DE968961C - Wirbelschichtreaktionskammer - Google Patents

Description

Bei normalen Wirbelschichtverfahren wird ein Bett von aufzuwirbelnden Teilchen (von Staubgröße bis zu etwa 12 mm) auf einer waagerecht gelagerten, gelochten Einschnürungsplatte getragen, und die Teilchen werden aufgewirbelt und in eine dichte, homogene und turbulent bewegte Suspension umgewandelt, indem man durch die gelochte Platte und das Teilchenbett Gas in geregeltem Strom aufsteigen läßt.

Derartige Reaktionsbehälter müssen gelegentlich aus diesem oder jenem Grunde abgeschaltet werden. Nach Aufhören des Wirbelzustandes werden die Schichtteilchen, welche normalerweise einen kleineren Durchmesser als die Löcher in der Einschnürungsplatte haben, durch die Platte hindurchrieseln oder abwärts fließen, dadurch das Bett entleeren und sich unterhalb der Platte in dem Windkasten ansammeln. Dieses Durchrieseln führt zu einer unerwünschten Verlagerung der Ofenbelastung aus der Behandlungszone in den Windkasten.

Um dieses unerwünschte Durchrieseln zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, Verschlußvorrichtungen für die Öffnungen der Einschnürungsplatte zu benutzen, die aus beweglichen Kugeln oberhalb der Platte und entsprechenden Kegelsitzen in dem oberen Teil der Öffnungen bestehen. Es ist bekannt, daß Kugelventile nur arbeiten, wenn die Ventilkugeln und der Kegelsitz sehr sorgfältig gearbeitet sind und die Oberfläche frei von allen Verunreinigungen bleibt. Diese bisher vielfach benutz-

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ten Verschlußvorrichtungen haben ferner den Nachteil, daß die Kugeln leicht vom oberen Ende der Löcher verschoben werden können oder daß sich auf der Kegeloberfläche Stücke festen Materials festsetzen, die die Kugel im Abstand von ihrem Kegelsitz halten. In beiden Fällen rieseln während der Betriebspause die feinen Teilchen durch die Öffnungen der Einschnürungsplatte, gleichsam, als ob überhaupt keine Verschlußkugeln vorhanden wären, ίο Diese bekannte Form der Einschnürungsplatte mit senkrechten Bohrungen und Verschlußkugeln hat den weiteren Nachteil, daß das Aufströmgas beim Einleiten des Wirbelschichtzustandes sich zunächst vorzugsweise senkrechte Kanäle durch die auf der Einschnürungsplatte liegende Teilchenschicht bahnt und nach dieser Kanalbildung die eigentliche Wirbelschichtbildung nur schwer zu erreichen ist.

Ferner ist eine mit mehreren Wirbelschichten übereinander ausgerüstete Kolonne bekannt, deren Zwischenboden mit glockenförmigen Kappen, ähnlich den Glockenböden von Fraktionierkolonnen, ausgerüstet sind. Diese Aufsätze haben jedoch nicht die Aufgabe, das Durchrieseln bei Unterbrechung des Wirbelzustandes zu verhindern. Außerdem haben sie den Nachteil, daß das Aufströmgas unter den Glocken eine mehrfache rechtwinklige Richtungsänderung erfährt. Der dadurch bedingte Strömungswiderstand erhöht den Druckabfall des Aufströmgases.

Schließlich sind für Schwelkoksfeuerungen sogenannte Pilzroste bekannt, bei denen in die Rostlöcher pilzartige Eisenteile mit ihrem Schaft eingesetzt sind, so daß ein freier Ringspalt zwischen Schaft und Lochwandung verbleibt und die Pilzhaube unmittelbar auf der Rostoberfläche aufliegt. Die zwischen Pilzhaube und Rost gebildeten Austrittsschlitze sind nicht entsprechend dem Böschungswinkel in ihrer Länge und lichten Weite dimensioniert. Bei einer Übertragung derartiger Pilzeinsätze auf Wirbelschichtkammern, insbesondere für Röstprozesse, würde sich die Schwierigkeit ergeben, daß die Schlitze unter den Pilzhauben durch gröbere Abbrandteilchen zugesetzt werden, die sich im Verlaufe des Röstvorganges oder auch bei anderen chemischen Reaktionen des Gutes durch Zusammenballung ergeben und nicht mehr am Wirbelschichtprozeß teilnehmen.

DieErfmdung sieht demgegenüber Einrichtungen an den Gasdurchlaßlöchern der Bodenplatte einer Wirbelschichtreaktionskammer vor, die oberhalb der Gasdurchlaßlöcher angeordnet sind und das Durchrieseln von festen Teilchen bei Unterbrechung des Wirbelschichtzustandes zuverlässig verhindern. Gemäß der Erfindung ist jeder Gasdurchlaß mit einer Windform mit einem senkrecht gerichteten Gaseinlaßkanal und anschließenden, waagerecht gerichteten Gasauslässen von solcher Länge im Verhältnis zu ihrer lichten Weite ausgerüstet, daß entwirbelte abgesunkene Teilchen innerhalb dieser Gasauslaßkanäle eine Böschungsfläche bilden, die kurz vor dem lichten Querschnitt des senkrechten Kanalkreises endet. Derartige windformartige Aufsätze haben den Vorteil einer großen Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Konstruktionserfordernisse, weil Anzahl, Anordnung und Größe der einzelnen Gasdurchlässe entsprechend der günstigsten Gasverteilung, Gasgeschwindigkeit und Druckabfall berechnet werden können und auf dieser Grundlage eine Standardwindform hergestellt werden kann, in welcher entsprechend den weitgehend verschiedenen Betriebserfordernissen die Gasdurchlaßkanäle gebohrt werden können. Zweckmäßig besteht also jede Windform aus einem oben verschlossenen Rohrstutzen, in dessen Seitenwänden waagerecht gerichtete Gasauslaßöffnungen angebracht sind und dessen Wandstärke zu der lichten Weite dieser Öffnungen in einem solchen Verhältnis steht, daß entwirbelte, abgesunkene Teilchen innerhalb dieser Gasauslaßkanäle eine Böschungsfläche bilden, die kurz vor dem lichten Querschnitt des senkrechten Rohrteiles endet.

Eine Ausführungsform ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt.

In den Löchern 431 der Einschnürungsplatte 430 sind Windformen 432 zur Verhinderung des Durchrieseins eingeschraubt. Diese Aufsätze besitzen einen hohlen Teil mit einem senkrechten Gaskanal 433, der in gleicher Richtung und gleicher Weite wie die Gasdurchlässe 431 in der Platte 430 verläuft. Der Kanal 433 ist oben abgeschlossen. Seitlich sind die waagerechten Auslaßkanäle 43 5 angeschlossen, die die Masse der Windform durchsetzen. Wesentlich ist, daß die Wände der Windform genügend dick sind, damit die Abmessung / und die Abmessung d zueinander passen, um auf der Länge der waagerechten Durchlässe den Böschungswinkel des Materials aufzunehmen, das in die Kanäle 435 bei Unterbrechung des Wirbelschichtzustandes eintritt. Die Abmessungen / und d lassen sich für verschiedene Arten vonBehandlungsgut berechnen oder durch einen einfachen Versuch ermitteln, und es ist dann eine einfache Arbeit, die waagerechten Kanäle entsprechend zu bohren.

Eine große Anpassungsfähigkeit an die verschiedenen Erfordernisse ergibt sich, weil sowohl die Zahl als auch die Weite und Lage der Durchlässe 435 in der Windform jeweils geändert werden können. Außerdem besteht der zusätzliche Vorteil einer äußerst guten Gasverteilung über den ganzen Querschnitt der Wirbelschicht im Hinblick darauf, daß das Gas in das Schichtmaterial in Form zahlreicher waagerecht gerichteter Ströme eingeführt wird, die auch bis zu gewissem Grade aufeinandertreffen können, um die Gleichmäßigkeit der Gasverteilung zu steigern und die übliche Siedeerscheinung einer Wirbelschicht zu erhöhen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Wirbelschichtreaktionskammer mit einer annähernd waagerechten Trennwand mit Gasdurchlaßlöchern, oberhalb deren sich Einrichtungen zur Verhinderung des Durchrieseins von festen Teilchen bei Unterbrechung des Wirbelschichtzustandes befinden, dadurch gekennzeich-

   net, daß jeder Gasdurchlaß mit einer Windform mit einem senkrecht gerichteten Gaseinlaßkanal und anschließenden, waagerecht gerichteten Gasauslässen von solcher Länge im Verhältnis zu ihrer lichten Weite ausgerüstet ist, daß entwirbelte, abgesunkene Teilchen innerhalb dieser Gasauslaßkanäle eine Böschungsfläche bilden, die kurz vor dem lichten Querschnitt des senkrechten Kanalteiles endet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 535 672; belgische Patentschrift Nr. 508599;

   britische Patentschriften Nr. 301 975, 322 553, 669680;

   USA.-Patentschriften Nr. 2 503 788, 2 455 092, 2444990;

   »Gas und Wasserfach«, 1942, S. 441; »öl und Koks«, 1934, S. 217.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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