-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung in einem
Wirbelschichtreaktor, die im Oberbegriff des weiter unten gegebenen
unabhängigen
Patentanspruchs definiert wird.
-
Die
Feuerung eines konventionellen Wirbelschichtkessels umfasst einen
inneren Bereich, der einen rechteckigen horizontalen Querschnitt
hat und durch vier Seitenwände,
einen Boden und ein Dach gebildet wird, in welchem inneren Bereich
das Bettmaterial, das zumindest festes partikelförmiges Brennstoffmaterial enthält, durch
das durch den Boden eingeführte
Fluidisierungsgas, meistens durch die für die exothermischen chemischen
Reaktionen im Kessel erforderliche Primärluft, fluidisiert wird. Ferner
sind die Seitenwände
der Feuerung typisch mit Stutzen zur Einführung von zumindest Brennstoff und
Sekundärluft
versehen.
-
Die
Wände der
Feuerung sind normalerweise aus aus gerippten Rohren gebildeten
Paneelen gefertigt, wobei die von den chemischen Reaktionen des
Brennstoffs freigesetzte Energie zur Verdampfung des in den Rohren
fließenden
Wassers benutzt wird. Im Kessel sind oft auch Überhitzerflächen angeordnet, um den Energieinhalt
des Dampfes weiter zu steigern.
-
Wenn
ein Hochleistungskessel gefertigt werden soll, sind ein großer Reaktionsraum
und viel Verdampfungs- und Überhitzerfläche notwendig.
Die Grundfläche
des Kessels ist auf Basis des erforderlichen Volumens und der Geschwindigkeit
der Fluidisierungsluft zur Kapazität des Kessels direkt proportional.
Weil es zumindest konstruktionsmäßig nachteilig
ist, einen sehr langen und schmalen Feuerungsboden zu haben, müssen auch
die Höhe
des Kessels und die Breite seines Bodens vergrößert werden, um eine ausreichend
große
Verdampfungsfläche
auf den Seitenwänden
zu haben.
-
Eine
bedeutende Steigerung der Größe kann in
konstruktiven Problemen resultieren, und durch Vergrößerung der
Breite wird es schwieriger, eine gleichmäßige Zufuhr von Brennstoff
und Sekundärluft
vorzusehen. Um diese Probleme zu lösen, können innerhalb der Feuerung
zusätzliche
Konstruktionen angeordnet werden, um die Verdampfungsfläche des
Kessels zu vergrößern.
-
Die
konventionellste Möglichkeit,
die Verdampfungsflächen
des Kessels zu vergrößern besteht
darin, sie auf Trennwänden
anzuordnen, die sich von einer Seitenwand des Kessels zur anderen erstrecken.
Eine Anordnung dieser Art ist z. B. im US-Patent 3,736,908 beschrieben.
In solchen Trennwänden
müssen
spezielle Öffnungen
vorgesehen werden, um die Gleichmäßigkeit der Materialien und Prozesse
in verschiedenen Teilen des Kessels sicherzustellen. Auch wenn es
eine Vielzahl dieser Öffnungen
geben würde,
ist es bei Kesseln mit Trennwänden
jedoch schwierig, die für
den optimalen Wirkungsgrad und Minimierung der Umweltemissionen erforderliche
Homogenität
zu erreichen. Diese Probleme sind am offensichtlichsten in den unteren Ecken
des Kessels, die angesichts der gleichmäßigen Leistung des Kessels
die kritischsten Stellen sind, und durch das Vorhandensein von Trennwänden, die
sich von einer Seitenwand zur anderen erstrecken, wird die Anzahl
dieser Ecken unvermeidlich vergrößert.
-
Der
in den Verdampfungsrohren in zwei Phasen fließende Wasserstrom ist ein Phänomen, das sich
in komplizierten geometrischen Modellen schwerlich kontrollieren
lässt.
Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet liegt ein mit einfachen
Trennwänden
verbundenes Problem darin, dass dort, im Gegensatz zu den Seitenwänden des
Kessels, Wärmeenergie
von beiden Seiten auf die Wandrohre übertragen wird. Um Verdampfung
und Wasserkreislauf in den Trennwänden mit der Ver dampfung in
den Seitenwänden
in Balance zu bekommen, muss die Größe der Trennwandrohre größer sein,
oder sie müssen
dichter als in den Seitenwänden
angeordnet werden. Was das Erreichen einer ausreichenden Steifheit
der Wände
betrifft, kann es bei einem hohen Kessel schwierig sein, Trennwände anzuordnen,
die in Hinsicht auf ihre Höhe
relativ dünn
sein können und
sich vom Boden der Feuerung zu ihrem oberen Teil erstrecken.
-
Aus
dem Stand der Technik ist es auch bekannt, die gekühlten Trennwände mit
verschiedenen Arten von Elementen zu versehen, die für den Betrieb des
Wirbelschichtkessels notwendig sind Zum Beispiel das US-Patent 5,678,497
und WO 98/25074 stellen Anordnungen dar, wo Mittel zur Einführung von
Sekundärluft
an den gekühlten
Trennwänden
angebracht sind.
-
Es
ist ebenfalls bekannt, anstelle von Trennwänden andere Arten von Hilfskonstruktionen
in der Feuerung anzuordnen, die zur Produktion von Dampf und möglicherweise
auch für
andere Operationen eingesetzt werden. Das US-Patent 5,070,822 stellt eine
Anordnung dar, wo ein zylindrischer konzentrischer Partikelabscheider,
dessen Außengehäuse aus
einer Wärmeübertragungsfläche gebildet
wird, innerhalb einer zylindrischen Feuerung angeordnet ist. Im
unteren Teil derselben Konstruktion gibt es auch Elemente zur Einführung von
Brennstoff in die Feuerung. Das US-Patent 4,817,563 stellt eine
Anordnung dar, wo gekühlte,
sich nach oben verjüngende,
im unteren Teil der Feuerung angeordnete Konstruktionen, die 40–75% vom
Feuerungsboden bedecken, für
die Zufuhr von Sekundärluft
und Brennstoff eingesetzt werden. Das US-Patent 4,947,803 stellt einen
Wirbelschichtreaktor dar, wo gekühlte
zylindrische Kontakteinheiten angeordnet sind. Alle diese Anordnungen
sind jedoch ziemlich teuer und weniger anwendbar in einem Wirbelschichtkessel großen Maßstabs,
und die dadurch bereitgestellte Verdampfungsfläche hat weniger Bedeutung.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue verbesserte
Vorrichtung in einem Wirbelschichtreaktor vorzusehen.
-
Es
ist somit eine Aufgabe, eine neue technische Lösung zu schaffen, wodurch Wirbelschichtkessel
verschiedener Größen mit
Verdampfungsflächen versehen
werden können
und oben erwähnte,
dem Stand der Technik anhaftende Probleme und Unzulänglichkeiten
gelöst
oder minimiert werden. Im Besonderen ist es eine Aufgabe, ein System
zur Anordnung von Verdampfungsflächen
in großen
Wirbelschichtkesseln vorzusehen.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe, eine konstruktionsmäßig einfache und kostengünstige Vorrichtung vorzusehen,
durch die die obigen Probleme eliminiert oder minimiert werden.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe, Hilfs-Verdampfungsflächen in einem Wirbelschichtkessel
vorzusehen, so dass auf allen Verdampfungsflächen möglichst gleichartige Verdampfungsbedingungen
entstehen.
-
Es
ist eine noch weitere Aufgabe, einen Wirbelschichtreaktor vorzusehen,
wo trotz der Hilfs-Verdampfungsflächen eine gute Durchmischung
von Materialien und gleichmäßige Prozessverhältnisse
in der Feuerung und somit ein guter Verbrennungswirkungsgrad und
Rückgang
der Emissionen erreicht werden.
-
Um
diese Aufgaben zu erfüllen,
ist die Vorrichtung in einem Wirbelschichtreaktor gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch charakterisiert, was nachstehend im charakterisierenden
Teil der unabhängigen
Patentansprüche
beschrieben ist.
-
Im
Besonderen lässt
sich die Erfindung auf einen Wirbelschichtkessel anwenden. Bei Anwendung
der Erfindung sind Verdampfungsflächen im Wirbelschichtkessel
angeordnet, so dass hauptsächlich
vertikale Kammern innerhalb der Feuerung angeordnet sind. In dieser
Spezifikation der Erfindung und in den Patentansprüchen bezieht
sich der Begriff „Kammer" auf eine von Wänden umgebene
Konstruktion, innerhalb welcher Konstruktion ein hauptsächlich geschlossener
Gasraum gebildet wird. Die Wände
sind typisch aus geraden Wasserrohrpaneelen gefertigt, die aus gerippten
Wasserrohren gebildet sind. Die Höhe der Kammern in einem Wirbelschichtkessel
ist in der Regel ungefähr
dieselbe wie die Höhe
der Feuerung, bevorzugt zumindest 80% von der Höhe der Feuerung. Die Kammern
erstrecken sich bevorzugt vom Boden der Feuerung zu ihrem oberen
Teil, wobei sie zur Verstärkung
der Feuerung benutzt werden können.
-
Bei
Benutzung einer Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine gewünschte
Menge Kammern innerhalb der Feuerung des Wirbelschichtkessels angeordnet
werden kann, weshalb die Größe des Kessels
nicht durch die erforderlichen Verdampfungsflächen begrenzt wird. In einem
kleinen Kessel kann es bevorzugt z. B. eine oder zwei Kammern gemäß der vorliegenden
Erfindung geben. In einem großen
Kessel gibt es bevorzugt eine Vielzahl, z. B. drei, vier, sechs,
acht, sogar bis zu zehn oder mehr Kammern. Die Kammern können hintereinander,
in zwei oder mehreren Reihen oder in einer anderen Reihenfolge angeordnet
sein, die jeweils für die
beste gehalten wird. Bevorzugt sind in einem Wirbelschichtkessel
ungefähr
20–70%,
bevorzugter 40–60%
der Verdampfungsflächen
des Kessels in den Kammern gemäß der vorliegenden
Erfindung angeordnet.
-
Die
Kammern gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in Querschnitt typisch zweidimensional, wobei zwei
einander gegen über
liegende Wände derselben
mit einem kurzen Abstand zueinander angeordnet sind. Die beiden
Seiten der einander gegenüber
liegenden Verdampfungsflächen
werden wesentlich nicht beheizt, sondern nur eine davon. Deshalb
sind die Verhältnisse
für alle
Verdampfungsflächen,
d. h. für
die Verdampfungsflächen
der Kesselwände
und jene der Kammerwände
hauptsächlich die
gleichen. Somit können
die Wasserrohrkonstruktionen auf die gleiche Weise wie Wasserrohrkonstruktionen
der äußeren Kesselwände bemessen sein.
Dies ist ein bedeutender Vorteil hinsichtlich der Dimensionierung
des Dampfkreislaufs und Risikomanagement insbesondere bei Zwangsdurchlaufkesseln.
-
Innerhalb
der Kammern gibt es typisch einen inneren Bereich, der für mehrere
Zwecke benutzt werden kann. Innerhalb der Kammern können zum Beispiel
durch die konstruktive Festigkeit der Kammern bedingte Stützkonstruktionen
eingebaut werden, wodurch die Kammern bemerkenswert hoch ausgeführt werden
können.
Die in den Kammern angeordneten Stützkonstruktionen können auch
zur Verstärkung
der konstruktiven Festigkeit der Feuerung des ganzen Kessels benutzt
werden.
-
Die
Kammern gemäss
der vorliegenden Erfindung haben typisch solch eine Form, dass ihr Querschnitt
auf dem größten Teil
der Höhe
der Feuerung, bevorzugt auf zumindest 50% der Höhe der Feuerung, konstant ist.
Hilfskonstruktionen, die für die
verschiedenen Funktionen des Wirbelschichtreaktors oder des Kessels
erforderlich sind, besonders bei Befestigung im oberen und unteren
Bereich der Kammern, verändern
jedoch die Form der Kammer an jener Stelle.
-
Bei
Anwendung der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann der Wirbelschichtreaktor, typisch der Wirbelschichtkessel,
mit mehr Verdampfungsfläche
versehen werden, ohne jeden Bedarf, die Feuerung durch Trennwände in getrennte Bereiche
zu unterteilen. Der gesamte Feuerungsboden ist, von den getrennten
Kammern abgesehen, kontinuierlich. Deshalb braucht der innerhalb
der Feuerung ablaufende Prozess, typisch der Verbrennungsprozess,
nicht in Teile geteilt zu werden, sondern das Bettmaterial kann
sich im gesamten Raum der Feuerung fast frei bewegen.
-
Der
horizontale Querschnitt der Kammern ist bevorzugt konvex; d. h.
von der Innenseite der Kammer gesehen sind die von den benachbarten
Wänden
derselben gebildeten Winkel unter 180 Grad. Des Weiteren sind die
Kammern bevorzugt von den Seitenwänden der Feuerung beabstandet.
Somit bilden die Kammern keine inneren Ecken in der Feuerung, was
in Hinsicht auf die Durchmischung problematisch sein könnte, sondern
alle dadurch entstandenen Ecken sind aus Richtung der Feuerung gesehen äußere Ecken.
Somit können
sich die Partikel im größten Teil
des Raums, sogar in der Nähe
der Kammern, frei bewegen, und ihre Bewegung wird nicht wesentlich
eingeschränkt.
Um die Bewegung der Partikel in der Feuerung nicht einzuschränken, ist jede
Diagonale der Kammern bevorzugt nicht mehr als 60%, bevorzugter
nicht mehr als 50% von der parallelen Diagonale der Feuerung.
-
Auch
andere mit dem Wirbelschichtkessel verbundene Konstruktionen und
Funktionen können der
Verdampfungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung
zugeordnet werden. Am bevorzugtesten werden Mittel zur Zuführung von
Sekundärluft
in den Kammern angeordnet. Auch Mittel zur Einführung von Brennstoff oder Kalkstein
können
in den Kammern angeordnet werden, wobei die Beförderung von Brennstoff oder
Kalkstein innerhalb der Kammer bevorzugt pneumatisch oder mittels
einer Förderschraube
ausgeführt
wird, die in einer geneigten Position angeordnet ist.
-
Die
Kammern können
bevorzugt aus planaren Wasserrohrpaneelen ausgebildet sein, auch wenn
es in einigen Fällen
vorteilhaft ist, Kammern mit einem runden Querschnitt einzusetzen.
Der Querschnitt der Kammer hat bevorzugt die Form eines Polygons,
bevorzugter eines Rechtecks. Der Querschnitt des Rechtecks kann
ein Quadrat sein, ist aber bevorzugt länglich, so dass das Verhältnis der
Längen
der langen Seite und der kurzen Seite zumindest zwei ist. Eine Kammer
mit einem länglichen
Querschnitt ist vorteilhaft, weil sie viel Verdampfungsfläche bietet,
ohne die Gesamtfläche
des Kesselbodens bedeutend zu vergrößern. Um verschiedene Konstruktionen
und Vorrichtungen in den Kammern anordnen zu können, sollte der Abstand zwischen
den einander gegenüber
liegenden Wänden
derselben bevorzugt zumindest 0,5 m, am bevorzugtesten zumindest
1 m sein.
-
Des
Weiteren kann ein Partikelabscheider bevorzugt in einer oder mehreren
Kammern des Wirbelschichtkessels angeordnet werden, wobei im oberen
Teil der Kammer eine oder mehrere Öffnungen angeordnet sind, wodurch
das in der Feuerung erzeugte Rauchgas und das von ihm mitgeführte Bettmaterial
in den inneren Bereich der Kammer fließen können. Innerhalb der Kammer
sind ein Schlagabscheider oder ein Zyklonabscheider angeordnet,
die das Rauchgas aus dem von ihm mitgeführten Bettmaterial trennen.
Das gereinigte Rauchgas wird durch den oberen Teil der Kammer abgeleitet,
und das abgeschiedene Bettmaterial wird zurück zur Feuerung geleitet.
-
Einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zufolge sind die einen Partikelabscheider aufweisenden
Kammern in Querschnitt quadratisch, wobei Einlassstutzen aus der
Feuerung in einer oder mehreren Seitenwänden nahe der Kammerecke angeordnet
sind. Am bevorzugtesten ist ein Einlass in jeder Seitenwand der
quadratischen Kammer angeordnet.
-
Die
einen Partikelabscheider aufweisenden Kammern können auch einen länglichen
Querschnitt haben, wobei in einer Kammer zwei oder mehrere Wirbel
nebeneinander durch die Einlass- und Auslassöffnungen erzeugt werden. In
der Kammer kann es innere Trennwände
zwischen den verschiedenen Wirbeln geben, oder die Wirbel können sich
im gleichen Raum befinden.
-
Bevorzugt
können
auch Wärmeübertragungskammern
im unteren Teil der Kammern z. B. zur Überhitzung von Dampf angeordnet
sein. Heißes Bettmaterial
tritt in die Wärmeübertragungskammern entweder
direkt aus der umgebenden Wirbelschicht oder aus dem Rückführkanal
des in der Kammer angeordneten Partikelabscheiders ein. Die in den
Kammern angeordneten Wärmeübertragungskammern verringern
den Bedarf, mit den Seitenwänden
der Feuerung verbundene Wärmeübertragungskammern
einzurichten, wobei mehr freie Seitenwandfläche z. B. für die Einführung von Brennstoff übrig bleibt.
-
Darüber hinaus
können
bevorzugt mit den Kammern verbundene Überhitzerflächen, z. B. Überhitzerflächen des
Flügelwand-Typs angeordnet werden.
In diesem Fall ist das Innere der Kammern mit Anschlussrohren für Dampf
versehen, von wo die Überhitzungsrohre
zur Außenseite
der Kammerwand, d. h. zur Feuerung geleitet werden, so dass sich
die Rohre und Rohrpaneele in Wandnähe nach oben fortsetzen und
in den über
dem Dach der Feuerung angeordneten Sammlern enden.
-
Durch
Anordnung einer erforderlichen Anzahl getrennter Kammern im Kessel
kann dem Abstand zwischen zwei benachbarten Einführungsstellen für Brennstoff
und Sekundärluft überall eine
gewünschte
Länge gegeben
werden. Bei Benutzung einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung können somit
homogene Prozessverhältnisse
auf eine vollkommen neue Weise sogar in der Feuerung eines größeren Kessels
vorgesehen werden.
-
Bei
Benutzung einer Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann Verdampfungsfläche
in erforderlichem Ausmaß sogar
in einem großen
Wirbelschichtkessel angeordnet werden, ohne die Höhe der Feuerung
zu vergrößern oder
die Durchmischung vom Material zu beeinträchtigen. Durch Zufügen von Hilfskonstruktionen
in den Kammern gemäß der vorliegenden
Erfindung können
die Steifheit des Kessels, die Homogenität von Materialien und Prozessen verbessert
und der freie Raum auf den Seitenwänden des Kessels vergrößert werden.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt darin
-
1 schematisch eine vertikale
Schnittansicht eines Kessels mit zirkulierender Wirbelschicht, der
mit beispielhaften Kammern gemäß der Erfindung
versehen ist;
-
2 eine horizontale Schnittansicht
des Kessels von 1;
-
3 schematisch eine vertikale
Schnittansicht einer beispielhaften Verdampfungskammer gemäss der Erfindung,
an der eine Überhitzerfläche befestigt
ist;
-
4 schematisch eine vertikale
Schnittansicht des unteren Teils einer beispielhaften Verdampfungskammer
gemäss
der Erfindung, an der eine Wärmetauschkammer
befestigt ist;
-
5 schematisch eine horizontale
Schnittansicht eines anderen Wirbelschichtreaktors, der beispielhafte
Kammern gemäss
der Erfindung umfasst, die Überhitzerflächen, Wärmetauschkammern
und Partikelabscheider beinhalten;
-
6 schematisch eine vertikale
Schnittansicht eines dritten Wirbelschichtreaktors, der beispielhafte
Kammern gemäss
der Erfindung umfasst;
-
7 schematisch eine horizontale
Schnittansicht eines vierten Wirbelschichtreaktors.
-
1 und 2 stellen schematisch einen Wirbelschichtreaktor
dar, der eine beispielhafte Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung
hat. Die Hauptteile des Kessels 1 sind die Feuerung 2 und
die Partikelabscheider 3. Die Feuerung 2 wird
durch Seitenwände 4,
einen Boden 5' und
ein Dach 6 begrenzt. Die Feuerung 2 ist mit Stutzen 7 zur
Aufgabe von Brennstoff und anderem Bettmaterial, z. B. Sand und Kalk,
versehen. Der Boden des Kessels ist mit Mitteln 8 zur Einführung von
Luft zur Fluidisierung des Bettmaterials versehen. Der untere Teil
der Feuerung ist auch mit Kanälen 9 zur
Einführung
von Sekundärluft versehen.
-
Die
Verbrennung von Brennstoff wird durch Luftzufuhr zum Kessel aufrechterhalten.
Asche und Bettmaterial laufen zusammen mit der Fluidisierungsluft
und den Rauchgasen durch Stutzen 10 zu den Abscheidern 3 ab,
wo der größte Teil
des Feststoffs von den Rauchgasen getrennt und durch ein Rücklaufrohr 11 zum
unteren Teil der Feuerung 2 zurückgeleitet wird.
-
Die
Seitenwände 4 der
Feuerung sind aus Wasserrohrpaneelen gebildet, die auf eine an sich bekannte
Weise aus gerippten Rohren bestehen und in der Figur nicht detailliert
dargestellt sind. Die durch die Verbrennung von Brennstoff freigesetzte
Energie wird zur Verdampfung des Wassers verwendet, das in den Wasserrohren
der Seitenwände
fließt.
-
Innerhalb
der Feuerung gibt es Kammern 12, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aus Wasserrohrwänden
bestehen, die sich vom Boden der Feuerung zu ihrem oberen Teil erstrecken.
Die Wände 13 der
Kammern sind aus Wasserrohrpaneelen gefertigt, deren Wasserrohre
zu Zuführungsrohren 14 unterhalb
der Feuerung und zu Sammelrohren 15 oberhalb die Feuerung
zusammengefügt
sind. Innerhalb den Kammern gibt es beispielhaft dargestellte Mittel 16, 17 zur
Einführung
von Sekundärluft
und Brennstoff zum mittleren Teil der Feuerung.
-
2 stellt den horizontalen
Querschnitt des Wirbelschichtkessels gemäss 1 dar. Im Kessel gemäss 1 und 2 gibt
es insgesamt neun Kammern, hauptsächlich in zwei Reihen. Die
Anzahl und Lage der Kammern könnten
auch von den hier angegebenen abweichen. Sie könnten z. B. alle in einer Reihe
sein, oder es könnte
mehr als zwei Reihen geben.
-
In 2 ist der Querschnitt der
Kammern ein Rechteck, wo das Verhältnis der Längen der langen Seite und der
kurzen Seite drei oder fünf
ist. Dieses Verhältnis
könnte
auch ein anderes sein, sogar über fünf oder
unter drei. In einigen Fällen
könnten
die Kammern auch quadratischen Querschnitts sein.
-
In 2 sind die kleineren Kammern 12a mit einem
Symbolzeichen einer Konstruktion 18, die die Steifheit
der Kammern verstärkt,
und die größte Kammer 12b mit
einem Zeichen einer größeren Konstruktion 19 versehen,
die insbesondere die Steifheit der Feuerung verstärkt.
-
Die
Gesamtzahl der Kammern, die in der Feuerung angeordnet sind, könnte bei
Bedarf sogar innerhalb eines sehr breiten Bereiches variieren. In einem
kleinen Kessel könnte
es z. B. nur eine oder zwei Kammern, in einem größeren Kessel jedoch sogar mehr
als zehn Kammern geben.
-
3 stellt dar, wie Überhitzerflächen 20 des Flügelwand-Typs z. B. an den
Verdampfungskammern 12 angebracht werden können, die
im Wirbelschichtkessel gemäß 1 angeordnet
sind. Die Überhitzerflächen bestehen
aus Rohrpaneelen, wo der zu überhitzende
Dampf aus innerhalb der Verdampfungskammer angeordneten Zuführungsrohren 21 in oberhalb
der Decke der Feuerung angeordnete Sammlerrohre 22 fließt.
-
Der
Darstellung von 4 entsprechend
ist eine Wärmeübertragungskammer 30 im
unteren Teil der Verdampfungskammer 12 angeordnet. Heißes Bettmaterial
fließt
aus der Feuerung 2 über
einen Einlass 31 in die Kammer. Langsame Fluidisierung wird
in der Kammer durch Mittel 32 aufrechterhalten, wobei das
Bettmaterial auf den Wärmeübertragungsflächen 33 abkühlt. Das
Material fließt
durch eine Öffnung 34 im
unteren Teil der Kammer in einen Kanal 35 ab, wo es durch
die von den Vorrichtungen 36 bewirkte Fluidisierung aufwärts fließt und durch
einen Auslass 37 zurück
zur Feuerung 2 fließt.
Die Konstruktion der in der Verdampfungskammer angeordneten Wärmeübertragungskammer
könnte
auch von der hier dargestellten abweichen.
-
5 stellt einen vertikalen
Querschnitt der Feuerung 2 eines Wirbelschichtkessels dar,
wo zwei Typen vom Verdampfungskammern 12c, 12d angeordnet
sind. Der erste Teil der Verdampfungskammern 12c ist mit Überhitzerflächen 20 und
Wärmeübertragungskammern 30 gemäß 3 und 4 versehen. Der zweite Teil der Verdampfungskammern 12d ist
mit einem Partikelabscheider 40 versehen. Der Partikelabscheider
gemäß 5 hat einen rechteckigen
Querschnitt, wobei das Verhältnis
der langen Seite zur kurzen Seite ungefähr zwei ist. Im oberen Teil
des Abscheiders gibt es zwei Gasauslässe 41 und im unteren
Teil eine Öffnung,
wodurch das abgeschiedene Material der Feuerung rückgeführt werden kann.
-
Partikelmaterial
mitführendes
Gas wird zum Abscheider derart geleitet, dass der Gasstrahl die
Erzeugung eines Wirbels möglichst
gut begünstigt.
Somit sind Stutzen 42, 43 zur Ausrichtung des
Gasstrahls senkrecht zur Abscheiderwand bevorzugt an der Stelle
angeordnet, wo die Strömungsrichtung
des Wirbels weg von der Wand ist. Geneigte Einlassstutzen 44 können parallel
zum Wirbel auch in anderen Teilen der Seitenwände angeordnet sein.
-
In
einigen Fällen
kann es vorteilhaft sein, eine Trennwand 45 zwischen zwei
Wirbeln des Partikelabscheiders 40 anzuordnen. Das Verhältnis der Seiten
des Partikelabscheider-Querschnitts
könnte auch
von der in 5 gezeigten
abweichen. Der Abscheider könnte
z. B. quadratischen Querschnitts sein.
-
6 stellt eine dritte beispielhafte
Ausführungsform
der Erfindung dar, wo sich die vom Boden 5 der Feuerung 2 beginnende
Verdampfungskammer 12 nicht bis zum Dach 6 hinauf
fortsetzt, sondern vor dem Dach gebogen ist und die Seitenwand 4a der Feuerung
nahe dem Dach der Feuerung durchstößt. Diese Art Anordnung könnte in
einigen Fällen
vorteilhaft sein, was z. B. die Kontrolle von Wärmedehnung anbelangt. Auf die
gleiche Weise könnte
auch der untere Teil der Kammer gebogen sein und die Seitenwand
durchstoßen.
-
Weiter
ist in 7 ein horizontaler
Querschnitt eines Wirbelschichtreaktors dargestellt, wo die Kammern
gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Feuerung derart angeordnet sind, dass ihre Wandflächen nicht
parallel sondern um zirka 45° gegenüber den
Feuerungswänden
angewinkelt sind, also eine Diamantform gebildet wird.