DE69133447T2 - Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht, der einen Fliehkraftabscheider zur Abscheidung von Partikeln aus Gasen umfasst. Der Fliehkraftabscheider umfasst eine Wirbelkammer, die mit mindestens einem, in ihrem oberen Teil angeordneten Einlass für die zu reinigenden Gase in ihrem oberen oder unteren Teil angeordneten Auslass für die gereinigten Gase und mindestens einem, in ihrem unteren Teil angeordneten Auslass für die abgeschiedenen Partikel versehen ist. Im Fliehkraftabscheider wird mindestens eine vertikale Wirbelkammer gebildet.
  • Es sind bisher verschiedene Zyklonabscheider bekannt, die eine zylindrische, vertikale Wirbelkammer umfassen, die als Abscheidekammer dient und deren unterer Teil als sich nach unten verjüngender Trichter ausgebildet ist. Der obere Teil der Wirbelkammer ist mit einem tangentialen Einlasskanal für den zu behandelnden Gasstrom versehen. Das gereinigte Gas wird im Allgemeinen durch eine Öffnung abgeleitet, die zentral am oberen Ende der Wirbelkammer angeordnet ist. Bei Durchflusszyklonen wird das Gas aus der Wirbelkammer durch ein Mittenrohr abgezogen, das im Boden der Wirbelkammer angeordnet ist.
  • Feststoffpartikel werden im Zyklon durch die Fliehkraft aus den Gasen abgeschieden, und sie fließen die Wand der Abscheidekammer entlang abwärts in den verjüngten Teil des Abscheiders, von wo sie abgezogen werden. Bei einem konventionellen Zyklonabscheider basiert die Abscheidung auf dem Zusammenwirken von Fliehkraft und Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit. Der in einen konventionellen Zyklon eintreffende Gasstrom beginnt, die Außenwand der Wirbelkammer entlang spiralförmig, hauptsächlich nach unten zu wirbeln und wird beschleunigt, wenn der Konusdurchmesser kleiner wird. Im unteren Teil des Zyklons ändern die Gase ihre Bewegungsrichtung und beginnen, in der Mitte der Wirbelkammer aufwärts zum oberen Teil des Abscheiders zu fließen, der mit einem Gasauslasskanal versehen ist. Der durch die Wirkung der Fliehkraft an den Wänden im unteren Teil der Wirbelkammer angesammelte Feststoff ist nicht im Stande, den Gasen zu folgen, sondern fließt weiter abwärts in einen Auslasskanal.
  • Die Zyklonwände werden insbesondere durch abrasiven Feststoff stark abgenutzt. Die abrasive Wirkung kann insbesondere an demjenigen Teil der Wand nach dem Einlass beobachtet werden, an dem der Feststoffstrom zuerst anprallt. Man hat versucht, den Abrieb durch Schützen der Innenflächen der Wirbelkammer durch abrieb- und feuerfeste Materialien oder durch Fertigung der Wirbelkammern aus abriebfesten Materialien zu verringern. Die abrasive Wirkung des Feststoffs wird durch hohe Temperatur begünstigt.
  • Ein Problem, dem man bei Reaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht begegnet, die bei Verbrennungs- und Vergasungsprozessen allgemein geworden sind, besteht in der Abscheidung der von heißen Gasen mitgeführten Feststoffpartikel und Rückführung derselben in den Reaktor. Bei den besonderen, an in solchen Verhältnissen installierte Fliehkraftabscheider gestellten Anforderungen handelt es sich um die Fähigkeiten, große Feststoffmengen aus den Gasen kontinuierlich abzuscheiden und einer Aussetzung für Erosion standzuhalten, wenn große Heißgas- und Feststoffpartikelvolumina durch den Abscheider fließen.
  • Der Hauptnachteil der konventionellen Zyklone bei großen Reaktoren besteht darin, dass die Zyklone z. B. durch keramische Wärmeisolatoren wärmeisoliert werden müssen, um die Außenfläche des Abscheiders verhältnismäßig kalt zu halten. Um eine ausreichende Wärmeisolierung zu erreichen, ist eine dicke Isolierstoffschicht notwendig, was den Preis sowie das Gewicht und den Platzbedarf des Abscheiders erhöht. Ferner, um heißen Verhältnissen standzuhalten, müssen die Zyklone inwendig mit abriebfesten Schichten feuerfester Auskleidung geschützt werden. Dabei werden die Zyklonwände durch zwei Schichten verschiedener Materialien bedeckt. Es ist schwierig und zeitraubend, diese zwei Schichten an den Wänden anzubringen, besonders weil eine der Schichten sehr dick ist und langsam trocknen muss. Die zwei Schichten sind auch für Beschädigung durch Temperaturdifferenzen z. B. beim Anlaufen, und für mechanische Beanspruchung im Betrieb des Systems sehr anfällig.
  • Im großen und ganzen ist aus dem Zyklon eine Vorrichtung mit dicken, beschädigungsanfälligen Isolierstoffschichten geworden, die einen sehr großen Raum beansprucht. Weil sie eine schwere Konstruktion ist, erfordert sie auch eine starke Stützkonstruktion. Diese schwere Konstruktion bedeutet, dass das Anlaufen eine lange Zeit dauert, um Sprünge an keramischen Teilen oder der feuerfesten Auskleidung zu vermeiden. Temperaturdifferenzen können beim Anlaufen Sprünge an der feuerfesten Auskleidungen verursachen und müssen deshalb vermieden werden.
  • Das in Reaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht zirkulierende Bettmaterial kann äußerst fein sein, wenn zum Beispiel Feinkalk fürs Absorbieren von Schwefeldioxid im Bett verwendet wird, oder wenn die Brennstoffasche fein ist. Dies setzt hohe Anforderungen an den Zyklon. Man hat versucht, die Abscheideleistung des Zyklons durch Serienschaltung von zwei oder mehr Zyklonen zu verbessern. Nachteile solcher Zusammenschaltungen sind große Druckverluste, teuere Konstruktion und Verbindungsorgane, die viel Platz erfordern.
  • Um eine bessere Abscheideleistung zu erzielen, hat man auch aus parallel geschalteten Zyklonen bestehende Zyklonbatterien vorgeschlagen. Ziel hat darin bestanden, höhere Abscheideleistungen bei Benutzung kleinerer Einheiten zu erreichen. Diese Zyklonbatterien sind jedoch teuer und kompliziert in der Herstellung. Die Zyklonbatterien erfordern eine bestimmte Mindest-Druckdifferenz, damit das Gas stets auf die verschiedenen Zyklone gleichmäßig verteilt wird.
  • Die Wände der Verbrennungsreaktoren bestehen in der Regel aus Wasserrohrpaneelen für teilweise Rückgewinnung der im Reaktor erzeugten Wärme. Die Zyklonabscheider und Rückführkanäle für den Feststoff sind gewöhnlich ungekühlte, wärmeisolierte Konstruktionen. Die Verbindung von solchen gekühlten und ungekühlten Teilen miteinander ist infolge der ungleichen Wärmedehnung und der dicken Isolierschichten schwierig. Deshalb erfordern die Verbindungen zwischen Reaktor und Abscheider teuere, keramische oder entsprechende hitzebeständige Kanäle und Dehnungsfugen. Der Zyklonabscheider und der ihm nachgeschaltete Konvektionsabschnitt erfordern ebenfalls spezielle Dehnungsfugen.
  • Bei Änderung des Durchmessers des Querschnitts eines Zyklons ändert sich auch der Abstand zwischen benachbarten Wasserrohren der Zyklonwand, es sei denn, einige Rohre werden weggenommen oder in Teilen der Zyklonwand eingefügt. Dies ist ein komplizierter Vorgang.
  • Zur Vermeidung der oben erwähnten Nachteile, die durch die Wärmedehnung verursacht werden, schlägt zum Beispiel das US-Patent 4,746,337 einen Zyklon der Wasserrohrkonstruktion vor. Die Herstellung eines zylindrischen Zyklons einer rohrförmigen Konstruktion ist jedoch nicht einfach. Ferner müssen die Rohrpaneele in der Herstellungsphase in sehr schwierige Formen gebogen werden, was ein zeitraubender und schwieriger Prozess ist.
  • Die finnische Patentanmeldung 861224 und WO 87 05 826 A stellen einen zylindrischen Zyklonabscheider der Wasserrohrkonstruktion dar, bei dem eine der Wasserrohrwände für sowohl eine Reaktionskammer als auch einen Partikelabscheider gemeinsam ist. Wie oben, weist auch diese Anordnung schwierige Biegungen auf.
  • Die US-Patentveröffentlichung 4,615,715 stellt ein aus Rohrpaneelen hergestelltes Abscheidergehäuse und eine eigentliche Wirbelkammer dar, die aus einer innerhalb des Gehäuses angeordneten zylindrischen abriebfesten Einheit hergestellt ist. Der Ringraum zwischen dem Abscheidergehäuse und der zylindrischen Einheit ist mit einem geeigneten Füllmittel gefüllt. Wegen der Anordnung der zylindrischen Einheit innerhalb des Abscheiders und wegen des Füllmittels ist der Abscheider jedoch groß und schwer, obwohl man einen Teil der Wärmeisolierung weggelassen hat. Des Weiteren wird der zylindrische Innenteil der Wirbelkammer durch Partikel abgenutzt, die die Wände entlang abwärts fließen.
  • Der Erfindung zufolge ist eine Abscheidervorrichtung vorgesehen, die im Aufbau einfacher, insbesondere bezüglich ihrer Isolierschichten weniger anfällig für Beschädigung ist, nicht so viel Platz beansprucht, und weniger teuer als konventionelle Hochtemperatur-Zyklonabscheider ist. Der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider kann aus einfachen Elementen, zum Beispiel hauptsächlich planaren oder plattenförmigen Wasserrohrpaneelen gefertigt werden. Der erfindungsgemäße Abscheider wird leicht modular ausgeführt. Dank seiner Modulkonstruktion lässt sich der erfindungsgemäße Abscheider besser als die vorher bekannten Konstruktionen auf große Reaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht anwenden und ist in hohem Maße abriebfest.
  • Es ist ein charakteristisches Merkmal des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders, dass die Wirbelkammer nichtzylindrisch ist, sich hauptsächlich aus planaren Wänden zusammensetzt, wobei der Querschnitt der Seitenwände der Wirbelkammer vorzugsweise die Form eines Quadrats, Rechtecks oder eines anderen Vielecks hat. Der Querschnitt des durch die Wirbelkammer abgegrenzten inneren Gasraums ist eindeutig nicht-kreisförmig. Unter „Gasraum" bei einer Wirbelkammer versteht man den Innenraum, der frei mit Gas gefüllt werden kann. Der Gasraum wird wesentlich durch die Innenwände der Wirbelkammer und durch (eventuelle) an der Wand befestigte Elemente begrenzt. Der Gasraum ist ein Raum, in den Gas frei fließen kann, ohne durch irgendwelche Elemente, feuerfeste Schichten oder dergleichen begrenzt zu werden.
  • Die Querschnittsform des Gasraums der Wirbelkammer kann durch eine Kreisförmigkeit X dargestellt werden, die gleich Kreisumfang des Gasraums geteilt durch den Kreisumfang des größten, im Querschnitt des Gasraums enthaltenen Kreises ist. Bei einem zylindrischen Abscheider X = 1, und bei einem quadratischen X = 1,273. Beim erfindungsgemäßen Abscheider ist die Kreisförmigkeit X des Gasraums des Abscheiders gleich oder größer 1, zum Beispiel X ≥ 1,1, und vorzugsweise ist X gleich oder größer 1,15. Obwohl ein Abscheider mit einer Kreisförmigkeit von X > 1 als solcher aus der deutschen 34 35 214 bekannt ist, wird angedeutet, dass solch eine Konstruktion zum Einsatz bei der Abscheidung von Partikeln ungeeignet ist, was weg von der Erfindung führt.
  • Die Innenseite der Wirbelkammer des erfindungsgemäßen Abscheiders ist zumindest teilweise mit einer dünnen Schicht abrieb- und feuerfesten Materials ausgekleidet. Diese Schicht feuerfesten Materials macht den Querschnitt des Gasraums wesentlich nicht kreisförmig, sie schützt aber für Abrieb anfällige Bereiche in der Wirbelkammer. Auch funktioniert die Schicht feuerfesten Materials bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht wesentlich als Wärmeisolator in der Wirbelkammer. Die Dicke der Schicht der feuerfesten Auskleidung ist vorzugsweise nur ungefähr 90 bis 150 mm. Diese dünne abrieb- und feuerfeste Schicht kann mit Stiften oder anderen Befestigungsorganen an der Wandoberfläche der Wirbelkammer befestigt werden, welche Wandoberfläche vorzugsweise ein Wasserrohrpaneel ist. Durch Befestigung der feuerfesten Schicht direkt an einer gekühlten Wand, ohne jede Isolier- oder andere Schichten dazwischen, wird auch die Kühlung der feuerfesten Auskleidung ermöglicht. Beim Abkühlen wird diese feuerfeste Auskleidung sowohl chemisch als auch mechanisch beständiger. Wärme leitendes Material kann als abriebfestes Material ausgewählt werden. Solches Material kühlt noch schneller ab. Darüber hinaus verbessern die Stifte die Abkühlung. Um die abrasive Wirkung der im Eintrittsgas suspendierten Partikel zu vermindern, können die der Eintrittswand gegenüberliegende Wand und besonders abriebanfällige Bereiche mit einer speziellen zusätzlichen Schicht schützenden feuerfesten Materials oder mit einem feuerfesten Material ausgestattet werden, das abriebfester ist als die feuerfeste Auskleidung in der restlichen Kammer.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung setzen sich die Wände der Wirbelkammer aus Kühlflächen, etwa Wasserrohrpaneelen, zusammen. Weil die Wirbelkammer durch wesentlich planare Wände abgegrenzt ist, können die Wandelemente planare oder gebogene vorgefertigte Wasserrohrpaneele sein. Somit ist es möglich, einen Fliehkraftabscheider, etwa einen Vergasungs- oder Verbrennungsreaktor einfach durch Schweißen an der beabsichtigten Einsatzstelle aufzubauen. Ein Teil oder vorzugsweise alle Wände der Wirbelkammer sind einer gekühlten Konstruktion. Das Kühlsystem der Wirbelkammer ist vorzugsweise mit dem Haupt-Wasser-/Dampfsystem des Wirbelschichtreaktors verbunden, dem es zugeordnet ist.
  • Ein gekühlter Partikelabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung muss nicht mit dicker feuerfester Ausmauerung oder anderen dicken Schutzschichten ausgekleidet sein, die infolge von Temperaturdifferenzen beim Anfahren oder im Betrieb leicht beschädigt und daher leicht Brüche oder Risse bekommen würden [dicke Auskleidungen beanspruchen auch viel Platz]. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind verhältnismäßig dünne abriebfeste Schutzschichten auf dem Kühlpaneel ausreichend. Der vorliegenden Erfindung zufolge können Probleme mit dicken Auskleidungen, wie auch andere Probleme infolge von Wärmedehnungen, vermieden werden. Wärmedehnungen in sowohl Reaktionskammer als auch Abscheider können leichter vorausgesagt und ausgeglichen werden, wenn beide aus Wasserrohrpaneelen gebildet sind, wo sich die Temperatur leichter kontrollieren lässt. Im Grunde genommen können infolge von kleineren oder nichtexistierenden Differenzen der Wärmedehnung zwischen Reaktionskammer und erfindungsgemäßem Abscheider Probleme mit den Dehnungsfugen zwischen Abscheider und Reaktionskammer minimiert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fliehkraftabscheider eine längliche Wirbelkammer, worin zwei oder mehr parallele Gaswirbel mit Abstand zueinander gebildet werden. Die Seitenwände der Wirbelkammer bestehen aus vier planaren Paneelen, z. B. Wasserrohrpaneelen, wobei zwei gegenüberliegende Wände die langen Wände und die restlichen zwei die Stirnwände der Wirbelkammer sind. Die langen Wände können vorzugsweise zweimal oder mehrere Mal länger als die Stirnwände sein. In jenem Fall entspricht der Querschnitt des Innenraums der Wirbelkammer vorzugsweise dem Raum von zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Quadraten, wobei die Länge einer Seite des Quadrats gleich der Länge der Stirnwand ist. Vorzugsweise ist die Anzahl der Gaswirbel gleich der Anzahl von Quadraten.
  • Die längliche Wirbelkammer ist mit einer Vielzahl aufeinanderfolgender Wirbel in Längsrichtung der Kammer versehen, indem der Gaseinlass/die Gaseinlässe und der Gasauslass/die Gasauslässe auf geeignete Weise angeordnet sind, so dass die Zahl der in den Wirbelkammern erzeugten Wirbel der Anzahl der Gasauslässe darin entspricht. Der Gasauslass/die Gasauslässe sind in den Wirbelkammern angeordnet, so dass das Gas vom Einlass tangential in einen oder, zwei parallele Wirbel geleitet werden kann.
  • Die Gaseinlässe sind in der Seitenwand der Wirbelkammer angeordnet, um das Gas tangential vom Einlass in die Gaswirbel in der Wirbelkammer zu leiten und den „Dralleffekt" der eingeführten Gasstrahlen entsprechend den Zentren der Gasaustrittsöffnungen zu maximieren. Der „Dralleffekt" ist gleich m .·v·r, wenn m . = Massenstrom, v = Gasgeschwindigkeit in der Einlassöffnung und r = der senkrechte Abstand zwischen Gaseintrittsstrahl und Mitte Gasauslassöffnung ist. Die in den Wirbelkammern gebildeten Gaswirbel sind im Wesentlichen konzentrisch zu den Gasauslassöffnungen. Es ist auch möglich, Gas von einem Einlass zweien benachbarten Gaswirbeln zuzuführen oder Gas von zwei oder mehr Gaseinlässen nur einem Gaswirbel zuzuführen.
  • Die längliche Wirbelkammer eignet sich zur Anordnung neben einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht (damit betrieblich verbunden) auf solche Weise, dass eine der Reaktorwände oder zumindest Teil des oberen Wandabschnitts als Wand der Wirbelkammerwand dient. Somit kann zum Beispiel Teil einer gemeinsamen langen Wand des Reaktors als lange Wand der Wirbelkammern dienen, was natürlich die Materialkosten senkt.
  • Des Weiteren können zwei andere Wände des Reaktors vorzugsweise beim Verbinden des Reaktors mit dem Abscheider genutzt werden. Die zu der gemeinsamen Wand senkrechten Ver längerungen der Wände können z. B. die Stirnwände der Wirbelkammer bilden. Somit können bei der Abscheiderkonstruktion drei gekühlte Paneelwände des Reaktors genutzt werden, was bemerkenswerte Vorteile in Hinsicht auf Wirtschaftlichkeit und Herstellung bringt. Diese Konstruktion ermöglicht die Anordnung zum Beispiel des Verbrennungsofens des Wirbelschichtreaktors und des erfindungsgemäßen Zyklonabscheiders so, dass eine einzige rechteckige Konstruktion entsteht, was in Hinsicht auf die Abstützung der Konstruktion höchst vorteilhaft ist.
  • Ein Auslass für die abgeschiedenen Feststoffpartikel kann jedem Gaswirbel entsprechend in der Wirbelkammer vorgesehen werden, so dass eine gleichmäßige Verteilung rückgeführter Feststoffpartikel in die Reaktionskammer leicht von mehreren nebeneinander liegenden Stellen aus, zum Beispiel in einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht, arrangiert werden kann. Der in verschiedenen Wirbeln abgeschiedene Feststoff kann zum anderen in einer Sammelkammer oder einem Sammeltrichter, die im unteren Teil der Wirbelkammer angeordnet sind, aufgefangen werden und zu einer gewünschten Stelle in einem oder mehreren Partikelströmen weitergeleitet werden.
  • In der länglichen Wirbelkammer können die langen Wände Abstützung zur Versteifung der Wandpaneele und Verhinderung der Durchbiegung derselben benötigen. In diesem Fall können Querabstützungen oder Querwände zwischen den zwei gegenüberliegenden langen Wänden zur Versteifung der Kammerkonstruktion angeordnet werden. Die Querabstützungen/-wände werden zwischen zwei Gaswirbeln auf solche Weise angeordnet, dass die Querabstützungen/-wände sich nicht nachteilig auf die Wirbelbildung auswirken. Die Querabstützungen/-wände können gekühlt und/oder aus abrieb- und feuerfestem Material hergestellt sein. Die Querabstützungen können in der Wirbelkammer eine Trennwand bilden, um die Kammer teilweise oder vollständig in getrennte Wirbelkammern aufzuteilen. Die Querabstützungen können sich von der Decke der Wirbelkammer bis zum Boden derselben hinabreichen, wobei in der Kammer zwei oder – je nach der Anzahl von Querwänden – mehr vollkommen getrennte Gasräume gebildet werden. Andererseits können die Querabstützungen lediglich kurze Stützelemente sein, die die Kammer eigentlich nicht in getrennte Gasräume unterteilen.
  • Die Gaseinlässe in der Wirbelkammer haben vorzugsweise die Form vertikaler, schmaler, länglicher Schlitze. Die Schlitze können z. B. so hoch wie der obere Abschnitt der Wirbelkammer sein. Die Breite des Schlitzes wird entsprechend dem für den Gasstrom erforderlichen Querschnitt festgelegt. Die Einlässe können vorzugsweise mit Leitblechen zur Leitung des Gases tangential in den Wirbel versehen sein. Die Leitbleche funktionieren auch als Versteifungen der langen Wand.
  • Bei den erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheidern wird nur ein Gaswirbel gebildet, wenn der Abscheider einen quadratischen Querschnitt hat. Es ist leicht, eine Vielzahl davon parallel anzuordnen und dadurch eine aus einzelnen Elementen bestehende kompakte Zyklonbatterie zu konstruieren, die wenig Platz beansprucht.
  • Die bedeutendsten Vorteile der Erfindung liegen in der einfachen Konstruktion und der Tatsache, dass sowohl eine Reaktionskammer als auch eine kleine Batterie von Partikelabscheidern z. B. aus einfachen, planaren Teilen, etwa vorgefertigten Wasserrohrpaneelen, aufgebaut werden können, die durch ein billiges Schweißverfahren vorab in einer Werkstatt gefertigt werden können. Durch Anordnung einer Vielzahl von die Abscheidung von Feststoff bewirkenden Gaswirbeln in einem länglichen Wirbelkammerraum, wird weniger Abscheider-Wandfläche im Vergleich zu einer Zyklonbatterie gebraucht, die aus mehreren unabhängigen Abscheidern zusammengestellt ist.
  • Dank der Kühlung ist die Wandkonstruktion des Abscheiders dünner als die konventioneller Heißgasabscheider, und auf Grund ihrer quadratischen/rechteckigen Form kann der Abscheider aus plattenförmigen Teilen gefertigt werden.
  • Ein erfindungsgemäßer Abscheider ist konstruktionsmäßig geeignet zur Reinigung von Produkt- oder Rauchgasen zum Beispiel in nach dem Wirbelschichtprinzip arbeitenden Vergasern und Verbrennungsreaktoren, wo es erwünscht ist, eine gekühlte Konstruktion zu haben und wo die Menge der abzuscheidenden Partikel groß ist. Die Erfindung ist besonders geeignet zur Trennung von zirkulierendem Feststoff aus Gasen in Reaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fliehkraftabscheiders gemäß der Erfindung, der in betrieblicher Verbindung mit einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht angeordnet ist;
  • 2 ist eine Schnittansicht aus 1 entlang Linie 2-2;
  • 3 ist eine Schnittansicht aus 2 entlang Linie 3-3;
  • 4 ist eine Darstellung eines zweiten erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders, der in einem Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht angeordnet ist;
  • 5A ist eine Schnittansicht aus 4 entlang Linie 5-5;
  • 6A und 7A sind Schnittansichten ähnlich zu jenen von 3 und 5A und stellen andere beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheider dar;
  • 5B bis 7B sind Schnittansichten ähnlich zu jenen von 5A bis 7A von geringfügig abweichende Ausführungsformen;
  • 8 ist eine Schnittansicht einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fliehkraftabscheiders;
  • 9 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht mit um die Peripherie desselben angeordneten Fliehkraftabscheidern;
  • 10 ist eine Ansicht wie die von 9, die jedoch eine kreisrunde Konstruktion eines Reaktors mit Fliehkraftabscheidern rings um seine Peripherie darstellt;
  • 11 ist eine vertikale Schnittansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht mit ihm zugeordneten Fliehkraftabscheidern; und
  • 12 bis 15 sind vertikale Schnittansichten ähnlich zu jener von 11, jedoch für verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Reaktors mit zirkulierender Wirbelschicht.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1, 2 und 3 stellen einen Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht dar, der eine Reaktionskammer 10, einen Fliehkraftabscheider (Zyklon) 12 und einen Rückführkanal 14 für abgeschiedene Partikel umfasst. Der Querschnitt der Reaktionskammer ist rechteckig, und die Reaktionskammer 10 setzt sich aus Wasserrohrwänden zusammen, wovon lediglich die langen Wände 16 und 18 in 1 dargestellt sind. Die Wasserrohrwände sind vorzugsweise aus miteinander verbundenen vertikalen Wasserrohren gebildet.
  • Der obere Teil von Wand 18 ist gebogen und bildet die Decke 20 der Reaktionskammer 10. Die Wände im unteren Abschnitt der Reaktionskammer 10 sind mit feuerfestem Material 22 geschützt. Der Reaktor hat einen Einlass 23 für Feststoff. Der Boden der Reaktionskammer 10 wird von einer Verteilerplatte 24 gebildet, die mit Düsen oder Öffnungen 26 fürs Einführen von Fluidisierungsgas aus einem Windkasten 28 in die Reaktionskammer zur Aufrechterhaltung einer Wirbelschicht in der Kammer ausgestattet ist. Fluidisierungsgas oder Fluidisierungsluft wird in die Reaktionskammer mit solch einer hohen Geschwindigkeit eingeführt, dass es einen Teil des Wirbelschichtmaterials veranlasst, mit dem Gas durch eine im oberen Teil der Kammer 10 angeordnete Öffnung 30 in den Partikelabscheider 12 kontinuierlich zu fließen.
  • Der Fliehkraftabscheider 12 gemäß der Ausführungsform von 1, 2 und 3 ist ein Multivortex-Fliehkraftabscheider, in dem zwei parallele, vertikale, Partikel mittels Fliehkraft aus aus der Reaktionskammer abgezogenem Gas abscheidende Gaswirbel im Gasraum 31 des Abscheiders entstehen. Eine Wirbelkammer bildet den Abscheider 12 und umfasst vorzugsweise planare, hauptsächlich rechteckige Wasserrohrwände 32, 34, 36 und 38. Vorzugsweise sind auch diese Wände miteinander verbundene vertikale Wasserrohre. Die Wirbelkammer des Abscheiders 12 hat eine an die Reaktionskammer angrenzende lange Wand, die mit der Reaktionskammer gemeinsam ist, d. h. Teil der Wand 16 der Reaktionskammer 10 bildet die Wand 32 der Wirbelkammer. Am Schlitz 30 ist die Wasserrohrwand 32 zum Inneren der Wirbelkammer hin derart gebogen, dass die gebogenen Teile 40 einen Einlasskanal 42 bilden, der den Gasstrom in den Wirbelkammer-Gasraum 31 leitet. Der Schlitz 30 ist hoch und schmal, höher und schmaler als bei konventionellen vertikalen Zyklonen, vorzugsweise ebenso hoch wie der obere Abschnitt 43 der Wirbelkammer. Bei dieser Konstruktion mit einem Einlass für zwei Wirbel kann das Höhe/Breite-Verhältnis niedriger, jedoch vorzugsweise > 3 sein. Die von der Wand einwärts gebogenen Teile 40 sind vorzugsweise so gebogen, dass sie einen Einlasskanal bilden, der sich einwärts zur Wirbelkammer hin verjüngt.
  • Die oberen Teile der Wände der Wirbelkammern sind vorzugsweise vertikal und planar und bilden den oberen Abschnitt 43. Der untere Teil der langen Wand 36 ist zur gegenüberliegenden langen Wand 32 hingebogen und bildet den unteren Abschnitt 45 der Wirbelkammer. Durch diese Konstruktion wird ein asymmetrischer, langer, trichterförmiger Raum 44 gebildet, wobei der Bodenabschnitt besagten Raums einen Feststoffauslass 46 bildet.
  • Der Auslass 46 dient auch als Einlass zum Rückführkanal 14. Die langen Wände des Rückführkanals werden durch die Verlängerungen der Wände 32 und 3b des Partikelabscheiders 12 gebildet. Die Stirnwände des Rückführkanals 14 werden entsprechend durch die Verlängerungen der Wände 34 und 38 gebildet. Nur ein Teil der Stirnwände 34 und 38 mit der Breite des Rückführkanals 14 setzt sich nach unten fort und bildet dabei einen Rückführkanal. Die restlichen Teile der Stirnwände erstrecken sich lediglich bis zum oberen Teil des Rückführkanals 14, wie in 1 bei Wand 34 dargestellt ist. Der untere Teil des Rückführkanals 14 steht über einen L-Krümmer 48 mit dem unteren Abschnitt der Reaktionskammer 10 in Verbindung, um den im Abscheider 12 abgeschiedenen Feststoff in die Wirbelschicht zurückzuführen.
  • Im oberen Abschnitt 43 der Wirbelkammer sind zwei aufeinanderfolgende Gasauslasskanäle 54 und 56 in Öffnungen 50 und 52 angeordnet zur Ableitung gereinigten Gases aus dem Gasraum 31 der Wirbelkammer. Die Gasauslasskanäle 54, 56, d. h. so genannte Zentralkanäle des Abscheiders, können entweder keramische oder gekühlte Kanäle sein, um den heißen Verhältnissen im Abscheider standzuhalten. Die Zentralkanäle sind im Gasraum 31 der Wirbelkammer vorzugsweise so angeordnet, dass sich ihre Mittenachsen auf der natürlichen Mittenachse des Gaswirbels befinden, der durch das wirbelnde Gas im Raum 31 gebildet wird. Die Gase werden vom Abscheider 12 in einen darüber angeordneten Kanal 60, welcher Kanal 60 mit Wärmerückgewinnungsflächen 62 versehen ist, und weiter in einen vertikalen, neben der Reaktionskammer 10 angeordneten Konvektionsabschnitt 64 geleitet, welcher Konvektionsabschnitt ebenfalls mit Wärmerückgewinnungsflächen 66 versehen ist. Die Gase werden über Kanal 68 abgeleitet.
  • Die langen Wände der Wirbelkammer sind mittels einer Trennwand 70 verstärkt, die sich von Wand 32 zu Wand 36 erstreckt. Die Trennwand erstreckt sich von unten dem Einlass 30 bis zum unteren Abschnitt der Wirbelkammer. Die Trennwand verhindert durch das fließende Gas verursachte Durchbiegungen und Vibrationen der langen Wände. Anstelle einer Trennwand können auch verschleißfeste Stützbalken zur Versteifung der langen Wände eingesetzt werden. Der von Wand 32 zum Einlass 30 hingebogene Teil 40 versteift die Wand 32 im oberen Bereich der Wirbelkammer.
  • Zur Aufrechterhaltung einer kreisförmigen Bewegung des Gases in einem Wirbel oder zur Leitung des Feststoffes sind in der Wirbelkammer keine kreisförmigen Elemente vorgesehen. Deshalb ist der Querschnitt des Gasraums 31 der Wirbelkammer, d. h. des mit Gas gefüllten Raums, eindeutig nichtkreisförmig. Die tangentiale Einführung des Einlassgases, die Anordnung des Gasauslasses und die planaren Wände tragen zur Bildung des Gaswirbels im Gasraum 31 bei. Überraschenderweise hat man herausgefunden, dass im Gasraum 31 des Abscheiders 12 keine zylindrischen oder anderen kreisförmigen Leitwände zur Aufrechterhaltung eines Gaswirbels notwendig sind. In der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen ist „Kreisförmigkeit" der Kreisumfang des Querschnitts der Innenfläche des Gasraums 31 der Wirbelkammer geteilt durch den Kreisumfang des größten im Querschnitt enthaltenen Kreises; und ist der Erfindung zufolge größer als 1, zum Beispiel ≥ 1,1 und bevorzugt ≥ 1,15. Die Wände der Wirbelkammer sind innen mit einer dünnen Schicht abrieb- und feuerfesten Materials ausgekleidet, das in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Dicke der feuerfesten Schicht ist normalerweise ungefähr 40 bis 150 mm. Bevorzugt kann das abrieb- und feuerfeste Material direkt an die Wände 32, 34, 36, und 38 der Wirbelkammer befestigt werden. Einem starken Abrieb ausgesetzte Stellen erfordern eine dickere Schicht feuerfesten Materials, oder aber es kann ein abriebfesteres feuerfestes Material verwendet werden. Somit kann zum Beispiel die Wand 36 gegenüber dem Gaseinlass 30 mit einer vertikalen feuerfesten Auskleidung versehen werden, deren Länge der Höhe des Einlasses entspricht. Zumindest ein Teil der vom in die Wirbelkammer fließenden Eintritts-Gasstrahl mitgeführten Teilchen schlägt dann auf diesem feuerfesten Bereich von Wand 36 auf.
  • Die von dem in den Abscheider 12 einfließenden Gas mitgeführten Partikel sind geneigt, über einen kürzeren Strömungspfad als das Gas zu fließen. Wenn zum Beispiel das Gas in die Wirbelkammer fließt und seine Bewegungsrichtung ändert, um einen Wirbel zu bilden, bewegt sich ein Teil. der Partikel hauptsächlich geradeaus weiter und schlägt schließlich auf der gegenüberliegenden Wand 36 auf. Infolge der Trägheit der Bewegungsänderung der Partikel sind die Randbereiche der Wirbelkammer für Abrieb anfällig und müssen vorzugsweise mit einer dickeren Schicht feuerfesten Materials oder durch ein verschleißfesteres feuerfestes Material geschützt werden.
  • Bei für Reaktoren mit zirkulierender Wirbelschicht typischen großen Volumina von Feststoffströmen ist der durch Partikel verursachte Abrieb jedoch nicht unbedingt in dem dem Einlass gegenüberliegenden Bereich am stärksten. Die kritischen Bereiche können sich auf beiden Seiten dieses Bereiches befinden. Der Grund hierfür könnte darin liegen, dass die Partikel selbst beim Abwärtsfließen eine Schutzsperre oder eine Schutzschicht in diesem Bereich bilden. Bei Anwendung einer Schutzschicht aus feuerfestem Material ist es vorteilhaft, dies im Auge zu behalten, so dass eine beständige feuerfeste Auskleidung in diesem gesamten kritischen Bereich und nicht nur an der eigentlichen, dem Gaseinlass senkrecht gegenüberliegenden Aufschlagstelle vorgesehen wird.
  • Die Eckbereiche der Wirbelkammer haben eine erhöhte Wirkung auf die Abscheidung von Partikeln. In den Eckbereichen wird der Gassuspensionsstrom gezwungen, seine Richtung abrupt zu ändern. Das Gas ändert seine Strömungsrichtung viel leichter als Partikel, die sich in den Eckbereichen ansammeln. Dies führt zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit der Partikel in Richtung der Wirbelströmung in den Eckbereichen. Beim Aufschlagen auf einer Schicht schwererer Partikelsuspension nahe der Wand in den Eckbreichen kann der Partikelstrom sogar zum Stillstand kommen, was zu einer weiteren Konzentration von Partikeln in der Nähe der Eckbereiche führt. Deshalb scheiden sich konzentrierte Partikelsuspensionen/-schichten oder andere schwere Partikelklumpen leichter durch die Schwerkraft aus dem Gasstrom in der Wirbelkammer ab und fließen in den Eckbereichen abwärts in den unteren Teil des Abscheiders.
  • Der Rückführkanal 14 ist ferner durch eine Trennwand 71 in zwei Teile 13 und 15 geteilt, deren untere Abschnitte mittels Ziegel-ausgekleideter oder feuerfest ausgekleideter Wände 72 zu trichterförmigen Räumen 74 und 76 gebildet sind, in welche Räume der abgeschiedene Feststoff fließt. Aus dem trichterförmigen Raum wird der Feststoff durch Öffnungen 78 und 80 zurück in den unteren Abschnitt der Reaktionskammer eingeführt.
  • 1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Gemäß dieser Ausführungsform bildet die Wand 16 der Reaktionskammer die Wand 32 des Rückführkanals 14. Einer zweiten, in 4 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform zufolge wird der Rückführkanal durch getrennte Wände gebildet, wobei die Wand der Reaktionskammer hier nicht genutzt wird. In 4 werden die entsprechenden Bezugszeichen wie in 1, 2 und 3 benutzt. Im unteren Abschnitt der Wirbelkammer 12 sind die beiden Wände 32 und 36 derart aufeinander zugebogen, dass sie im unteren Abschnitt der Wirbelkammer einen symmetrischen Trichter bilden. Der Rückführkanal 14 ist somit mit kurzem Abstand zur Reaktionskammer angeordnet. Der untere Teil des Rückführkanals ist mit einem Gasverschluss oder Kniestück 84 versehen, das den Gasfluss aus der Reaktionskammer in den Rückführkanal verhindert.
  • Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform ist der Rückführkanal 14 ein länglicher Kanal wie bei der in 2 dargestellten Ausführungsform. Im Zusammenhang mit den Trennwänden kann der unterste Abschnitt der Wirbelkammer so geformt sein, dass er im trichterförmigen unteren. Teil der Wirbelkammer einen oder mehr Auslässe für Feststoffpartikel bildet, wobei die Form der Auslässe einem Quadrat oder Kreis nahe kommt. Somit kann der Auslass oder können die Auslässe, wie bei konventionellen, vertikalen Zyklonabscheidern, mit rohrförmigen Rückführkanälen verbunden sein.
  • 5A ist eine Schnittansicht von 4, ähnlich wie 3 von 1. Bei der in 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist die Wirbelkammer 12 mit einem Gaseinlass 30 versehen. Der Fliehkraftabscheider gemäß 5A ist mit zwei Einlässen 86 und 88 – einem für jeden Gaswirbel – versehen. Wie im Falle von 3 ist auch der Querschnitt von Wirbelkammer 12 rechteckig. Der Querschnitt des Gasraums pro Wirbel ist fast ein Quadrat. Die Wände der Wirbelkammer sind mit einer dünnen Schicht abriebfesten feuerfesten Materials geschützt, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
  • Der erfindungsgemäße Fliehkraftabscheider ist besonders vorteilhaft, weil in einem Abscheidergehäuse eine Vielzahl Gaswirbel gebildet werden kann. Es können zum Beispiel vier Wirbel in einem Raum innerhalb des Abscheiders vorgesehen werden, wobei für jeden Wirbel ein eigener Gasauslass 54, 55, 56 und 57 vorgesehen ist, wie in 6A dargestellt ist. Vorzugsweise sind im Abscheider zwei Gaseinlässe so angeordnet, dass jeweils ein Einlass Gas in zwei Wirbel einführt. Auf entsprechende Weise können Abscheider mit einer noch größeren Anzahl Wirbel vorgesehen werden.
  • Die Gaseinlässe sind im Abscheider so angeordnet, dass sie das Gas hauptsächlich tangential auf den zu bildenden Wirbel zuführen. Bei der in 6A dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat ein Multivortex-Abscheider eine Stützwand 70, die die langen Wände des Abscheiders abstützt. Die Wand teilt die Wirbelkammer in zwei Wirbelkammern gleicher Größe. Andererseits können auch selbständige Abscheider mit zwei Wirbeln einfach nebeneinander angeordnet werden, um eine Abscheiderbatterie mit vier Wirbeln zu bilden. Aufgrund der planaren Wände können die Abscheider ohne Bedarf an Extra-Raum leicht nebeneinander angeordnet werden. Eine erforderliche Menge kleinerer Abscheider der Standardgröße kann auf diese Weise einfach miteinander verbunden werden. Die Konstruktion ist sehr viel billiger, weil Abscheiderelemente der Standardgröße gebaut werden können und eine erforderliche Anzahl derselben miteinander kombiniert werden kann, statt einen einzigen großen Abscheider herzustellen.
  • Wenn mehrere planare Wandelemente miteinander kombiniert werden, um lange Abscheiderbatterien mit gemeinsamen Trennwänden zwischen den verschiedenen Abscheiderabschnitten zu bilden, ist die Anzahl der auf der Baustelle zu verschweißenden Wände viel kleiner als bei der Fertigung von völlig getrennten Abscheidern. Die Anzahl der Wände bei einer erfindungsgemäßen Abscheiderbatterie ist gleich oder kleiner als die Anzahl der Wirbel + 3, wenn eine Trennwand zwischen allen Wirbeln angeordnet ist. Die für die Abscheidereinheiten benötigte gesamte Wandfläche ist auch kleiner, was den Abscheider weniger teuer macht. Die Konstruktion von 1 ist sehr vorteilhaft. Bei dieser Konstruktion wird die Wandfläche der Reaktionskammer auch im Abscheider genutzt. In diesem Fall ist die Anzahl der erforderlichen Wände gleich oder kleiner als die Anzahl der Wirbel + 2, wenn eine Trennwand zwischen allen Wirbeln angeordnet wird. Die Anzahl der Wände ist noch kleiner, wenn keine Trennwände benutzt werden.
  • Es ist auch möglich, nur einen Gaswirbel und einen oder mehr Gaseinlässe im erfindungsgemäßen Abscheider zu haben, wie in 7A dargestellt ist. Die Vorteile der Erfindung, die dadurch erreicht werden, dass die Wirbelkammer aus planaren Wänden derart gebildet wird, dass auch der innere Teil der Wirbelkammer wesentlich von einer kreisrunden Form abweicht, werden auch in diesem Fall erreicht.
  • Die Erfindung soll nicht auf die Ausführungsformen der Beispiele eingeschränkt werden, sondern sie kann im Rahmen des durch die beigefügten Ansprüche festgelegten Schutzumfangs modifiziert und angewandt werden. Somit kann die Wirbelkammer in einigen Fällen die Form eines Vielecks, etwa eines Sechsecks oder sogar eines Achtecks haben, die aus planaren Paneelen leicht hergestellt werden können. Der Querschnitt des Gasraums der Wirbelkammer ist hauptsächlich der gleichen Form wie der durch die Außenwände der Wirbelkammer gebildete Querschnitt. Beim erfindungsgemäßen Abscheider ist der Gasraum der Wirbelkammer nicht mit wesentlich gekrümmten Wänden, zum Beispiel durch wärmeisolierte feuerfeste Materialien, abriebfeste feuerfeste Materialien oder Leitbleche versehen, so dass der Querschnitt der Wirbelkammer einem Kreis nahe käme. Die Innenwände können aber mit einer dünnen Schicht abriebfesten feuerfesten Materials ausgekleidet sein.
  • Das Verfahren zur Abscheidung von Partikeln aus einem Hochtemperaturgasstrom mit mitgeführten Partikeln nutzt eine Wirbelkammer mit einem inneren Gasraum, dessen Kreisförmigkeit größer als 1, bevorzugt ≥ 1,1 ist. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: (a) Einführung von Hochtemperaturgas mit darin mitgeführten Partikeln in einen oberen Teil des nichtkreisförmigen inneren Gasraums 31 der Wirbelkammer; (b) Bildung zumindest eines vertikalen Gaswirbels in der Wirbelkammer, wo das Gas im Gasraum wirbelt und mit dem nichtkreisförmigen Querschnitt der Wirbelkammer in Kontakt kommt; (c) Entfernung von Hochtemperaturgas, aus dem Partikel abgeschieden sind, aus der Wirbelkammer; und (d) Entfernung von abgeschiedenen Partikeln aus einem unteren Teil der Wirbelkammer.
  • Bei der Ausführungsform von 5B ist die Wirbelkammer 12 ein Vieleck, und es gibt keine Trennwand zwischen den Gasräumen wie bei der Ausführungsform von 5A. In 5B gibt es einen Einlass 86, 88 für jeden im Gasraum 31 der Wirbelkammer 12 gebildeten Gaswirbel. Bei den Ausführungsformen von 5B bis 7B sind die Bezugszeichen bei vergleichbaren Konstruktionen die gleichen wie bei den der Ausführungsformen von 5A bis 7A.
  • Bei der Ausführungsform von 6B gibt es einen Einlass 86, 88 für die Gaswirbel in den Gasräumen 31a und 31b. 7B zeigt ein Ein-Gaswirbel-Modul.
  • 8 stellt zwei Gasräume 31a und 31b mit Gaswirbeln mit einem länglichen Querschnitt und länglichen Gasauslassöffnungen 50, 52 dar.
  • 9 zeigt einen Querschnitt durch einen Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht mit einer Reaktionskammer 110 in der Mitte und Abscheidermodulen 112a, 112b, 112c usw. rings um den oberen Teil der Reaktionskammer 110. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangehenden „1", dargestellt.
  • 10 stellt einen Querschnitt einer zylindrischen Reaktionskammer 210 dar, die Abscheidermodule mit gebogenen Wänden um die Reaktionskammer 210 aufweist. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangehenden „2", dargestellt.
  • Die 1115 zeigen vertikale Querschnitte von CFB-Reaktoren mit darin angeordneten Fliehkraftabscheidern gemäß der vorliegenden Erfindung. In 11 sind Abscheider an zwei gegenüberliegenden Seiten der Reaktionskammer angeordnet. Die beiden langen Wände 332a, 332b und 336a, 336b des Abscheiders sind so gebogen, dass sie Rückführkanäle 314a und 314b bilden. Die langen Wände 332a und 332b sind mit der Reaktionskammer gemeinsame Wände. Dabei sind die Abscheider so angeordnet, dass sie sich zum Teil in die Reaktionskammer hineinerstrecken. Die Rückführkanäle sind auf der Außenseite der Reaktionskammer angeordnet. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangestellten „3", dargestellt.
  • Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform hat nur einer (412b) der Fliehkraftabscheider eine lange, gebogene, mit der Reaktionskammer 410 gemeinsame Wand 432b, wobei nur dieser Abscheider 412b in die Reaktionskammer hineinragt. Der Rückführkanal 414b des Abscheiders 412b ist innerhalb der Reaktionskammer angeordnet. Der Rückführkanal 414a des anderen Abscheiders befindet sich außerhalb der Reaktionskammer. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangestellten „4", dargestellt.
  • Bei der in 13 dargestellten Ausführungsform hat der Abscheider keine mit der Reaktionskammer gemeinsamen Wände. Der Abscheider ist über einen Kanal 540 mit der Reaktionskammer 510 verbunden. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangestellten „5", dargestellt.
  • 14 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Abscheidern 612c, 612d vollständig innerhalb der Reaktionskammer 610, ohne jede mit der Reaktionskammer gemeinsamen Wände. Die entsprechenden Rückführkanäle 614 bilden eine Trennwand innerhalb der Reaktionskammer 610. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangestellten „6", dargestellt.
  • 15 zeigt einen Fliehkraftabscheider 712 gemäß der vorliegenden Erfindung des Durchflusstyps mit einem Gasauslass 750 im unteren Teil der Wirbelkammer 712. Die mit jenen von 15A vergleichbaren Bauten dieser Ausführungsform sind durch das gleiche zweistellige Bezugszeichen, jedoch mit einer vorangestellten „7", dargestellt.
  • Während die Erfindung im Zusammenhang mit dem beschrieben wurde, was derzeit für die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform gehalten wird, soll es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt werden soll, sondern im Gegenteil verschiedene, vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossene Modifikationen und entsprechende Anordnungen decken soll.

Claims (12)

  1. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht, der eine Reaktionskammer (10), einen mit der Reaktionskammer verbundenen Fliehkraftabscheider (12) zur Abscheidung von Partikeln aus aus dem Reaktor abgezogenen Gasen, und einen Rückführkanal (14) zur Rückführung von im Fliehkraftabscheider abgeschiedenen Partikeln in die Reaktionskammer umfasst, der Fliehkraftabscheider (12) bestehend aus – einer vertikalen Wirbelkammer mit – Seitenwänden, – einem oberen Abschnitt (43) und – einem unteren Abschnitt (45), wobei der horizontale Querschnitt der Wirbelkammer im unteren Abschnitt nach unten hin abnehmend ist, – zumindest aus einem Einlass für zu reinigende Gase, der im oberen Abschnitt der Wirbelkammer angeordnet ist, – zumindest einem Auslass für die gereinigten Gase, – zumindest einem Auslass für die abgeschiedenen Partikel, der im unteren Abschnitt der Wirbelkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (32, 34, 36, 38) der Wirbelkammer aus hauptsächlich planaren Wandelementen gefertigt sind, – wobei die Seitenwände (32, 34, 36, 38) im oberen Abschnitt der Wirbelkammer vertikal sind, – zumindest eine der Seitenwände (36) im unteren Abschnitt der Wirbelkammer zur gegenüber liegenden Wand (32) hingebogen ist und – zwei Seitenwände (34, 38) benachbart zur gebogenen Wand (36) im unteren Abschnitt der Wirbelkammer vertikal sind.
  2. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der Wirbelkammer gekühlt sind.
  3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände der Wirbelkammer aus Wasserrohrpaneelen bestehen.
  4. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Abschnitt der Wirbelkammer eine der Seitenwände (36) zur gegenüberliegenden Wand (32) hingebogen ist, die gegenüberliegende Wand vertikal ist, so dass im unteren Abschnitt ein asymmetrischer trichterförmiger Raum (44) gebildet wird, dessen unterer Teil den Feststoffauslass (46) bildet.
  5. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Auslass für die abgeschiedenen Partikel, der im unteren Abschnitt der Wirbelkammer angeordnet ist, sich nicht auf der gleichen Symmetrieachse befindet wie der zumindest eine Auslass für gereinigte Gase.
  6. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Abschnitt der Wirbelkammer zwei gegenüberliegende Seitenwände (332a, 336a; 332b, 336b) aufeinander zugebogen sind.
  7. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei lange Wände des Rückführkanals durch Verlängerungen zweier Seitenwände (32, 36) der Wirbelkammer gebildet werden.
  8. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Rückführkanals durch Verlängerungen der Seitenwände (32, 34, 36, 38) der Wirbelkammer gebildet werden.
  9. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Querschnitt des unteren Abschnitts der Wirbelkammer rechteckig ist.
  10. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelkammer eine mit der Reaktionskammer gemeinsame Wand (32) hat.
  11. Reaktor mit zirkulierender Wirbelschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungen zweier Wände des Reaktors, die zur gemeinsamen Wand senkrecht sind, Stirnwände der Wirbelkammer bilden, so dass bei der Abscheiderkonstruktion drei Wände des Reaktors genutzt werden können.
  12. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine gebogene Wand (332a, 332b, 432b) in der Wirbelkammer mit der Reaktionskammer gemeinsam ist.
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