transferred.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, das innenbeheizte Rohr mittels Falten­ balg am Pyrolysereaktorgehäuse anzuschließen.According to an expedient embodiment of the invention intended to fold the internally heated pipe Connect the bellows to the pyrolysis reactor housing.

Zweckmäßigerweise sind die Temperaturmeßfühler als Ther­ moelemente ausgebildet.The temperature sensors are expediently used as Ther trained elements.

Dabei ist in Betracht zu ziehen, daß aufgrund der Abmes­ sungen des Pyrolysereaktors die Spannungsabfälle in den Meßleitungen im Hinblick auf die erzeugte Thermospannung zu einer ungenauen Auswertung führen können. In einem solchen Fall erweist es sich als vorteilhaft, die Tempe­ raturmeßfühler als Widerstandsthermometer auszubilden. It should be considered that due to the dimensions solutions of the pyrolysis reactor the voltage drops in the Test leads with regard to the thermal voltage generated can lead to an inaccurate evaluation. In one in such a case it proves advantageous to use the tempe training temperature sensors as resistance thermometers.  

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.This and other advantageous embodiments of the Er invention are specified in the subclaims.

Anhand eines in der einzigen Figur gezeigten Ausfüh­ rungsbeispieles sollen die Erfindung und ihre Ausgestal­ tungen sowie besondere Vorteile der Erfindung näher er­ läutert und beschrieben werden.Using an embodiment shown in the single figure Example, the invention and its Ausgestal tions and special advantages of the invention he closer are explained and described.

Die einzige Figur zeigt einen ausschnittweisen Längs­ schnitt durch einen Pyrolysereaktor mit Wirbelbett mit einer Temperaturmeßeinrichtung.The only figure shows a longitudinal section cut through a pyrolysis reactor with a fluidized bed a temperature measuring device.

Ein Pyrolysereaktor 10 besitzt ein Gehäuse 12, das ein Wirbelbett 14 einschließt, über welchem ein Gasraum 16 sich befindet.A pyrolysis reactor 10 has a housing 12 which includes a fluidized bed 14 , above which a gas space 16 is located.

Durch eine Öffnung 18 in der Gehäusewand 13 des Reaktor­ gehäuses 12 ist ein stirnseitig verschlossenes Rohr 20 eingeführt, welches in seinem Inneren eine Wärmequelle 22 aufweist, die im gezeigten Beispiel als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet ist.Through an opening 18 in the housing wall 13 of the reactor housing 12 , an end-sealed tube 20 is inserted, which has a heat source 22 in its interior, which in the example shown is designed as an electrical resistance heater.

Dieses Rohr 20 taucht den Gasraum 16 durchdringend in das darunter befindliche Wirbelbett so ein, daß an sei­ ner Mantelfläche mit Abstand zueinander angeordnete Tem­ peraturmeßfühler 24 zueinander einen vertikalen Abstand aufweisen.This tube 20 penetrates the gas space 16 penetratingly into the fluidized bed underneath so that temperature sensor 24 arranged at a distance from one another at a lateral surface have a vertical distance from one another.

Das Rohr 20 ist elastisch mittels eines Kompensators oder Faltenbalges 21 mit der Gehäusewand 13 verbunden. Um das Volumen des Gasraumes 16 nicht zu verringern, ist hierbei der zur Verbindung des Rohres 20 mit der Gehäu­ sewand 13 vorgesehene Faltenbalg nach außen gerichtet, wo er an einem mit dem Rohr 20 verbundenen Flanschdeckel 26 anschließt. The tube 20 is elastically connected to the housing wall 13 by means of a compensator or bellows 21 . In order not to reduce the volume of the gas space 16 , the bellows provided for connecting the tube 20 to the housing wall 13 is directed outwards, where it connects to a flange cover 26 connected to the tube 20 .

Der Flanschdeckel 26 ist so vorbereitet, daß sowohl die zur Versorgung der im Rohr 20 angeordneten Wärmequelle 22 erforderlichen Zuführungen 23 als auch die Meßleitun­ gen 25 zu den Temperaturmeßfühlern 24 gasdicht hindurch­ geführt sind.The flange cover 26 is prepared so that both the supply lines 23 required for supplying the heat source 22 arranged in the tube 20 and the measuring lines 25 to the temperature sensors 24 are passed gas-tight therethrough.

Die Versorgungszuführung 23 für die Wärmequelle 22 im Rohr 20 ist im gezeigten Beispiel eine elektrische Lei­ tung zur Versorgung einer als Widerstandsheizung ausge­ bildeten Wärmequelle 22. Sie kann aber auch als flexible Rohr-Schlauchleitung zur Versorgung einer auf Gasbehei­ zung beruhenden Wärmequelle 22 ausgebildet sein.The supply supply 23 for the heat source 22 in the tube 20 is in the example shown an electrical line for supplying a heat source 22 formed as resistance heating. But it can also be designed as a flexible tube-hose line for supplying a heat source 22 based on gas heating.

Die Meßleitung 25 wird zu einer hier nicht näher darge­ stellten, aus dem Stand der Technik an sich bekannten Auswerteeinrichtung geführt.The measuring line 25 is led to a not shown Darge presented here from the prior art evaluation device.

Die Temperaturmeßfühler 24 an der Mantelfläche des Roh­ res 20 sind mit vertikalem Abstand zueinander so ange­ ordnet, daß sowohl die Temperaturbedingungen im Wirbel­ bett als auch im darüber befindlichen Gasraum sicher er­ faßt werden und unter Verwendung der hier nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung, die beispielsweise gemäß der DE-PS 37 21 476 ausgebildet sein kann, eine genaue Anzeige der jeweiligen Temperatur der höhenbezo­ gen fest zuordenbaren Temperaturmeßfühler 24 möglich ist.The temperature sensor 24 on the outer surface of the raw res 20 are arranged at a vertical distance from each other so that both the temperature conditions in the fluidized bed and in the gas space above it can be safely captured and using the evaluation device, not shown here, for example according to the DE-PS 37 21 476 can be formed, an accurate display of the respective temperature of the Höhenhöo gene permanently assignable temperature sensor 24 is possible.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der zuvor beschriebenen Einrichtung ist wie folgt vorge­ sehen. Die Temperaturmeßfühler 24, die an der Mantelflä­ che des Rohres 20 angeordnet sind und mit diesem in en­ gem Wärmekontakt stehen, werden durch die Vorwärmein­ richtung 22 im Rohr 20 auf eine Temperatur erwärmt, die wenigstens 150 K oberhalb der Wirbelbettemperatur von ca. 700° Celsius liegt. Dieses künstlich erzeugte Tem­ peraturgefälle wird dadurch genutzt, daß die in das Wir­ belbett eintauchenden Temperaturmeßfühler 24 von der "kälteren" Wirbelschicht beaufschlagt und dadurch abge­ kühlt wird, was sich in einer entsprechenden Temperatur­ änderung zeigt.The implementation of the method according to the invention with the device described above is seen as follows. The temperature sensors 24 , which are arranged on the mantle surface of the tube 20 and are in thermal contact with it, are heated by the preheating device 22 in the tube 20 to a temperature which is at least 150 K above the fluidized bed temperature of about 700 ° Celsius lies. This artificially generated tem perature gradient is used in that the temperature sensor 24 immersed in the fluidized bed 24 is acted upon by the "colder" fluidized bed and is thereby cooled, which is reflected in a corresponding temperature change.

Hierdurch stellt sich bei den von der Wirbelschicht be­ aufschlagten Temperaturmeßfühlern 24 eine tiefere Tempe­ ratur ein als bei den Temperaturmeßfühlern 24, die sich im Gasraum 16 befinden und nicht von der Wirbelschicht 14 beaufschlagt sind. Demgemäß kann aufgrund des künst­ lich verursachten Abkühleffekts mit Hilfe des Wirbel­ betts 14 eine sehr genaue Unterscheidung zwischen dem Wirbelbett 14 und dem darüber befindlichen Gasraum 16 erfolgen, weil sich die Temperaturen unterschiedlich ausprägen.As a result, the temperature sensors 24 exposed by the fluidized bed have a lower temperature than in the temperature sensors 24 , which are located in the gas space 16 and are not acted upon by the fluidized bed 14 . Accordingly, due to the artificially caused cooling effect with the help of the fluidized bed 14, a very precise distinction can be made between the fluidized bed 14 and the gas space 16 above it, because the temperatures are different.

Claims (9)

1. Verfahren zum Messen der Wirbeschichthöhe in ei­ nem Pyrolysereaktor für die thermische Zersetzung von Abfallmaterial mit einem Wirbelbett und einem darüber befindlichen Gasraum durch Ermittlung der Temperatur­ grenze zwischen dem Wirbelbett und dem Gasraum mittels in unterschiedlicher Höhe angeordneter Temperaturmeßfüh­ ler, dadurch gekennzeichnet, daß vorgewärmte Temperatur­ meßfühler (24) verwendet werden, deren Vorwärmtemperatur oberhalb der Temperatur des Wirbelbetts (14) liegt.1. A method for measuring the height of the fluidized bed in a pyrolysis reactor for the thermal decomposition of waste material with a fluidized bed and an overlying gas space by determining the temperature limit between the fluidized bed and the gas space by means of temperature sensors arranged at different heights, characterized in that preheated temperature Measuring probe ( 24 ) are used, the preheating temperature is above the temperature of the fluidized bed ( 14 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorwärmtemperatur wenigstens 150 K oberhalb der Temperatur des Wirbelbetts (14) liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the preheating temperature is at least 150 K above the temperature of the fluidized bed ( 14 ). 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit mehreren Temperaturmeßfühlern, die mit vertikalem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei wenigstens ein Temperaturmeßfühler ständig vom Wirbel­ bett beaufschlagt ist, während die weiteren Temperatur­ meßfühler sich in dem Gasraum darüber befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßfühler (24) entlang einer aus einem innen beheizten Rohr (20) gebildeten Vorwärmstrecke angeordnet sind, die vom Gasraum (16) aus in das Wirbelbett (14) eintaucht.3. Device for carrying out the method according to claim 1 or 2 with a plurality of temperature sensors which are arranged at a vertical distance from one another, at least one temperature sensor being constantly acted upon by the fluidized bed, while the further temperature sensors are located in the gas space above, characterized in that that the temperature sensors ( 24 ) are arranged along a preheating section formed from an internally heated tube ( 20 ) which plunges from the gas space ( 16 ) into the fluidized bed ( 14 ). 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorwärmstrecke (20) elektrisch wider­ standsbeheizt ist. 4. Device according to claim 3, characterized in that the preheating section ( 20 ) is electrically heated against resistance. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorwärmstrecke (20) gasbeheizt ist.5. Device according to claim 3, characterized in that the preheating section ( 20 ) is gas-heated. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Vorwärmstrecke (20) bildende innen beheizte Rohr elastisch mit dem Pyrolyse­ reaktorgehäuse (12) verbunden ist.6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the preheating section ( 20 ) forming the internally heated tube is elastically connected to the pyrolysis reactor housing ( 12 ). 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (20) mittels Faltenbalg am Pyro­ lysereaktorgehäuse (12) anschließt.7. Device according to claim 6, characterized in that the tube ( 20 ) by means of bellows on the Pyro lysis reactor housing ( 12 ) connects. 8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturmeßfühler (24) als Thermo­ elemente ausgebildet sind.8. Device according to claim 3, characterized in that the temperature sensor ( 24 ) are designed as thermal elements. 9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Temperaturmeßfühler (24) als Wider­ standsthermometer ausgebildet sind.9. Device according to claim 3, characterized in that the temperature sensors ( 24 ) are designed as a counter thermometer.
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