DE4439565A1 - Pendelklappe - Google Patents
PendelklappeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
- F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B15/12—Arrangements of dust collectors
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für die dosierte
Einleitung von Feinstasche in einen Wirbelschichtreaktor.
Es ist bekannt, daß zur Verbrennung fester, schlüssiger oder
gasförmiger Stoffe, die überwiegend aus Kohlenstoff als Haupt
träger der Wärmeentwicklung und Wasserstoff für die Entzündbar
keit enthalten, Wirbelschichtreaktoren eingesetzt werden können.
Insbesondere gilt dies für den Einsatz bei alternativen Brenn
stoffen, wie z. B. Heizölen, Teer, Schlacke und Abfallschlämme,
die auch verschiedene Kohlen mit geringen Brennwerten, Braunkoh
le und ähnliche Stoffe enthalten können.
Üblicherweise wird in einem Wirbelbettreaktor am unteren Ende
Primärluft und in der unteren Hälfte bezogen auf die Gesamthöhe
H des Reaktors Sekundärluft 3 eingeblasen wird. Die Sekundär
luftleitungen sind über den Umfang des Reaktors verteilt ange
ordnet, vorzugsweise in einer Ebene vier Leitungen gegenüber
liegen und in der der darunterfolgenden Ebene jeweils auch vier
Leitungen räumlich versetzt.
Über eine Abgasleitung wird am oberen Ende des Wirbelschichtre
aktors das beladene Abgas abgezogen und über eine Zyklonabschei
der in einen Rauchgasanteil und einen Ascheanteil aufgeteilt,
der über ein Ascheförderrohr und eine Ventilklappe in ein Rück
laufrohr zum Wirbelschichtreaktor zurückgegeben wird.
Es ist üblich, das Rücklaufrohr als Tauchtopf mit einem Rück
schlagventil auszustatten, so daß sich beim Anfahren zunächst
keine Asche im Brennerraum befindet. Erst wenn die erforderliche
Zündtemperatur erreicht ist, wird das Rückschlagventil durch das
Gewicht der im Siphon angesammelten Asche geöffnet und damit der
Kreislauf des Ascheanteils aus dem Zyklonabscheider in Gang
gesetzt.
Mit der bekannten Stauklappe gibt es mehrere Probleme. Zunächst
ist die Einstellung nur über eine exzentrische Lagerung bzw.
über das Klappengewicht möglich. Beim Zünden des Wirbelschicht
im Brennerraum kann die Flamme in ungünstigen Falle bis in den
Zyklon durchschlagen. Dies bedeutet, daß die Feinasche verklebt
und der Zyklon langsam zuwächst.
Die Stauklappe soll für den Druckabschluß zwischen Ofen und
Zyklon sorgen. Dazu muß die Welle der Stauklappe laufend gekühlt
werden, weil sonst bei den hohen Temperaturen eine Funktions
fähigkeit nicht garantiert werden kann.
Beim Überdruck im Ofen wird die Asche hochgehoben und von unten
fluidisiert. Es kann dabei leicht zu einer Schwankung des Asche
standes im Tauchtopf kommen, der nach Art eines Siphons mit
stets gleichem Materialstand arbeiten muß.
Ein weiteres Problem besteht bei der Eindüsung der Rücklaufasche
direkt am Eintritt in den Ofen. Hier trifft die Rücklaufasche
mit den alternativen Brennstoffen zusammen, wobei der Vermi
schungszeitraum mit den heißen Partikeln möglichst kurz zu hal
ten ist. Da die Reaktionszone im Wirbelschichtreaktor relativ
inhomogen ist und sich bisweilen Gassträhnen mit unverbrannten
Kohlenwasserstoffen bilden, klafft die Temperaturschwere zwi
schen Ofenboden und Ofenkopf weit auseinander. Die leichtflüch
tigen Kohlenwasserstoffe zünden bereits am Ofenboden, während
die mit den Gassträhnen nach oben transportierten unverbrannten
Kohlenwasserstoffe erst später im oberen Bereich oder gar im
Abgasbereich zünden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pendel
klappe der eingangs genannten Art insbesondere für die Verwen
dung für einen Wirbelschichtreaktor mit zirkulierender Wirbel
schicht und Zyklonabscheider derart zu verbessern, daß das An
fahrverhalten und die jeweiligen Betriebszustände mit einem
hohen Wirkungsgrad durchfahren werden können und ein Zusetzen
des Rücklaufrohres vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 ge
nannten Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß durch eine
besonders gestaltete Pendelklappe in Verbindung mit einer kom
binierten Einspeisung von Feinstpartikeln und Grobpartikeln
gemeinsam am unteren Ende der Reaktionszone auf die sich ändern
den Betriebszustände optimal reagiert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei
spiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 prinzipieller Aufbau der erfindungsgemäßen Rücklauf
leitung in Seitenansicht,
Fig. 2 vergrößerter Ausschnitt nach Fig. 1 in Höhe der erfin
dungsgemäßen Pendelklappe,
Fig. 3a-f Einzelansichten zur Erläuterung der Funktionsweise der
erfindungsgemäßen Pendelklappe,
Fig. 4 Teilvergrößerung der Einmündung des Rücklaufrohres mit
der erfindungsgemäßen Drosselklappe.
In Fig. 1 ist das Rücklaufrohr 1 für den Zyklon 2 und den Wir
belbettreaktor 3 in prinzipieller Anordnung dargestellt. Die
Durchflußrichtung ist mit Pfeilen angegeben, wobei in dem Zy
klonabscheider 2 die Feinasche nach Passieren des Rücklaufrohres
1 gegen eine Stauklappe 4 fällt, die als Pendelklappe kurz vor
der Einleitung in den Wirbelbettreaktor 3 angeordnet ist. Ei
gentlich handelt es sich um ein geschlossenes System, denn der
Wirbelbettreaktor 3 ist mit dem Zyklon 2 über weitere nicht
dargestellt Rohrleitungen verbunden.
Üblicherweise arbeitet der Tauchtopf nach Art eines Siphons,
wobei der Aschestand gestrichelt in Fig. 1 dargestellt ist. Bei
einem Überdruck im Ofen wird die Asche hochgeschleudert und kann
über den Überlauf in das Rücklaufrohr gelangen.
Mit der Pendelklappe 4 soll zunächst der Aschestrom beim Anfah
ren blockiert werden und erst ab einem bestimmten Aschestand die
Klappe über das Eigengewicht der Rücklaufasche sich automatisch
öffnen.
Die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Pendelklappe sind aus
Fig. 2a und b ersichtlich. In Fig. 2a (Draufsicht) ist die
Achse 5 der Pendelklappe horizontal angeordnet und im Längs
schnitt dargestellt, während in Fig. 2b ein Querschnitt durch
die erfindungsgemäße Pendelklappe gezeigt wird. In Fig. 2a sind
ferner die Klappensegmente 6a, 6b, 6c mit den dazwischen ange
ordneten Schlitzen 7a, 7b dargestellt, wobei die Schlitzweite
variabel ist.
Das Material der Pendelklappe ist vorzugsweise Keramik, nur für
die Lagerung 5 kann Stahl verwendet werden. In diesem Fall muß
jedoch eine Innenkühlung erfolgen, die herkömmlich ausgeführt
ist.
Es bietet sich aber bei der erfindungsgemäßen Pendelklappe an,
auch die Lagerung mit keramischen Teilen auszubilden. So ist es
möglich, die Segmente 6 an ihrem Kopfende 8 mit einem Schlitz 9
zu versehen, in den ein entsprechend ausgebildetes Paßteil 10
formschlüssig einführbar ist. So lassen sich Drehteile, z. B.
nach dem Prinzip der Kugelkopfführung verwirklichen.
In Fig. 3 sind die Verhältnisse während des Betriebes eines
Wirbelbettreaktors dargestellt. Bei ungleichmäßigen Betriebs
zuständen kommt es zu Anbackungen der Rücklaufasche unterhalb
des Zyklonabscheiders 2 im senkrechten Teil des Rohres 1, so daß
eine Verstopfung des Siphons auftritt. Diese Verstopfung konnte
bisher nur durch Einblasen von Luft in Pfeilrichtung behoben
werden.
Nach dem Erfindungsvorschlag wird nunmehr das Rücklaufrohr 1 wie
in Fig. 3b dargestellt, ausgeführt, so daß unmittelbar nach dem
Zyklonabscheider 2 eine geradlinige Verbindung zum Wirbelbettre
aktor 4 hergestellt wird. In dem schräggehaltenen Rücklaufrohr
1 ist die Pendelklappe 4 angeordnet. Diese ist in ihrer besonde
ren Anordnung in vergrößerter Darstellung aus Fig. 3a ersicht
lich.
Nach Fig. 3c kann das Lager 5 der Pendelklappe 4 bis dicht an
die Einmündung 11 des Rücklaufrohres 1 in den Wirbelbettreaktor
4 herangeführt werden. Auch dieses ist ein Vorteil für kurze
reaktionsfähige und kleine Baugruppen, die hierdurch ermöglicht
werden.
In Fig. 3d ist der Schwenkbereich (Pfeilrichtung) der erfin
dungsgemäßen Pendelklappe innerhalb des Rücklaufrohres 1 darge
stellt. Je nach dem welcher Staudruck erforderlich ist, können
zusätzliche Gewichte 12 zur Verzögerung der Klappenöffnungsbewe
gung angebracht werden. Das Lager 5 der Pendelklappe 4 kann auch
außerhalb des Rohres 1 angeordnet sein, wobei dann der für die
Schwenkbewegung benötigte Schlitz in der Rohrwandung mit einer
entsprechend geformten Abdeckung 13 abgedichtet werden sollte.
In Fig. 3e ist eine weitere Alternative der erfindungsgemäßen
Pendelklappe dargestellt. Hier ist das Lager 5 als separates
Teil ausgebildet, das über bewegliche Scharnierelemente 14a, b
mit dem Klappenkörper 15 verbunden ist. Im Klappenkörper 15 sind
Schlitze 16a, b, c, d in symmetrischer Anordnung eingebracht.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Pendelklappe zeigt
Fig. 3f. Das Lager 5 ist hier als Rohrkörper ausgebildet und die
Klappensegmente 16 im Abstand voneinander an der Welle des La
gers 5 fixiert. Die Außenkontur der Segmente 16 ist der Rohr
wandung angepaßt, so daß die außenliegenden Segmente im Ver
gleich zum mittleren Segmentteil verkürzt sind.
Der Mündungsteil des Rücklaufrohres 1 ist in Fig. 4 im prinzi
piellem Aufbau dargestellt. Nach Passieren der Pendelklappe 4
gelangt die Rücklaufasche über einen Düsenkörper 17 in den Reak
tionsraum 18, in dem beispielsweise eine zirkulierende Wirbel
schicht sich ausbildet. Über eine weitere Leitung 19 werden
alternative Brennstoffe, wie z. B. Industrieschlämme, Ballastkoh
le, Braunkohle, Petrolkokse und Ölschiefer eingedüst. Beide
Leitungen 1 und 19 sind in einer gemeinsamen Düse 17 zusammen
geführt, so daß die verschiedenartigen Brennstoffe und die Rück
laufasche in unmittelbare Nachbarschaft in den Reaktionsraum 18
gelangen.
Dieses ist wichtig für die Ausbildung eines Konzentrationspro
fils innerhalb der zirkulierenden Wirbelschicht. Gassträhnen
sollen vermieden werden und eine gleichmäßige Verteilung von
Grob- und Feinpartikeln in der Reaktionszone erfolgen.
Bei einer anfänglichen Zugabe feiner Teilchen von unten bildet
sich eine Staubwolke aus, in die hinein Grobpartikel eingeblasen
werden. Es bildet sich dann eine Dispersion verschiedener Teil
chengrößen aus, wobei die am unteren Ende eingeblasenen Feinst
partikel einen mittleren Durchmesser von ca. 10 bis 15 µm haben
und wobei die Schwebeteilchen aufgrund ihrer gegenüber der rei
nen Gasphase erhöhten Dichte die groben Partikel in die obere
Reaktionszone transportieren.
Die Eindüsung der heißen Rücklaufasche geschieht über die Rück
laufleitung 1 direkt am Eintritt in den Ofen zusammen mit den
alternativen Brennstoffen, wobei der Vermischungszeitraum mit
den heißen Partikeln möglichst kurz gehalten werden muß. Sonst
bilden sich Gassträhnen mit unverbrannten Kohlenwasserstoffen
aus, die erst später zünden, so daß dann die Temperaturschere
zwischen dem Ofenboden und dem Ofenkopf auseinanderklafft.
Durch eine vergleichmäßigte Temperaturausbildung kann die Dio
xinbildung unterdrückt werden. Die gemeinsame Eindüsung hat
ferner den Vorteil, daß bei der Einleitung flüssiger Brennstoffe
eine verbesserte Verbrennung durch Ausbildung einer Dispersion
mit der heißen Rücklaufasche erfolgen kann. Bei pastösen Stoffen
werden die darin enthaltenen alternativen Brennstoffe mittels
der heißen Rücklaufasche auf eine hohe Temperatur gebracht und
sind damit schneller zündfähig als bei der herkömmlichen ge
trennte Einspeisungen.
Durch die unterschiedlichen Körnungen kann auch der Kamineffekt
und damit die Ausbildung von Temperatursträhnen im Reaktorbett
vermieden werden.
Als Beispiel für ein typischen Anwendungsfall kann eine Menge
von 2000 t Rücklaufasche pro Stunde angegeben werden, die in
einem Wirbelbettreaktor der eingangs genannten Art zirkuliert.
Diese Asche ist erforderlich, um die Funktionsweise der zirku
lierenden Wirbelschicht aufrechtzuerhalten, wobei die Asche als
Trägermedium für die Herbeiführung des Schwebezustandes verwen
det wird. Der Zyklonabschneider sorgt dafür, daß nur der Feinst
staub für die Ausbildung des Trägermediums bei der zirkulieren
den Wirbelschicht herangezogen wird.
Claims (8)
1. Ventilvorrichtung für die dosierte Einleitung von Feinst
asche in einen Wirbelschichtreaktor,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilvorrichtung aus einer in einem Rücklaufrohr
(1) angeordneten Pendelklappe (4) besteht, wobei im Anfahr
zustand die Pendelklappe (4) das Rücklaufrohr (1) ver
schließt und im Betriebszustand die Pendelklappe (4) in
Abhängigkeit von der recyklierten Feinststaubmenge geöffnet
wird.
2. Ventilvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pendelklappe (4) aus mehreren Segmenten (6) besteht,
zwischen denen Spaltöffnungen (7) angeordnet sind.
3. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pendelklappe (15) aus Vollmaterial mit eingearbei
teten Spaltöffnungen besteht.
4. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spaltöffnungen als Dehnungsspalte ausgebildet sind.
5. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pendelklappe aus keramischem Material gefertigt
ist.
6. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Pendelklappe (4) mit einem Lager (5) in dem Rück
laufrohr (1) angeordnet ist.
7. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager (5) von innen gekühlt ist.
8. Ventilvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lager aus Keramik besteht, wobei Lagerachse und
Segmentteile formschlüssig miteinander verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439565 DE4439565C2 (de) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | Ventilvorrichtung für die dosierte Einleitung von Feinstasche in einen Wirbelschichtreaktor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944439565 DE4439565C2 (de) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | Ventilvorrichtung für die dosierte Einleitung von Feinstasche in einen Wirbelschichtreaktor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4439565A1 true DE4439565A1 (de) | 1996-05-09 |
DE4439565C2 DE4439565C2 (de) | 1998-10-08 |
Family
ID=6532574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944439565 Expired - Fee Related DE4439565C2 (de) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | Ventilvorrichtung für die dosierte Einleitung von Feinstasche in einen Wirbelschichtreaktor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4439565C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1091542B (de) * | 1959-07-25 | 1960-10-27 | Basf Ag | Vorrichtung zur Eintragung von feinkoernigem Gut in einen Wirbelschichtofen |
US4931260A (en) * | 1987-01-31 | 1990-06-05 | Rheinische Braunkohlenwerke Ag | Process and apparatus for the treatment of granular solid materials in a fluidized layer |
US5332553A (en) * | 1993-04-05 | 1994-07-26 | A. Ahlstrom Corporation | Method for circulating solid material in a fluidized bed reactor |
-
1994
- 1994-11-05 DE DE19944439565 patent/DE4439565C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1091542B (de) * | 1959-07-25 | 1960-10-27 | Basf Ag | Vorrichtung zur Eintragung von feinkoernigem Gut in einen Wirbelschichtofen |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4439565C2 (de) | 1998-10-08 |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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