DE69404651T2 - Methode und vorrichtung zur behandlung von bettmaterial in fliessbettreaktoren - Google Patents

Methode und vorrichtung zur behandlung von bettmaterial in fliessbettreaktoren

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Description

    HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Bettmaterial in einem Wirbelschichtreaktor mit einer Reaktionskammer, wobei die Seitenwände das Innere der Reaktionskammer begrenzen, und einer Wirbeischicht aus Feststoffpartikeln im unteren Teil der Reaktionskammer.
  • Bei einigen Wirbelschichtprozessen kann es wünschenswert sein, einen Teil der das Bettmaterial bildenden Partikel für getrennte Aufbereitung, z.B. Abkühlung zu sammeln, bevor jener Teil des Bettmaterials in der Reaktionskammer weiter behandelt wird. Man hat vorgeschlagen, Feststoffpartikel aus einer Reaktionskammer in eine getrennte Aufbereitungskammer auszutragen, und die Partikel nach Aufbereitung (z.B. Abkühlung) derselben in die Reaktionskammer zurückzuführen.
  • Bei einigen Prozessen ist es vorteilhaft, ausschließlich Partikel einer bestimmten Größenordnung zu behandeln. Partikel geringer Größe, die z.B. für die Wärmerückgewinnung geeignet sind, werden jedoch infolge der Fraktionierung im unteren Teil der Reaktionskammer oft mit großen Partikeln oder anderen großen Körpern vermischt. Dies ist geneigt, eine optimale Wärmerückgewinnung zu verhindern, wo der Wärmeübergang in einem Bett aus kleinen Partikeln effizienter ist. Große Körper sind außerdem geneigt, Probleme z.B. durch Verstopfung der Wärmeübertragungsflächen und auch durch Verursachen von mechanischen Schäden hervorzurufen.
  • Bei der Aufbereitung von Partikeln in einer getrennten Aufbereitungskammer erheben sich außerdem lösungsbedürftige Probleme mit der Zirkulierung von Material aus der Reaktionskammer in die Aufbereitunqskammer und zurück in die Reaktionskammer. Eine zwischen dem unteren Teil der Reaktionskammer und der Aufbereitungskammer herrschende Druckdifferenz zwingt Partikel, aus der Reaktionskammer in die Aufbereitungskammer zu fließen. Aber zur überwindung der Druckdifferenz erfordert die Rückführung von Partikeln zurück in die Reaktionskammer jedoch mechanische oder andere Transportmittel.
  • US-A-3921590 stellt einen Wirbelschichtreaktor mit einem Wirbelschichtabteil und einer benachbarten Aufbereitungskammer sowie ein Verfahren zur Aufbereitung von Bettmaterial darin dar. Bei diesem Stand der Technik wird das Bettmaterial der Aufbereitungskammer zugeführt, indem es mittels eines Injektors in einen unteren Teil der Wirbelschicht eingeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Aufbereitung von Bettmaterial in einer getrennten Aufbereitungskammer vor, die mit der Reaktionskammer eines Wirbelschichtreaktors verbunden ist. Im besonderen sieht die Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Zirkulierung von Bettmaterial zwischen der Reaktionskammer und der getrennten Aufbereitungskammer vor. Die vorliegende Erfindung setzt einen Wirbelschichtreaktor zur Zirkulierung von Bettmaterial unter einer vorherbestimmten Größe durch eine externe Aufbereitungskammer ein, und gewinnt Wärme aus Bettmaterial in einer externen Aufbereitungskammer zurück.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Bettmaterial in einer Wirbelschichtreaktionskammer nutzt einen Austrittskanal aus dem Reaktor, der mit einer Hebekammer verbunden ist, welche wiederum mit einer Aufbereitungskammer verbunden ist. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte: (a) Ableitung von Feststoffpartikeln auf einem ersten Niveau der Wirbelschicht durch den Austrittskanal aus dem unteren Teil der Reaktionskammer in die Hebekammer. (b) Pneumatische Beförderung von Feststoffpartikeln mit einem Fördergas als Partikelsuspension aufwärts auf ein zweites, über dem ersten Niveau gelegene Niveau in der Hebekammer und in eine Aufbereitungskammer hinein. (c) Bildung eines fluidisierten oder festen Betts aus Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer. (d) Aufbereitung der Feststoffpartikel in der Aufbereitungskammer. Und, (e) Rückführung aufbereiteter Feststoffpartikel mit Förder- oder Fluidisierungsgas auf einem dritten, über dem ersten Niveau gelegenen Niveau aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer.
  • Aufbereitete Feststoffpartikel können zusätzlich auf einem vierten, unter dem dritten Niveau gelegenen Niveau aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer zurückgeführt werden.
  • Eine beispielhafte Vorrichtung zur Aufbereitung von Bettmaterial in einem erfindungsgemäßen Wirbelschichtreaktor umfaßt: Eine Hebekammer, die mit dem unteren Teil der Reaktionskammer verbunden ist. Einen Austrittskanal, der die Reaktionskammer mit der Hebekammer verbindet, welcher Austrittskanal für den Abzug von Feststoffpartikeln aus der Reaktionskammer in die Hebekammer auf einem ersten Niveau in der Reaktionskammer angeordnet ist. Eine mit der Hebekammer verbundene Aufbereitungskammer, die ein Bett aus Feststoffpartikel umfaßt. Einen Verbindungskanal, der den oberen Teil der Hebekammer mit der Aufbereitungskammer verbindet. Mittel zur Einführung von Fördergas (wie z.B. Luft) in die Hebekammer zur pneumatischen Beförderung von Feststoffpartikeln durch den Kanal aus der Hebekammer in die Aufbereitungskammer. Mittel zur Aufbereitung von Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer. Und, einen ersten Einlaßkanal, der die Aufbereitungskammer mit der Reaktionskammer verbindet, welcher erste Einlaßkanal zur Rückführung aufbereiteter Feststoffpartikel mit Förder- oder Fluidisierungsgas aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer auf einem zweiten, über dem ersten Niveau gelegenen Niveau angeordnet ist.
  • Um eine kompakte Einheit zu bilden, sind die Hebekammer und die Aufbereitungskammer vorzugsweise neben der Reaktionskammer angeordnet. Ein Teil einer Seitenwand der Reaktionskammer kann die Hebe- und Aufbereitungskammer von der Reaktionskammer trennen. Auf ähnliche Weise können Hebe- und Aufbereitungskammer als eine Einheit konstruiert und durch eine Trennwand voneinander getrennt sein.
  • Der erste Austrittskanal kann im feuerfest ausgekleideten unteren Teil der Reaktionskammer in der Seitenwand, z.B. bis auf einem Niveau von 1000 mm über dem Anströmboden oder in einer Erweiterungskammer unter dem Niveau des Anströmbodens angeordnet sein. Der Austrittskanal ist vorzugsweise in der Reaktionskammer auf einem Niveau mit dichter Bettzone angeordnet, die > 100 kg Feststoff / m³ Gas, vorzugsweise 500 bis 1500 kg / m³ Gas aufweist. Der erste Einlaßkanal ist dann vorzugsweise auf einem Niveau von 500 bis 5000 mm oberhalb des Austrittskanals angeordnet.
  • Der in einem Wirbelschichtreaktor herrschende Druck variiert mit der Betthöhe. Auf einem ersten niedrigen Niveau in der dichten Bettzone der Reaktionskammer kann der Druck p&sub1; viel höher liegen als der Druck p&sub2; auf einem höheren zweiten Niveau in einer weniger dichten Bettzone.
  • Die vorliegende Erfindung sieht einen leichten Weg zur Zirkulierung von Feststoffpartikeln aus einem hohen Druck p&sub1; in einer dichten Bettzone in eine Aufbereitungskammer und zurück in die Reaktionskammer ohne Bedarf an mechanischen oder anderen komplizierten Fördervorrichtungen vor.
  • Feststoffpartikel werden aus einer dichten Bettzone auf einem ersten Niveau in der Reaktionskammer durch die Druckdifferenz in die Hebekammer abgeleitet, wobei der Druck p&sub3; in der Hebekammer niedriger ist als der Druck p&sub1; in der dichten Bettzone der Reaktionskammer.
  • Eine nichtmechanische Sperre, wie z.B. Kiemensperre oder L-Schleuse, kann im Austrittskanal angeordnet sein, um zu verhindern, daß Gase aus der Hebekammer in die Reaktionskammer fließen und um den Feststoffdurchsatz in die Hebekammer zu regulieren. Eine Kiemensperre wird durch mehrere schmale, übereinander angeordnete Schlitze, d.h. schlitzartige öffnungen gebildet. Die Schlitze sind zur Horizontalen bevorzugt geringfügig geneigt, wobei jeder Schlitz eine nichtmechanische Sperre bildet. Die Menge des in die Hebekammer hineinfließenden Bettmaterials kann durch Fluidisierungsluftdüsen geregelt werden, die an der nichtmechanischen Sperre vorgesehen sind.
  • In der Hebekammer werden die Feststoffpartikel als Partikelsuspension durch pneumatisch Beförderung auf ein zweites, höheres Niveau gehoben. Auf dem zweiten Niveau in der Reaktionskammer ist der Druck p&sub2; erheblich niedriger als der p&sub1; in der dichten Bettzone auf dem ersten, niedrigeren Niveau. Die Partikelsuspension wird auf diesem zweiten Niveau weiter in die Aufbereitungskammer befördert.
  • Auf dem zweiten Niveau herrscht zwischen Reaktionskammer und Aufbereitungskammer nur eine kleine Druckdifferenz. Das Fördergas, das gezwungen wird, durch den ersten Einlaßkanal in die Reaktionskammer zu fließen, bewirkt somit eine Druckdifferenz, die einen Rückfluß von Gasen aus der Reaktionskammer in die Aufbereitungskammer verhindert. Ein Teil der aus der Hebekammer in die Aufbereitungskammer transportierten Feststoffpartikel kann mit dem Fördergas durch den ersten Einlaßkanal direkt in die Reaktionskammer zurückfließen.
  • In der Aufbereitungskammer werden Feststoffpartikel durch Änderung der Strömungsrichtung und durch Bildung von Partikelsträhnen aus der Partikelsuspension teilweise abgeschieden. Abgeschiedene Partikel bilden in der Aufbereitungskammer ein fluidisiertes oder festes Bett aus Feststoffpartikeln. Von der Gasströmung mitgeführtes Fluidisierungsgas und Partikel werden durch den ersten Einlaßkanal in die Reaktionskammer fließen.
  • Ein zweiter Einlaßkanal kann auf einem niedrigeren Niveau in der Aufbereitungskammer angeordnet sein zur Rückführung von hauptsächlich Partikeln aus dem fluidisiertem oder festen Bett durch Druck oder Schwerkraft in die Reaktionskammer. Der Druck in der Aufbereitungskammer variiert je nach Betthöhe und -dichte wie auch der Druck in der Reaktionskammer. Der Druck p&sub4; in der Aufbereitungskammer kann auf einem höheren Niveau als der Druck P&sub2; in der Reaktionskammer auf entsprechenden Niveaus gehalten werden, indem die Bettdichte oder -höhe in der Aufbereitungskammer erhöht werden. Der Druck p&sub4; kann auch höher gehalten werden als der Druck p&sub2; indem für die Aufbereitungskammer ein ausreichend hohes Niveau eingestellt wird, so daß der Druck p&sub2; kleiner als Druck p&sub4; ist.
  • Der vorliegenden Erfindung zufolge ist es möglich, Feststoffpartikel in der Hebekammer gegebenenfalls auf ein erheblich höheres Niveau pneumatisch zu heben, um den Druck in der Reaktionskammer zu überwinden. Die Druckdifferenz zwischen Aufbereitungskammer und Reaktionskammer zwingt Feststoffpartikel dazu, aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer zu fließen, und verhindert das Fließen von Gasen aus der Reaktionskammer in die Aufbereitungskammer.
  • Der zweite Eintritt kann im wesentlichen auf dem gleichem Niveau wie der Austrittskanal angeordnet sein. Dann muß jedoch der Druck im fluidisiertem oder festen Bett in der Aufbereitungskammer durch Erhöhung der Bettdichte oder - höhe gesteigert werden, um den Druck in der Reaktionskammer zu überwinden.
  • Die vorliegende Erfindung nutzt diese und andere Druckdifferenzen zur Zirkulierung von Feststoff zwischen Reaktionskammer, Hebekammer und Aufbereitungskammer. Im besonderen werden genutzt einerseits die Druckdifferenzen zwischen Reaktionskammer und Hebekammer, und andererseits zwischen Reaktionskammer und Aufbereitungskammer.
  • Das in der Aufbereitungskammer aufzubereitende Bettmaterial kann vor der Einführung in die Reaktionskammer klassiert worden sein, indem vor den Eintritt des Austrittskanals eine Sperr- oder Klassierwand vorgesehen ist. Die Sperrwand kann eine Trennwand sein, die Öffnungen oder Schlitze aufweist, die den Durchfluß von eine vorherbestimmte Größe übersteigenden Partikeln dadurch in den Austrittskanal verhindern.
  • Wahlweise kann die Fraktionierung des Bettmaterials in der Hebekammer ablaufen. Im Boden der Hebekammer arrangierte Fluidisierungsluftdüsen können zur Regelung der Partikelgröße benutzt werden, die aufwärts und durch den Kanal in die Aufbereitungskammer fließen kann. Kleine Partikel werden pneumatisch in die Aufbereitungskammer transportiert, während größere Körper durch den Boden der Hebekammer abgeführt oder mechanisch in die Reaktionskammer rezirkuliert werden.
  • Die Hebekammer kann zur Austragung von Asche aus einer Wirbelschichtfeuerung benutzt werden. Asche kann dann in der Hebekammer klassiert werden. Große inerte Aschepartikel werden aus dem System ausgetragen und feine Flugasche zur weiteren Aufbereitung in die Aufbereitungskammer transportiert.
  • Erfindungsgemäß kann nur einer kontrollierten Fraktion von Feststoffpartikeln mit einer vorherbestimmten Größe der Durchfluß in die Aufbereitungskammer gestattet werden. Die Fraktionierung kann stattfinden, wenn Partikel aus der Reaktionskammer abgezogen werden, oder wenn Feststoffpartikel in der Hebekammer aufwärts gehoben werden. Die feinen Feststoffpartikel werden dann in der Aufbereitungskammer vorteilhafterweise weiter behandelt, z.B. in einem Wärmetauscher abgekühlt, ohne daß große Körper Probleme verursachen.
  • Die vorliegende Erfindung kann zur Rückgewinnung von Wärme aus Feststoffpartikeln genutzt werden, indem Wärmeübertragungsflächen in der Aufbereitungskammer angeordnet werden. Der Wärmeübergang kann durch Fluidisierungsluft kontrolliert werden, die in die Aufbereitungskammer eingeführt wird. Die Aufbereitungskammer ist besonders zur Erzeugung von Hochtemperaturdampf geeignet, weil die Gasatmosphäre darin nur sehr kleine Mengen, falls überhaupt, korrosiver gasförmiger Verbindungen enthält.
  • Bei heißen Prozessen kann die Wand zwischen der Reaktionskammer und dem die Hebekammer und Aufbereitungskammer einschließenden Gehäuse (wie auch andere Wände der Kammer) aus Wasserrohrpaneelen konstruiert sein. Die Rohrpaneele können feuerfest ausgekleidet und derart gebogen sein, daß sie dazwischen Öffnungen bilden. Andererseits - falls Klassierung von Material notwendig ist - wird in einem feuerfest ausgekleideten Rohrpaneel leicht ein Austrittskanal mit einer Sperrwand angeordnet, indem in der feuerfesten Auskleidung zwischen den jeweils benachbarten Rohren Furchen ausgeführt und die die zwei Rohre verbindende Floße freigelegt wird. Anschließend können runde Löcher oder Schlitze gewünschter Größe in den Floßen ausgeführt werden.
  • Eine Kiememsperre kann in einem feuerfest ausgekleideten Rohrpaneel dadurch vorgesehen werden, daß benachbarte Rohre weit genug auseinandergebogen werden, um Platz für die Kiemensperren-Anordnung zu schaffen. Die Öffnungen können mit verschiedenen Verfahren gebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Aufbereitung von Bettmaterial in einer externen Aufbereitungskammer vor, indem eine erwünschte Fraktion des Materials auf eine verbesserte Weise aus der Reaktionskammer durch die Aufbereitungskammer und zurück in die Reaktionskammer zirkuliert wird.
  • Dabei sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung von Material in einer externen Aufbereitungskammer in einem fluidisierten oder festen Bett aus Partikeln mit unterschiedlicher Temperatur in verschiedenen Fluidisierungszuständen oder verschiedenen Gasatmosphären vor.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • FIG. 1 ist eine schematische isometrische Ansicht, bei der die Seitenwände für Klarheit der Darstellung weggebrochen sind, einer beispielhaften Hebekammer und einer Aufbereitungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • FIG. 2 ist eine schematische Schnittansicht der Hebekammer aus FIG. 1 in Verbindung mit der Reaktionskammer;
  • FIG. 3 ist eine schematische Schnittansicht der Aufbereitungs- und Reaktionskammer aus FIG. 1;
  • FIG. 4 ist eine schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hebe- und Reaktionskammer;
  • FIG. 5 ist eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hebe- und Reaktionskammer; und
  • FIG. 6 ist eine andere Schnittansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hebe- und Reaktionskammer.
    • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • FIG. 1 zeigt einen Teil einer Reaktionskammer 10 in einem Wirbelschichtreaktor und ein neben der Reaktionskammer 10 angeordnetes Gehäuse 12, das eine Hebekammer 14 und eine Aufbereitungskammer 16 umschließt. Das Gehäuse 12 ist teilweise Rücken gegen Rücken mit einer Seitenwand 18 der Reaktionskammer 10 angeordnet. Das Gehäuse 12 erstreckt sich teilweise auf ein Niveau unter dem Boden 15 der Reaktionskammer 10.
  • Ein Austrittskanal 20 ist auf einem ersten vertikalen 25 Niveau im gemeinsamen Wandabschnitt 22 zwischen Hebekammer 14 und Reaktionskammer 10 vorgesehen. Infolge der Druckdifferenz zwischen den Kammern 10 und 14 fließen Feststoffpartikel durch den Austrittskanal 20 aus der Reaktionskammer 10 in die Hebekammer 14. Eine Kiemensperre 24 ist im Austrittskanal 20 angeordnet, um zu verhindern, daß eine vorherbestimmte Größe übersteigende Körper aus der Reaktionskammer 10 in die Hebekammer 14 und Gas aus der Hebekammer 14 in die Reaktionskammer 10 fließen.
  • Anstelle eines Austrittskanals 20 kann eine Vielzahl kleiner Löcher (nicht dargestellt) in der Wand 18 zwischen Reaktionskammer 10 und Hebekammer 14 ausgebildet sein. Die Löcher sollten groß genug sein, damit Partikel einer vorgegebenen Größe durch die Wand 18 fließen können, aber klein genug, um zu verhindern, daß eine vorgegebene Größe übersteigende Partikel (die z.B. größer als eine einen guten Wärmetausch ergebende Größe sind) durch die Wand 18 fließen.
  • Ein erster Einlaßkanal 26 ist auf einem zweiten Niveau über dem ersten Niveau im gemeinsamen Wandabschnitt 28 zwischen Aufbereitungskammer 16 und Reaktionskammer 10 angeordnet, damit Gas und von ihm mitgeführte Feststoffpartikel in die Reaktionskammer 10 fließen können. Ein zweiter Einlaßkanal 27 ist unter dem ersten Einlaßkanal 26 vorgesehen. Partikel fließen durch Schwerkraft oder Fluidisierung durch den zweiten Einlaßkanal 27 aus der Aufbereitungskammer 16 in die Reaktionskammer 10. Im zweiten Einlaßkanal 27 ist eine Kiemensperre 30 (FIG. 1) vorgesehen, um den Rückfluß von Gas und Feststoffpartikeln aus der Reaktionskammer 10 in die Aufbereitungskammer 16 zu verhindern und den Durchfluß von Feststoffpartikeln durch den zweiten Einlaßkanal 27 zu kontrollieren.
  • Das Gehäuse 12 ist durch eine Trennwand 32 in Hebekammer 14 und Aufbereitungskammer 16 aufgeteilt. Die Hebekammer 14 ist ein bloßer Hebekanal mit einem Querschnitt, der wesentlich kleiner ist als der Querschnitt von Aufbereitungskammer 16. Ein Kanal oder eine Öffnung 34 im oberen Teil der Trennwand 32 verbindet den Gasraum der Hebekammer 14 mit dem Gasraum der Aufbereitungskammer 16. Die offene Fläche des Kanals 34 entspricht dem horizontalen Querschnitt der Hebekammer 14. Luftdüsen eines Anströmbodens 36 sind am Boden 38 der Hebekammer 14 vorgesehen. Luft wird durch die Düsen von Anströmboden 36 zur pneumatischen Beförderung einer Partikelsuspension aufwärts in der Hebekammer 14 und durch den Kanal 34 in die Aufbereitungskammer 16 eingeführt.
  • Luftdüsen 40 sind am Boden 42 der Aufbereitungskammer 16 zur Fluidisierung eines Betts aus Partikeln vorgesehen, das in der Aufbereitungskammer 16 gebildet wird.
  • FIG. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Hebekammer 14, die unterhalb einer Reaktionskammer 10 vorgesehen ist. Ein Austrittskanal 20 ist in einem feuerfest ausgekleideten unteren Teil der Seitenwand 18 vorgesehen, welcher Austrittskanal 20 einen Partikelfluß aus der Reaktionskammer 10 in die Hebekammer 14 ermöglicht. Luftdüsen des Anströmbodens 36 sind im Boden der Hebekammer 14 zur Fluidisierung der Partikel vorgesehen, die in die Hebekammer 14 eingeführt werden und zur Beförderung von eine vorgegebene Größe unterschreitenden Partikeln aufwärts auf den Kanal 34 in der Trennwand 32 zu. Anstelle eines Anströmbodens mit Düsen 36 kann am Boden der Hebekammer 14 eine einzelne Lufteintrittsöffnung vorgesehen sein. Größere Partikel und Körper, die durch die Fluidisierungsluft nicht transportiert werden, werden durch einen am Boden der Hebekammer 14 vorgesehenen Austritt 46 abgeführt. Die Feststoffdichte in der Hebekammer 14 ist viel kleiner als die Feststoffdichte in der Reaktionskammer 10 auf entsprechenden Niveaus. Bei dieser Ausführungsform befindet sich der Anströmboden 36 ein gutes Stück unter dem Luftanströmboden 52 von Kammer 10.
  • FIG. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Aufbereitungskammer 16, die neben einer Reaktionskammer 10 vorgesehen ist. Erste und zweite Einlaßkanäle 26 und 27 sind in einem gemeinsamen Wandabschnitt 28 zwischen Reaktionskammer 10 und Aufbereitungskammer 16 vorgesehen. Der erste Einlaßkanal 26 befindet sich über dem oberen Bettniveau in der Aufbereitungskammer 16, und der zweite Einlaßkanal 27 auf einem unteren Niveau im Bettbereich, wodurch Feststoff durch den Einlaßkanal 27 in die Reaktionskammer 10 fließen kann.
  • Wärmeübertragungsflächen 48 sind im Partikelbett 44 in der Aufbereitungskammer 16 angeordnet. Luftdüsen 40 am Boden 42 der Aufbereitungskammer 16 werden zur Fluidisierung des Partikelbetts und Regelung des Wärmeübergangs benutzt.
  • Bei den Ausführungsformen von FIGUR 4 und 5 sind die mit den der Ausführungsform in den FIGUREN 1-3 vergleichbaren Bauteile durch die gleichen Bezugszeichen, denen jedoch eine "1" vorangesetzt ist, dargestellt.
  • FIG. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Hebekammer 114 gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit ihrem Anströmboden 136 auf dem gleichen Niveau wie der Anströmboden 152 der Reaktionskammer 110 versehen ist. FIG. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Aufbereitungskammer 116 gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit ihrem Anströmboden 142 auf einem Niveau über dem Niveau des Anströmbodens 152 der Reaktionskammer 110 angeordnet ist. Die Reaktionskammer kann Teil eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktors sein, und aus dem aus Kammer 110 abgezogenen Gas abgeschiedene Partikel können durch die Aufbereitungskammer 116 in Kammer 110 wieder eingeführt werden, wie durch einen Stutzen 53 in FIG. 5 angedeutet ist.
  • Bei den Ausführungsformen von FIGUR 6 sind die mit den der Ausführungsform von FIGUR 4 und 5 vergleichbaren Bauteile durch das gleiche Bezugszeichen, jedoch mit einer "2" vorangesetzt, dargestellt.
  • Bei der Ausführungsform von FIG. 6 ist die Hebekammer 214 derart angeordnet, daß sich mindestens die Hälfte davon unter dem Niveau des Anströmbodens 252 der Reaktionskammer 210 befindet. Eine Erweiterung 54 der Reaktionskammer 210 zur Austragung von Feststoff vom Anströmboden 252 ist ebenfalls unter dem Anströmboden 252 vorgesehen. In den Seitenwänden 58 der Erweiterung 54 sind Luftdüsen 56 zur Klassierung kleiner Partikel von groben Körpern vorgesehen. Grobe Körper werden durch einen Auslaß 60 abgeführt. Kleine Feststoffpartikel können durch einen Austrittskanal 220 in die Hebekammer 214 fließen, die neben der Erweiterung 54 angeordnet ist.
  • Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem beschrieben worden ist, was man derzeit für die praktischeste und bevorzugteste Ausführungsform hält, sollte es einleuchten, daß die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt werden soll, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und entsprechende Anordnungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche decken soll.

Claims (29)

1. Verfahren zur Aufbereitung von Bettmaterial in einem Wirbelschichtreaktor mit einer Reaktionskammer, wobei die Seitenwände das Innere der Reaktiönskammer begrenzen, einer Wirbelschicht aus Feststoffpartikeln in der Reaktionskammer, einem Austrittskanal aus der Reaktionskammer, der mit einer Hebekammer verbunden ist, die wiederum mit einer Aufbereitungskammer verbunden ist, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:
(a) Abzug von Feststoffpartikeln aus einem unteren Teil der Reaktionskammer auf einem ersten Niveau der Wirbelschicht durch den Austrittskanal in die Hebekammer;
(c) Bildung eines fluidisierten oder festen Betts aus Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer;
(d) Aufbereitung der Feststoffpartikel in der Aufbereitungskammer
(e) Rückführung aufbereiteter Feststoffpartikel mit Förder- oder Fluidisierungsgas durch eine Wand der Reaktionskammer auf einem dritten Niveau über dem ersten Niveau aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer; gekennzeichnet durch
(b) pneumatische Beförderung von Feststoffpartikeln mit einem Fördergas als Partikelsuspension in der Hebekammer aufwärts auf ein zweites Niveau über dem ersten Niveau, in den Gasraum der Aufbereitungskammer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) praktiziert wird, indem Wärme aus den Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer zurückgewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (d) ferner praktiziert wird, um die Feststoffpartikel in der Aufbereitungskammer zu fluidisieren, um die daraus zurückgewonnene Wärmemenge zu regeln.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) praktiziert wird, indem am Austrittskanal ein erster Druck auf dem ersten Niveau der Wirbelschicht in der Reaktionskammer eingestellt wird, und auf dem ersten Niveau in der Hebekammer ein zweiter Druck eingestellt wird, welcher zweite Druck niedriger als der erste Druck ist, um dadurch einen Partikelfluß aus der Reaktionskammer in die Hebekammer zu bewirken.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) ferner praktiziert wird, indem die Fluidströmung durch den Austrittskanal mit einer nichtmechanischen Sperre kontrolliert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (b) praktiziert wird, indem am Austrittskanal Fluidisierungsluft eingeführt wird, um die strömung aus der Reaktionskammer in die Hebekammer zu regeln.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Schritt das Klassieren von Feststoffpartikeln beim Austrittskanal umfaßt, um das Fließen von eine vorherbestimmte Größe übersteigenden Partikeln durch den Austrittskanal zu verhindern.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Schritt das Klassieren von Feststoffpartikeln in der Hebekammer umfaßt, indem Fluidisierungsluft auf solche Weise eingeführt wird, daß nur eine vorherbestimmte Größe unterschreitende Feststoffpartikel pneumatisch aufwärts befördert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Schritt das Austragen von die vorherbestimmte Größe übersteigenden Partikeln aus der Hebekammer umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Schritt die pneumatische Beförderung von Asche aus der Hebekammer in die Aufbereitungskammer umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (e) nur zum Teil praktiziert wird, indem Feststoffpartikel in der Aufbereitungskammer zum Überlaufen in die Reaktionskammer veranlaßt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (e) nur zum Teil dadurch praktiziert wird, daß Feststoffpartikel durch eine nichtmechanische Sperre in die Reaktionskammer zurückgeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem bei der Durchführung von Schritt (b) benutzten Gas um Sekundäruft für die Reaktionskammer handelt.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Wirbelschichtreaktor um einen zirkulierenden Wirbelschichtreaktor handelt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es als weiteren Schritt die Abscheidung von Partikeln aus aus dem zirkulierenden Wirbelschichtreaktor abgezogenen Gasen und Wiedereinführung der entfernten Partikel durch die Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer umfaßt.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Niveau höher als das zweite Niveau ist.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Reaktionskammer auf dem dritten Niveau niedriger als der Druck in der Aufbereitungskammer auf dem dritten Niveau ist.
18. Vorrichtung zur Aufbereitung von Bettmaterial in einem Wirbelschichtreaktor, bestehend aus
einer Reaktionskammer, deren Seitenwände das Innere der Reaktionskammer begrenzen;
einer Wirbelschicht aus Feststoffpartikeln im unteren Teil der Reaktionskammer;
einer Hebekammer, die mit einem unteren Teil der Reaktionskammer verbunden ist;
einem Austrittskanal, der die Reaktionskammer mit der Hebekammer, verbindet, welcher Austrittskanal auf einem ersten Niveau in der Reaktor-kammer für den Abzug von Feststoffpartikeln aus der Reaktionskammer in die Hebekammer angeordnet ist;
einer Aufbereitungskammer, die ein Bett aus Feststoffpartikeln und Mittel zur Aufbereitung von Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer umfaßt;
einem erster Einlaßkanal, der die Aufbereitungskammer mit der Reaktionskammer verbindet, welcher erste Einlaßkanal auf einem dritten Niveau über dem ersten Niveau zur Rückführung aufbereiteter Feststoffpartikel mit Förderoder Fluidisierungsgas aus der Aufbereitungskammer in die Reaktionskammer angeordnet ist:
welcher Wirbelschichtreaktor gekennzeichnet ist durch: einen Verbindungskanal, der einen oberen Teil der Hebekammer mit einem Gasraum über dem Bett aus Feststoffpartikeln in der Aufbereitungskammer auf einem zweiten Niveau über dem ersten Niveau verbindet; und Mittel zur Einführung von Fördergas in die Hebekammer zur pneumatischen Beförderung von Feststoffpartikeln durch den Verbindungskanal aus der Hebekammer in den Gasraum der Aufbereitungskammer.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Wärmeübertragungsflächen umfaßt, die in der Aufbereitungskammer vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine gemeinsame Wand umfaßt, die die Reaktor- und Hebekammer bildet.
21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein gemeinsames Gehäuse umfaßt, die die Hebe- und Aufbereitungskammer einschließt, wobei eine Trennwand im gemeinsamen Gehäuse die Hebekammer von der Aufbereitungskammer trennt.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner in der Aufbereitungskammer angeordnete Luftdüsen zur Fluidisierung von Feststoffpartikeln umfaßt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine im Austrittskanal angeordnete Klassierwand umfaßt, um zu verhindern, daß eine vorherbestimmte Größe übersteigende Partikel in die Hebekammer gelangen.
24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine nichtmechanische Sperre umfaßt, die am Austrittskanal angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmechanische Sperre aus einer Gruppe gewählt wird, die im wesentlichen aus einer Kiemensperre und einer L-Schleuse besteht.
26. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen zweiten Einlaßkanal umfaßt, der die Aufbereitungskammer mit der Reaktionskammer verbindet, welcher zweite Einlaßkanal unter dem ersten Einlaßkanal angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine nichtmechanische Sperre umfaßt, die am zweiten Einlaßkanal angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtreaktor einen zirkulierender Wirbelschichtreaktor ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Niveau höher als das zweite Niveau ist.
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