EP2560750A1 - Vorrichtung und verfahren zur thermischen vorbehandlung von festen einsatzstoffen in einer konzentrisch gestuften wirbelschicht - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur thermischen vorbehandlung von festen einsatzstoffen in einer konzentrisch gestuften wirbelschicht

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EP2560750A1
EP2560750A1 EP11714489A EP11714489A EP2560750A1 EP 2560750 A1 EP2560750 A1 EP 2560750A1 EP 11714489 A EP11714489 A EP 11714489A EP 11714489 A EP11714489 A EP 11714489A EP 2560750 A1 EP2560750 A1 EP 2560750A1
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EP
European Patent Office
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fluidized bed
treatment zone
treatment
fluidized
overflow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11714489A
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Inventor
Ralf Abraham
Stefan HAMEL
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Publication date
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Publication of EP2560750A1 publication Critical patent/EP2560750A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to the thermal pretreatment of solid
  • Fluidized bed takes place through at least two concentrically arranged treatment zones, wherein both an individual residence time and an individual temperature can be set in the stepped treatment zones.
  • Torrefaction is understood as meaning the decomposition reactions of organic feedstocks, such as biomass, occurring below about 300 ° C., for which purpose the term "mild pyrolysis" is used as well, whereas above 400 ° C. only a small amount of solid remains as coke, about 20% by weight .-% for beech wood at 400 ° C, remain at about 250 ° C depending on the biomass type about 80 to 95 wt .-% as a solid.
  • the treatment of the biomass at 220 ° C to 350 ° C causes the by As a result, subsequent, further size reduction is simplified and the required energy expenditure for the fiber structure is reduced
  • the object of the invention is therefore to be able to adjust the residence time distribution of the treated particles more homogeneously, so a homogenization of
  • Treated treatment zones and their geometric design are Treated treatment zones and their geometric design.
  • the object of the invention is achieved with a fluidized bed reactor for the thermal pretreatment of solid, hydrous starting materials, containing
  • Each of the treatment zones has at least one separate gas inlet for fluidizing gas
  • Each treatment zone is separated from the other adjacent treatment zone by an overflow weir,
  • the outermost treatment zone has a charge feed device
  • the innermost treatment zone has a trigger for pretreated feedstocks.
  • an overflow weir which has a lowered part overflow, which is arranged offset by 180 degrees to the feeder.
  • more overflow weirs can be provided, which all have a lowered partial overflow, each offset by 180 degrees to the overflow of each outer
  • Treatment zone is arranged.
  • an underflow weir is provided within at least one of the treatment zones.
  • Treatment zones provided separate gas exhaust devices.
  • As the gas inlet for Fluidisiergas be nozzles. Holes, slits or bells provided.
  • the object of the invention is also achieved by a process for the thermal pretreatment of solid feedstocks in a stepped fluidized bed in a fluidized bed reactor having at least two concentrically arranged treatment zones, wherein
  • the temperatures of the fluidizing gas of the respective stages are regulated separately,
  • the fluidized material flows from the respective outer treatment zone via the overflow weir into the respective inner treatment zone, and
  • FIG. 1 shows by way of example a variant with two treatment zones
  • FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device
  • FIGS. 3 and 4 each show a device according to the invention with three concentric treatment zones
  • FIGS 5 and 6 show further advantageous embodiments of the invention.
  • Figure 1 shows an example of a variant with two treatment zones.
  • Feedstock 1 is via a feed screw 2 in the reactor 3 in the first
  • Treatment zone 4 introduced. This is loosened and fluidized with the aid of the fluidizing gas 5.
  • the temperature of the fluidizing gas 5 is selected, for example, such that drying of the starting material takes place in the first treatment zone 4.
  • the exhaust gas 6 from fluidizing gas and evaporated water leaves the treatment zone 4.
  • Fluidization and the continuous feed supply is continuously fed dried feedstock 1 via the overflow 7 in the second treatment zone 9 promoted. Both treatment zones are separated by the partition wall 8, the arrangement is concentric.
  • the treatment zone 9 is fluidized with the aid of the fluidizing gas 10.
  • the temperature of the fluidizing gas 10 may be adjusted according to the desired treatment. If, for example, a torrefaction of the feedstock 1 is desired, then the temperature of the fluidizing gas 10 is selected such that an average temperature of the fluidized bed in the treatment zone 9 of e.g. 250 ° C.
  • the exhaust gas 11 from the fluidizing gas 10 and the gaseous components released during the torrefaction leaves the treatment zone 9.
  • the treated product 13 is withdrawn at the bottom of the treatment zone 9 with a discharge screw 12.
  • FIG. 2 shows, analogously to FIG. 1, a two-stage device.
  • the bottom of the treatment zone 4 as well as the wall of the reactor 3 is conical.
  • Figure 3 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each fluidized individually.
  • Figure 4 shows a device according to the invention with three concentric treatment zones 4, 16 and 9, which are each provided with a separate fluidizing gas supply.
  • the treatment zones 4 and 16 are themselves divided into zones by means of an underflow weir 22.
  • the fluidized solid must first pass the underflow weir 22, before the partition 8, as
  • Overflow weir is designed, in the next treatment zone 9 or 16 passes.
  • Dust separator 18 is shown in FIG. 4 by way of example as a filter with backwashing gas 21 required for this purpose, but it can also be used, for example, as a filter. be executed as a cyclone, electrostatic precipitator or other dust separator according to the prior art.
  • the dust 19 removed from the gas is advantageously recycled, as shown, and returned to the reactor with the feedstock. Not shown is also a further advantageous variant, to supply the dust 19 directly to the product stream 13.
  • FIG. 5 shows a further advantageous embodiment of the invention.
  • the dividing walls which form the underflow weirs 22 are extended in the treatment zones up to the reactor head. This will be the
  • One or more of the sub-streams may also be used to deliver the fluidizing gas 10 to another treatment zone. It would be advantageous, for example, to recirculate the exhaust gas 11 withdrawn from the central treatment zone 9 and to supply the fluidizing gas 5 or 14 at least partially. This would be a renewed depending on the temperature level
  • FIG. 6 shows a further advantageous embodiment of the invention.
  • an optimized design of the overflow weir 8 is shown in FIG.
  • the overflow weir 8 is provided with a recess 23 which forms the overflow 7 here.
  • the particles fluidized in the treatment zone 4 are preferably at this lowest point of the overflow weir 8 in the next
  • Recess 23 is arranged opposite the feed screw 2, whereby the residence time of the particles is considerably prolonged and residence time distribution is significantly uniformed.
  • erfindungskonformer applies that the dimensions of the treatment zones can be selected individually as a function of the desired residence time of the respective treatment zone.
  • the feed screw 2 promotes the treatment zone 4 from the outside, while the goal is to achieve a maximum residence time of the particles. That there are two configurations:
  • Each treatment zone is subjected to individually tempered fluidizing gas.
  • the reactor 3 and the dividing wall 8 are round, the addition of the fluidizing gas 5 and 10 can be such that within the treatment zones a twist within the fluidized bed and within each treatment zone is established.
  • the outer wall of the reactor 3 can be designed as a double jacket and be acted upon with additional heating medium.
  • the partition 8 can be carried out thermally conductive, so that between the
  • Treatment zone 4 is dried and torrefiziert in the treatment zone 9, so heat transfer takes place from the inside to the outside.
  • the bottom of the inner treatment zone can be conical and the discharge screw 12 can be designed as a cooling screw.
  • Inert gas e.g. Nitrogen or carbon dioxide or mixtures thereof
  • the dedusted exhaust gas 20 can be mixed with fresh gas, ie flue gas, inert gas or air and reheated and finally the apparatus supplied as a fluidizing gas.
  • the design of the gas distributor floor can be made so that each
  • Treatment zone is provided with its own gas distributor.
  • Nozzle bottom variant 1 advantageous: In Figure 1, a flat gas distributor plate is shown for the treatment zone 4. In this case, one would be in the
  • Fluid bed technique of conventional "open" nozzle bottom recommend over the solids can be pulled down, e.g. in case of foreign matter, or in case of planned emptying at standstill.
  • An "open" nozzle bottom is also recommended if it is a total conical bottom, as shown in Figures 2 to 5.
  • Nozzle bottom variant 2 Here, a total conical bottom over all gas distributors is shown. In the case of a necessary emptying flaps can be provided in the wall 8, so that the entire solid can get into the inner treatment zone 9 and can be discharged there via the central discharge.

Abstract

Wirbelschichtreaktor zur thermischen Vorbehandlung von festen, wasserhaltigen Einsatzstoffen mit Vorrichtungen zur Aufnahme einer gestuften, stationären Wirbelschicht mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei jede der Behandlungszonen mindestens einen separaten Gaseinlass für Fluidisiergas aufweist, und die einzelnen Behandlungszonen nur durch Überläufe miteinander verbunden sind, die äußerste Behandlungszone eine Zuführeinrichtung für Einsatzstoff aufweist, jede Behandlungszone gegen die jeweils andere benachbarte Behandlungszone durch ein Überlaufwehr abgetrennt ist, und die innerste Behandlungszone einen Abzug für Reaktionsprodukte aufweist. Hierbei ist vorgesehen, dass der feste Einsatzstoff in die äußerste Behandlungszone der Wirbelschicht eingebracht wird, wobei die Wirbelschicht mit Fluidisiergas aufgelockert und fluidisiert wird, in einer ersten Stufe der Wirbelschicht eine erste Temperatur und eine erste Verweilzeit eingestellt werden, in einer zweiten Stufe der Wirbelschicht eine zweite Temperatur und zweite Verweilzeit eingestellt werden, die Temperaturen des Fluidisiergases der ersten Stufe und des der zweiten Stufe separat geregelt werden, das Wirbelgut aus der äußeren Behandlungszone über das Überlaufwehr in die innere Behandlungszone fließt, und das Wirbelgut mit dem Produkt vom Boden der innersten Behandlungszone abgezogen wird.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR THERMISCHEN VORBEHANDLUNG VON FESTEN EINSATZSTOFFEN IN EINER KONZENTRISCH GESTUFTEN WIRBELSCHICHT
[0001] Die Erfindung betrifft die thermische Vorbehandlung von festen
Energierohstoffen, wozu zum Beispiel biogene und andere hochreaktive Brennstoffe, fossile Brennstoffe und Reststoffe zählen, in einer gestuften Wirbelschicht. Die Stufung der
Wirbelschicht erfolgt durch mindestens zwei konzentrisch angeordnete Behandlungszonen, wobei in den gestuften Behandlungszonen sowohl eine individuelle Verweilzeit als auch eine individuelle Temperatur einstellbar ist.
[0002] Unter Vorbehandlung wird die Trocknung oder auch die Torrefizierung des Einsatzstoffes verstanden. Unter Torrefizierung versteht man die unterhalb von etwa 300°C ablaufenden Zersetzungsreaktionen von organischen Einsatzstoffen wie Biomassen, wofür man auch den Begriff„milde Pyrolyse" verwendet. Während oberhalb der 400°C nur noch ein geringer Anteil an Feststoff als Koks zurückbleibt, etwa 20 Gew.-% für Buchenholz bei 400°C, verbleiben bei ca. 250°C in Abhängigkeit des Biomassetyps etwa 80 bis 95 Gew.-% als Feststoff. Die Behandlung der Biomasse bei 220°C bis 350°C bewirkt, dass sich die durch die Faserstruktur hervorgerufene Zähigkeit verringert. Dadurch wird eine nachfolgende, weitergehende Zerkleinerung vereinfacht und der benötigte Energieaufwand für die
Zerkleinerung reduziert sich deutlich.
[0003] Ein typisches Charakteristikum einer einstufigen Wirbelschicht ist die
Verweilzeitverteilung der abgezogenen Produktpartikel. Dies ist insbesondere bei der angestrebten Torrefizierung von Nachteil, da sich aufgrund der unterschiedlichen
Aufenthaltszeiten eine unerwünschte Variation der Elementarzusammensetzung des
Produktes einstellt.
[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist daher, die Verweilzeitverteilung der behandelten Partikel homogener einstellen zu können, also eine Vergleichmäßigung der
Partikelaufenthaltszeiten zu erreichen. Diese Aufgaben werden durch die Stufung der
Wirbelschicht und die getrennte thermische Behandlung in unterschiedlichen
Behandlungszonen und deren geometrische Gestaltung angegangen.
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Wirbelschichtreaktor zur thermischen Vorbehandlung von festen, wasserhaltigen Einsatzstoffen, enthaltend
• Vorrichtungen zur Aufnahme einer gestuften, stationären Wirbelschicht mit
mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei • jede der Behandlungszonen mindestens einen separaten Gaseinlass für Fluidisiergas aufweist, und
• die einzelnen Behandlungszonen nur durch Überläufe miteinander verbunden sind,
• jede Behandlungszone gegen die jeweils andere benachbarte Behandlungszone durch ein Überlaufwehr abgetrennt ist,
• die äußerste Behandlungszone eine Zuführeinrichtung für Einsatzstoff aufweist, und
• die innerste Behandlungszone einen Abzug für vorbehandelte Einsatzstoffe aufweist.
[0006] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Überlaufwehr vorgesehen, welches einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweist, der um 180 Grad versetzt zur Zuführeinrichtung angeordnet ist. Im Falle mehrerer konzentrisch angeordneter Behandlungszonen können mehrer Überlaufwehre vorgesehen werden, welche alle einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweisen, der jeweils um 180 Grad versetzt zum Überlauf der jeweils äußeren
Behandlungszone angeordnet ist.
[0007] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird innerhalb mindestens einer der Behandlungszonen ein Unterlaufwehr vorgesehen.
[0008] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden für jede der
Behandlungszonen separate Gasabzugsvorrichtungen vorgesehen. Als Gaseinlass für Fluidisiergas werden Düsen. Löcher, Schlitze oder Glocken vorgesehen.
[0009] Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Verfahren zur thermischen Vorbehandlung von festen Einsatzstoffen in einer gestuft betriebenen Wirbelschicht in einem Wirbelschichtreaktor mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei
• der feste Einsatzstoff in die äußerste Behandlungszone der Wirbelschicht
eingebracht wird, wobei die Wirbelschicht mit Fluidisiergas aufgelockert und fluidisiert wird,
• in jeder der Stufen der Wirbelschicht eine bestimmte Temperatur und eine bestimmte Verweilzeit eingestellt werden,
• die Temperaturen des Fluidisiergases der jeweiligen Stufen separat geregelt werden,
• das Wirbelgut aus der jeweils äußeren Behandlungszone über das Überlaufwehr in die jeweils innere Behandlungszone fließt, und
• das Wirbelgut mit dem Produkt vom Boden der innersten Behandlungszone
abgezogen wird. [0010] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von 6 Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt exemplarisch eine Variante mit zwei Behandlungszonen,
Figur 2 zeigt analog zur Figur 1 eine zweistufige Vorrichtung,
Figuren 3 und 4 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen,
Figuren 5 und 6 zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
[0011] Figur 1 zeigt exemplarisch eine Variante mit zwei Behandlungszonen.
Einsatzstoff 1 wird über eine Zufuhrschnecke 2 in den Reaktor 3 in die erste
Behandlungszone 4 eingebracht. Diese wird mit Hilfe des Fluidisiergases 5 aufgelockert und fluidisiert. Die Temperatur des Fluidisiergases 5 wird beispielsweise so gewählt, dass in der ersten Behandlungszone 4 eine Trocknung des Einsatzstoffes stattfindet. Das Abgas 6 aus Fluidisiergas und verdampften Wasser verlässt die Behandlungszone 4. Durch die
Fluidisierung und die kontinuierliche Einsatzstoffzufuhr wird kontinuierlich getrockneter Einsatzstoff 1 über den Überlauf 7 in die zweite Behandlungszone 9 gefördert. Beide Behandlungszonen sind durch die Trennwand 8 getrennt, die Anordnung ist konzentrisch. Die Behandlungszone 9 wird mit Hilfe des Fluidisiergases 10 fluidisiert. Die Temperatur des Fluidisiergases 10 kann entsprechend der gewünschten Behandlung eingestellt werden. Ist beispielsweise eine Torrefizierung des Einsatzstoffes 1 angestrebt, so wird die Temperatur des Fluidisiergases 10 so gewählt, dass sich eine mittlere Temperatur des Wirbelbettes in Behandlungszone 9 von z.B. 250°C einstellt. Das Abgas 11 aus dem Fluidisiergas 10 und den während der Torrefizierung freigesetzten gasförmigen Komponenten verlässt die Behandlungszone 9. Das behandelte Produkt 13 wird am Boden der Behandlungszone 9 mit einer Abzugschnecke 12 abgezogen.
[0012] Figur 2 zeigt analog zur Figur 1 eine zweistufige Vorrichtung. Im Unterschied zur Figur 1 ist der Boden der Behandlungszone 4 ebenso wie die Wand des Reaktors 3 konisch ausgeführt.
[0013] Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen 4, 16 und 9, die jeweils individuell fluidisiert werden. Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit drei konzentrischen Behandlungszonen 4, 16 und 9, die jeweils mit einer separaten Fluidisiergaszufuhr versehen sind. Die Behandlungszonen 4 und 16 sind selbst mittels eines Unterlaufwehrs 22 in Zonen unterteilt. Der fluidisierte Feststoff muss zunächst das Unterlaufwehr 22 passieren, bevor er die Trennwand 8, die als
Überlaufwehr gestaltet ist, in die nächste Behandlungszone 9 bzw. 16 gelangt. Das gesamte Abgas 17, bestehend aus den Fluidisiergasen, je nach Betriebsweise dem freigesetzten Wasserdampf aus der Trocknung und den freigesetzten Flüchtigen, verlässt mit einer wirbelschichttypischen Staubbeladung den Reaktor. Bevor das Abgas 17 weiter verwendet oder behandelt wird oder in die Umgebung entlassen wird, passiert es einen
Staubabscheider 18. Der Staubabscheider 18 ist in Figur 4 exemplarisch als Filter mit dazu benötigtem Rückspülgas 21 dargestellt, kann aber auch z.B. als Zyklon, Elektroabscheider oder sonstiger Staubabscheider nach Stand der Technik ausgeführt sein. Der aus dem Gas entfernte Staub 19 wird vorteilhaft, wie dargestellt, zurückgeführt werden und mit dem Einsatzstoff erneut in den Reaktor gebracht werden. Nicht dargestellt ist auch eine weitere vorteilhafte Variante, den Staub 19 direkt dem Produktstrom 13 zuzuführen.
[0014] Figur 5 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Ausgehend von der Darstellung in Figur 4, sind in Figur 5 die Trennwände, die die Unterlaufwehre 22 bilden, in den Behandlungszonen bis zum Reaktorkopf verlängert. Dadurch wird die
Möglichkeit eröffnet, voneinander getrennte Abgasströme 6, 11 und 15 zu entnehmen. Diese können beispielsweise einer individuellen weiteren Verarbeitung oder Entsorgung zugeführt werden. So kann beispielsweise eine individuelle Entstaubung durchgeführt werden. Es kann auch einer oder mehrere der Teilströme verwendet werden, um das Fluidisiergas 10 für eine andere Behandlungszone zu liefern. Vorteilhaft wäre beispielsweise, das aus der zentralen Behandlungszone 9 abgezogene Abgas 11 zu rezirkulieren und das Fluidisiergas 5 oder 14 zumindest teilweise zuzuführen. Dazu wäre je nach Temperaturniveau eine erneute
Aufheizung, ggf. eine Entstaubung und eine Erhöhung des Druckes erforderlich.
[0015] Figur 6 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung. Ausgehend von der Darstellung in Figur 1 oder 2 ist hier in Figur 6 eine optimierte Gestaltung des Überlaufwehrs 8 dargestellt. Das Überlaufwehr 8 ist mit einer Aussparung 23 versehen, die hier den Überlauf 7 bildet. Dadurch werden die in der Behandlungszone 4 fluidisierten Partikel bevorzugt an dieser tiefsten Stelle des Überlaufwehrs 8 in die nächste
Behandlungszone 9 überlaufen. Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn diese
Aussparung 23 gegenüber der Zufuhrschnecke 2 angeordnet ist, wodurch die Verweilzeit der Partikel erheblich verlängert und Verweilzeitverteilung deutlich vergleichmäßigt wird.
[0016] Für die Ausführungsformen der Beispiele sowie die nicht gezeigten weiteren Möglichkeiten erfindungskonformer Ausgestaltungen gilt, dass die Abmessungen der Behandlungszonen individuell in Abhängigkeit der angestrebten Verweilzeit der jeweiligen Behandlungszone gewählt werden können.
[0017] Die Zufuhrschnecke 2 fördert von außen die Behandlungszone 4, dabei ist das Ziel, eine maximale Verweilzeit der Partikel zu erreichen. D.h. es gibt zwei Konfigurationen:
1) Der Feststofftransport von Behandlungszone 4 zur nächsten Behandlungszone erfolgt über einen Überlauf, wie in den Figuren 1 , 2 und 3 gezeigt, dann ist die Zufuhrschnecke im unteren Bettbereich zu positionieren. 2) Der Feststofftransport aus der Behandlungszone 4 heraus erfolgt als erstes mittels Unterlauf, wie in Figur 4 gezeigt, dann ist die Positionierung im oberen Bettbereich vorteilhaft.
Es sind auch je nach Massenströmen mehrere Zufuhrschnecken verteilt über den Umfang denkbar.
[0018] Jede Behandlungszone wird mit individuell temperiertem Fluidisiergas beaufschlagt.
- Aufgrund der konzentrischen Gestaltung, der Reaktor 3 und die Trennwand 8 sind rund, kann die Zugabe des Fluidisiergases 5 und 10 so erfolgen, dass sich innerhalb der Behandlungszonen ein Drall innerhalb der Wirbelschicht und innerhalb jeder Behandlungszone einstellt.
Die Außenwand des Reaktors 3 kann als Doppelmantel ausgeführt werden und mit zusätzlichem Heizmedium beaufschlagt werden.
- die Trennwand 8 kann wärmeleitend ausgeführt werden, so dass zwischen den
Behandlungszonen zusätzlich Wärme ausgetauscht wird. Wenn in der
Behandlungszone 4 getrocknet und in der Behandlungszone 9 torrefiziert wird, so findet Wärmetransport von innen nach außen statt.
[0019] Der Boden der inneren Behandlungszone kann konisch und die Abzugsschnecke 12 als Kühlschnecke ausgeführt werden.
[0020] Als Fluidisiergase verwendbar sind
- Inertgas, wie z.B. Stickstoff oder Kohlendioxid oder Mischungen daraus,
- Luft oder "abgereicherte" Luft, das ist Luft zuzüglich Zugabe von beispielsweise
Stickstoff, um den Sauerstoffgehalt zu verringern,
- Rauchgase; um zuzuführendes Gas aufzuheizen, wird häufig in einer Zusatzfeuerung ein Brennstoff verbrannt. Das dabei entstehende heiße Rauchgas wird mit Luft und/oder Stickstoff auf die gewünschte Temperatur gemischt und schließlich als Fluidisiergas verwendet.
- Kreislaufgas; falls z.B. ein Teil des entstaubten Abgases 20 wieder zurückgeführt wird, kann er mit frischem Gas, also Rauchgas, Inertgas oder Luft gemischt und wieder aufgeheizt und schließlich der Apparatur als Fluidisiergas zugeführt werden.
[0021] Die Gestaltung des Gasverteilerbodens kann so erfolgen, dass jede
Behandlungszone mit einem eigenen Gasverteiler versehen wird. Hierzu sind 2 Varianten empfehlenswert. Düsenboden Variante 1 , vorteilhaft: In Figur 1 ist für die Behandlungszone 4 ein flacher Gasverteilerboden dargestellt. In diesem Fall würde sich ein in der
Wirbelschichttechnik üblicher "offener" Düsenboden empfehlen, über den Feststoffe nach unten abgezogen werden können, z.B. im Falle von Störstoffen, oder im Falle einer geplanten Entleerung bei Stillstand. Ein "offener" Düsenboden ist auch zu empfehlen, wenn es sich um einen insgesamt konischen Boden handelt, wie in Figuren 2 bis 5 dargestellt.
Düsenboden Variante 2: Hier ist ein insgesamt konischer Boden über alle Gasverteiler dargestellt. Im Falle einer notwendigen Entleerung können Klappen in der Wand 8 vorgesehen sein, so dass der gesamte Feststoff in die innere Behandlungszone 9 gelangen kann und dort über den zentralen Austrag abgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste
Einsatzstoff
Zufuhrschnecke
Reaktor
Behandlungszone
Fluidisiergas
Abgas
Überlauf
Trennwand / Überlaufwehr
Behandlungszone
Fluidisiergas
Abgas
Abzugschnecke
Produkt
Fluidisiergas
Abgas
Behandlungszone
Abgas
Staubabscheider
Staub
Entstaubtes Abgas
Rückspülgas
Unterlaufwehr
Aussparung

Claims

Ansprüche
1. Wirbelschichtreaktor zur thermischen Vorbehandlung von festen, wasserhaltigen
Einsatzstoffen, gekennzeichnet durch
Vorrichtungen zur Aufnahme einer gestuften, stationären Wirbelschicht mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, wobei
• jede der Behandlungszonen mindestens einen separaten Gaseinlass für Fluidisiergas aufweist, und
• die einzelnen Behandlungszonen nur durch Überläufe miteinander verbunden sind,
• jede Behandlungszone gegen die jeweils andere benachbarte Behandlungszone durch ein Überlaufwehr abgetrennt ist,
• die äußerste Behandlungszone eine Zuführeinrichtung für Einsatzstoff aufweist, und
• die innerste Behandlungszone einen Abzug für vorbehandelte Einsatzstoffe aufweist.
2. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein Überlaufwehr,
welches einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweist, der um 180 Grad versetzt zur Zuführeinrichtung angeordnet ist.
3. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Überlaufwehre, welche alle einen abgesenkten Teil-Überlauf aufweisen, der jeweils um 180 Grad versetzt zum Überlauf der jeweils äußeren Behandlungszone angeordnet ist.
4. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Unterlaufwehr innerhalb mindestens einer der Behandlungszonen.
5. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass jede der Behandlungszonen separate Gasabzugsvorrichtungen aufweist.
6. Wirbelschichtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass der Gaseinlass für Fluidisiergas Düsen, Locher, Schlitzen oder Glocken aufweist.
7. Verfahren zur thermischen Vorbehandlung von festen Einsatzstoffen in einer gestuft betriebenen Wirbelschicht in einem Wirbelschichtreaktor mit mindestens zwei konzentrisch angeordneten Behandlungszonen, dadurch gekennzeichnet, dass
• der feste Einsatzstoff in die äußerste Behandlungszone der Wirbelschicht
eingebracht wird, wobei die Wirbelschicht mit Fluidisiergas aufgelockert und fluidisiert wird, • in jeder der Stufen der Wirbelschicht eine bestimmte Temperatur und eine bestimmte Verweilzeit eingestellt werden,
• die Temperaturen des Fluidisiergases der jeweiligen Stufen separat geregelt werden,
• das Wirbelgut aus der jeweils äußeren Behandlungszone über das Überlaufwehr in die jeweils innere Behandlungszone fließt, und
• das Wirbelgut mit dem Produkt vom Boden der innersten Behandlungszone
abgezogen wird.
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