DE4037252C2 - - Google Patents

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DE4037252C2
DE4037252C2 DE19904037252 DE4037252A DE4037252C2 DE 4037252 C2 DE4037252 C2 DE 4037252C2 DE 19904037252 DE19904037252 DE 19904037252 DE 4037252 A DE4037252 A DE 4037252A DE 4037252 C2 DE4037252 C2 DE 4037252C2
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Klaus Dr. 6451 Grosskrotzenburg De Janssen
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Doosan Lentjes GmbH
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Metallgesellschaft AG
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
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    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Die Erfindung betrifft einen Siphon in einer feinkörnige Feststoffe führenden Leitung zwischen einer Abscheidevorrichtung für die Feststoffe und einer Brennkammer, in welcher man körnige Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht verbrennt, dabei entsteht ein Gas-Feststoff-Gemisch, das man in der Abscheidevorrichtung trennt, abgeschiedene Feststoffe werden durch die Leitung und den Siphon zurück in die Brennkammer geleitet, wobei der Siphon eine Zufuhrleitung, eine Wirbelkammer mit aufwärts gerichteter Gasströmung und einen im oberen Bereich der Wirbelkammer angeordneten Feststoffauslaß aufweist, der mit der Brennkammer verbunden ist.
Einen Siphon dieser Art kennt man aus dem US-Patent 48 13 381, der deutschen Offenlegungsschrift 38 33 489 und der europäischen Offenlegungsschrift 00 92 622.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Siphon weiter zu verbessern und dafür zu sorgen, daß ein Stau der Feststoffe mit Sicherheit vermieden wird. Gleichzeitig soll der Siphon mit seinen anschließenden Leitungen in der Lage sein, eine Drucksperre zwischen der Brennkammer und der Abscheidevorrichtung zu bilden, was durch eine Feststoffschüttung in einem Leitungsabschnitt erreicht wird.
Bei einem Siphon der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wirbelkammer des Siphons einen Boden mit Gasdüsen aufweist, daß die größte Ausdehnung des Bodens das 0,8- bis 2fache des Durchmessers der Zufuhrleitung beträgt, daß sich die Einmündung der Zufuhrleitung in die Wirbelkammer unmittelbar über dem Boden befindet, daß der Winkel X zwischen der Feststoffbewegungsrichtung in der Zufuhrleitung und der Förderrichtung in der Wirbelkammer höchstens 60° beträgt und daß der vertikale Abstand S zwischen der Oberkante der Einmündung der Zufuhrleitung in die Wirbelkammer und der Unterkante des Feststoffauslasses der Wirbelkammer das 0,7- bis 5fache des Durchmessers der Zufuhrleitung beträgt. Wenn die Zufuhrleitung nicht rund sondern im Querschnitt z. B. elliptisch ist, gilt der größte Durchmesser für die genannte Beziehung und bei quadratischem oder rechteckigem Durchmesser ist es die Diagonalenstrecke.
Beim erfindungsgemäßen Siphon sind mehrere Parameter aufeinander abgestimmt. Er weist eine kleine Bodenfläche auf, zu der hin sich die Feststoffe aus der Zufuhrleitung nahezu senkrecht von oben oder zumindest mit einem spitzen Winkel gegen die Senkrechte bewegen. Vom Boden, der mit Gasdüsen bestückt ist, werden die Feststoffe in der Wirbelkammer direkt aufwärts gefördert und zum Feststoffauslaß bewegt. Dabei wird vermieden, daß die Feststoffe horizontal über den Boden bewegt werden müssen. Insbesondere eine solche Horizontalbewegung der Feststoffe ist es, die bei bekannten Siphons Störungen im Feststofftransport verursacht.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß von der Wirbelkammer des Siphons eine Feststoff-Ableitung ausgeht, die zu einer Kühleinrichtung für die Feststoffe führt. Die Eintrittsöffnung der Feststoff-Ableitung befindet sich oberhalb der Oberkante der Einmündung der Zufuhrleitung und unterhalb der Unterkante des Feststoffauslasses.
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Anlage zur Verbrennung fester Brennstoffe in der zirkulierenden Wirbelschicht in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Siphon nach der Linie B-B in Fig. 3 und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Siphon nach der Linie A-A in Fig. 2.
Die Anlage der Fig. 1 zeigt die Brennkammer (1), in welcher körnige Feststoffe aus der Leitung (2) mit Hilfe von Primärluft aus der Leitung (3) verwirbelt und verbrannt werden. Die Brennkammer (1) kann weitere Luftzuführungen aufweisen, doch wurden sie in der Zeichnung weggelassen. Ein Gas-Feststoff-Gemisch verläßt die Brennkammer (1) durch den Kanal (5) und wird in einer Abscheidevorrichtung (6), z. B. einem Zyklon, weitgehend getrennt. Das Gas strömt in der Leitung (7) ab und die kohlenstoffhaltigen Feststoffe gelangen durch die Zufuhrleitung (8) zu einem Siphon (9), von wo sie zumindest teilweise zurück in die Brennkammer geführt werden. Einen Teil der Feststoffe kann man durch die Ableitung (12) einer Kühleinrichtung (13) aufgeben, der man durch die Leitung (14) Luft zuführt. Die gekühlten Feststoffe gelangen durch die Leitung (15) ganz oder teilweise zurück in die Brennkammer (1), einen Teil der gekühlten Feststoffe kann man in der Leitung (16) abziehen und aus dem Kreislauf entfernen.
Zum Siphon (9) gehören die Zufuhrleitung (8), die Wirbelkammer (18), die Luftleitung (19) und eine Leitung (10), die in die Brennkammer (1) mündet. Einzelheiten des Siphons sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Am unteren Ende der Wirbelkammer (18) weist der Siphon einen Boden (20) auf, der mit aufwärts gerichteten Gasdüsen (21) bestückt ist. Die Düsen (21) stehen mit der Luftleitung (19) in Verbindung. Die Einmündung (8a) der Zufuhrleitung (8) befindet sich direkt oberhalb des Bodens (20). Im Betrieb ist die Leitung (8) zumindest teilweise mit einer Feststoffschüttung ausgefüllt, die sich nach unten zur Einmündung (8a) bewegt. Die Luft aus den Gasdüsen (21) fördert die Feststoffe in der Wirbelkammer (18) nach oben zu einem Feststoffauslaß (23), durch den die Feststoffe in die abwärts gerichtete Leitung (10) gelangen.
Für den störungsfreien Betrieb des Siphons (9) sind mehrere Parameter wichtig. Erstens ist die größte Ausdehnung des Bodens (20) das 0,8- bis 2fache des Durchmessers (D) (vgl. Fig. 2) der Zufuhrleitung (8). Zweitens ist der Winkel (X) zwischen der Feststoffbewegungsrichtung in der Zufuhrleitung (8) und der Förderrichtung in der Wirbelkammer höchstens 60° und zumeist 20 bis 50°. Drittens beträgt der vertikale Abstand (S) zwischen der Oberkante (8b) der Einmündung (8a) der Zufuhrleitung (8) in die Wirbelkammer und der Unterkante (23a) des Feststoffauslasses (23) das 0,7- bis 5fache und vorzugsweise das 1- bis 4fache des Durchmessers (D) der Zufuhrleitung (8).
Eine Variante des Siphons ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist die Ableitung (12) zu sehen, die mit der Eintrittsöffnung (12a) mit der Wirbelkammer (8) in Verbindung steht. Die Eintrittsöffnung (12a) befindet sich über der Einmündung (8a) und unterhalb des Feststoffauslasses (23). Die Eintrittsöffnung (12a) kann ganz oder teilweise durch ein bewegbares Regelorgan (25) verschlossen werden, dessen Kopfstück (26) etwa die Form eines Kegels hat. Durch diese Anordnung ist eine gut regelbare Abzugsmöglichkeit für einen Teil der Feststoffe geschaffen, die man durch die Ableitung (12) der Kühleinrichtung (13) zuführen will.

Claims (3)

1. Siphon in einer feinkörnige Feststoffe führenden Leitung zwischen einer Abscheidevorrichtung für die Feststoffe und einer Brennkammer, in welcher man körnige Brennstoffe in einer zirkulierenden Wirbelschicht verbrennt, dabei entsteht ein Gas-Feststoff-Gemisch, das man in der Abscheidevorrichtung trennt, abgeschiedene Feststoffe werden durch die Leitung und den Siphon zurück in die Brennkammer geleitet, wobei der Siphon eine Zufuhrleitung, eine Wirbelkammer mit aufwärts gerichteter Gasströmung und einen im oberen Bereich der Wirbelkammer angeordneten Feststoffauslaß aufweist, der mit der Brennkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer des Siphons einen Boden mit Gasdüsen aufweist, daß die größte Ausdehnung des Bodens das 0,8- bis 2fache des Durchmessers der Zufuhrleitung beträgt, daß sich die Einmündung der Zufuhrleitung in die Wirbelkammer unmittelbar über dem Boden befindet, daß der Winkel (X) zwischen der Feststoffbewegungsrichtung in der Zufuhrleitung und der Förderrichtung in der Wirbelkammer höchstens 60° beträgt und daß der vertikale Abstand (S) zwischen der Oberkante der Einmündung der Zufuhrleitung in die Wirbelkammer und der Unterkante des Feststoffauslasses der Wirbelkammer das 0,7- bis 5fache des Durchmessers der Zufuhrleitung beträgt.
2. Siphon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wirbelkammer des Siphons eine Feststoff-Ableitung ausgeht, die zu einer Kühleinrichtung für die Feststoffe führt, und daß sich die Eintrittsöffnung der Feststoff-Ableitung oberhalb der Oberkante der Einmündung der Zufuhrleitung und unterhalb der Unterkante des Feststoffauslasses befindet.
3. Siphon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung der Feststoff-Ableitung ein den Durchfluß steuerndes Regelorgan aufweist.
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